沥青混合料(公路材料试验检测)PPT

主讲：南京交通职业技术学院下一页上一页道路建筑材料何为沥青混合料?沥青路面越来越多地被应用于不同等级的公路，其原因何在？地方道路高速公路城市道路1．沥青混合料是一种粘弹性材料，具有良好的力学性能，铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车舒适。2．路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无强烈反光，有利于行车安全。3．施工方便，施工时不需要养护，能及时开通交通。4．维修简单，旧沥青混合料可再生利用。5、晴天无尘，雨天不泞，便于汽车高速行驶1．沥青路面容易老化。2．温度稳定性差。但是！第九章沥青混合料概述下一页上一页道路建筑材料老化定义？在长期的大气因素作用下，因沥青塑性降低，脆性增强，粘聚力减小，导致路面表面产生松散，引起路面破坏。沥青路面老化现象下一页上一页道路建筑材料夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波浪；冬季低温时易脆裂，在车辆重复作用下易产生开裂。波浪车辙泛油温度稳定性差的表现：下一页上一页道路建筑材料沥青混合料材料级配组成及空隙率大小分材料组成及结构分制造工艺分公称最大粒径分1.特粗式沥青混合料2.粗粒式沥青混合料3.中粒式沥青混合料4.细粒式沥青混合料5.砂粒式沥青混合料1.连续级配沥青混合料2.间断级配沥青混合料1.密级配沥青混合料2.半开级配沥青混合料3.开级配沥青混合料1.热拌沥青混合料2.冷拌沥青混合料3.再生沥青混合料目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16F既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。第九章沥青混合料分类下一页上一页道路建筑材料热拌沥青混合料种类第九章沥青混合料分类下一页上一页道路建筑材料热拌沥青混合料定义：热拌沥青混合料是经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，用保温运输工具运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料，通称：热拌热铺沥青混合料，简称：热拌沥青混合料热拌沥青混合料是目前路面材料中最典型的品种，故本文着重介绍该品种。一、沥青混合料的组成结构和强度理论（一）沥青混合料组成结构1、结构理论1）表面理论：矿料形成矿质骨架，沥青胶结料分布在矿料表面起粘聚作用下一页上一页道路建筑材料2）胶浆理论多级网络分散体系粗分散系：粗集料为分散相，分散在沥青砂浆的介质中细分散系：细集料为分散相，分散在沥青胶浆中微分散系：矿填料分散相，分散在高稠度的沥青介质中2、沥青混合料组成结构类型1）悬浮—密实结构：由连续级配形成，粗集料较少特点：粘聚力大，内摩阻角小，高温性差，是AC特有的结构2）骨架—空隙结构（AK）：属于连续开级配，粗集料多，细集料少特点：空隙率大，耐久性差，沥青与矿料间的粘聚力差，但热稳定性好，内摩阻力大下一页上一页道路建筑材料3）骨架—密实结构（SMA）：是一种理想结构，它既有一定的粗集料形成骨架，又有足够的细集料充填空隙，既有较高的粘聚力，又有较高的内摩阻角（二）沥青混合料的强度理论要求沥青混合料在高温时，必须具备一定的抗剪强度和抵抗变形的能力，一般采用库伦理论（三）影响沥青混合料抗剪强度的因素1、沥青粘度的影响通常沥青的粘度越高，沥青混合料的抗剪强度越高。C随着沥青粘度升高而升高，略有上升tanc下一页上一页道路建筑材料2、沥青与矿料之间的吸附作用①物理吸附与沥青表面活性物质含量有关，另外，碎石干燥时才产生物理吸附②化学吸附受化学吸附力影响的沥青叫做结构沥青，不受化学吸附力影响的沥青叫做自由沥青。3、矿料比面的影响一般要求沥青混合料中小于0.075mm粒径的含量不要过少，但粒径小于0.005mm的部分含量亦不宜过多。4、沥青用量的影响沥青用量过少：不足以包裹矿料表面增加沥青，逐渐形成结构沥青沥青用量过多：形成自由沥青下一页上一页道路建筑材料故存在着最佳沥青用量这个概念。见下图所示：01234560.10.20.30.40.50.70.810203040506070cφ下一页上一页道路建筑材料5、矿料级配类型及表面状态的影响密级配：C大，小开级配：C小，大间断配：C大，大6、加荷速度对沥青混合料抗剪强度影响温度升高：C降变形升温度降低：C升升变形能力降加荷频率高，产生不可逆永久变形下一页上一页道路建筑材料课后小结：热拌沥青混合料的强度有很多方面，目前重点研究其在高温时的抗剪强度。混合料中结构沥青的比例是影响强度的最重要的因素，通过控制沥青用量及矿粉用量等手段来实现。下一页上一页道路建筑材料课题:沥青混合料技术性质和技术标准教具用品:相关仪器教学目的:了解沥青混合料各项技术性质和内容、测定方法及规范要求重点难点:混合料的高温稳定性及马歇尔试验指标下一页上一页道路建筑材料（3）耐久性第九章沥青混合料技术性质和技术标准1.技术性质2.技术标准马歇尔试验—稳定度MS（KN）、流值FL（mm）马歇尔模数T=MS/FL车辙试验—动稳定度DS（次／mm）（60℃）（1）高温稳定性（2）低温抗裂性低温弯曲试验水稳性耐老化性耐疲劳性浸水马歇尔试验—残留稳定度（%）冻融劈裂试验—残留强度比（%）（4）抗滑性（5）施工和易性《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004就是马歇尔试验指标要求参考规范下一页上一页道路建筑材料（一）沥青混合料的技术性质1、高温稳定性指混合料在高温（通常为60℃）条件下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生车辙和波浪等病害的性能评价方法：马歇尔稳定度试验及动稳定度试验即抗车辙试验1）马歇尔试验①稳定度：指标准尺寸试件在规定温度下和加荷速度下，在马歇尔试验仪中最大的破坏荷载（KN）②流值：达到最大破坏荷重时，试件的垂直变形，单位mm③马歇尓模数FLMTS10下一页上一页道路建筑材料车辙试验300×300×50mm的试件，在60℃的温度条件下，以一定的荷重的轮子在同一轨迹上作一定时间的反复行走，形成一定的车辙深度，然后计算试件变形1mm所需车轮行驶次数，即为动稳定度规定：高速公路，不宜小于800次/mm一级公路、城市主干道，不宜小于600次/mm影响混合料高温稳定性的因素：沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状2、低温抗裂性混合料随温度降低，变形能力下降，路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝引起原因：混合料低温脆化、低温缩裂、温度疲劳引起措施：设计时选择沥青要稠度较低、温度敏感性低、抗老化能力强下一页上一页道路建筑材料3、耐久性指在长期的荷载作用和自然因素影响下，保持正常使用状态而不出现剥落和松散等损坏的能力影响因素：沥青的化学性质、矿料的矿物成分、混合料的组成结构、混合料的空隙率控制指标：空隙率、饱和度（沥青填隙率）、残留稳定度影响因素：沥青的老化程度、外界环境因素和压实空隙率等。控制指标：空隙率、饱和度（沥青填隙率）、残留稳定度4、抗滑性：矿质集料的微表面性质、混合料级配、沥青用量、含蜡量表层的粗集料应选用粗糙、坚硬、耐磨、抗冲击性好、磨光值大的碎石或破碎石集料。用磨光值、道瑞磨耗值和冲击值等三项指标评价。沥青用量增加，抗滑性降低。含蜡量对沥青混合料抗滑性有明显影响。我国规定：含蜡量A级≤2.2%，B级≤3.2%，C级≤4.5%，下一页上一页道路建筑材料5、施工和易性指混合料在施工过程中是否容易拌的、摊铺和压实的性能影响因素：砂料级配、沥青品种及用量、施工环境条件等（二）热拌沥青混合料的技术标准分为三个等级：①高速公路、一级公路、城市快速路、主干道②其它等级公路和城市道路③行人道路下一页上一页道路建筑材料课后小结:沥青混合料有几项技术性质，且相互间既有联系又有矛盾，目前着重考虑其高温时的稳定性。通过马歇尔试验测定稳定度、流值等指标来控制。下一页上一页道路建筑材料课题:马歇尓试验教具用品:相关仪器教学目的:马歇尓试验方法重点难点:成型、物理、力学指标测定及计算下一页上一页道路建筑材料沥青混合料试验1沥青混合料试件制作方法（击实法）一、仪器1、击实筒小：10.16mm+-0.02mm，高87cm底座和套筒大：高115mm2、击实锤标准：98.5mm，锤重4536E9g落高457.2+-1.5mm大：149.5mm457.2+-1.5mm落高锤质量10210+-10gmm021524下一页上一页道路建筑材料3、试件：当D≤26.5mm时，做标准试件当D≤37.5mm时，做加大试件尺寸：标准：加大：4、击实仪5、搅拌机6、脱模机mmmm5.636.101mmmm3.954.152下一页上一页道路建筑材料二、试验准备1、确定温度（拌和及压实温度）2、试验室备料1）炼干各材料2）测各材料的密度3）加热砂料，砂粉单独加热，按组备料4）取沥青，加热3、做试模，擦黄油，并在100℃烘箱中，加热1h试验步骤1、拌合混合料2、击实成型用量：标准试件约1200g，大试件约4050g下一页上一页道路建筑材料确定用量备模垫纸装料插捣击实反转面击实调整用量再击实对试件的高度有如下要求：63.5±1.3mm（标准试件）95.3±2.5mm（大试件）养护脱模下一页上一页道路建筑材料沥青混合料马歇尔试验一、设备：马歇尔试验仪、加压压头二、步骤（一）标准方法1、检查高度：恒温60℃标准试件恒温30—40min加大试件恒温45—60min后，测定试件的稳定度及流值。（二）浸水马歇尔试验应将试件浸水48h后，再测定试件的稳定度及流值。下一页上一页道路建筑材料压实沥青混合料密度试验一、仪器：静水天平二、步骤1、称取干燥试件在空气中质量ma2、称取试件在水中质量mw3、称取表干质量mf三、结果整理1、计算吸水率2、计算试件的毛体积相对密度和毛体积密度wfafammmmS下一页上一页道路建筑材料3、试件空隙率4、计算理论最大相对密度①已知油石比Pawfafmmmwwfafmmm1001tfvvvvaannatPPPPP2211100下一页上一页道路建筑材料②当已知沥青含量Pb时③理论密度5、沥青体积百分率abnntPPPP2211100wttafbPVA下一页上一页道路建筑材料6、砂料间隙率7、沥青体积饱和度8、粗集料骨架间隙率aAfaPPVA100100VVVAVMA100VVVAVaVFA1001mincacafPvvVCA下一页上一页道路建筑材料课后小结：马歇尔试验包括试件成型、物理指标测定及力学指标测定几个方面。较复杂的是各项物理指标的换算。下一页上一页道路建筑材料沥青混合料的拌合沥青混合料的运输沥青混合料的摊铺沥青混合料的碾压这就是建材课程要解决的问题这是路面施工要解决的问题第九章沥青混合料学习内容下一页上一页道路建筑材料沥青混合料的拌合拌制沥青混合料，需解决以下问题：1.对原材料有何要求？如何对其检测？2.怎样配制沥青混合料？即如何进行配合比设计？第九章沥青混合料学习内容下一页上一页道路建筑材料沥青材料沥青混合料组成材料粗集料细集料填料基质沥青改性沥青各种粒径的碎石（方孔筛）天然砂机制砂石屑矿粉最好都是碱性材料第九章沥青混合料材料组成下一页上一页道路建筑材料沥青材料针入度针入度指数软化点延度蜡含量闪点溶解度密度压碎值磨耗值表观相对密度吸水率坚固性针片状颗粒含量＜0.075mm颗粒含量软尽弱颗粒含量磨光值粘附性破碎面要求粗集料细集料填料表观密度含水量粒径范围外观亲水系数塑性指数加热安定性原材料名称技术指标执行标准1.《公路工程集料试验规程》JTGE42-20052.《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000原材料的技术要求（P204~P207）表观相对密度坚固性