第五章_瀝青混合料組成設(shè)計(jì)

1、2022-3-41道路建筑材料道路建筑材料 ROAD CONSTRUCTION MATERIALS第五章 瀝青混合料組成設(shè)計(jì)交通科學(xué)與工程學(xué)院 組成材料的技術(shù)要求組成材料的技術(shù)要求 瀝青混合料的技術(shù)要求瀝青混合料的技術(shù)要求 瀝青混合料設(shè)計(jì)瀝青混合料設(shè)計(jì)2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院3p 瀝青（技術(shù)要求）p粗集料（技術(shù)要求、規(guī)格）p細(xì)集料（機(jī)制砂技術(shù)要求、規(guī)格）p填料（技術(shù)要求） 原材料的選擇一、一、 組成材料的技術(shù)要求組成材料的技術(shù)要求1.1 瀝青（技術(shù)要求）道路石油瀝青的適用范圍道路石油瀝青的適用范圍1.1 瀝青（技術(shù)要求）道路石油瀝青的技術(shù)要求道路石油瀝青的技術(shù)要求1.1 瀝青（技術(shù)要

2、求）道路石油瀝青的技術(shù)要求（續(xù)）道路石油瀝青的技術(shù)要求（續(xù)）1.2 粗集料（技術(shù)要求、規(guī)格）瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求1.2 粗集料（技術(shù)要求、規(guī)格）粗集料與瀝青粘附性、磨光值技術(shù)要求粗集料與瀝青粘附性、磨光值技術(shù)要求1.2 粗集料（技術(shù)要求、規(guī)格）粗集料對(duì)破碎面的要求粗集料對(duì)破碎面的要求1.2 粗集料（技術(shù)要求、規(guī)格）瀝青混合料用粗集料規(guī)格瀝青混合料用粗集料規(guī)格1.3 細(xì)集料（技術(shù)要求、規(guī)格）瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)要求瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量技術(shù)要求1.3 細(xì)集料（機(jī)制砂技術(shù)要求、規(guī)格）天然砂規(guī)格要求天然砂規(guī)格要求機(jī)制砂或石屑規(guī)格要求機(jī)制砂或石屑規(guī)格要求1

3、.4 填料（技術(shù)要求）瀝青混合料用礦粉技術(shù)要求瀝青混合料用礦粉技術(shù)要求2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院14p各類混合料的級(jí)配范圍（如基于泰波公式得到相應(yīng)的級(jí)配范圍）p瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 馬歇爾穩(wěn)定度技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求 水穩(wěn)定性技術(shù)要求 破壞應(yīng)變的技術(shù)要求 滲水系數(shù)技術(shù)要求二、二、 瀝青混合料的技術(shù)要求瀝青混合料的技術(shù)要求2.1密級(jí)配瀝青混凝土礦料級(jí)配范圍密級(jí)配瀝青混凝土礦料級(jí)配范圍密級(jí)配瀝青混凝土礦料級(jí)配范圍2.1瀝青瑪蹄脂碎石礦料級(jí)配范圍瀝青瑪蹄脂碎石混合料礦料級(jí)配范圍瀝青瑪蹄脂碎石混合料礦料級(jí)配范圍2.2 密級(jí)配馬歇爾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)密級(jí)配瀝青混凝土馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)密級(jí)配瀝青混凝土馬歇

4、爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2.2 SMA馬歇爾試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)SMA混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求混合料馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)要求2.3 瀝青混合料車轍試驗(yàn)技術(shù)要求瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求2.4 瀝青混合料水穩(wěn)定技術(shù)要求瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗(yàn)技術(shù)要求瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗(yàn)技術(shù)要求2.5 瀝青混合料低溫彎曲技術(shù)要求瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變技術(shù)要求瀝青混合料低溫彎曲試驗(yàn)破壞應(yīng)變技術(shù)要求2.7 瀝青混合料滲水系數(shù)技術(shù)要求瀝青混合料滲水系數(shù)技術(shù)要求瀝青混合料滲水系數(shù)技術(shù)要求三、瀝青混合料設(shè)計(jì)2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院23目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段生

5、產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段礦料的組成設(shè)計(jì)最佳瀝青用量確定圖解法或試算法集料篩分（水洗法）馬歇爾試 驗(yàn)預(yù)估計(jì)算瀝青用量瀝青與集料相對(duì)密度測(cè)定配合比設(shè)計(jì)三個(gè)階段配合比設(shè)計(jì)三個(gè)階段3.1 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院+M集料集料A集料集料B集料集料C集料集料D+=目的：確定各檔集料的摻配比例依據(jù): 集料A、B、C、D的篩分曲線 礦質(zhì)混合料M的級(jí)配范圍方法：試算法、圖解法礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍(AC16)3.1礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì) 試算法基本原理： 假定礦質(zhì)混合料中某一粒徑的顆粒由某一種對(duì)該粒徑占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的集料組成，其它集料不含這一檔粒徑。 根據(jù)各個(gè)主要粒徑去試算各種集料在混合料中的大致比例

6、。如果比例不合適則稍加調(diào)整，最終達(dá)到符合混合料級(jí)配要求的各集料配合比例。3.1礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì) 試算法假定有A、B、C三種集料，配制礦質(zhì)混合料M(1)計(jì)算A集料在礦質(zhì)混合料中的用量,設(shè)A集料中占優(yōu)勢(shì)粒徑的粒徑尺寸為i,其含量為aA(i),混合料M中該粒徑要求的分計(jì)篩余百分率為aM(i),則A在混合料中的用量(X)為(2)計(jì)算B集料在礦質(zhì)混合料中的用量,設(shè)B集料中占優(yōu)勢(shì)粒徑的粒徑尺寸為j,其含量為aB(j),混合料M中該粒徑要求的分計(jì)篩余百分率為aM(j),則B在混合料中的用量(Y)為(3)計(jì)算C集料在礦質(zhì)混合料中的用量(Z)為(4)按上述步驟可以計(jì)算混合料中的配合比,經(jīng)校核如不在要求的級(jí)配范

7、圍內(nèi),應(yīng)調(diào)整配合比重新計(jì)算和復(fù)核,直到符合要求為止,如經(jīng)計(jì)算確不能滿足級(jí)配要求時(shí),可調(diào)整或增加集料數(shù)量。例題：P95 100iAiMaaX 100jBjMaaYYXZ1003.1 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì) 圖解法1繪制矩形圖框繪制矩形圖框2連接對(duì)角線，表示設(shè)計(jì)連接對(duì)角線，表示設(shè)計(jì)級(jí)配中值級(jí)配中值（即平均值）（即平均值）3繪制級(jí)配曲線坐標(biāo)圖繪制級(jí)配曲線坐標(biāo)圖 縱坐標(biāo)：通過百分率（縱坐標(biāo)：通過百分率（%） 繪制橫坐標(biāo)，表示篩孔尺（繪制橫坐標(biāo)，表示篩孔尺（mm），由級(jí)配中值確定篩孔位置），由級(jí)配中值確定篩孔位置4在矩形圖上繪制出各集料的通過百分率的篩分曲線在矩形圖上繪制出各集料的通過百分率的篩分曲線5按照

8、各集料曲線按照各集料曲線重疊、相接、相離重疊、相接、相離三種情況確定各集料的用量比例三種情況確定各集料的用量比例6合成級(jí)配，合成級(jí)配，7. 校驗(yàn)、調(diào)整校驗(yàn)、調(diào)整篩孔篩孔1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075級(jí)配范圍1009510070884868365324411830122281648級(jí)配中植100987957453324171263.1 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)1009080706050403020100 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 A集料B集料C集料D集料aaA集料用量39%B集料用量33%C集料用量15%D集料

9、用量13%b b通過百分率通過百分率/%篩孔尺寸篩孔尺寸/mm191613.2圖解法3.1 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì) 圖解法1繪圖繪圖 繪制矩形圖框繪制矩形圖框 連接對(duì)角線，表示設(shè)計(jì)連接對(duì)角線，表示設(shè)計(jì)級(jí)配中值級(jí)配中值（即平均值）（即平均值） 繪制縱坐標(biāo)：通過百分率（繪制縱坐標(biāo)：通過百分率（%） 繪制橫坐標(biāo)：表示篩孔尺寸（繪制橫坐標(biāo)：表示篩孔尺寸（mm），由級(jí)配中值確定篩），由級(jí)配中值確定篩 孔位置孔位置2在矩形圖上繪制出各集料的通過百分率的篩分曲線在矩形圖上繪制出各集料的通過百分率的篩分曲線3按照各集料曲線按照各集料曲線重疊、相接、相離重疊、相接、相離三種情況確定各集料的三種情況確定各集料的 用量

10、比例用量比例4. 校驗(yàn)、調(diào)整校驗(yàn)、調(diào)整2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院303.2 瀝青混合料最佳瀝青用量確定2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院313.2 最佳瀝青用量（OAC）p 瀝青用量l 瀝青用量:瀝青占瀝青混合料的比例l 油石比：瀝青占集料及礦粉之和的比例2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院323.2 為什么要確定最佳瀝青用量為什么要確定最佳瀝青用量色色香香味味高溫高溫穩(wěn)定性穩(wěn)定性低溫低溫抗裂性抗裂性水穩(wěn)定性水穩(wěn)定性耐久性耐久性色色香香味味2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院333.2 為什么要確定最佳瀝青用量為什么要確定最佳瀝青用量瀝青用量過少松散坑槽2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院3

11、43.2 為什么要確定最佳瀝青用量為什么要確定最佳瀝青用量瀝青用量過多泛油車轍推移、擁包2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院35 瀝青性質(zhì)交互作用集料性質(zhì)瀝青用量對(duì)瀝青混合料強(qiáng)度影響3.2 為什么要確定最佳瀝青用量為什么要確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院36(b) 自由瀝青自由瀝青(a) 結(jié)構(gòu)瀝青結(jié)構(gòu)瀝青擴(kuò)散溶劑化膜擴(kuò)散溶劑化膜03.2 為什么要確定最佳瀝青用量為什么要確定最佳瀝青用量礦料與瀝青的交互作用2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院37p瀝青用量對(duì)強(qiáng)度的影響瀝青用量對(duì)強(qiáng)度的影響3.2 為什么要確定最佳瀝青用量為什么要確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院38?

12、3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院39試件的制備試件的制備物理指標(biāo)的測(cè)定物理指標(biāo)的測(cè)定力學(xué)指標(biāo)的測(cè)定力學(xué)指標(biāo)的測(cè)定馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析路用性能試驗(yàn)檢測(cè)路用性能試驗(yàn)檢測(cè)3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量p馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院40p 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)或按照規(guī)范要求初選5個(gè)瀝青用量 例如：3.5%，4.0%，4.5%，5.0%，5.5%3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量p 在每個(gè)瀝青用量下制備至少4個(gè)試件101. 60. 2mm 63. 51.3mm 2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)

13、院41馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量 2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院42馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量 2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院43馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量 3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)44馬歇爾試驗(yàn)： 穩(wěn)定度（KN）、流值（0.1mm）2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院45毛體積相對(duì)密度空隙率VV馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院46礦料間隙率VMA瀝青

14、飽和度VFA馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院47馬歇爾穩(wěn)定度MS流值FL馬歇爾試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院48瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)要求瀝青用量空隙率(%)VMA(%)VFA(%)穩(wěn)定度(KN)流值(0.1mm)規(guī)范要求35146575820403.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院49毛體積相對(duì)密度a1 馬歇爾穩(wěn)定度MSa2 3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院50空隙

15、率VV11231()3OACaaaa33.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院51瀝青飽和度VFA流值FL3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院52maxOACminOAC2minmax1()2OACOACOAC3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量共同范圍流值穩(wěn)定度飽和度空隙率3.0%3.5%4.0%4.5%5.0%5.5%6.0%瀝青用量（）2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院53121()2OACOACOAC最佳用油量為OAC?3.3 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量2022-3-4交通

16、科學(xué)與工程學(xué)院54 3.4 如何確定最佳瀝青用量如何確定最佳瀝青用量車轍試驗(yàn)低溫彎曲試驗(yàn)浸水馬歇爾試驗(yàn)凍融劈裂試驗(yàn)路路用用性性能能試試驗(yàn)驗(yàn)總結(jié)瀝青材料組分：定義、四組分、對(duì)路用性能影響膠體結(jié)構(gòu)：定義、各結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、力學(xué)特性、路用性能、判定標(biāo)準(zhǔn)）、蠟對(duì)路用性能的影響；技術(shù)性質(zhì)：粘度特性（動(dòng)力粘度、運(yùn)動(dòng)粘度）、三大指標(biāo)定義、評(píng)價(jià)指標(biāo)、表征的瀝青性能、感溫性（針入度指數(shù)）勁度模量（定義、隨時(shí)間和溫度變化規(guī)律、影響因素等）2022-3-4交通科學(xué)與工程學(xué)院56石料與集料 掌握掌握石料和集料的技術(shù)性質(zhì)、評(píng)價(jià)方法； 重點(diǎn)掌握重點(diǎn)掌握礦質(zhì)混合料的級(jí)配理論； 石料的化學(xué)性質(zhì)：石料的酸堿性 組成結(jié)構(gòu) 物理性質(zhì)：密度、孔隙率、吸水性、抗凍性 力學(xué)性質(zhì)：抗壓強(qiáng)度、磨耗性、與瀝青的粘附性 集料的組成結(jié)構(gòu) 物理性質(zhì)粗 集料骨架間隙率等 力學(xué)性質(zhì) 壓碎值、磨光值等 級(jí)配： 表征級(jí)配的三