學(xué)習(xí)情境4-2瀝青混合料試驗(yàn).ppt

學(xué) 習(xí) 情 境 4-2 瀝青混合料試驗(yàn),福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黃玉萍,學(xué) 習(xí) 目 的,能夠進(jìn)行瀝青混合料目標(biāo)配合比設(shè)計(jì) 能進(jìn)行瀝青混合料拌和，制作試件，測(cè)定瀝青混合料的毛體積密度和表觀密度 能用馬歇爾試驗(yàn)儀測(cè)定瀝青混合料的流值和穩(wěn)定度，確定瀝青的最佳用量,學(xué)習(xí)任務(wù)書,某工地計(jì)算某公路面層瀝青混合料中各種礦質(zhì)材料的配合比，用馬歇爾試驗(yàn)的穩(wěn)定度等指標(biāo)確定瀝青最佳用量。 (1)設(shè)計(jì)原始資料；混合料種類中粒式瀝青混合料，最大粒徑25mm。 瀝青混合料制備條件與施工設(shè)備：瀝青混合料在工廠拌和，用攤鋪機(jī)鋪筑壓路機(jī)碾壓。 (2)組成材料技術(shù)性質(zhì)： 瀝青材料：環(huán)烷中間基石油瀝青，測(cè)定針入度、軟化點(diǎn)、延度三大指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果符合技術(shù)要求。 礦質(zhì)材料：碎石、砂、礦粉等分別進(jìn)行篩分析。 要求：1）用矩形圖解法確定礦質(zhì)混合料級(jí)配組成。 2）確定瀝青混合料的瀝青最佳用量。,何為瀝青混合料?,瀝青路面越來越多地被應(yīng)用于不同等級(jí)的公路，其原因何在？,地方道路,高速公路,城市道路,但是！,瀝青混合料 概述,老化定義？,在長(zhǎng)期的大氣因素作用下，因?yàn)r青塑性降低，脆性增強(qiáng)，粘聚力減小，導(dǎo)致路面表面產(chǎn)生松散，引起路面破壞。,瀝青路面老化現(xiàn)象,夏季高溫瀝青易軟化，路面易產(chǎn)生車轍、波浪；冬季低溫時(shí)易脆裂，在車輛重復(fù)作用下易產(chǎn)生開裂。,波浪,車轍,泛油,溫度穩(wěn)定性差的表現(xiàn)：,瀝青 混合料,材料級(jí)配 組成及空 隙率大小分,材料組成及 結(jié)構(gòu)分,制造工 藝分,公稱最 大粒徑分,1.特粗式瀝青混合料 2.粗粒式瀝青混合料 3.中粒式瀝青混合料 4.細(xì)粒式瀝青混合料 5.砂粒式瀝青混合料,1.連續(xù)級(jí)配瀝青混合料 2.間斷級(jí)配瀝青混合料,1.密級(jí)配瀝青混合料 2.半開級(jí)配瀝青混合料 3.開級(jí)配瀝青混合料,1.熱拌瀝青混合料 2.冷拌瀝青混合料 3.再生瀝青混合料,目前公路與城市道路路面多采用復(fù)合類的瀝青混合料，如AC-16F既屬于熱拌瀝青混合料、又屬于密級(jí)配的、中粒式瀝青混合料。,瀝青混合料 分類,熱拌瀝青混合料種類,瀝青混合料 分類,（3） 耐久性,瀝青混合料 技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),馬歇爾試驗(yàn)穩(wěn)定度（0.1mm）,車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度（次mm）,（1）高溫穩(wěn)定性,（2）低溫抗裂性,低溫彎曲試驗(yàn),水穩(wěn)性,耐老化性,耐疲勞性,浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度（%）,凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比（%）,（4） 抗滑性,（5）施工和易性,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-2004,就是馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)要求,參考規(guī)范,瀝青混合料的拌合,瀝青混合料的運(yùn)輸,瀝青混合料的攤鋪,瀝青混合料的碾壓,瀝青路面的施工有著嚴(yán)格的程序,這就是建材課程要解決的問題,瀝青混合料 學(xué)習(xí)內(nèi)容,瀝青混合料的拌合,拌制瀝青混合料，需解決以下問題： 1.對(duì)原材料有何要求？如何對(duì)其檢測(cè)？ 2.怎樣配制瀝青混合料？即如何進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)？,瀝青混合料 學(xué)習(xí)內(nèi)容,瀝青材料,瀝青混合料組成材料,粗集料,細(xì)集料,填料,基質(zhì)瀝青 改性瀝青,各種粒徑 的碎石 （方孔篩）,天然砂 機(jī)制砂 石屑,礦粉,瀝青混合料 材料組成,原材料的 技術(shù)要求 （P204P207）,表觀相對(duì)密度 堅(jiān)固性 含泥量 砂當(dāng)量 亞申藍(lán)值 棱角性,瀝青混合料 原材料技術(shù)要求,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),確定工程 級(jí)配范圍,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,瀝青混合料 配合比階段設(shè)計(jì)內(nèi)容,礦料通過皮帶輸入 拌和樓干燥筒加熱,振動(dòng)篩二 次篩分熱料,提升到拌和樓,熱料倉(cāng),根據(jù)目標(biāo)配合比的 OAC、OAC0.3% 三組瀝青用量,根據(jù)熱料比例,目標(biāo)配合比,圖解法確定 冷料比例,確定目標(biāo)配合比 最佳瀝青用量 OAC,取樣冷料篩分,根據(jù)冷料比例 成型5組馬歇爾試件,通過調(diào)整控制室皮帶,轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)比例,青用量確定提供標(biāo)準(zhǔn),為生產(chǎn)配合比最佳瀝,熱料比例與最佳 瀝青用量輸入控 制室計(jì)算機(jī)生產(chǎn) 瀝青混合料,熱料篩分,取分級(jí),目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)關(guān)系圖,成型3組馬歇爾試件,瀝青混合料 配合比階段設(shè)計(jì)區(qū)別,（一）確定工程級(jí)配范圍（合成級(jí)配）,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),根據(jù)設(shè)計(jì)類型查施工技術(shù)規(guī)范， 確定C或F型類型及級(jí)配范圍， 并計(jì)算級(jí)級(jí)配中值。,AC-16F瀝青混凝土合成級(jí)配要求,一、礦料組成設(shè)計(jì),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),1此處取樣的集料為冷料，可以從料場(chǎng)直接取樣。,3料場(chǎng)取樣盡量要有代表性、均勻性。,4其他指標(biāo)也需檢測(cè)，只是配合比設(shè)計(jì)時(shí)不使用。,2礦粉直接從包裝袋中取樣。,一、礦料組成設(shè)計(jì),（二）取樣各種集料（冷料）篩分（水洗法）,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),一、礦料組成設(shè)計(jì),（1）試驗(yàn)時(shí)取樣方法采用四分法。,四分法取樣,立面圖,平面圖,（二）取樣各種集料篩分（水洗法）,4篩分試驗(yàn),（4）采用通過百分率進(jìn)行下一步計(jì)算。,（2）水泥混凝土用集料可采用干篩法試驗(yàn)。,（3）瀝青混合料及基層用集料用水洗法試驗(yàn)。,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）用圖解法或試驗(yàn)算法確定各種礦料的組成比例,1繪制矩形圖框。,2連接對(duì)角線，表示設(shè)計(jì)級(jí)配中值（即平均值）。,3采用數(shù)學(xué)坐標(biāo)繪制縱坐標(biāo)，表示集料通過百分率（%）。,4用以下方法繪制橫坐標(biāo)，表示篩孔尺寸（mm）：,（1）先計(jì)算每個(gè)篩孔的設(shè)計(jì)級(jí)配中值（通過率）；,（2）在縱坐標(biāo)上根據(jù)每個(gè)篩孔的設(shè)計(jì)級(jí)配中值，平行作直線與對(duì)角線相交；,（3）根據(jù)交點(diǎn)作垂線，與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)即為每個(gè)篩孔的位置。,5在矩形圖上繪制出各集料的通過百分率的篩分曲線。,6按照各集料曲線重疊、相接、相離三種情況確定各集料的用量比例。,7根據(jù)確定的集料比例計(jì)算礦料的合成級(jí)配，判斷其是否在工程級(jí)配范圍內(nèi)，否則需進(jìn) 行比例調(diào)整，重新計(jì)算直到滿足標(biāo)準(zhǔn)為止。,一、礦料組成設(shè)計(jì),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,AC-16F礦料合成級(jí)配曲線示例,縱坐標(biāo)為數(shù)學(xué)坐標(biāo) 橫坐標(biāo)為泰勒曲線的橫坐標(biāo),二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（一）測(cè)定瀝青與集料的相對(duì)密度,1測(cè)定瀝青的相對(duì)密度 （b）,非經(jīng)注明，測(cè)定瀝青密度的標(biāo)準(zhǔn)水溫為15。瀝青與水的相對(duì)密度是指25相同溫度下的密度之比?？梢詼y(cè)定15密度，換算得相對(duì)密度（25/25）二者換算關(guān)系為：,瀝青與水的相對(duì)密度（25/25） 瀝青的密度（15）0.996,公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程 JTG E42-2005,2測(cè)定集料毛體積相對(duì) 密度（ ） 與表觀相對(duì)密度（ ）（網(wǎng)籃法）,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000,測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（二）預(yù)估計(jì)算瀝青用量,1計(jì)算礦料的合成毛體積密度（sb ）,2計(jì)算礦料的合成表觀相對(duì)密度（ sa ）,P1、P2Pn各種礦料的比例, 其 和為100 1、2 n各種礦料相應(yīng)的 毛體積相對(duì)密度 1、2n各種礦料 相應(yīng)的表觀相對(duì)密度,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（二）預(yù)估計(jì)算瀝青用量,3預(yù)估瀝青混合料適宜的油石比（Pa）或含油量（Pb ）,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),1按照確定的礦料比例配料，根據(jù)預(yù)估的油石比為中值，以0.5%的間隔成型5組馬歇爾試件。,（1）按確定的礦料比例，計(jì)算本次成型試件所需礦料的數(shù)量。,（3）試模、套筒及擊實(shí)座等應(yīng)置于100烘箱中加熱1h。,（4）拌合時(shí)先加入粗細(xì)集料到拌合機(jī)，再加入熱瀝青（瀝青采用 減量法稱量），拌和11.5min，再加入加熱后的礦粉，繼續(xù) 拌和， 標(biāo)準(zhǔn)拌合時(shí)間共3min。,（5）成型馬歇爾試件時(shí)試模上下要墊濾紙，試件周邊插搗15次， 中間插搗10次，應(yīng)先成型1個(gè)試件進(jìn)行高度校核，校核公式 如下：,（6）根據(jù)調(diào)整后的混合料質(zhì)量進(jìn)行稱量，成型所有試件。,（2）烘料時(shí)，粗細(xì)可混合加熱，礦粉單獨(dú)加熱。,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000,測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),2冷卻、脫模,（1）冷卻方法有三種,試件橫置室溫冷卻：12h以上,電風(fēng)扇吹：1h以上,浸水冷卻：3min以上,最好，但時(shí)間太長(zhǎng)。,較好，但冷卻效果不好，時(shí)間一般需延長(zhǎng)。,工程上常采用室溫下用電風(fēng)扇吹12h以上冷卻,（2）脫模,3高度測(cè)量,測(cè)量工具：游標(biāo)卡尺,測(cè)量方法：四個(gè)方向測(cè)量，取平均值。,合格判斷：標(biāo)準(zhǔn)試件63.51.3mm；超出此范圍作廢。,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000,測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),局限性大，只能用于測(cè)定穩(wěn)定度和流值。,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),4馬歇爾試件密度測(cè)定,（1）通常采用表干法測(cè)定毛體積相對(duì)密度,（2）對(duì)于吸水率大于2%的試件，宜改用蠟封 法測(cè)定毛體積相對(duì)密度。,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000,測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),5馬歇爾穩(wěn)定度、流值測(cè)定,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 JTJ 052-2000,測(cè)定標(biāo)準(zhǔn),標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件養(yǎng)護(hù)溫度為60,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為3040min,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),6馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算,（1）確定礦料的有效相對(duì)密度（ se ）,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-2004,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),6馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算,（2）確定瀝青混合料的最大理論相對(duì)密度（ ti ）,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-2004,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),6馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范 JTG F40-2004,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,1將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,規(guī)范要求5KN,a1=5.9%,a2=5.28%,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,1將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,規(guī)范要求24.5mm,規(guī)范要求36%,a3=5.32%,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,1將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,規(guī)范要求7085%,規(guī)范要求14%,a4無法確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,2確定OAC1,（1）從上述圖上找出毛體積密度最大值對(duì)應(yīng)瀝青用量a1、穩(wěn)定度最大值對(duì)應(yīng)瀝青用量a2、 目標(biāo)空隙率（或中值）對(duì)應(yīng)瀝青用量a3、瀝青飽和度范圍內(nèi)的中值對(duì)應(yīng)瀝青用量a4,（2）計(jì)算OAC1=（ a1 +a2+ a3+ a4 ）4,a1=5.9%； a2=5.28%； a3=5.32%； a4無法確定,如果所選擇的瀝青用量范圍 未能涵蓋瀝青飽和度的要求 范圍，只取a1、a2、a3計(jì)算,OAC1=（ a1 +a2+ a3）3=5.50%,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,3確定OAC2,（1）從上述圖上找出符合規(guī)范要求的各物理指標(biāo)的用油量，繪于下圖，找出滿足所有指 標(biāo)的公共瀝青用量范圍，并查出最大值OACmax和最小值OACmin。,公共瀝青用量中 OACmax=5.78% OACmin=5.37%,（2）計(jì)算OAC2=（OACmax+OACmin）2,OAC2=5.58%,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,4最佳瀝青用量OAC=（OAC1+OAC2）2,OAC=（OAC1+OAC2）2 = 5.54%,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,（1）計(jì)算瀝青結(jié)合料被集料吸收的比例及有效瀝青含量,（2）根據(jù)需要計(jì)算有效瀝青的體積百分率及礦料的體,積百分率,5 檢驗(yàn)最佳瀝青用量時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,（3）計(jì)算最佳瀝青用量時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度,5 檢驗(yàn)最佳瀝青用量時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì),一、礦料組成設(shè)計(jì),1取樣各種集料，此處取樣的集料為熱料，是經(jīng)熱料倉(cāng),2篩分分級(jí)熱料（水洗法）,3取篩分后的通過率用圖解法確定熱料的組成比例,進(jìn)行試驗(yàn)確定最佳瀝青用量（同目標(biāo)配合比的方法,1根據(jù)上述方法確定的熱料比例，按照目標(biāo)配合比的,OAC、 OAC0.3%三組瀝青用量成型馬歇爾試件,（同目標(biāo)配合比冷料確定方法 一樣）。,振動(dòng)篩二次篩分后的分級(jí)熱料。,二、最佳瀝青用量確定,2檢驗(yàn)最佳瀝青時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度（與目,標(biāo)配合比一樣）,一樣）。,生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)步驟,生產(chǎn)配合比驗(yàn)證,車轍試驗(yàn),浸水馬歇爾試驗(yàn),凍融劈裂試驗(yàn),低溫彎曲試驗(yàn),滲水試驗(yàn),高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn),水穩(wěn)定性檢驗(yàn),低溫抗裂性檢驗(yàn),滲水系數(shù)檢驗(yàn),一、瀝青混合料的技術(shù)性能檢驗(yàn),鋼渣活性檢驗(yàn),二、瀝青混合料的施工工藝確定,通過鋪筑試驗(yàn)路段，確定機(jī)械組合、壓實(shí)方式、施工工藝等。,通過試驗(yàn)確定,生產(chǎn)配合比驗(yàn)證,其他瀝青混合料介紹,課 后 小 結(jié),瀝青