土木工程材料教案市公開課一等獎百校聯(lián)賽特等獎?wù)n件

《土木工程材料》教案

第六章

土木工程系

楊勇第1頁6.瀝青和瀝青混合料6.1瀝青材料6.2瀝青混合料第2頁學(xué)習(xí)目標：掌握瀝青材料基本組成、工程性質(zhì)及測定方法；了解主要瀝青制品及其用途。掌握瀝青混合料配合比，包含礦質(zhì)材料配合比設(shè)計和配制；了解瀝青混合料使用關(guān)鍵點。第3頁6.1瀝青材料6.1.1瀝青分類與基本組成結(jié)構(gòu)1.瀝青分類瀝青材料是由一些極其復(fù)雜高分子碳氫化合物和這些碳氫化合物非金屬（氧、硫，氮）衍生物所組成混合物。瀝青材料按其在自然界中取得方式可分為二大類：（1）地瀝青：天然瀝青；石油瀝青。（2）焦油瀝青：煤瀝青；頁巖瀝青。瀝青主要用于道路工程以及防潮、防水、防腐蝕材料。第4頁第5頁2.瀝青基本組成結(jié)構(gòu)（1）石油瀝青基本組成石油瀝青是由石油經(jīng)蒸餾、吹氧、調(diào)和等工藝加工得到殘留物?！豆饭こ虨r青及混合料試驗規(guī)程》JTJ052-要求有三組分和四組分兩種分析法?；瘜W(xué)組分分析就是將瀝青分離為幾個化學(xué)性質(zhì)相近，而且與路用性質(zhì)有一定聯(lián)絡(luò)組，這些組就稱為“組分”。1）三組分分析法是將瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質(zhì)等三組分。油分賦予瀝青以流動性，其含量直接影響瀝青柔軟性、抗裂性及施工難度；樹脂主要使瀝青具塑性和粘性；瀝青質(zhì)決定瀝青粘結(jié)力、粘度和溫度穩(wěn)定性，以及瀝青硬度、軟化點等。第6頁組分狀態(tài)染色比密度分子量含量，%油分油狀液體淡黃-紅褐色小于1300~50040~60樹脂粘稠狀物體黃-黑色略大于1600~100015~30地瀝青質(zhì)無定形固體粉末深褐-黑色大于1＞100010~30第7頁2）四組分分析法是將瀝青分離為飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等三組分。瀝青質(zhì)和膠質(zhì)分含量高，其針人度值較小（稠度較高），軟化點較高；飽和分含量高，其針人度值較大（稠度較低），軟化點較低；芳香分含量，對針人度、軟化點無影響，但極性芳香分含量高，對其粘附性有利；膠質(zhì)分對其延度貢獻較大。3）石油瀝青膠體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu)形成：瀝青膠體結(jié)構(gòu)是以瀝青質(zhì)為膠核，膠質(zhì)分被吸附其表面，并逐步向外擴散形成膠團，膠團再分散于芳香分和飽和分中。

第8頁膠體結(jié)構(gòu)類型：A.溶膠結(jié)構(gòu)——在路用性質(zhì)上含有很好自愈性和低溫變形能力，但溫度感應(yīng)性較差。B.溶一凝膠結(jié)構(gòu)——在路用性能，在高溫時含有較低感溫性，低溫時又有很好形變能力。C.凝膠結(jié)構(gòu)——在路用性能上，含有較低溫度感應(yīng)性，但低溫變形能力較差。（2）煤瀝青基本組成（略）第9頁第10頁6.1.2瀝青主要性質(zhì)及其測試方法1.瀝青主要性質(zhì)及測試方法（1）粘滯性石油瀝青粘滯性是反應(yīng)瀝青材料內(nèi)部妨礙其相對流動一個特征。也能夠說，它反應(yīng)了瀝青軟硬、稀稠程度。是劃分瀝青牌號主要技術(shù)指標。液體石油瀝青粘滯性用粘滯度（也稱標準粘度）指標表示，它表征了液體瀝青在流動時內(nèi)部阻力；對于半固體或固體石油瀝青則用針入度指標表示，它反應(yīng)了石油瀝青抵抗剪切變形能力。第11頁粘滯度是在要求溫度t（通常為20℃、25℃、30℃或60℃），要求直徑d（為3mm、5mm或者10mm）孔流出50㎝３瀝青所需時間秒數(shù)T。慣用符號“”表示。粘滯度測定示意圖見下列圖。針入度是在要求溫度25℃條件下，以要求100g標準針，在要求時間5s內(nèi)貫入試樣中深度（1/10mm為1度）表示。針入度測定示意圖見下列圖。顯然，針入度越大，表示瀝青越軟，粘度越小。普通，地瀝青質(zhì)含量高，有適量樹脂和較少油分時，石油瀝青粘滯性大。溫度升高，其粘性降低。第12頁第13頁（2）塑性塑性是指石油瀝青在外力作用時產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后仍保持變形后形狀不變性質(zhì)。石油瀝青塑性用延度指標表示。瀝青延度是把瀝青試樣制成∞字形標準試模（中間最小截面積為1㎝２）在要求拉伸速度（5cm/min）和要求溫度（25℃）下拉斷時伸長長度，以cm為單位。延度指標測定示意圖見下列圖。延度值愈大，表示瀝青塑性愈好。普通，瀝青中油分和地瀝青質(zhì)適量，樹脂含量越多，延度越大，塑性越好。溫度升高，瀝青塑性隨之增大。第14頁第15頁（3）溫度敏感性溫度敏感性是指石油瀝青粘滯性和塑性隨溫度升降而改變性能。1）軟化點軟化點是指瀝青由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楹幸欢鲃有愿囿w溫度，可采取環(huán)球法測定（見上圖）。瀝青軟化點不能太低，不然夏季易融化發(fā)軟；但也不能太高，不然不易施工，而且品質(zhì)太硬，冬季易發(fā)生脆裂現(xiàn)象。石油瀝青溫度敏感性與地瀝青質(zhì)含量和蠟含量親密相關(guān)。地瀝青質(zhì)增多，溫度敏感性降低。工程上往往用加入滑石粉、石灰石粉或其它礦物填料方法來減小瀝青溫度敏感性。瀝青中含蠟量多時，其溫度敏感性大。第16頁2）針入度指數(shù)瀝青針入度值對數(shù)與溫度含有線性關(guān)系：則瀝青針入度指數(shù)PI可按下式計算：按針人度指數(shù)可將瀝青劃分為三種膠體結(jié)構(gòu)，即針人度指數(shù)Ｐ．Ｉ．＜－２者為溶膠結(jié)構(gòu)；針入度指數(shù)Ｐ．Ｉ．＞＋２者為凝膠結(jié)構(gòu)；針人度指數(shù)Ｐ．Ｉ．＝一２～十２者為溶凝膠結(jié)構(gòu)。第17頁（4）大氣穩(wěn)定性大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等原因長久綜合作用下抵抗老化性能。在大氣原因綜合作用下，瀝青中低分子量組分會向高分子量組分轉(zhuǎn)化遞變，即油分一樹脂—地瀝青質(zhì)。因為樹脂向地瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化速度要比油分變?yōu)闃渲俣瓤斓枚啵允蜑r青會隨時間進展而變硬變脆，亦即“老化”。石油瀝青大氣穩(wěn)定性以瀝青試樣在加熱蒸發(fā)前后“蒸發(fā)損失百分率”和“蒸發(fā)后針入度比”來評定。其測定方法是：先測定瀝青試樣質(zhì)量及其針入度，然后將試樣置于烘箱中，在160℃下加熱蒸發(fā)5h，待冷卻后再測定其質(zhì)量和針入度，則第18頁蒸發(fā)損失百分率愈小，蒸發(fā)后針入度比愈大，則表示瀝青大氣穩(wěn)定性愈好，亦即“老化“愈慢。（5）其它性質(zhì)溶解度；閃點；燃點；防水性等。第19頁2.石油瀝青技術(shù)要求（1）建筑石油瀝青標準與選取（表6-4）（2）道路石油瀝青技術(shù)要求1）中、輕交通量道路石油瀝青技術(shù)要求（表6-5）按針入度劃分為：A-200、A-180、A-140、A-100甲、A-100乙、A-60甲、A-60乙六個標號。2）重交通量道路石油瀝青技術(shù)要求（表6-6）按針入度劃分為：AH-130、AH-110、AH-90、AH-70、AH-50五個標號。3）液體石油瀝青技術(shù)要求《瀝青路面施工及驗收規(guī)范》GB50092-96要求，依據(jù)凝結(jié)速度分為快凝AL(R)、中凝AL(M)和慢凝AL(S)三個等級。第20頁6.1.3瀝青摻配、改性及主要瀝青制品1.瀝青摻配施工中，若采取一個瀝青不能滿足配制瀝青膠所要求軟化點時，可用兩種或三種瀝青進行摻配。摻配要注意遵照同源標準，即同屬石油瀝青或同屬煤瀝青（或煤焦油）才可摻配。兩種瀝青摻配百分比可用下式估算：第21頁2.改性瀝青橡膠改性瀝青；樹脂改性瀝青。3.乳化瀝青4.瀝青基制品（1）冷底子油冷底子油是用有機溶劑（汽油、柴油、煤油、苯等）與瀝青溶合后制得一種瀝青溶液。它粘度小，具有良好流動性。冷底子油涂刷在混凝土、砂漿或木材等基面上，能很快滲入基層也隙中，待溶劑揮發(fā)后，便與基面牢靠。這一方面使基面呈憎水性，其次為粘結(jié)同類防水材料創(chuàng)造了有利條件。它在常溫下使用，作為防水工程底層,故稱為冷底子油。冷底子油應(yīng)涂刷于干燥基面上，通常要求水泥砂漿找平層含水率≤10%。第22頁6.2瀝青混合料6.2.1瀝青混合料分類及組成結(jié)構(gòu)瀝青混合料是瀝青混凝土混合料和瀝青碎石混合料總稱。瀝青混凝土混合料（簡稱AC）：由適當百分比粗集料、細集料及填料與瀝青在嚴格控制條件下拌和瀝青混合料。瀝青碎石混合料（簡稱AM）：由適當百分比粗集料、細集料、及填料（或不加填料）與瀝青拌和瀝青混合料。第23頁1.瀝青混合料分類（1）按施工溫度分類（拌制和攤鋪溫度）1）熱拌熱鋪瀝青混合料2）常溫瀝青混合料（2）按最大粒徑分類1）特粗粒式瀝青混合料D=37.5或45mm2）粗粒式瀝青混合料D=26.5或31.5mm3）中粒式瀝青混合料D=16或19mm4）細粒式瀝青混合料D=9.5或13.2mm5）砂粒式瀝青混合料D≤4.75mm

第24頁（3）按瀝青混合料級配分類1）瀝青混凝土混合料（AC；圓孔篩LH）2）密級配瀝青混凝土混合料I型壓實后剩下空隙率3%~6%；II型壓實后剩下空隙率4%~10%。3）半開級配瀝青混合料（AM；圓孔篩LS）壓實后剩下空隙率＞10%。4）開級配瀝青混合料壓實后剩下空隙率＞15%。5）間斷級配瀝青混合料第25頁2.瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)和強度理論瀝青混合科組成結(jié)構(gòu)瀝青混合料強度理論第26頁（1）瀝青混合科組成結(jié)構(gòu)a.懸浮密實結(jié)構(gòu)連續(xù)密級配瀝青混合料力學(xué)特點粗集料少，不能形成骨架粘聚力C大，內(nèi)摩擦角φ??；b.骨架空隙結(jié)構(gòu)

連續(xù)開級配瀝青混合料細集料少，不能填充集料間空隙C小，φ大c.骨架密實結(jié)構(gòu)

間斷密級配瀝青混合料，

中間集料少，現(xiàn)有足夠粗集料形成骨架，又有細集料填充其間空隙C大，φ大T第27頁第28頁（2）瀝青混合料強度理論用瀝青混合料鋪筑路面產(chǎn)生破壞主要原因:夏季高溫時抗剪強度不足和塑性變形過剩冬季低溫時抗拉強度不好和抵抗變形能力過差引發(fā)試驗表明：瀝青混合料抗剪強度τ決定于瀝青混合料內(nèi)摩擦角φ和粘聚力C。

第29頁影響瀝青混合料內(nèi)摩擦角原因:a.瀝青粘度對瀝青混合料抗剪強度影響通常情況下，瀝青粘度越大，瀝青混合料抗剪強度越高b.瀝青與礦料化學(xué)性質(zhì)對瀝青混合料抗剪強度影響結(jié)構(gòu)瀝青：瀝青與礦粉交互作用后，瀝青在礦粉表面產(chǎn)生化學(xué)組分重新排列，瀝青在礦粉表面形成一層擴散溶劑化膜，此膜以內(nèi)瀝青為結(jié)構(gòu)瀝青。自由瀝青瀝青在瀝青混合料中以兩種形式存在，一個為結(jié)構(gòu)瀝青，一個為自由瀝青。c.礦料比表面對瀝青混合料抗剪強度影響比表面越大，一定瀝青用量條件下，瀝青在礦料表面膜層薄，礦料間以結(jié)構(gòu)瀝青聯(lián)結(jié)機會就大，瀝青混合料抗剪強度高。第30頁d.瀝青用量對瀝青混合料抗剪強度影響瀝青用量過少，瀝青不足以包裹礦粉表面，礦粉間不能完全地靠瀝青薄膜聯(lián)結(jié)，因而瀝青混合料粘聚力很差。伴隨瀝青用量增加，結(jié)構(gòu)瀝青數(shù)量不停增多，混合料粘聚力也不停提升，當瀝青用量到達一定程度時，形成結(jié)構(gòu)瀝青數(shù)量最多，混合料粘聚力到達最大。此時瀝青用量為最正確用量。伴隨瀝青用量繼續(xù)增加，多出瀝青，將礦粉顆粒推開，在顆粒間形成未與礦粉作用自由瀝青，混合料粘聚力開始逐步降低。當然，少許自由瀝青存在也是必要，它能夠增加瀝青混合料塑性，降低瀝青路面開裂。e.礦料級配、表面性質(zhì)、粒度等對瀝青混合料抗剪強度影響表面粗糙有棱角且靠近正立方體時，瀝青混合料抗剪強度高。第31頁注：（1）瀝青在瀝青混合料中以兩種形式存在：自由瀝青結(jié)構(gòu)瀝青（2）堿性礦粉更輕易形成結(jié)構(gòu)瀝青第32頁結(jié)構(gòu)瀝青形成R第33頁瀝青與礦料性質(zhì)對瀝青混合料抗剪強度影響R第34頁瀝青用量對瀝青混合料抗剪強度影響R第35頁3.瀝青混合料組成材料*瀝青材料不一樣型號瀝青材料，含有不一樣技術(shù)指標，適合用于不一樣等級，不一樣類型路面。在選擇瀝青材料時候，要考慮到交通量（重）、氣候條件（熱）、施工方法、瀝青面層類型、材料起源籌各種情況，選擇較稠瀝青，這么才能使拌制瀝青混合料含有較高力學(xué)強度和很好耐久性。第36頁*礦質(zhì)材料瀝青混合料礦質(zhì)材料必須含有良好級配，這么，瀝青混合料顆粒之間既能夠比較緊密地排列起來，以到達足夠壓實度，又能讓顆粒之間含有一定空隙，使瀝青混合料保持良好穩(wěn)定性瀝青混合料礦質(zhì)材料包含粗集料、細集料和礦粉，這幾個材料除了混合后能到達要求級配外，對于它們本身還有不一樣技術(shù)要求。第37頁a.粗集料瀝青混合料粗集料要求潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，而且含有足夠強度和耐磨性。對路面抗滑表層粗集料應(yīng)選取堅硬、耐磨、抗沖擊性好碎石或破碎礫石，不可使用篩選礫石、礦渣及軟質(zhì)集料。用于高速公路、一級公路、城市快速道路、主干路瀝青路面表面層及各類道路抗滑層用粗集料，應(yīng)符合磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值要求，對于堅硬石料起源缺乏情況下，允許摻加一定百分比普通集料作為中等或小顆粒粗集料，但摻加百分比不應(yīng)超出粗集料總質(zhì)量40％。第38頁b.細集料熱拌瀝看混合料細集料普通采取天然砂或人工砂，在缺乏砂地域，也能夠用石屑代替。但對于高等級公路面層或抗滑表層，石屑用量不宜超出砂用量。c.填料瀝青混合料填料宜采取石灰?guī)r或巖漿巖中強基性（憎水性）巖石磨制而成，也能夠由石灰、水泥、粉煤灰代替，但用這些物質(zhì)作填料時，其用量不宜超出礦料總量2％。其中粉煤灰用量不宜超出填料總量50％。粉煤灰燒失量應(yīng)小于12％，塑性指數(shù)應(yīng)小于4％。在工程中，還能夠利用拌和機中粉塵回收來作礦粉使用，其量不得超出填料總量50％，而且要求粉塵干燥，摻有粉塵填料塑性指數(shù)不得大于4％。

第39頁6.2.2瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)1.高溫穩(wěn)定性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性是指混合料在高溫情況下，承受外力不停作用，抵抗永久變形能力。評定指標：馬歇爾試驗：穩(wěn)定度，流值車轍試驗：動穩(wěn)定度影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性主要原因：瀝青用量，瀝青粘度，礦料級配，礦料尺寸、形狀等。第40頁提升辦法：（1）提升粘聚力：采取高稠度瀝青；控制瀝青最正確用量采取堿性礦粉；摻外摻劑（2）提升內(nèi)摩擦角：增加粗集料用量采取表面粗糙有棱角集料等第41頁2.低溫抗裂性瀝青混合料伴隨溫度降低，變形能力下降，路面因為低溫而收縮以及行車荷載作用，在微弱部位產(chǎn)生裂縫，從而影響道路正常使用，所以，要求瀝青混合料含有一定低溫抗裂性。瀝青混合料低溫裂縫是由混合料低溫脆化、低溫縮裂和溫度疲勞引發(fā)。混合料低溫脆化是指其在低溫條件下，變形能力降低。普通經(jīng)過不一樣溫度下小梁彎拉破壞試驗來反應(yīng)。低溫縮裂通常是因為材料本身抗拉強度不足而造成。當前，比較科學(xué)方法是采取能量法來評定。對于溫度疲勞，能夠模擬溫度循環(huán)進行疲勞破壞，但因為其試驗條件要求較高，故改用低頻疲勞試驗代替。第42頁3.耐久性瀝青混合科耐久性是指其在外界各種原因（如陽光、空氣、水、車輛荷載等）長久作用下，仍能基本保持原有性能。影響瀝青混合料耐久性主要原因有：瀝青與骨料性質(zhì)、瀝青用量、瀝青混合料壓實度與空隙率等。當前，普通采取馬歇爾試驗來評價瀝青混合料耐久性。測定瀝青混合料試件空隙率、飽和度、殘留穩(wěn)定度等，這些指標均應(yīng)到達規(guī)范要求，才能說明瀝青混合料耐久性合格。第43頁4.抗滑性伴隨車輛行駛速度增加，路面抗滑性顯得尤為主要，為了提升路面抗滑性，必須增加路面粗糙度，因而對于面層集料應(yīng)選取質(zhì)地堅硬，含有棱角碎石。骨料顆粒適當大些，瀝青用量少些，并對瀝青中含蠟量進行嚴格控制，都能夠提升路面抗滑性。測定路面抗滑性指標有路面摩擦系數(shù)和結(jié)構(gòu)深度。摩擦系數(shù)和結(jié)構(gòu)深度越大，說明路面抗滑性越好。第44頁5.施工和易性瀝青混合料除了具備上述技術(shù)性質(zhì)外，還應(yīng)具備施工和易性才能順利地進行施工作業(yè)。影響混合料施工和易性主要原因是礦料級配和瀝青用量。合理礦料級配，使瀝青混合料之間拌和均勻，不致產(chǎn)生離析現(xiàn)象，適量瀝青用量，能夠防止混合料疏松或結(jié)團現(xiàn)象，另外，氣候情況，機械性能，施工能力等外部條件也會不一樣程度地影響施工和易性。當前，評價施工和易性還沒有一個定量指標，只能憑經(jīng)驗來目估。第45頁

*穩(wěn)定度馬歇爾穩(wěn)定度是評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性指標。將瀝青混合料按一定百分比混合并拌勻，采取人工或機械擊實方法制成圓柱形試件（直徑101.6±0.25mm，高63.5±1.3mm），再將試件置于60±1℃恒溫水槽中保溫30～40min（對粘稠石油瀝青），然后，把試件置于馬歇爾試驗儀上，以50±5mm／min速度加荷，至試驗荷載到達最大值，此時最大荷載即為穩(wěn)定度（MS），以ＫN計。殘留穩(wěn)定度是反應(yīng)瀝青混合料受水損害時抵抗剝落能力。浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗方法與馬歇爾試驗基本相同，只是將試件在60±1℃恒溫水槽中保溫48h，然后，再測定其穩(wěn)定度，浸水后穩(wěn)定度與標準馬歇爾穩(wěn)定度百分比即為殘留穩(wěn)定度。第46頁*流值流值是評價瀝青混合料抗塑性變形能力指標。在馬歇爾穩(wěn)定度試驗時，當試件到達最大荷載時，其壓縮變形值，也就是此時流值表上讀數(shù)，即為流值（FL），以0.1mm計。第47頁*空隙率空隙率是評價瀝青混合料壓實程度指標。空隙率大小，直接影響瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)，空隙率大瀝青混合料，其抗滑性和高溫穩(wěn)定性都比很好，但其抗?jié)B性和耐久性顯著降低，而且對強度也有影響。瀝青混合料空隙率是指空隙體積占瀝青混合料總體積百分率，它是由理論密度和實測密度求得。第48頁*瀝青混合料試件實測密度對于密實瀝青混凝土試件，其集料吸水率不大時，采取水中重法測定。

式中：——試件實測密度，g/cm3;——干燥試件空氣中質(zhì)量；g；——試件水中質(zhì)量，g；——常溫水密度（≈1g/cm3）。第49頁對于表面較粗但較密實瀝青混凝土試件，其吸水率小于2％時，采取表干法測定。式中：——試件表干質(zhì)量，g；——意義同前。第50頁對于吸水率大于2％瀝青混凝土試件，采取蠟封法測定。

式中：——蠟封試件空氣中質(zhì)量，g；——蠟封試件水中質(zhì)量，g；——常溫下石蠟與水相對密度；——意義同前。第51頁*瀝青混合料試件理論密度假定瀝青混合料壓至絕對密實，而不考慮其內(nèi)部空隙時試件密度為理論密度。（1）油石比（瀝青與礦料質(zhì)量比）計算時，試件理論密度為

式中：——理論密度，g/cm3;——各種礦料配合比（％）（礦料總和為）；——各種礦料相對密度；——油石比，％；——瀝青相對密度；——常溫水密度，g/cm3。第52頁*采取瀝青含量（瀝青質(zhì)量占瀝青混合料總質(zhì)量百分率）計算時，試件理論密度為：

式中：——各種礦料配合比（％）（礦料與瀝青之和為）；——瀝青含量，％；——意義同前。第53頁瀝青混合料試件空隙率

式中：——試件空隙率，％；——試件理論密度，g/cm3;——試件實測密度，g/cm3。第54頁*瀝青混合料試件飽和度瀝青混合料試件飽和度也稱瀝青填隙率，即瀝青體積與礦料空隙體積百分率。飽和度過小，瀝青難以充分裹覆礦料，影響瀝青混合料粘聚性，降低瀝青混凝土耐久性；飽和度過大，降低了瀝青混凝土空隙率，防礙夏季瀝青體積膨脹，引發(fā)路面泛油，降低瀝青混凝土高溫穩(wěn)定性，所以，瀝青混合料要有適當飽和度。

式中：——試件瀝青飽和度，％；——礦料間隙率，％；——試件瀝青體積百分率，％；——試件空隙率，％。第55頁*瀝青體積百分率是指瀝青體積占試件體積百分率（1）當試件采取油石比計算時，瀝青體積百分率

式中：——意義同前。（2）當試件采取瀝青含量計算時，瀝青體積百分率

式中：——意義同前。

第56頁6.2.3礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計1.礦質(zhì)混合料級配理論第57頁各種不一樣粒徑集料，按一定百分比搭配，可到達較小空隙率或較大摩擦力。集料級配有連續(xù)級配和間斷級配兩類。級配理論主要有最大堆積密度理論和粒子干涉理論，慣用是最大堆積密度理論。第58頁（1）（富勒）Ｗ.Ｂ.Ｆuller理論富勒依據(jù)試驗提出一個理想級配，認為：“級配曲線愈靠近拋物線時，則其密度愈大”，所以，當級配曲線為拋物線時為最大密度曲線。

當粒徑ｄ等于最大粒徑Ｄ時，礦質(zhì)混合料經(jīng)過率等于１００％，則：

T第59頁（２）（泰波）Ａ.Ｎ.Ｔalbal理論泰波認為富勒曲線是一個理想曲線，實際礦料級配應(yīng)允許有一定波動范圍，故將富勒最大密度曲線改為n次冪通式，即

從泰波公式可看出，當ｎ＝１／２時為拋物線，即富勒曲線。依據(jù)試驗認為ｎ＝０.３～０.６之間時，礦質(zhì)混合料含有很好密實度。泰波理論可用來處理連續(xù)級配級配范圍問題，故含有很大實用意義。第60頁（3）我國簡化公式

這種方法計算簡單，從最大粒徑D為100%開始，不停乘以i值即可得出后一級經(jīng)過百分率。直接應(yīng)用計算所得數(shù)據(jù)可繪制級配曲線。第61頁2.礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計方法礦料配合比計算是讓各種礦料以最正確百分比混合，從而加入瀝青后，使瀝青混凝土即密實，又有一定空隙，供夏季瀝青膨脹。礦料配合比計算步驟以下：1）依據(jù)道路等級、路面類型及所處結(jié)構(gòu)層等選擇適用瀝青混合料類型；按表6-11確定礦料級配范圍。2）由各種礦料篩分曲線計算配合百分比，合成礦料級配應(yīng)符合表6-11要求。第62頁（1）通常情況下，合成級配曲線宜盡可能靠近設(shè)計級配中限，尤其應(yīng)使0.075mm、2.36mm和4.75mm篩孔經(jīng)過量盡可能靠近設(shè)計級配范圍中限；（2）對交通量大、軸載重公路，宜偏向級配范圍下（粗）限，對中小交通或人行道路等宜偏向級配范圍上（細）限；（3）合成級配曲線應(yīng)靠近連續(xù)或有合理間斷級配，不得有過多犬牙交織；當經(jīng)過再三調(diào)整，仍有兩個以上篩孔超出級配范圍時，必須對原材料進行調(diào)整或更換原材料重新設(shè)計。第63頁[例題]礦料配合比圖解法第64頁1.目標配合比設(shè)計（1）礦料配合比計算礦料配合比計算是讓各種礦料以最正確百分比混合，從而加入瀝青后，使瀝青混凝土即密實，又有一定空隙，供夏季瀝青膨脹。礦料配合比計算按上節(jié)步驟進行。第65頁6.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計*瀝青混合料配合比設(shè)計任務(wù)就是經(jīng)過確定粗集料、細集料、礦粉和瀝青之間百分比關(guān)系，使瀝青混合料各項指標到達工程要求，讓瀝青混合料強度、穩(wěn)定性、耐久性、平整度等各項要求，在聯(lián)絡(luò)與矛盾中到達統(tǒng)一。*瀝青混合料配合比設(shè)計包含：目標配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計和生產(chǎn)配合比驗證等三個階段。本節(jié)主要著重介紹試驗室配合比設(shè)計。*試驗室配合比設(shè)計分為礦質(zhì)混合料配合組成和瀝青最正確用量確定兩部分。第66頁（2）瀝青最正確用量確實定瀝青最正確用量確實定能夠經(jīng)過理論計算得到，但誤差較大，故普通采取試驗方法求得。當前，我國采取馬歇爾試驗法來確定瀝青最正確用量。其方法是：1）按所設(shè)計礦料配合比配制五組礦質(zhì)混合料，每組按規(guī)范推薦瀝青用量（或油石比）范圍加入適量瀝青，瀝青用量按0.5％間隔遞增，拌和均勻，制成馬歇爾試件。2）依據(jù)集料吸水率大小和瀝青混合料類型采取適當方法，測出試件實測密度，并計算理論密度、空隙率、瀝青飽和度等物理指標。3）進行馬歇爾試驗，測定穩(wěn)定度和流值這二個力學(xué)指標第67頁第68頁第69頁第70頁4）以瀝青用量為橫坐標，以實測密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度、流值為縱坐標，分別將試驗結(jié)果點入坐標中，瀝青用量與這些指標之間連成關(guān)系曲線。從圖中取對應(yīng)于密度最大值瀝青用量，對應(yīng)于穩(wěn)定度最大值瀝青用量，對應(yīng)于要求空隙率范圍中值瀝青用量。以三者平均值作為最正確瀝青用量初始值。