《沥青混合料》PPT课件.ppt
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1、适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料与沥青结合料拌合而成的合规定级配的矿料与沥青结合料拌合而成的混合料的总称混合料的总称沥青沥青集料集料沥沥青青玛玛蹄蹄脂脂沥青路面的种类沥青路面的种类层铺法层铺法表面处治:喷洒沥青表面处治:喷洒沥青洒布集料洒布集料压实压实cm贯入式:粗集料贯入式:粗集料喷洒沥青喷洒沥青洒布填隙细集料洒布填隙细集料压实压实cm拌和法拌和法沥青混合料拌和沥青混合料拌和摊铺摊铺压实压实沥青混合料的分类沥青混合料的分类按级配组成和曲线类型分类按级配组成和曲线类型分类见图见图连续级配:密级配、半开级配、开级配连续级配:密级配、半开
2、级配、开级配间断级配间断级配按公称最大粒径分类按公称最大粒径分类特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式按照制造工艺分类按照制造工艺分类热拌沥青混合料热拌沥青混合料冷拌沥青混合料冷拌沥青混合料再生沥青混合料再生沥青混合料矿质混合料的矿质混合料的3 3种典型级配曲线种典型级配曲线密级配沥青混合料密级配沥青混合料dense-gradedbituminousmixtures英英dense-gradedasphaltmixtures美美密实式沥青混凝土混合料(以密实式沥青混凝土混合料(以AC表示)表示)密实式沥青稳定碎石混合料(以密实式沥青稳定碎石混合料(以ATB表
3、示)表示)设计空隙率设计空隙率26%沥青混合料的分类沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类按矿质混合料的级配组成分类半开级配沥青混合料半开级配沥青混合料half(semi)-open-gradedbituminouspavingmixtures(英英)沥青碎石混合料沥青碎石混合料(以(以AM表示)表示)设计空隙率在设计空隙率在6%12%沥青混合料的分类沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类按矿质混合料的级配组成分类开级配混合料开级配混合料open-gradedbituminouspavingmixtures(英英)opengradedasphaltmixtures(美美)开级配沥青
4、碎石开级配沥青碎石OGFC表面层表面层(OpenGradedFrictionCourse)排水式开级配沥青碎石排水式开级配沥青碎石ATPB基层基层 (Asphalt-TreatedPermeableBase)设计空隙率设计空隙率18沥青混合料的分类沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类按矿质混合料的级配组成分类排水式沥青路面排水式沥青路面间断级配沥青混合料间断级配沥青混合料gap-gradedbituminouspavingmixtures(英英)gap-gradedasphaltmixtures(美美)沥青玛蹄脂碎石沥青玛蹄脂碎石SMA混合料混合料StoneMatrixAsphalt沥
5、青混合料的分类沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类按矿质混合料的级配组成分类SMA(StoneMatrixAsphalt)混合料)混合料沥青稳定碎石混合料(简称沥青碎石)沥青稳定碎石混合料(简称沥青碎石)bituminousstabilizationaggregatepavingmixtures(英英)asphalt-treatedpermeablebase(美美)密级配沥青碎石密级配沥青碎石(ATB)开级配沥青碎石开级配沥青碎石(OGFC表面层、表面层、ATPB基层基层)半开级配沥青碎石半开级配沥青碎石(AM)沥青混合料的分类沥青混合料的分类 按矿质混合料的级配组成分类按矿质混合料的
6、级配组成分类mm中粒式:公称最大粒径中粒式:公称最大粒径16mm、19mmmmmm沥青混合料的分类沥青混合料的分类 按照集料的公称最大粒径分类按照集料的公称最大粒径分类定义定义集料最大粒径与公称最大粒径集料最大粒径与公称最大粒径最大粒径:最大粒径:通过率为通过率为100%的最小标准筛筛孔尺寸的最小标准筛筛孔尺寸公称最大粒径:公称最大粒径:是指全部通过或允许少量不通过的最是指全部通过或允许少量不通过的最小标准筛筛孔尺寸,通常比最大粒径小一个粒级小标准筛筛孔尺寸,通常比最大粒径小一个粒级例如例如:混合料在混合料在16mmmm筛孔上的筛余量小于筛孔上的筛余量小于10%,则此,则此集料的最大粒径为集料
7、的最大粒径为16mm,mm。沥青混合料的分类沥青混合料的分类 筛孔尺寸筛孔尺寸(mm)16.013.29.54.752.360.60.30.075级配范围级配范围(mm)100901007088486836531830122248按照集料的最大公称粒径分类按照集料的最大公称粒径分类沥青混合料的分类沥青混合料的分类 沥青混合沥青混合料类别料类别密级配沥密级配沥青混凝土青混凝土沥青玛蹄沥青玛蹄脂碎石脂碎石半开级配半开级配沥青碎石沥青碎石开级配排开级配排水磨耗层水磨耗层密级配沥密级配沥青碎石青碎石开级配沥开级配沥青碎石青碎石公称最大公称最大粒径粒径(mm)特粗式特粗式ATB-40ATPB-4037.
8、5粗粒式粗粒式ATB-30ATPB-3031.5AC-25ATB-25ATPB-2526.5中粒式中粒式AC-20SMA-20AM-2019AC-16SMA-16AM-16OGFC-1616细粒式细粒式AC-13SMA-13AM-13OGFC-1313.2AC-10SMA-10AM-10OGFC-109.5砂粒式砂粒式AC-54.75按照沥青混合料的制造工艺分类按照沥青混合料的制造工艺分类热拌热铺沥青混合料:粘稠沥青热态施工热拌热铺沥青混合料:粘稠沥青热态施工冷拌沥青混合料:冷拌沥青混合料:液态沥青常温施工液态沥青常温施工乳化沥青乳化沥青液体沥青液体沥青泡沫沥青泡沫沥青再生沥青混合料:现场再生
9、、场拌再生再生沥青混合料:现场再生、场拌再生沥青混合料的分类沥青混合料的分类 主要内容主要内容 沥青混合料的技术性质和技术要求沥青混合料的技术性质和技术要求 沥青混合料的组成材料和配合比设计沥青混合料的组成材料和配合比设计5.1.1沥青混合料的组成结构和强度形成原理沥青混合料的组成结构和强度形成原理5.1.2沥青混合料应具备的技术性质及其评价方法沥青混合料应具备的技术性质及其评价方法5.1.3沥青混合料组成材料的技术性质沥青混合料组成材料的技术性质5.1.4热拌沥青混合料配合比设计方法热拌沥青混合料配合比设计方法5.1热拌沥青混合料热拌沥青混合料HMA(HotMixAsphalt)5.1.1沥
10、青混合料组成结构和强度形成原理沥青混合料组成结构和强度形成原理沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构沥青混合料的抗剪强度沥青混合料的抗剪强度影响沥青混合料粘结力影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素5.1.1.1沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构悬浮密实结构悬浮密实结构骨架空隙结构骨架空隙结构骨架密实结构骨架密实结构沥青混合料的典型组成结构沥青混合料的典型组成结构a)密实密实-悬浮结构;悬浮结构;b)骨架骨架-空隙结构;空隙结构;c)密实密实-骨架结构骨架结构连续密级配连续密级配连续开级配连续开级配间断级配间断级配5.1.1.1沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构
11、三种结构类型混合料的级配组成三种结构类型混合料的级配组成间断级配间断级配连续开级配连续开级配连续密级配连续密级配悬浮密实型悬浮密实型骨架空隙型骨架空隙型骨架空隙型骨架空隙型沥青混合料的分类与特性沥青混合料的分类与特性悬浮密实结构悬浮密实结构级配特点:连续密级配,细集料多,粗集料较少,级配特点:连续密级配,细集料多,粗集料较少,悬浮于细集料中,不能形成嵌挤骨架,空隙率较小悬浮于细集料中,不能形成嵌挤骨架,空隙率较小使用特点:密实耐久、高温稳定性较差使用特点:密实耐久、高温稳定性较差5.1.1.1沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构骨架空隙结构骨架空隙结构级级配配特特点点:连连续续开开级级配配
12、,粗粗集集料料较较多多,细细集集料料较少,不足以充分填充粗骨架空隙,空隙率较大较少,不足以充分填充粗骨架空隙,空隙率较大使用特点:温度稳定性好、耐久性较差使用特点:温度稳定性好、耐久性较差5.1.1.1沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构骨架密实结构骨架密实结构级级配配特特点点:间间断断密密级级配配,粗粗集集料料形形成成骨骨架架,细细集集料充分填充骨架空隙,形成密实、骨架嵌挤结构料充分填充骨架空隙,形成密实、骨架嵌挤结构5.1.1.1沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构5.1.1.2沥青混合料的抗剪强度沥青混合料的抗剪强度 =tg +C 抗剪强度(抗剪强度(MPa)法向压应力(法向压应
13、力(MPa)内摩阻角(内摩阻角()C粘结力(粘结力(MPa)5.1.1.3粘结力和内摩阻角的测试方法粘结力和内摩阻角的测试方法剪切试验剪切试验直剪试验(土力学)直剪试验(土力学)恒高度剪切试验(恒高度剪切试验(Superpave方法)方法)恒高度扫描剪切试验(恒高度扫描剪切试验(Superpave方法)方法)三轴试验三轴试验压缩试验压缩试验蠕变试验蠕变试验重复加载试验重复加载试验直剪试验直剪试验C三轴试验三轴试验=C+tg 1 1 3 35.1.1.4影响粘结力影响粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素1)沥青的粘度沥青的粘度2)矿质混合料的性质矿质混合料的性质3)沥青混合料中矿料比面和沥
14、青用量的影响沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响1)沥青的粘度沥青的粘度PCC 影响沥青混合料粘结力影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素2)矿质混合料的性质矿质混合料的性质级配级配:连续密级配:连续密级配C大大 小小连续开级配连续开级配C小小 大大间断级配间断级配C大大 大大颗粒粒径颗粒粒径:最大粒径:最大粒径 、C见表见表颗粒表面特征颗粒表面特征:多棱角、表面粗糙:多棱角、表面粗糙颗粒相互嵌紧颗粒相互嵌紧 较大较大影响沥青混合料粘结力影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素三轴试验结果三轴试验结果 沥青混合料级配类型沥青混合料级配类型内摩阻角内摩阻角 粘结
15、力粘结力C(MPa)粗粒式沥青混凝土粗粒式沥青混凝土45 55 0.076细粒式沥青混凝土细粒式沥青混凝土35 45 30 0.197砂粒式沥青混凝土砂粒式沥青混凝土33 19 30 0.227影响沥青混合料粘结力影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素3)沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响沥青与矿料的交互作用沥青与矿料的交互作用矿料的表面性质矿料的表面性质矿料比面积矿料比面积沥青用量沥青用量影响沥青混合料粘结力影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素沥青与矿料的交互作用沥青与矿料的交互作用结构沥青结构沥青粘度提高,粘结力粘
16、度提高,粘结力C较强较强自由沥青自由沥青在结构沥青之外的沥青膜在结构沥青之外的沥青膜结构沥青连接结构沥青连接影响沥青混合料粘结力影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素自由沥青连接自由沥青连接矿料表面性质的影响矿料表面性质的影响与碱性石料(如石灰石)有较好的粘附性与碱性石料(如石灰石)有较好的粘附性与酸性石料则粘附性较差与酸性石料则粘附性较差石灰石矿粉石灰石矿粉石英石砂粉石英石砂粉比面(比表面积)比面(比表面积)单位质量集料的总表面积单位质量集料的总表面积A/G粗集料(粗集料(d5mm):):比面为比面为0.53m2/kg细集料(细集料(d5mm):):比面为比面为300200
17、0m2/kg比面积比面积沥青膜减薄沥青膜减薄结构沥青结构沥青C值值影响沥青混合料粘结力影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素矿料比面积矿料比面积沥青用量沥青用量最佳值最佳值沥青膜的完整性沥青膜的完整性沥青膜厚度沥青膜厚度C4)影响沥青混合料抗剪强度的外因影响沥青混合料抗剪强度的外因温度的影响:温度温度的影响:温度C 受温度变化影响较少受温度变化影响较少形变速率的影响:变形速率形变速率的影响:变形速率C值值 值随变形速率变化较小值随变形速率变化较小影响沥青混合料粘结力影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角和内摩阻角 的因素的因素5.1.2沥青混合料应具备的技术性质沥青混合料应具备的技
18、术性质及其评价方法及其评价方法沥青路面的损坏类型及其破损机理沥青路面的损坏类型及其破损机理沥青混合料应具备的基本技术性能沥青混合料应具备的基本技术性能评价方法与指标评价方法与指标改善措施改善措施沥青混合料应具备的技术性质沥青混合料应具备的技术性质高温稳定性高温稳定性低温抗裂性低温抗裂性耐久性(水、疲劳、老化)耐久性(水、疲劳、老化)表面功能(抗滑、降噪、排水)表面功能(抗滑、降噪、排水)施工和易性施工和易性5.1.2.1高温稳定性高温稳定性定定义义:高高温温条条件件下下,沥沥青青混混合合料料在在荷荷载载作作用用下下抵抵抗抗永永久久变变形形的的能力能力强度或模量强度或模量温度温度沥青混合料性能的
19、评价方法与指标沥青混合料性能的评价方法与指标高温稳定性高温稳定性1)评价方法)评价方法马歇尔稳定度马歇尔稳定度稳定度与流值稳定度与流值马歇尔试验马歇尔试验车辙试验车辙试验动稳定度动稳定度车辙试验车辙试验 简单性能试验简单性能试验 蠕变试验蠕变试验 重复荷载试验重复荷载试验 剪切试验剪切试验高温稳定性评价方法与评价指标高温稳定性评价方法与评价指标高温稳定性评价方法与评价指标高温稳定性评价方法与评价指标2)评价指标)评价指标马歇尔方法马歇尔方法:稳定度(:稳定度(KN)mm)轮辙试验轮辙试验:动稳定度(次:动稳定度(次/mm)高温稳定性高温稳定性马歇尔试验示意图马歇尔试验示意图马歇尔稳定度马歇尔稳
20、定度MS:试件破坏时的最大荷载试件破坏时的最大荷载流值流值FL:达到最大荷载时,试件所产生的达到最大荷载时,试件所产生的垂直流动变形值(以垂直流动变形值(以mm计)计)马歇尔试验仪马歇尔试验仪马歇尔自动击实仪马歇尔自动击实仪沥青路面的车辙现象沥青路面的车辙现象沥青路面车辙形成过程沥青路面车辙形成过程沥青路面的车辙现象沥青路面的车辙现象沥青路面车辙形成过程沥青路面车辙形成过程沥青路面车辙形成过程沥青路面车辙形成过程压密变形压密变形剪切剪切流动流动沥青路面的车辙现象沥青路面的车辙现象车辙试验车辙试验DS沥沥青青混混合合料料动动稳稳定定度度(次次/mm)d1,d2时间时间t1和和t2的变形量的变形量
21、(mm)42每分钟行走次数每分钟行走次数(次次/mm)c1,c2试验机或试样修正系数试验机或试样修正系数动稳定度动稳定度DSAPA(AsphaltPavementAnalysis)轮辙试验)轮辙试验w轮辙轮辙w疲劳疲劳w浸水车辙浸水车辙沥青路面加速加载试验仪沥青路面加速加载试验仪APT车辙诱因车辙诱因:交通量增大重型车辆和高压轮胎:交通量增大重型车辆和高压轮胎渠化交通渠化交通车辙危害车辙危害:舒适性降低路表变形,平整度下降:舒适性降低路表变形,平整度下降危害行车的安全车槽中的积水会引起水飘危害行车的安全车槽中的积水会引起水飘方向盘难以控制方向盘难以控制车辙成因车辙成因:沥青混合料是:沥青混合料
22、是粘弹性材料粘弹性材料结构性车辙:路面结构本身的缺陷结构性车辙:路面结构本身的缺陷压密性车辙:路面压实度过小压密性车辙:路面压实度过小失稳性车辙:剪切变形失稳性车辙:剪切变形沥青路面早期车辙损坏成因分析沥青路面早期车辙损坏成因分析材料设计的措施材料设计的措施沥青混合料高温强度的构成:沥青混合料高温强度的构成:C C+tgtg 提高沥青混合料的粘结力提高沥青混合料的粘结力C严格控制沥青用量严格控制沥青用量选择高粘度沥青(使用改性沥青)选择高粘度沥青(使用改性沥青)提高沥青混合料的内摩阻角:提高沥青混合料的内摩阻角:选择纹理粗糙,多棱角的集料选择纹理粗糙,多棱角的集料采用适当的矿料级配,增加粗骨料
23、含量采用适当的矿料级配,增加粗骨料含量选择合适公称最大粒径选择合适公称最大粒径设计时考虑交通组成和环境温度的影响设计时考虑交通组成和环境温度的影响提高沥青路面抗车辙能力的对策提高沥青路面抗车辙能力的对策提高施工质量与管理水平提高施工质量与管理水平不恰当地强调平整度而忽视压实度不恰当地强调平整度而忽视压实度为为避避免免摊摊铺铺机机停停顿顿影影响响平平整整度度,而而不不恰恰当当地地强强调调连连续续摊摊铺铺,以以致致等等待待时时间间过过长长料料温温下下降降而而导导致致严严重重压压实不足实不足提高沥青路面抗车辙能力的对策提高沥青路面抗车辙能力的对策1)评价方法评价方法预估断裂温度预估断裂温度确定方法确
24、定方法抗拉强度抗拉强度温度应力计算值温度应力计算值T低温弯曲蠕变试验低温弯曲蠕变试验试验方法试验方法蠕变速率蠕变速率受限试件的温度应力试验受限试件的温度应力试验试验方法试验方法转折温度转折温度破裂温度破裂温度低温弯曲试验低温弯曲试验破坏应变破坏应变5.1.2.2低温性能的评价方法与指标低温性能的评价方法与指标应力与温度的关系应力与温度的关系抗拉强度抗拉强度w直接抗拉强度直接抗拉强度w劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度试验试验温度应力温度应力TT=TS(t)(T)低温拉伸劲度低温拉伸劲度S(t)直接抗伸试验直接抗伸试验弯曲蠕变试验弯曲蠕变试验试验试验温度收缩系数温度收缩系数(T)低温收缩试验低温收缩试验预
25、估断裂温度预估断裂温度Tk蠕变试验蠕变试验0沥青混合料小梁试件下缘的蠕变弯拉应力(沥青混合料小梁试件下缘的蠕变弯拉应力(MPa););t1和和t2分别为蠕变稳定期的初始时间和终止时间(分别为蠕变稳定期的初始时间和终止时间(s););1和和2分分别别与与时间时间t1和和t2对应对应的跨中梁底的跨中梁底应变应变。第一阶段蠕变迁移阶段第一阶段蠕变迁移阶段第二阶段蠕变稳定阶段第二阶段蠕变稳定阶段第三阶段蠕变破坏阶段第三阶段蠕变破坏阶段蠕变速率(蠕变速率(1/s/MPa1/s/MPa)受限试件温度应力试验受限试件温度应力试验转折点温度转折点温度破裂温度破裂温度低温小梁弯曲试验低温小梁弯曲试验w试件:试件
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