建筑工程材料第九章.ppt

第九章第九章基本要求基本要求9.1 概述概述9.2 沥青混合料的组成结构及强度理论沥青混合料的组成结构及强度理论9.3 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质9.4 沥青混合料的组成材料沥青混合料的组成材料9.5 沥青混合料的技术标准沥青混合料的技术标准9.6 沥青混合料的配合比设计沥青混合料的配合比设计目目 录录基基 本本 要要 求求 课时课时:讲课讲课 4,试验试验 1(1/2 hour)主要内容主要内容沥青混合料的概念、分类及应用。热拌热沥青混合料的概念、分类及应用。热拌热铺沥青混合料的组成结构及强度理论，组成铺沥青混合料的组成结构及强度理论，组成材料，技术性质及标准，配合比设计。材料，技术性质及标准，配合比设计。重点：重点：热拌热铺沥青混合料的强度影响因素，技热拌热铺沥青混合料的强度影响因素，技术性质术性质BackBack 9.1 概概 述述v什么是什么是“沥青混凝土沥青混凝土”v沥青混合料定义沥青混合料定义v沥青混合料的分类沥青混合料的分类v沥青混合料的特点沥青混合料的特点BackBackBackBack什么是什么是“沥青混凝土沥青混凝土”沥青混凝土沥青混凝土填料填料矿质集料矿质集料沥青混合料沥青混合料压实压实 摊铺摊铺沥青混合料由矿质混合料和沥青胶组成的沥青混合料由矿质混合料和沥青胶组成的混合体系。混合体系。矿料矿料(矿质集料矿质集料,矿质混合料矿质混合料)+沥青沥青 沥沥青混合料青混合料 摊铺，压实摊铺，压实 沥青混凝土沥青混凝土(AC)或或 沥青碎石沥青碎石(AM)MineralBituminousBituminous mixtureBackBack沥青混合料的定义沥青混合料的定义经人工合理选择级配组成的矿料与适量沥经人工合理选择级配组成的矿料与适量沥青结合料，经拌合组成的优质路面材料。青结合料，经拌合组成的优质路面材料。沥青混合料示意图沥青混合料示意图沥青混合料示意图沥青混合料示意图Bituminous MixtureBituminous MixtureCoal bituminous Coal bituminous mixturemixturePetroleum bituminous Petroleum bituminous mixturemixture BituminousBituminous按照沥青种类分为：按照沥青种类分为：石油沥青混合料和煤沥青混合料石油沥青混合料和煤沥青混合料沥青混合料的分类沥青混合料的分类Bituminous MixtureBituminous MixtureHot-mixed and cool-spreadHot-mixed and cool-spreadHot-mixed and hot-spreadHot-mixed and hot-spread Construction TemperatureCool-mixed and cool-spreadCool-mixed and cool-spread沥青混合料的分类沥青混合料的分类Fig.9.1.1 Fig.9.1.1 铺设现场施工铺设现场施工铺设现场施工铺设现场施工按施工温度分为热拌热铺、热拌冷铺按施工温度分为热拌热铺、热拌冷铺和冷拌冷铺和冷拌冷铺Bituminous MixtureMaximum Particle DiameterCoarse gradeDmax=37.5,31.5mmSpecial coarse gradeDmax=53mmMedium gradeDmax=26.5,19mmFine gradeDmax=16,13.2,4.75mm图图9.1.2 颗粒筛颗粒筛按最大粒径分为：特粗式，粗按最大粒径分为：特粗式，粗粒式，中粒式和粒式，中粒式和 细粒式细粒式沥青混合料的分类沥青混合料的分类Bituminous MixtureDiscontinuousContinuousMineral Gradation按矿料级配分为：连续式和间断式按矿料级配分为：连续式和间断式 沥青混合料的分类沥青混合料的分类Bituminous MixtureAdmixture material compactness or the residual porosity after pressureDense gradation(p10%)Half open-gradation(p10%)Open-gradationp15%Density type 3%6%Density type 4%10%按混合料密实度或压实后剩余孔隙率按混合料密实度或压实后剩余孔隙率p 分为三类：密级配，半开级配和开级配分为三类：密级配，半开级配和开级配BackBack沥青混合料的分类沥青混合料的分类沥青混合料的特点沥青混合料的特点粘粘-弹弹-塑性好，力学性质优良，塑性好，力学性质优良，有高温稳定性和低温柔性。有高温稳定性和低温柔性。安全性好安全性好施工方便施工方便经济耐久经济耐久可再生利用可再生利用热拌热铺沥青混合料热拌热铺沥青混合料它是沥青混合料中使用最广泛、最它是沥青混合料中使用最广泛、最典型的材料典型的材料工程应用广泛工程应用广泛我们将详细地学习这种沥青混合料我们将详细地学习这种沥青混合料的内容的内容BackBackv组成结构组成结构v强度理论强度理论 v影响影响和和C C的因素的因素BackBack第九章第九章9.2沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构及强度理论及强度理论 理论理论表面理论表面理论：(传统理论传统理论)组成结构组成结构粗、细骨料及填料粗、细骨料及填料粗、细骨料及填料粗、细骨料及填料密实级配的矿质骨架密实级配的矿质骨架密实级配的矿质骨架密实级配的矿质骨架较稀较稀较稀较稀沥青分布其间沥青分布其间沥青分布其间沥青分布其间沥青混合料沥青混合料沥青混合料沥青混合料特点特点:高稠度沥青高稠度沥青高稠度沥青高稠度沥青 /沥青用量大沥青用量大沥青用量大沥青用量大/间断级配间断级配间断级配间断级配胶浆理论：胶浆理论：(现代理论现代理论)将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆微分散体系将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆微分散体系将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆微分散体系将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆微分散体系将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆细分散体将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆细分散体将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆细分散体将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆细分散体系系系系将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料粗将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料粗将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料粗将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料粗分散体系分散体系分散体系分散体系沥青混合料的类型沥青混合料的类型图图 9.2.1 沥青混合料的类型沥青混合料的类型沥青混合料的类型沥青混合料的类型 a-a-a-a-密实悬浮结构密实悬浮结构密实悬浮结构密实悬浮结构 b-b-b-b-骨架孔隙结构骨架孔隙结构骨架孔隙结构骨架孔隙结构c-c-c-c-密实骨架结构密实骨架结构密实骨架结构密实骨架结构类型和沥青混合料的特点如下图类型和沥青混合料的特点如下图类型和沥青混合料的特点如下图类型和沥青混合料的特点如下图9.2.1 9.2.1 和表和表和表和表9.2.19.2.1所示。所示。所示。所示。表表 9.2.1 沥青混合料的类型和特点沥青混合料的类型和特点类型类型示意图示意图特点特点混合料混合料名称名称密实悬浮型密实悬浮型aV VV V中、中、小小连续型密级配连续型密级配骨架空隙型骨架空隙型bC C小、小、V VV V大、大、中中连续型开级配连续型开级配密实骨架型密实骨架型cC C大、大、V VV V小、小、大大间断型密级配间断型密级配注：注：VV试件空隙率试件空隙率 内摩阻角内摩阻角 C-粘聚力粘聚力BackBack沥青混合料在路面结构中有二种破坏性式：沥青混合料在路面结构中有二种破坏性式：1.1.1.1.库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引起变形，抗剪强度不足引起的破坏。起变形，抗剪强度不足引起的破坏。起变形，抗剪强度不足引起的破坏。起变形，抗剪强度不足引起的破坏。2.2.2.2.在低温下，在低温下，在低温下，在低温下，抗拉强度不足导致破坏。抗拉强度不足导致破坏。抗拉强度不足导致破坏。抗拉强度不足导致破坏。强度理论强度理论DestructionDestructionDistortionDistortionDestructionDestructionNormal and higherNormal and higher temperature temperatureLow Low temperaturetemperatureInsufficient Insufficient cohesioncohesionInsufficient Insufficient shear resistanceshear resistanceInsufficientInsufficient tensile strength tensile strengthCoulomb Coulomb TheoryTheory方法方法:三轴剪切试验三轴剪切试验抗剪强度抗剪强度 C C 粘聚力粘聚力剪切法向压应力剪切法向压应力 内摩擦角内摩擦角结论结论：沥沥青混合料抗剪青混合料抗剪强强度度取决于粘聚力取决于粘聚力C C和和内摩擦阻角内摩擦阻角强度理论强度理论BackBack沥青性质对粘结力的影响：沥青性质对粘结力的影响：沥沥青粘青粘结结性性（粘度（粘度）粘聚力粘聚力C C抗抗剪剪强强度度 沥沥青与青与矿矿料相互作用料相互作用 矿矿粉粉对对涂敷于周涂敷于周围围的的沥沥青分子有吸附作用青分子有吸附作用靠靠近界面近界面处处粘度粘度 扩扩散溶散溶剂剂化膜化膜(10(10um)um)(图图 9.2.2)膜内膜内结构沥青：粘度高结构沥青：粘度高 C大大 膜外膜外自由沥青：粘度小自由沥青：粘度小 C小小 影响影响和和C的因素的因素图图图图9.2.2 9.2.2 9.2.2 9.2.2 沥青和矿粉相互作用的结构示意图沥青和矿粉相互作用的结构示意图沥青和矿粉相互作用的结构示意图沥青和矿粉相互作用的结构示意图矿料比面及沥青用量的影响矿料比面及沥青用量的影响矿料比面（单位质量矿料的表面积）影响矿料比面（单位质量矿料的表面积）影响:沥沥青用量一定，青用量一定，矿矿料比面料比面结结构构沥沥青多青多C沥沥青用量的影响：青用量的影响：当当沥沥青和青和矿矿料一定料一定时时，沥沥青用量（青用量（q）=沥沥青青/矿矿料（料（质质量比）量比）沥青用量沥青用量(q)(%)C图图图图 9.2.3 9.2.3 沥青用量沥青用量沥青用量沥青用量q-Cq-C及及及及q-q-关系图关系图关系图关系图矿料化学性质的影响矿料化学性质的影响矿料矿料矿料化学性质不同矿料化学性质不同碱碱 性性 SiO252%中中 性性SiO2=52%-65%酸酸 性性SiO2 65%矿料的化学性质变化，对沥青混合料的性质矿料的化学性质变化，对沥青混合料的性质起重要的作用起重要的作用(表表9.2.2)矿质混合料矿质混合料名称名称干燥抗压强干燥抗压强度度 (KN)浸水后抗压浸水后抗压强度强度（KN）浸水后强度浸水后强度降低降低（%）石灰石质石灰石质205818938.01石英石质石英石质117691722.08表表9.2.2 矿料化学性质的影响矿料化学性质的影响原因分析：原因分析：碱性石料与沥青酸酐产生化学吸附碱性石料与沥青酸酐产生化学吸附碱性石料与沥青酸酐产生化学吸附碱性石料与沥青酸酐产生化学吸附形成的吸附形成的吸附形成的吸附形成的吸附溶剂化膜发育完善溶剂化膜发育完善溶剂化膜发育完善溶剂化膜发育完善C C C C大大大大混合料强度高；酸性混合料强度高；酸性混合料强度高；酸性混合料强度高；酸性石料与沥青形成的吸附溶剂化膜发育不完善石料与沥青形成的吸附溶剂化膜发育不完善石料与沥青形成的吸附溶剂化膜发育不完善石料与沥青形成的吸附溶剂化膜发育不完善C C C C小小小小混合料强度低。混合料强度低。混合料强度低。混合料强度低。矿料级配、粒径、表面性形状特征的影响矿料级配、粒径、表面性形状特征的影响级配：级配：连续级配连续级配 粘聚力粘聚力C C及内摩阻角及内摩阻角均小均小 间断级配间断级配 粘聚力粘聚力C C及内摩阻角及内摩阻角均大均大粒径粒径:粒径粒径D D内摩阻角内摩阻角粒形及粗糙度粒形及粗糙度:近似正方形且粗糙有棱角近似正方形且粗糙有棱角C C及及大大大大结论结论:应选应选用粗大、均匀、粗糙集料用粗大、均匀、粗糙集料其他：其他：温度温度C C、变变形速率形速率C C对对影影响小响小v高温稳定性高温稳定性v低温抗裂性低温抗裂性v耐久性耐久性v抗滑性抗滑性v施工和易性施工和易性第第 九九 章章BackBack9.3 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质 定义：定义：沥青混合料在高温条件下，沥青混合料在高温条件下，承受多次重复荷载不产生过承受多次重复荷载不产生过大的累积塑性变形的性质。大的累积塑性变形的性质。经长期荷载作用不产生车辙经长期荷载作用不产生车辙、波浪等现象的性质。、波浪等现象的性质。影响因素影响因素：沥沥青粘度、青粘度、沥沥青与石料相青与石料相互作用特征、互作用特征、矿矿料性料性质质。高高 温温 稳稳 定定 性性试验试验方法方法轮辙试验轮辙试验三轴试验法三轴试验法维姆稳定度法维姆稳定度法马歇尔试验马歇尔试验低低 温温 抗抗 裂裂 性性定义定义：温度较低时沥青混合料抵抗收缩变形，不温度较低时沥青混合料抵抗收缩变形，不产生开裂的性质。产生开裂的性质。沥青路面裂纹原因：沥青路面裂纹原因：重复荷载重复荷载 疲劳开裂疲劳开裂 低温脆化低温脆化 变形能力变形能力开裂开裂 低温收缩低温收缩 +影响因素：影响因素：沥青质量及用量，矿料级配等沥青质量及用量，矿料级配等试验试验：纯纯拉拉试验试验:测圆测圆柱形柱形试试件的件的应应力、力、应变应变、抗拉、抗拉强强度和度和极限极限变变形形 求出求出劲劲度模量及温度收度模量及温度收缩缩系数系数 估估计沥计沥青混合料的断裂温度青混合料的断裂温度低低 温温 抗抗 裂裂 性性BackBack耐耐 久久 性性p定定 义义:沥青混合料抵抗长时间的大气因素的反复作用沥青混合料抵抗长时间的大气因素的反复作用和行车荷载作用的能力。和行车荷载作用的能力。p影响因素影响因素:沥沥青的化学性青的化学性质质矿矿料成分料成分沥沥青混合料的青混合料的组组成成结结构构沥沥青用量青用量例如：例如：沥沥青用量少青用量少0.5%0.5%VvVv 混合料的混合料的寿命降低一年。寿命降低一年。耐耐 久久 性性p改善耐久性的措施改善耐久性的措施:采用坚固矿料采用坚固矿料提高混合料的密实度提高混合料的密实度选用细粒密级配沥青混合料选用细粒密级配沥青混合料增加沥青用量等增加沥青用量等p试验试验：加速老化试验加速老化试验加速老化试验加速老化试验、马歇尔试验马歇尔试验马歇尔试验马歇尔试验p指标：指标：耐久性可由下列指标来评价：耐久性可由下列指标来评价：耐久性可由下列指标来评价：耐久性可由下列指标来评价：孔隙率孔隙率饱和度（沥青填隙率）饱和度（沥青填隙率）残留稳定度残留稳定度抗滑性抗滑性影响因素：影响因素：矿料表面结构、级配、混合料组成及沥矿料表面结构、级配、混合料组成及沥青用量。青用量。改善措施改善措施：选用耐磨石料，对磨耗率及冲击值有一选用耐磨石料，对磨耗率及冲击值有一定要求。定要求。注意，硬质石料往往属于酸性石料，需加注意，硬质石料往往属于酸性石料，需加抗剥离剂。抗剥离剂。控制沥青用量：沥青用量控制沥青用量：沥青用量q表面平滑表面平滑 抗滑性抗滑性 BackBack施施 工工 和和 易易 性性 沥青混合料的施工和易性取决于沥青混合料的施工和易性取决于:矿料级配：适当级配不易产生离析矿料级配：适当级配不易产生离析现象现象沥青粘度及用量沥青粘度及用量气温及施工条件气温及施工条件BackBackv道路石油沥青道路石油沥青v矿质材料矿质材料第第 九九 章章BackBack9.4沥青混合料的组成材料沥青混合料的组成材料 道路石油沥青道路石油沥青道路石油沥青道路石油沥青重交通道路石油沥青重交通道路石油沥青重交通道路石油沥青重交通道路石油沥青中、轻交通道路石油沥青中、轻交通道路石油沥青中、轻交通道路石油沥青中、轻交通道路石油沥青沥青材料沥青材料-道路石油沥青道路石油沥青分分 类类等等级级：AH-50AH-50、AH-70AH-70、AH-90AH-90、AH-AH-110110、AH-130AH-130(表表 9.4.1)应应用用:高速公路、一高速公路、一级级公路路面、机公路路面、机场场道面道面及重要的城市道路路面及重要的城市道路路面沥青材料沥青材料-道路石油沥青道路石油沥青重交通道路石油沥青重交通道路石油沥青表表 9.4.1 重交通道路石油沥青技术标准重交通道路石油沥青技术标准 试验项目试验项目 AH-130 AH-110 AH-90 AH-70 AH-50针入度针入度(25,100g,5s)/0.1mm 120-140 100-120 80-100 60-80 40-60 延度延度(15,5cm/min)/cm10010010010080软化点软化点(环球法环球法)40-5041-5142-5244-5445-55闪点闪点(COC)/230 薄膜烘薄膜烘箱加热箱加热试验试验163,5h 质量损失质量损失%1.31.21.00.80.6针入度比针入度比%4548505558延度延度25/cm 7575755040中、轻交通道路石油沥中、轻交通道路石油沥青青 p等级：等级：A-60(甲甲 乙乙)、A-100(甲甲 乙乙)、A-140、AH-180、AH-200(表表 9.4.1)p应用应用:一般道路路面、一般道路路面、车间车间地面等地面等沥青材料沥青材料-道路石油沥青道路石油沥青表表表表 9.4.2 9.4.2 中、轻交通道路石油沥青技术标准中、轻交通道路石油沥青技术标准中、轻交通道路石油沥青技术标准中、轻交通道路石油沥青技术标准 试验项目试验项目 AH-200AH-180AH-140AH-100甲甲AH-60甲甲针入度针入度(25,100g,5s)/0.1mm 201-3001610-200 121-160 91-120 51-80 延度延度(15,5cm/min)/cm-1001009070软化点软化点(环球法环球法)30-4535-4538-4842-5245-55闪点闪点(COC)/180200230230230蒸发质量损失蒸发质量损失%1 蒸发后针入度比蒸发后针入度比%5060606570溶解度，溶解度，%99 根据交通性质、气候条件、路面结构、混合根据交通性质、气候条件、路面结构、混合料类型及施工条件等因素确定。料类型及施工条件等因素确定。(表表 9.4.3)气候分区气候分区沥青标号沥青标号寒冷的地区寒冷的地区A140A140、A100A100、AH130AH130、AH110AH110、AH90AH90温和地区温和地区A60A60、A100A100、AH90AH90、AH70AH70较热地区较热地区A60A60、AH50AH50、AH70AH70表表 9.4.3 不同气候沥青砼标号的选用表不同气候沥青砼标号的选用表 选选 用用BackBack矿矿 质质 材材 料料矿质材料应保证沥青混合料有足够的密实度矿质材料应保证沥青混合料有足够的密实度和较高的内摩阻角和较高的内摩阻角碎石碎石强度：按饱水抗压强度和磨耗度划分为强度：按饱水抗压强度和磨耗度划分为四个等级四个等级(表表 9.4.)形状：形状：近似立方体、表面粗糙、针片状近似立方体、表面粗糙、针片状15%、含水量含水量3%、含泥量、含泥量1%与沥青粘结力：与沥青粘结力：与沥青粘结力（水煮法）与沥青粘结力（水煮法）3级，否则掺级，否则掺抗剥离剂抗剥离剂粗骨料粗骨料矿矿 质质 材材 料料等级等级特点特点在沥青砼（碎石）中应用在沥青砼（碎石）中应用1 1级级最坚强的岩石最坚强的岩石原有沥青路面防滑面层原有沥青路面防滑面层2 2级级坚强的岩石坚强的岩石面层面层3 3级级中等强度岩石中等强度岩石面层、下层或联结层面层、下层或联结层4 4级级较软的岩石较软的岩石表表表表 9.4.49.4.4 粗骨料的强度等级粗骨料的强度等级粗骨料的强度等级粗骨料的强度等级粗粗 骨骨 料料细骨料细骨料:天然砂、石屑天然砂、石屑 技技术术要求：要求：坚坚硬、清硬、清洁洁、干燥、无、干燥、无风风化、化、无无杂质杂质矿矿粉粉:碱性岩石（石灰石、白云石、大理碱性岩石（石灰石、白云石、大理石等）磨石等）磨细细制成的石粉、碱性制成的石粉、碱性矿矿渣、水泥、渣、水泥、粉煤灰等粉煤灰等 技技术术要求：干燥、清要求：干燥、清洁洁、疏松、疏松、细细、与、与沥沥青的粘青的粘结结力好，力好，亲亲水系数水系数1.001.00BackBack矿矿 质质 材材 料料v技术要求技术要求v技术指标技术指标第第 九九 章章BackBack 9.5 沥青混合料的技术标准沥青混合料的技术标准 沥青砼技术标准沥青砼技术标准:GB50092-96 和和 GBJ94-86要求采用马要求采用马歇尔稳定度试验测试歇尔稳定度试验测试技术性能，并满足技术性能，并满足表表 9.5.1表表9.5.3的要求的要求图图 9.5.1 马歇尔试验仪马歇尔试验仪技技 术术 要要 求求表表 9.5.1 沥青砼混合料技术指标沥青砼混合料技术指标 交通性质交通性质 大于大于5000辆辆/日日 沥青砼类型沥青砼类型 粗粒式粗粒式 中粒式中粒式 细或砂砾式细或砂砾式 技术性质技术性质 稳定度稳定度 Sm（N）4500 5000 6000 流值流值f（1/100cm）20 40 空隙率空隙率Vv（%）型型 36 型型610 残留稳定度残留稳定度Sm（O），（%）型型75 型型70 表表 9.5.2 沥青砼混合料技术指标沥青砼混合料技术指标交通性质交通性质 5000辆辆/日以下日以下 沥青砼类型沥青砼类型 粗粒式粗粒式 中粒式中粒式 细或砂砾式细或砂砾式 技术性质技术性质 稳定度稳定度 Sm（N）4000 4500 5000 流值流值f（1/100cm）20 45空隙率空隙率Vv（%）型型 36 型型610 残留稳定度残留稳定度Sm（O），），（%）型型 75 型型70 Tab.9.5.3 沥青砼混合料技术指标沥青砼混合料技术指标交通性质交通性质 人行道、自行人行道、自行车车道或人行广道或人行广场场 沥青砼类型沥青砼类型 技术性质技术性质 稳定度稳定度 Sm（N）3000 流值流值f（1/100cm）20 50空隙率空隙率Vv（%）型型 25型型残留稳定度残留稳定度Sm（O），），（%）型型 75 型型马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验设备：设备：马歇尔试验机马歇尔试验机方法：方法：称取一定的矿料称取一定的矿料和沥青，按规定条件加和沥青，按规定条件加热拌合，夯实成型，制热拌合，夯实成型，制成成D=101.6mm，h=63.5mm的圆柱体，在的圆柱体，在马歇尔试验机上进行测马歇尔试验机上进行测试稳定度及流值试稳定度及流值BackBack稳定度稳定度(Sm)：评价高温稳定性的指标。评价高温稳定性的指标。定义：定义：6060保温保温3030minmin以上，以以上，以505505mm/minmm/min的的速度加荷，试件破坏时的最大荷载（速度加荷，试件破坏时的最大荷载（N N）即为稳即为稳定度。定度。流流值值(fmfm)：表示抵抗塑性：表示抵抗塑性变变形的能力。形的能力。测试测试S Sm m的同的同时测时测定定试试件流件流动变动变形，达到最大荷形，达到最大荷载载瞬瞬间间的的压缩变压缩变形形值值（1/1001/100cmcm）。）。空隙率空隙率(Vv)(Vv)：表示表示沥沥青混合料密青混合料密实实度的度的指指标标VvVv热稳热稳定性及抗滑性定性及抗滑性,耐久性耐久性技术指标技术指标沥青混合料试件的实测密度：沥青混合料试件的实测密度：沥青混合料试件的实测密度：沥青混合料试件的实测密度：采用静水天平测量采用静水天平测量采用静水天平测量采用静水天平测量并由下式计算并由下式计算并由下式计算并由下式计算空隙小的试件空隙大的试件 1.沥青混合料试件的实测密度沥青混合料试件的实测密度空隙率空隙率VvVv的计算的计算l l 0 0、w w-试件实测密度及常温水的密度试件实测密度及常温水的密度试件实测密度及常温水的密度试件实测密度及常温水的密度(g(g /cm/cm3 3)l l mm0 0-试件在空气中重试件在空气中重试件在空气中重试件在空气中重(g)(g)l lmm1 1-试件在水中重试件在水中重试件在水中重试件在水中重(g)(g)l lmm2 2-封蜡后的试件在空气中的质量封蜡后的试件在空气中的质量封蜡后的试件在空气中的质量封蜡后的试件在空气中的质量(g)(g)mm3 3-封蜡后的试件在水中的质量封蜡后的试件在水中的质量封蜡后的试件在水中的质量封蜡后的试件在水中的质量(g)(g)p p-蜡的相对密度；蜡的相对密度；蜡的相对密度；蜡的相对密度；ww-常温水的密度常温水的密度常温水的密度常温水的密度 (g/cm3)(g/cm3)假定沥青混合料压至绝对密实，不考虑内部假定沥青混合料压至绝对密实，不考虑内部的空隙，试件的理论密度为：的空隙，试件的理论密度为：2.试件的理论密度试件的理论密度空隙率空隙率VvVv的计算的计算q q q q1 1 1 1q q q q2 2 2 2q q q qn n n n 各种组成矿料的用量（各种组成矿料的用量（各种组成矿料的用量（各种组成矿料的用量（%）；）；）；）；1 1 1 12 2 2 2 n n n n 各种组成矿料的相对密度；各种组成矿料的相对密度；各种组成矿料的相对密度；各种组成矿料的相对密度；q q q qa a a a沥青用量（沥青用量（沥青用量（沥青用量（%）;a a a a沥青的相对密度；沥青的相对密度；沥青的相对密度；沥青的相对密度；w w w w常温水的密度（常温水的密度（常温水的密度（常温水的密度（g g g g /cm/cm/cm/cm3 3 3 3）0 0-试试试试件件件件实实实实测测测测密密密密度度度度(g(g /cm/cm3 3 )t t-试件理论密度试件理论密度试件理论密度试件理论密度(g(g /cm/cm3 3 )3.试件空隙率试件空隙率图图 9.5.1 沥青混合料结构沥青混合料结构组成示意图组成示意图 空隙率空隙率VvVv的计算的计算技术指标技术指标定定义义：沥沥青青体体积积占占矿矿料料空空隙隙体体积积的的百百分分率率公式：公式：意义意义:VFAVFA过小过小过小过小 沥青难以包裹矿料沥青难以包裹矿料沥青难以包裹矿料沥青难以包裹矿料 耐久性耐久性耐久性耐久性 VFAVFA过高过高过高过高 空隙小空隙小空隙小空隙小 高温稳定性差高温稳定性差高温稳定性差高温稳定性差试件的沥青饱和度（沥青填隙率试件的沥青饱和度（沥青填隙率VFA）定义：定义：浸水浸水48h和按常规处理的两种试件和按常规处理的两种试件的马歇尔稳定度的比值。的马歇尔稳定度的比值。公式：公式：S Sm(0)m(0)-残留稳定度；残留稳定度；残留稳定度；残留稳定度；S Sm(wm(w)，S Smm-浸水浸水浸水浸水4848h h和不浸水的稳定度。和不浸水的稳定度。和不浸水的稳定度。和不浸水的稳定度。意义：意义：评价耐水性，在一定程度上反映评价耐水性，在一定程度上反映耐久性。耐久性。残留稳定度残留稳定度 Sm(0)BackBack技术指标技术指标v任任务务和内容和内容v组组成成设计设计 v沥青最佳用量的确定沥青最佳用量的确定第第 九九 章章BackBack 9.6 沥青混合料的配合比设计沥青混合料的配合比设计 任务：任务：正确决定组成混合料各种骨料的合理正确决定组成混合料各种骨料的合理比例，使混合料完全达到规范要求的比例，使混合料完全达到规范要求的技术指标。技术指标。内容：内容：矿料组成设计；沥青最佳用量的确定矿料组成设计；沥青最佳用量的确定任务和内容任务和内容BackBack有两种方法进行组成设计：有两种方法进行组成设计：试算法和图试算法和图解法解法试算法的基本原理试算法的基本原理 首先假设混合料中某种粒径的颗粒，是由首先假设混合料中某种粒径的颗粒，是由对这一粒径占优势的一种集料组成，其他对这一粒径占优势的一种集料组成，其他集料不含这一粒径。据此分别试探各种级集料不含这一粒径。据此分别试探各种级料的大致比例，不合适再进行调整，逐步料的大致比例，不合适再进行调整，逐步接近，最终达到符合要求的集料的配合比。接近，最终达到符合要求的集料的配合比。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 集料集料A AB BC C比例（比例（%）X XY YZ ZX+Y+Z=100X+Y+Z=100 粒径量粒径量m maiaim mbibim mcicim maiai+m+mbibi+m+mcici=M=Mi i mai X+mbi Y+mci Z=Mi 试算法：试算法：步骤及方法步骤及方法将将A A、B B、C C三种集料配成三种集料配成M M级配的矿料：级配的矿料：(表表 9.6.1)Mi混合料混合料M在在I粒级上的含量粒级上的含量mai，mbi，mciA、B、C在在粒级上的含量粒级上的含量 矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 表表 9.6.1 试算法的方法步骤试算法的方法步骤求求X X：选取选取A A料占优势的粒径料占优势的粒径(mm)(mm)，令令m mbibi=m mcici=0=0则则 X=MX=Mi i/m maiai求求Z:Z:选取选取C C料占优势的粒径料占优势的粒径j(mmj(mm)，令令m maiai=m mbibi=0=0则则X=MX=Mi i/m mcici 求求Y:Y=100-X-Z Y:Y=100-X-Z 核对：按核对：按 m maiaiX+mX+mbibiY+mY+mciciZ Z=M=Mi i，逐级核对。逐级核对。不符合要求，应对不符合要求，应对X X、Y Y、Z Z比例进行适当的比例进行适当的调整，直到组成的集料满足混合矿料的级调整，直到组成的集料满足混合矿料的级配要求。配要求。试算法步骤及方法试算法步骤及方法图解法图解法适用于多种集料组成的矿料配合比设计。适用于多种集料组成的矿料配合比设计。基本原理基本原理基本原理基本原理:把把把把设计设计设计设计要求要求要求要求矿矿矿矿料的集配，按所采用各种集料的粒料的集配，按所采用各种集料的粒料的集配，按所采用各种集料的粒料的集配，按所采用各种集料的粒径范径范径范径范围围围围分成几个区段，然后令各种集料的含量分成几个区段，然后令各种集料的含量分成几个区段，然后令各种集料的含量分成几个区段，然后令各种集料的含量（%）等于）等于）等于）等于设计设计设计设计要求的集配中各相要求的集配中各相要求的集配中各相要求的集配中各相应应应应区段的区段的区段的区段的颗颗颗颗粒粒粒粒含量含量(%)(%)。已知条件已知条件已知条件已知条件 各种集料各种集料各种集料各种集料筛筛筛筛分析分析分析分析结结结结果果果果各各各各级级级级料的通料的通料的通料的通过过过过百分率百分率百分率百分率级级级级配曲配曲配曲配曲线线线线；按技按技按技按技术规术规术规术规范要求的合成范要求的合成范要求的合成范要求的合成级级级级配范配范配范配范围围围围合成合成合成合成级级级级配的通配的通配的通配的通过过过过百分率中百分率中百分率中百分率中值值值值。矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计设计步骤设计步骤绘制坐标图：绘制坐标图：绘绘制制长长方形方形图图框，坐框，坐标纵标纵坐坐标为标为通通过过百分率。百分率。对对角角线线作作为为合成合成级级配中配中值值。横坐标为筛孔尺寸，横坐标确定方法：横坐标为筛孔尺寸，横坐标确定方法：据合成据合成级级配中配中值值要要求的各求的各筛筛孔通孔通过过百分率百分率，从从纵纵坐坐标标引平行引平行线线，与，与对对角角线线交交点点处处引垂引垂线线，与横坐，与横坐标标交点，交点，为为相相应筛应筛孔的孔径位置。孔的孔径位置。绘绘制制级级配曲配曲线线：将各集料的将各集料的级级配曲配曲线绘线绘制在上述坐制在上述坐标图标图上。上。确定各相确定各相邻级邻级配曲配曲线线的关系：的关系：相相邻级邻级配曲配曲线线重叠重叠（A与与B）、）、相相邻级邻级配曲配曲线线相接相接（B与与C）、）、相相邻级邻级配曲配曲线线相离相离（C与与D）。）。确定各集料的用量。确定各集料的用量。(如如如如 flashflash中所示中所示中所示中所示)BackBack沥青最佳用量的确定沥青最佳用量的确定沥青最佳用量一般通过马歇尔试验确定，沥青最佳用量一般通过马歇尔试验确定，具体作法：具体作法：根据根据规规范推荐的范推荐的沥沥青的用量范青的用量范围围，每隔，每隔0.5%0.5%为为一一组组，选选用用5 5个以上的个以上的沥沥青用量，各制青用量，各制备马备马歇歇尔尔试试件一件一组组；测试测试各各组试组试件的技件的技术术指指标标（Sm(0)、f、Vv、Sm）。）。建立建立沥沥青用量青用量-技技术术指指标标关系曲关系曲线线。根据根据标标准要求，在各关系曲准要求，在各关系曲线线上确定性能合格上确定性能合格的的沥沥青用量范青用量范围围，取其中，取其中值为沥值为沥青最佳用量。青最佳用量。繁重交通中粒式沥青砼技术指标及试验结果如繁重交通中粒式沥青砼技术指标及试验结果如下表下表9.6.2所示。所示。Tab.9.6.2 Tab.9.6.2 繁重交通中粒式沥青砼技术指标及试验结果繁重交通中粒式沥青砼技术指标及试验结果繁重交通中粒式沥青砼技术指标及试验结果繁重交通中粒式沥青砼技术指标及试验结果技术指标技术指标技术标准技术标准符合标准的符合标准的沥青量沥青量最佳沥青用最佳沥青用量量稳定度稳定度(N)50004.56.75.35.8Preferably 5.5 流值流值（1/100cm）30405.36.3空隙率（空隙率（%）364.65.8残留稳定度残留稳定度Sm(0)（%）755.37.04.55.07.06.56.05.55.04.08.07.06.0(kN)4.55.05.56.06.57.04030201050f4.55.05.56.06.57.065432(%)4.55.05.56.06.57.08070605040(%)4.5 5.07.06.56.05.55.04.08.07.06.0(kN)4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.04030201050f4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.065432(%)4.5 5.0 5.5 6.0 6.5 7.08070605040(%)Chapter 9