改性沥青混合料设计与施工课件.ppt
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1、改性沥青混合料设计与施工第1页,此课件共41页哦改性沥青混合料设计与施工改性沥青混合料设计与施工改性沥青混合料设计与施工改性沥青混合料设计与施工 前前前前 言言言言1 1、改性沥青混合料设计、改性沥青混合料设计、改性沥青混合料设计、改性沥青混合料设计1.11.1一般规定一般规定一般规定一般规定1.21.2确定矿料级配范围确定矿料级配范围确定矿料级配范围确定矿料级配范围1.31.3材料的选择与准备材料的选择与准备材料的选择与准备材料的选择与准备1.41.4矿料配合比设计矿料配合比设计矿料配合比设计矿料配合比设计1.51.5马歇尔试验马歇尔试验马歇尔试验马歇尔试验1.61.6确定最佳沥青用量确定最
2、佳沥青用量确定最佳沥青用量确定最佳沥青用量1.71.7性能检测性能检测性能检测性能检测1.81.8配合比设计报告配合比设计报告配合比设计报告配合比设计报告2、改性沥青路面施工、改性沥青路面施工、改性沥青路面施工、改性沥青路面施工2.12.1一般规定与准备一般规定与准备一般规定与准备一般规定与准备2.22.2改性沥青混合料生产改性沥青混合料生产改性沥青混合料生产改性沥青混合料生产2.32.3改性沥青路面施工改性沥青路面施工改性沥青路面施工改性沥青路面施工3 3、施工质量管理、施工质量管理、施工质量管理、施工质量管理第2页,此课件共41页哦改性沥青混合料设计与施工改性沥青混合料设计与施工前言前言改
3、改性性沥沥青青在在世世界界各各地地的的应应用用已已日日趋趋成成熟熟,人人们们普普遍遍认认识识到到改改性性沥沥青青能能提提高高路路面面的的使使用用性性能能,同同时时对对改改性性沥沥青青技技术术指指标标的的要要求求也也越越来来越越苛苛刻刻,可可对对路路面面施施工工技技术术的的要要求求却却并并非非如如此此。矿矿料料质质量量、配配合合比比设设计计、施施工工工工艺艺等等对对路路面面性性能与使用寿命带来的负面影响远比沥青材料来得更大。能与使用寿命带来的负面影响远比沥青材料来得更大。众众所所周周知知,沥沥青青在在其其混混合合料料中中的的重重量量比比只只有有5-6%,没没人人会会否否认认它它对对整整个个路路面
4、面性性能能所所做做的的贡贡献献远远高高于于5-6%,但但实实际际上上它它的的作作用用也也远远非非人人们们想想象象的的那那么么大大,现现汇汇总总了了沥沥青青结结合合料料、矿矿料料、沥沥青青混混合合料料等等与与沥沥青青路路面各种性能的有机联系。面各种性能的有机联系。第3页,此课件共41页哦沥青材料与沥青路面性能的关系沥青材料与沥青路面性能的关系抗老化性能水稳定性抗疲劳性能耐久性施工性能行车舒适性能路面透水性表面服务功能低温抗裂性能高温抗车辙性能沥青混合料矿料沥青结合料沥青路面注注:表中表示特别重要,表示比较重要,表示有影响,表示几乎无关。第4页,此课件共41页哦研究表明,沥青结合料自身性能对其路面
5、的贡献:研究表明,沥青结合料自身性能对其路面的贡献:抗高温车辙:抗高温车辙:29%抗低温开裂:抗低温开裂:87%疲劳:疲劳:52因此在改善沥青性能的同时,更要注重于对矿料质量的技术要求因此在改善沥青性能的同时,更要注重于对矿料质量的技术要求及其混合料物理力学性能的检验。及其混合料物理力学性能的检验。第5页,此课件共41页哦永久变形,永久变形,%有这样一组关于矿料质量对混合料抗车辙性能影响的试验实例,即试验分两组,有这样一组关于矿料质量对混合料抗车辙性能影响的试验实例,即试验分两组,一组为矿料相同而沥青不同;另一组是矿料不同而沥青相同。一组为矿料相同而沥青不同;另一组是矿料不同而沥青相同。即使选
6、用好的改性沥青,若矿料质量不好,混合料性能也要大打折扣。即使选用好的改性沥青,若矿料质量不好,混合料性能也要大打折扣。第6页,此课件共41页哦试验项目沥青A 沥青B 刚度25,40ms,Mpa 53805800变形60,700N,mm 3.22.2车辙60,mm/千次循环0.120.04疲劳寿命20,400u,循环次数4.90E+04 1.03E+06 用不同来源但具有相同用不同来源但具有相同PG等级的沥青,采用相同的混合料设计,其力学等级的沥青,采用相同的混合料设计,其力学性能却有较大不同。性能却有较大不同。上述两个实例说明沥青的性能如何只是一个方面,它不能预测混合料的性能,上述两个实例说明
7、沥青的性能如何只是一个方面,它不能预测混合料的性能,也就是说单凭沥青的性能并不能预测沥青路面性能。也就是说单凭沥青的性能并不能预测沥青路面性能。第7页,此课件共41页哦为为充充分分发发挥挥改改性性沥沥青青的的性性能能,尽尽可可能能获获得得最最大大的的投投资资效效益益比比,对对改改性性沥沥青青路路面面的的施施工工,应应如如同同对对改改性性沥沥青青技技术术指指标标要要求求的的一一样样严严格格,必必须须遵遵循循其其自自身身特特点点进进行行施施工工。其其工工序序原原则则上上同同普普通通沥青路面一致:沥青路面一致:施工前准备施工前准备混合料配合比设计混合料配合比设计拌制拌制运输运输摊铺摊铺压实成型压实成
8、型接缝接缝开放交通等开放交通等第8页,此课件共41页哦1改性沥青混合料设计改性沥青混合料设计1.1一般规定一般规定改改性性沥沥青青混混合合料料设设计计,应应遵遵循循公公路路沥沥青青路路面面施施工工技技术术规规范范中中关关于于热热拌拌沥沥青混合料配合比设计的步骤进行:青混合料配合比设计的步骤进行:目标配合比设计目标配合比设计生产配合比设计生产配合比设计生产配合比验证生产配合比验证确定矿料级配及最佳沥青用量。确定矿料级配及最佳沥青用量。配合比设计我国仍采用马歇尔试验技术标准,按下面框图步骤进行:配合比设计我国仍采用马歇尔试验技术标准,按下面框图步骤进行:第9页,此课件共41页哦在在工工程程设设计计
9、级级配配范范围围内内设设计计13组组不同的矿料级配不同的矿料级配确定试验温度确定试验温度对设计的每组级配,初选对设计的每组级配,初选5组沥青用量,拌和混合料,分别制作马歇尔试件组沥青用量,拌和混合料,分别制作马歇尔试件测定试件毛体积相对密度测定试件毛体积相对密度确定理论最大相对密度确定理论最大相对密度普通沥青普通沥青用真空法用真空法或或改性沥青改性沥青用计算法用计算法不合格不合格不合格不合格计算计算VV、VMA、VFA等体积指标等体积指标进行马歇尔试验,与马歇尔设计标准比较进行马歇尔试验,与马歇尔设计标准比较技术经济分析、确定技术经济分析、确定1组设计级配及最佳沥青用量组设计级配及最佳沥青用量
10、按规定进行车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、按规定进行车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验,检验配合比设计是否合理低温弯曲试验,检验配合比设计是否合理完成配合比设计、提交材料品种、配比、矿料级配、最佳沥青用量完成配合比设计、提交材料品种、配比、矿料级配、最佳沥青用量沥青混合料类型沥青混合料类型规范规定的矿料级配范围规范规定的矿料级配范围确定工程设计级配范围确定工程设计级配范围材料选择、取样材料选择、取样材料试验材料试验其他材料其他材料,外掺剂等外掺剂等粗集料、细集料、矿粉粗集料、细集料、矿粉沥青或改性沥青结合料沥青或改性沥青结合料合格合格合格合格第10页,此课件共41页哦
11、1.2确定矿料级配范围确定矿料级配范围沥青混合料的设计级配范围按工程设计文件的规定执行。沥青混合料的设计级配范围按工程设计文件的规定执行。目目前前有有些些工工程程单单位位往往往往根根据据其其工工程程所所在在地地的的气气候候、交交通通条条件件等等,对对现现行行规规范范规规定定的的矿矿料料级级配配范范围围进进行行调调整整,自自行行确确定定设设计计级级配配范范围围,但但其其上上下下限限差差值值必须小于规范级配范围的差值。必须小于规范级配范围的差值。对对夏夏季季温温度度较较高高,且且高高温温持持续续时时间间长长,但但冬冬季季不不太太冷冷的的地地区区或或者者重重载载路路段段应应重重点点考考虑虑抗抗车车辙
12、辙能能力力的的需需要要,减减少少4.75mm及及2.36mm的的通通过过率率,选选用用较较大大的的设设计计空空隙率。当采用密级配混合料时,宜选用粗型密级配沥青混合料。隙率。当采用密级配混合料时,宜选用粗型密级配沥青混合料。对对冬冬季季温温度度较较低低,且且低低温温持持续续时时间间长长的的地地区区,或或者者非非重重载载路路段段,应应在在保保证证抗抗车车辙辙能能力力的的前前提提下下,充充分分考考虑虑提提高高低低温温抗抗裂裂性性能能,适适当当增增大大4.75mm及及2.36mm的的通通过过率率,选选用用较较小小的的设设计计空空隙隙率率。当当采采用用密密级级配配混混合合料料时时,宜宜选选用用细型密级配
13、沥青混合料。细型密级配沥青混合料。第11页,此课件共41页哦对对夏夏季季温温度度高高,且且持持续续时时间间长长,冬冬季季又又十十分分寒寒冷冷,年年温温差差特特别别大大,又又属属于于重重载载路路段段的的工工程程,高高温温要要求求和和低低温温要要求求发发生生矛矛盾盾时时,应应以以提提高高其其高高温温抗抗车车辙辙能能力力为为主主,兼兼顾顾低低温温抗抗裂裂性性能能的的需需要要,在在减减少少4.75mm及及2.36mm的的通通过过率率的的同同时时,适适当当增增加加0.075mm的的通通过过率率,使使其其级配范围成级配范围成S型,并取中等或偏高水平的设计空隙率。型,并取中等或偏高水平的设计空隙率。对对潮潮
14、湿湿区区、湿湿润润区区等等雨雨水水、冰冰雪雪融融化化对对路路面面有有严严重重威威胁胁的的地地区区,在在考考虑虑抗抗车车辙辙能能力力的的同同时时还还应应重重视视密密水水性性的的需需要要,防防止止水水损损害害破破坏坏,宜宜适适当当减减小小设设计计空空隙隙率率,但但应应保保持持良良好好的的雨雨天天抗抗滑滑性性能能。对对于于旱旱地地区区,受受水水的的影影响响很很小小,对对密密水水性性及及抗抗滑滑性性能能的的要要求求可可放放宽。宽。第12页,此课件共41页哦对于路面不同层位的考虑:对于路面不同层位的考虑:表面层应综合考虑高温抗车辙、低温抗开裂、抗滑的需要;表面层应综合考虑高温抗车辙、低温抗开裂、抗滑的需
15、要;中面层应重点考虑抗车辙能力;中面层应重点考虑抗车辙能力;底面层重点考虑抗疲劳开裂性能、密水性等。底面层重点考虑抗疲劳开裂性能、密水性等。第13页,此课件共41页哦1.3材料的选择与准备材料的选择与准备按相关试验规程规定,在工程实际使用的材料中选取足够数量的沥青及矿料的代按相关试验规程规定,在工程实际使用的材料中选取足够数量的沥青及矿料的代表性试样,进行相关试验。表性试样,进行相关试验。粗集料、细集料(天然砂、人工砂、石屑)、填料的质量规格必须符合现行规范粗集料、细集料(天然砂、人工砂、石屑)、填料的质量规格必须符合现行规范技术要求。技术要求。粗集料、细集料的筛分试验,无论是目标配合比设计、
16、生产配合粗集料、细集料的筛分试验,无论是目标配合比设计、生产配合比设计,都必须用水洗法确定比设计,都必须用水洗法确定0.075mm0.075mm通过率,以确保配合比设计的通过率,以确保配合比设计的准确性。准确性。混合料的合成毛体积相对密度为各种矿料的毛体积相对密度混合料的合成毛体积相对密度为各种矿料的毛体积相对密度的加权平均值,的加权平均值,4.75mm4.75mm以下的集料和矿粉用表观相对密度。以下的集料和矿粉用表观相对密度。第14页,此课件共41页哦矿料级配曲线的绘制:矿料级配曲线的绘制:按按泰泰勒勒曲曲线线的的标标准准画画法法,其其指指数数n=0.45n=0.45,横横坐坐标标按按X=1
17、0X=100.45lgdi0.45lgdi,纵纵坐标为普通坐标。坐标为普通坐标。d1.0.0750.150.30.61.182.364.759.5X0.3120.4260.5820.7951.0771.4722.0162.745d113.2161926.531.537.55363X3.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.452第15页,此课件共41页哦 以图中原点与通过集料最大粒径以图中原点与通过集料最大粒径100%100%点的连线作为最大密度点的连线作为最大密度线,在级配曲线图上绘制各级配范围。线,在级配曲线图上绘制各级配范围。第16页,此课件共41页哦1.
18、4矿料配合比设计矿料配合比设计各种矿料的配合比例宜采用计算机程序用试配法各种矿料的配合比例宜采用计算机程序用试配法图解法图解法其他计算方法进行。其他计算方法进行。第17页,此课件共41页哦对合成级配的要求:对合成级配的要求:设计的合成级配必须符合设计级配范围的要求。设计的合成级配必须符合设计级配范围的要求。合成的级配曲线不得有太多的锯齿形交错。合成的级配曲线不得有太多的锯齿形交错。现行规范现行规范“应使应使0.075、2.36、4.75mm在内的较多筛孔的通过量在内的较多筛孔的通过量接近设计级配范围的中值接近设计级配范围的中值”,新规范已做了修订。,新规范已做了修订。适宜的适宜的VMA值由集料
19、的公称最大粒径确定。值由集料的公称最大粒径确定。设计空隙率设计空隙率(%)4.759.513.216.019.026.531.537.52.015131211.511109.593.016141312.5121110.5104.017151413.5131211.5115.018161514.5141312.5126.019171615.5151413.513相应于下列公称最大粒径相应于下列公称最大粒径(mm)时的时的VMA最小值最小值(%)第18页,此课件共41页哦SUPERPAVE沥青混合料设计沥青混合料设计最大密度线:最大密度线:集料最大粒径:集料最大粒径:集料最大公称粒径:集料最大公称
20、粒径:控制点的功能为级配必须通过其间的校正范围,位于公称最大粒径、中等粒控制点的功能为级配必须通过其间的校正范围,位于公称最大粒径、中等粒径(径(2.36mm)和最小粒径()和最小粒径(0.075mm)。)。限制区为沿最大密度级配线存在于中等粒径与限制区为沿最大密度级配线存在于中等粒径与0.3mm粒径之间。(根据最大公称粒径之间。(根据最大公称粒径的不同确定其界限。)粒径的不同确定其界限。)第19页,此课件共41页哦 1.5马歇尔试验马歇尔试验改性沥青的粘温曲线,目前一般是参考基质沥青的粘温曲线,在其改性沥青的粘温曲线,目前一般是参考基质沥青的粘温曲线,在其基础上提高基础上提高1520作为拌和
21、或压实温度,否则按照改性沥青自身的粘作为拌和或压实温度,否则按照改性沥青自身的粘温曲线确定等粘温度往往偏高,甚至超过温曲线确定等粘温度往往偏高,甚至超过200。例如。例如SHELLAH-90基基质沥青与改性沥青的粘温曲线。质沥青与改性沥青的粘温曲线。拌和为拌和为190203,压实为,压实为175182,这显然是不允许的。,这显然是不允许的。第20页,此课件共41页哦予估适宜的沥青用量,按每变化予估适宜的沥青用量,按每变化0.5%的间隔、的间隔、取取5个不同的沥青用量,个不同的沥青用量,每一组试件不少于每一组试件不少于6个,个,计算各组试件的体积指标:计算各组试件的体积指标:空隙率、空隙率、矿料
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