道路建筑材料_申爱琴_授课教案幻灯片第6章无机结合料稳.pdf

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1、第六章第六章第六章第六章无机结合料稳定类材料无机结合料稳定类材料无机结合料稳定类材料无机结合料稳定类材料 道路建筑材料沥青混合料课程导入：课程导入：应明确马歇尔确定沥青用量的主要缺陷和补救措应明确马歇尔确定沥青用量的主要缺陷和补救措 施，明白沥青混合料进行性能评价和检验的重要施，明白沥青混合料进行性能评价和检验的重要 性，以例题说明配合比设计的基本程序。性，以例题说明配合比设计的基本程序。道路建筑材料沥青混合料道路建筑材料沥青混合料表表3-21 3-21 3-21 3-21 矿质集料级配与设计级配范围矿质集料级配与设计级配范围6 61212171724243333454557577979989

2、8100100级配范围中值级配范围中值48488168161222122218301830244124413653365346684668708870889510095100100100AC-13IAC-13I级配范围级配范围87879696100100100100100100100100100100100100100100100100集料集料D D4 411112121424282829292100100100100100100100100集料集料C C-0 04 48 814148484100100100100100100集料集料B B-0 017179393100100集料集料A A0.

3、0750.0750.150.150.30.30.60.61.181.182.362.364.754.759.59.513.213.216.016.0下列筛孔（下列筛孔（mmmm）的通过百分率（）的通过百分率（%）材料名称材料名称解：（1 1 1 1）矿质混合料配合比设计）矿质混合料配合比设计）矿质混合料配合比设计）矿质混合料配合比设计确定沥青混合料类型以及矿质混合料的级配范围确定沥青混合料类型以及矿质混合料的级配范围确定沥青混合料类型以及矿质混合料的级配范围确定沥青混合料类型以及矿质混合料的级配范围根据设计资料，所铺筑道路为高速公路，沥青路面为上面层，结构层厚度为4cm。选择AC-13I型沥青

4、混合料，相应的设计级配范围查表 3-14确定，设计级配范围和中值见表3-21。采用图解法进行矿质混合料配合比设计采用图解法进行矿质混合料配合比设计采用图解法进行矿质混合料配合比设计采用图解法进行矿质混合料配合比设计步骤1：绘制图解法用图绘制图解法用图3-23。根据表3-21中AC-13I沥青混合料的级配中值数值，确定各筛孔尺寸在横坐标上的位置。然后将各档集料与矿粉的级配曲线绘制在图3-23中。步骤2：确定各种集料用量在集料A与集料B级配曲线相重叠部分作一垂线AA，是垂线截取这两条级配曲线的纵坐标值相等（即a=a）。垂线AA与对角线OO由一交点M，过M引一水平线，与纵坐标交于P点，OP的长度X=

5、31%，即为集料A的用量。同理，求出集料B的用量Y=30%，集料C的用量Z=31%，矿粉D的用量W=8%。道路建筑材料沥青混合料道路建筑材料沥青混合料步骤3：配合比校核与调整 按照集料A:集料B:集料C:矿粉D=31%:30%:31%:8%的比例，计算矿质混合料的合成级配，结果见表3-22。由表3-22可以看出，合成级配在筛孔0.075mm的通过百分率为8.2%，超出了设计级配范围（4%8%）的要求，需要对集料比例进行调整。通过试算，采用减少集料B、增加集料C并较少矿粉D用量的方法来调整配合比。经调整后的配合比为：集料A:集料B:集料C:矿粉D=31%:26%:37%:6%。调整后，矿质混合料

6、的合成级配见表3-22中括号内的数值，可以看出，合成级配曲线完全在设计要求的级配范围之内，并且接近中值。因此，本例题配合比设计结果为：碎石用量X=31%，石屑用量Y=26%，砂的用量Z=37%，矿粉用量W=6%。道路建筑材料沥青混合料4848816816122212221831830 0244124413653365348684868708870889510095100100100设计级配范围设计级配范围8.28.2(6.7)(6.7)11.311.3(9.9)(9.9)14.514.5(13.8)(13.8)22.222.2(22.6)(22.6)35.835.8(38.4)(38.4)40

7、.740.7(43.6)(43.6)64.264.2(64.2)(64.2)74.374.3(74.3)(74.3)97.897.8（97.897.8）100100（100100）矿质混合料的合矿质混合料的合成级配成级配7.07.0(5.2)(5.2)7.97.9(5.8)(5.8)8.08.0(6.0)(6.0)8.08.0(6.0)(6.0)8.08.0(6.0)(6.0)8.08.0(6.0)(6.0)8.08.0(6.0)(6.0)8.08.0(6.0)(6.0)8.08.0(6.0)(6.0)8.08.0(6.0)(6.0)D D矿粉矿粉8%8%（6%6%）1.21.2(1.5)(1

8、.5)3.43.4(4.1)(4.1)6.56.5(7.8)(7.8)13.013.0(15.5)(15.5)25.425.4(30.3)(30.3)28.528.5(34.0)(34.0)31.031.0（37.037.0）31.031.0（37.037.0）31.031.0（37.037.0）31.031.0（37.037.0）C C集料集料31%31%（37%37%）0 0(0)(0)1.21.2(1.0)(1.0)2.42.4(2.1)(2.1)4.24.2(3.6)(3.6)25.225.2(21.8)(21.8)30.030.0(26.0)(26.0)30.030.0(26.0)(

9、26.0)30.030.0(26.0)(26.0)B B集料集料30%30%（26%26%）0 0(0)(0)5.35.3(5.3)(5.3)28.828.8(28.8)(28.8)31.031.0(31.0)(31.0)A A集料集料31%31%（31%31%）各种各种矿料矿料在混在混合料合料中的中的级配级配0.0750.0750.150.150.30.30.60.61.181.182.362.364.754.759.59.513.213.216.016.0下列筛孔（下列筛孔（mmmm）的通过百分率（）的通过百分率（%）材料名称材料名称表表3-223-223-223-22矿质混合料合成级配校

10、核计算用表矿质混合料合成级配校核计算用表道路建筑材料沥青混合料 （2 2 2 2）沥青混合料马歇尔试验）沥青混合料马歇尔试验）沥青混合料马歇尔试验）沥青混合料马歇尔试验试件成型 根据经验AC-13I型沥青混合料的沥青用量范围为4.5%6.5%。采用0.5%间隔变化，分别选择沥青用量4.5%、5.0%、5.5%、6.0%、6.5%拌制五组沥青混合料，每面各击实75次成型五组试件。试件物理力学指标的测定 根据沥青混合料的材料组成，按照式（3-8）计算个沥青用量下试件的理论最大密度。采用表干法测定试件的空气中质量和表干质量，计算试件的毛体积密度、矿料间隙率、沥青饱和度等体积参数指标，结果如表3-23

11、。在60温度下，测定个组试件的马歇尔稳定度和流质，结果见表 3-23中最后两列。表3-23中最后一行中的数据是沥青混合料各项指标的技术要求，供对照评定。道路建筑材料沥青混合料 2424 7.57.570857085 15153636技术标准技术标准4.44.47.07.089.489.417.017.01.81.82.3962.3961253.31253.3731.5731.51250.21250.22.4402.4406.56.5A A553.73.78.18.185.885.816.416.42.32.32.4012.4011227.51227.5716.9716.91225.71225.

12、72.4582.4586.06.0A A443.23.28.78.779.079.016.216.23.43.42.3922.3921206.51206.5704.0704.01201.91201.92.4762.4765.55.5A A332.52.58.68.671.271.216.316.34.74.72.3782.3781180.51180.5685.4685.41177.31177.32.4952.4955.05.0A A222.12.17.87.861.761.716.716.76.46.42.3532.3531161.91161.9670.0670.01157.31157.32.

13、5142.5144.54.5A A11FlFl/mmmmMsMs/kN/kNVFAVFA/%VMAVMA/%VVVV/%/%毛体积毛体积密度密度/g/cm/g/cm33表干表干质量质量/g/g水中水中质量质量/g/g空气空气中质中质量量/g/g理论理论最大密最大密度度/g/cm/g/cm33沥青沥青用量用量/%/%试件试件组号组号表表表表3-23 3-23 3-23 3-23 马歇尔试验体积参数马歇尔试验体积参数马歇尔试验体积参数马歇尔试验体积参数-力学指标测定结果汇总力学指标测定结果汇总力学指标测定结果汇总力学指标测定结果汇总绘制沥青混合料物理-力学指标与沥青用量的关系图 根据表3-23种的

14、数据，绘制沥青用量与毛体积密度、空隙率、沥青饱和度、马歇尔稳定度和流值等指标的关系曲线图，如图3-24。（3 3 3 3）最佳沥青用量确定）最佳沥青用量确定）最佳沥青用量确定）最佳沥青用量确定确定最佳沥青初始用量OAC1 由图3-24得，与马歇尔稳定最大值对应的沥青用量 a1=5.4%，对应于密度最大值的沥青用量 a2=6.0%，对应于规定空隙率范围中值的沥青用量a3=5.1%，将a1、a2、a3代入式（3-17），得到最佳沥青初始值：OAC1=(5.4%+6.0%+5.1%)/3=5.5%确定最佳沥青初始用量OAC2 确定各项指标均符合沥青混合料技术标准要求的沥青用量范围，见图3-24中阴影

15、部分，其中OACmin=4.9%，OACmax=5.7%，代入式（3-18）得：OAC2=(4.9%+5.7%)/2=5.3%沥青最佳用量初始值OAC1=5.5%（OACmin，OACmax）=（4.9，5.7），即当沥青用量为5.5%时，沥青混合料试件的各项指标均能符合技术要求。道路建筑材料沥青混合料综合确定最佳沥青用量OAC 一般条件下，以OAC1和OAC2的平均值作为最佳沥青用量，即OAC=5.4%。当地7月平均最高气温32，年极端最低气温-6.5，查表3-5确定该沥青路面的气候分区属于夏炎热冬温区（1-4），考虑在高速公路上渠化交通对沥青路面的作用，预计可能出现车辙，故在中限值OAC2

16、与下限值OACmin之间在确定一个沥青最佳用量OAC=5.1%。（4 4 4 4）沥青混合料的水稳定性检验）沥青混合料的水稳定性检验）沥青混合料的水稳定性检验）沥青混合料的水稳定性检验 采用沥青用量5.1%和5.4%分别制备沥青混合料试件，按照规定方法进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，试验结果见表3-24。从表3-24试验结果可知，在OAC=5.1%和OAC=5.4%两个沥青用量下，沥青混合料的浸水残留稳定度大于80%，冻融劈裂强度比大于75%，满足对沥青混合料水定性技术要求。(5)(5)(5)(5)沥青混合料抗车辙能力检验沥青混合料抗车辙能力检验沥青混合料抗车辙能力检验沥青混合料抗车辙能力检

17、验 采用沥青用量5.1%和5.4%分别制备车辙试件，按照规定方法进行车辙试验，试验结果见表3-25。在两种沥青用量下，试件的动稳定度均大于1000次/mm，符合高等级道路对沥青混合料抗车辙性能的技术要求。道路建筑材料沥青混合料道路建筑材料沥青混合料表表表表3-24 3-24 3-24 3-24 沥青混合料水稳定性试验结果沥青混合料水稳定性试验结果沥青混合料水稳定性试验结果沥青混合料水稳定性试验结果 100010001-4-11-4-1区要求值区要求值13801380OAC=5.1OAC=5.111301130OAC=5.4OAC=5.4动稳定度动稳定度DSDS（次（次/mm/mm）沥青用量（沥青用量（%）表表表表3-25 3-25 3-25 3-25 沥青混合料车辙试验结果沥青混合料车辙试验结果沥青混合料车辙试验结果沥青混合料车辙试验结果 7575 80801-4-11-4-1区要求值区要求值75758282OAC=5.1OAC=5.182828989OAC=5.4OAC=5.4冻融劈裂强度比冻融劈裂强度比TSRTSR（%）浸水残留稳定度浸水残留稳定度MSMS0 0(%)(%)沥青用量（沥青用量（%）由以上试验结果可见，当沥青用量为5.1%时，水稳定性能够符合要求，且沥青混合料的动稳定度较高，因此可以选择沥青用量5.1%作为最佳沥青用量。道路建筑材料沥青混合料