沥青混合料性能试验.pptx

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1、一、沥青混合料密度一、沥青混合料密度各种沥青混合料设计方法都将体积参数作为混合各种沥青混合料设计方法都将体积参数作为混合料设计过程中的最重要参数，特别是孔隙率料设计过程中的最重要参数，特别是孔隙率VVVV和和矿料间隙率矿料间隙率VMAVMA，都已成为可直接评判混合料性，都已成为可直接评判混合料性能的核心参数。能的核心参数。第1页/共49页四相体系四相体系第2页/共49页四相体系四相体系水水分分吸吸收收，但但沥沥青青不不能能进进入入的部分的部分表面空隙固体集料部分吸收沥青吸收沥青第3页/共49页四相体系四相体系第4页/共49页体积参数体积参数孔隙率孔隙率VVVV：矿料体积及沥青体积以外的体积（不

2、包括：矿料体积及沥青体积以外的体积（不包括矿料自身内部的孔隙）体积占试件总体积的百分率。矿料自身内部的孔隙）体积占试件总体积的百分率。矿料间隙率矿料间隙率WMAWMA：试件全部矿料部分以外的体积占试：试件全部矿料部分以外的体积占试件总体积的百分率。件总体积的百分率。沥青饱和度沥青饱和度VFAVFA：矿料间隙中扣除被集料吸收的沥青以：矿料间隙中扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青结合料部分的体积在外的有效沥青结合料部分的体积在VMAVMA中所占的百分率。中所占的百分率。第5页/共49页密度密度v毛体积密度：毛体积密度：表征压实的沥青混合料密度，用来计表征压实的沥青混合料密度，用来计算沥青混合料的空

3、隙率（算沥青混合料的空隙率（VV）、矿料间隙率）、矿料间隙率（VMA）、理论最大密度（）、理论最大密度（TMD）。）。v最大理论密度：最大理论密度：沥青混合料固体部分（集料和沥青沥青混合料固体部分（集料和沥青结合料）的密度（不含空隙），计算压实混合料的结合料）的密度（不含空隙），计算压实混合料的空隙率（空隙率（VV）和压实度。）和压实度。第6页/共49页1 1、毛体积密度、毛体积密度指饱和面干状态下表面轮廓下水膜所包裹的全部体积，指饱和面干状态下表面轮廓下水膜所包裹的全部体积，试件内与外界流通的所有开孔隙均被水充满。试件内与外界流通的所有开孔隙均被水充满。试件的体积包括矿质实体和沥青体积，集料

4、内部的闭试件的体积包括矿质实体和沥青体积，集料内部的闭孔隙和集料之间被沥青封闭的闭孔隙，与外流通的开孔隙和集料之间被沥青封闭的闭孔隙，与外流通的开孔隙都计入体积。但是试件轮廓外的试件表面的凹陷孔隙都计入体积。但是试件轮廓外的试件表面的凹陷是不包括在毛体积中的。是不包括在毛体积中的。第7页/共49页毛体积密度测定方法毛体积密度测定方法排水法排水法体积法体积法射线法射线法第8页/共49页沥青混合料密度沥青混合料密度水中重法吸水率较小密实试件水中重法吸水率较小密实试件表干法饱和面干状态表干法饱和面干状态蜡封法孔隙蜡封法孔隙7 715%15%体积法大孔隙，空隙大于体积法大孔隙，空隙大于1515真空薄膜

5、法较准真空薄膜法较准第9页/共49页表干法表干法表干法测定的关键是在用拧干的湿毛巾擦干试件表表干法测定的关键是在用拧干的湿毛巾擦干试件表面时要制造一种真正的饱和面干状态。表面既不能面时要制造一种真正的饱和面干状态。表面既不能有多余的水膜，又不能把吸入孔隙中的水分擦走，有多余的水膜，又不能把吸入孔隙中的水分擦走，得到真正的毛体积。但是现在国际上也没有更好的得到真正的毛体积。但是现在国际上也没有更好的办法测定毛体积相对密度，所以只能采用表干法。办法测定毛体积相对密度，所以只能采用表干法。第10页/共49页毛体积密度毛体积密度蜡封法蜡封法第11页/共49页蜡封法蜡封法当沥青混合料的空隙很大，即开口孔

6、隙较大时，沥当沥青混合料的空隙很大，即开口孔隙较大时，沥青混合料的饱和面干状态很难形成。当试件从水中青混合料的饱和面干状态很难形成。当试件从水中取出时，开口孔隙中的水会跟着流出，于是又提出取出时，开口孔隙中的水会跟着流出，于是又提出了蜡封法。了蜡封法。蜡封法是用石蜡把开口孔隙闭起来成为假想的饱和蜡封法是用石蜡把开口孔隙闭起来成为假想的饱和面干状态。所以它的本意和表干法一样，都是以包面干状态。所以它的本意和表干法一样，都是以包括开口空隙及闭口空隙在内的毛体积作为计算密度括开口空隙及闭口空隙在内的毛体积作为计算密度的体积用。的体积用。第12页/共49页毛体积密度毛体积密度薄膜法薄膜法第13页/共4

7、9页毛体积密度毛体积密度真空法真空法第14页/共49页2 2、理论最大相对密度、理论最大相对密度真空法实测真空法实测真空法测最佳沥青用量附近真空法测最佳沥青用量附近溶剂实测法溶剂实测法接近表观相对密度结果接近表观相对密度结果计算法计算法第15页/共49页理论最大密度理论最大密度真空法真空法第16页/共49页真空法真空法真空法测定最大相对密度真空法测定最大相对密度的的基本思想是测定混合料内基本思想是测定混合料内部完全没有空气情况下的零空隙相对密度，应该说，部完全没有空气情况下的零空隙相对密度，应该说，如果沥青混合料的油石比接近最佳油石比，且沥青混如果沥青混合料的油石比接近最佳油石比，且沥青混合料

8、的分散程度较好（细集料团块小于合料的分散程度较好（细集料团块小于6mm6mm），抽真），抽真空时间合适（矿料的沥青膜不被破坏），沥青混合料空时间合适（矿料的沥青膜不被破坏），沥青混合料中的以及附着在混合料表面的气泡去除干净，测定结中的以及附着在混合料表面的气泡去除干净，测定结果是比较准确的。果是比较准确的。第17页/共49页溶剂法溶剂法它是借助三氯乙烯或其他溶剂将裹覆在矿料表面的沥它是借助三氯乙烯或其他溶剂将裹覆在矿料表面的沥青完全溶解，各种矿料自然分散开来，而沥青则溶在青完全溶解，各种矿料自然分散开来，而沥青则溶在溶剂中，这样沥青混合料中就不存在任何空隙或孔隙，溶剂中，这样沥青混合料中就不存

9、在任何空隙或孔隙，测定混合料的体积。测定混合料的体积。采用溶剂法工作量太大，而且由于溶剂有毒，不利于采用溶剂法工作量太大，而且由于溶剂有毒，不利于环境保护和试验者健康，除特殊沥青混合料外，溶剂环境保护和试验者健康，除特殊沥青混合料外，溶剂法的应用将不如真空法。法的应用将不如真空法。第18页/共49页二、车辙二、车辙在荷载的作用下产生的很小的但是不可恢复的永久变在荷载的作用下产生的很小的但是不可恢复的永久变形累积引起的。形累积引起的。车辙使路面变形，平整度变差，严重影响舒适性和行车辙使路面变形，平整度变差，严重影响舒适性和行车质量，严重的车辙还会减少路面的有效厚度，削弱车质量，严重的车辙还会减少

10、路面的有效厚度，削弱路面的结构承载力，从而导致结构破坏，大大缩短沥路面的结构承载力，从而导致结构破坏，大大缩短沥青路面的使用寿命。青路面的使用寿命。第19页/共49页评价方法评价方法 马歇尔试验、蠕变试验、三轴压缩试验、动态剪切马歇尔试验、蠕变试验、三轴压缩试验、动态剪切试验、车辙试验及反映路面结构高温性能的大型环试验、车辙试验及反映路面结构高温性能的大型环道、直道、加速加载设备等足尺路面结构模拟试验道、直道、加速加载设备等足尺路面结构模拟试验和现场路面试验。和现场路面试验。第20页/共49页试验方法试验方法v静态蠕变试验：静态蠕变试验：无侧限、有侧限静态蠕变试验，静态无侧限、有侧限静态蠕变试

11、验，静态劈裂蠕变试验。劈裂蠕变试验。v重复荷载试验：无侧限、有侧限重复荷载，重复荷载重复荷载试验：无侧限、有侧限重复荷载，重复荷载劈裂，重复剪切荷载试验。劈裂，重复剪切荷载试验。v动模量试验：无侧限、有侧限动模量，剪切动模量试动模量试验：无侧限、有侧限动模量，剪切动模量试验。验。第21页/共49页1 1、马歇尔稳定度与流值、马歇尔稳定度与流值第22页/共49页2 2、蠕变试验、蠕变试验单轴静载、三轴静载、单轴重复加载和三轴重复加载单轴静载、三轴静载、单轴重复加载和三轴重复加载。压缩蠕变、弯曲蠕变和劈裂蠕变试验压缩蠕变、弯曲蠕变和劈裂蠕变试验。第23页/共49页蠕变试验蠕变试验第24页/共49页

12、无侧限静态蠕变试验无侧限静态蠕变试验第25页/共49页3 3、重复剪切荷载试验（、重复剪切荷载试验（SSTSST）第26页/共49页4 4、有侧限动模量试验、有侧限动模量试验第27页/共49页剪切动模量试验剪切动模量试验第28页/共49页剪切动模量试验剪切动模量试验第29页/共49页5 5、车辙试验、车辙试验车辙实验是一种模拟实际车轮荷载在路面上车辙实验是一种模拟实际车轮荷载在路面上行走而形成车辙的工程试验方法。通过试件行走而形成车辙的工程试验方法。通过试件与车轮之间的往复运动，使试件在车轮的重与车轮之间的往复运动，使试件在车轮的重复荷载作用下产生变形。复荷载作用下产生变形。第30页/共49页

13、路面分析仪路面分析仪APAAPA第31页/共49页旋转加载车辙仪旋转加载车辙仪RLWTRLWT第32页/共49页经验试验经验试验汉堡轮迹试验机汉堡轮迹试验机第33页/共49页车辙仪车辙仪用动稳定度指标用动稳定度指标DSDS来评价沥青混合料的抗永久变形能力来评价沥青混合料的抗永久变形能力。第34页/共49页三、疲劳三、疲劳19421942年年O.J.PorterO.J.Porter就指出了就指出了沥青路面在行车荷载作用沥青路面在行车荷载作用下会产生疲劳破坏的现象；下会产生疲劳破坏的现象；19551955年年HveemHveem的调查研究的调查研究指出了沥青路面的疲劳开指出了沥青路面的疲劳开裂与路

14、面变形量及交通量裂与路面变形量及交通量有关，这为沥青混合料疲有关，这为沥青混合料疲劳试验研究的发展奠定了劳试验研究的发展奠定了基础；基础；第35页/共49页疲劳试验方法选择与评价 室内疲劳试验方法比较 间接拉伸间接拉伸 梯形梁弯曲梯形梁弯曲梯形梁弯曲梯形梁弯曲 四点四点四点四点弯曲弯曲第36页/共49页间接拉伸疲劳试验方法优点优点试验方法简单试验方法简单方便评价路面芯样的疲劳性能方便评价路面芯样的疲劳性能试验设备适用于其他一些试验试验设备适用于其他一些试验缺点缺点加载方式与实际路面受力状态有较大差加载方式与实际路面受力状态有较大差别别疲劳开裂位置与理论开裂位置经常不一疲劳开裂位置与理论开裂位置

15、经常不一致致难以进行应变控制方式的试验难以进行应变控制方式的试验第37页/共49页梯形悬臂梁弯曲疲劳试验优点优点弯拉加载方式，更接近实际路面受力状弯拉加载方式，更接近实际路面受力状况况可提供滞后角和耗散能指标可提供滞后角和耗散能指标能较好地避免试件局部变形对试验结果能较好地避免试件局部变形对试验结果产生的误差产生的误差可进行控制应力和控制应变两种试验模可进行控制应力和控制应变两种试验模式式缺点缺点试件制作过程十分复杂试件制作过程十分复杂试件两端需要粘结固定试件两端需要粘结固定对路面取样试验较为不便对路面取样试验较为不便第38页/共49页四点弯曲疲劳试验方法优点优点弯拉加载方式，更接近实际路面受

16、力状况弯拉加载方式，更接近实际路面受力状况可提供滞后角和耗散能指标可提供滞后角和耗散能指标能较好地避免试件局部变形对试验结果产能较好地避免试件局部变形对试验结果产生的误差生的误差可进行控制应力和控制应变两种试验模式可进行控制应力和控制应变两种试验模式试验操作相对简单，无须对试件进行粘结试验操作相对简单，无须对试件进行粘结试件制作相对简单试件制作相对简单缺点缺点对路面取样试验较为不便对路面取样试验较为不便试验设备相对比较昂贵试验设备相对比较昂贵第39页/共49页四、低温开裂四、低温开裂沥青路面在温度骤降或者昼夜温差较大的地区，会由沥青路面在温度骤降或者昼夜温差较大的地区，会由于温度应力的作用而产

17、生裂缝。于温度应力的作用而产生裂缝。温度应力试验、收缩系数试验、直接拉伸试验或间接温度应力试验、收缩系数试验、直接拉伸试验或间接拉伸试验、应力松弛试验、劲度模量试验、低温性能拉伸试验、应力松弛试验、劲度模量试验、低温性能J J积分、低温弯曲、低温蠕变试验。积分、低温弯曲、低温蠕变试验。第40页/共49页间接拉伸（劈裂试验）间接拉伸（劈裂试验）第41页/共49页约束试件的温度应力试验（约束试件的温度应力试验（TSRSTTSRST）第42页/共49页试验方法国外主要研究机构测定性质模拟现场条件试验结果在力学模式中的应用对老化和水化的适应性对大粒径集料的适用性操作性设备成本及通用性备 注间 接拉 伸

18、 试验佛罗里达大学阿尔贝诺大学低温拉伸应力应变特性，拉伸强度不可接用于低温开裂模式中高易中等通用证明步骤完善，在专业应用之前很重要等 速拉 伸 的直 接 拉伸试验滑铁卢大学沥青协会，布朗斯切维克技术大学拉伸应力应变特性，拉伸强度不同上中高易中等通用证明步骤完善，在专业应用之前很重要拉 伸蠕变滑铁卢大学，安大略运输省拉伸应力应变特性，拉伸强度不同上中高易中等通用专业上未大量应用简 支梁 的 弯曲试验威斯康复大学、北海道大学应力应变特性，拉伸强度、应力松弛性能不同上低高易中等通用专业上未大量应用第43页/共49页试验方法国外主要研究机构测定性质模拟现场条件试验结果在力学模式中的应用对老化和水化的适

19、应性对大粒径集料的适用性操作性设备成本及通用性备 注约 束试 件 温度 应 力试验加州大学贝莱分校，英国石油协会，北海道大学，USACR-REL犹他州运输部，布郎斯切维克技术大学低温温度应力特性，拉伸破坏温度是直接用于低温开裂和疲劳中高易中等不通用证明步骤完善在专业应用之前很重要受 约束 梁 的三 点 弯曲试验德克萨斯A&M大学临界能释放速率不间接应用低低难中等通用证明步骤完善但不能应用到大集料混合料C*线积 分 试验CLT实验室俄亥俄州立大学能量释放速率线积分不间接应用中中中中等通用证明步骤完善温 度胀 缩 系数犹他州运输部阿拉斯加运输部温度胀缩系数是间接应用，连同应力应变特性使用中高易低成

20、本，不通用证明步骤完善第44页/共49页试验方法主要研究机构测定指标可操作性应用程度试验规程劈裂试验“七五”、“八五”公关破坏应力、应变及劲度脆化点易生产常用T 0716压缩试验“七五”公关破坏强度、破坏应变劲度模量易较少T 0713T 0714弯曲（或劈裂）蠕变试验“八五”公关 部公路所哈建大蠕变速率蠕变劲度模量中等中等T 0728约束试件温度应力试验（TSRST）陕西理工大学长沙交通学院温度应力特性拉伸破坏温度难研究用无弯曲试验“七五”公关项目极限弯曲应变、强度劲度模量易生产常用T 0715直接拉伸试验 西安公路交通大学拉伸强度难研究用无线收缩系数试验部公路所温度胀缩系数易常用T 0720

21、应力松弛试验东南大学哈建工剩余应力比、松弛模量难研究用无低频疲劳试验哈建大部公路所温度应力疲劳寿命中等中等无切口小梁弯曲部公路所可用于收缩反射裂缝评价中等中等无第45页/共49页五、水损害五、水损害水损害是指沥青路面在水的作用下，沥青逐渐丧失与水损害是指沥青路面在水的作用下，沥青逐渐丧失与矿料的粘结力，从矿料表面脱落，在车辆的作用下沥矿料的粘结力，从矿料表面脱落，在车辆的作用下沥青面层呈现松散状态，以致骨料从路面脱落形成坑槽。青面层呈现松散状态，以致骨料从路面脱落形成坑槽。沥青与矿料粘附性、沥青混合料水稳定性。沥青与矿料粘附性、沥青混合料水稳定性。第46页/共49页沥青与矿料粘附性沥青与矿料粘附性水煮法水煮法水浸法水浸法沥青与石料的低温粘结性能沥青与石料的低温粘结性能光电比色法光电比色法搅动水浸吸附法搅动水浸吸附法第47页/共49页沥青混合料水稳定性沥青混合料水稳定性浸水、真空饱水马歇尔试验浸水、真空饱水马歇尔试验浸水、真空饱水劈裂试验浸水、真空饱水劈裂试验冻融劈裂试验冻融劈裂试验浸水车辙试验浸水车辙试验第48页/共49页感谢您的观看。第49页/共49页