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沥青混凝土配合比设计讲座(最新).ppt

沥青混凝土配合比设计讲座(最新).ppt

上传者: 风雨_71845 2014-04-29 评分 0 0 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《沥青混凝土配合比设计讲座(最新)ppt》,可适用于经济金融领域,主题内容包含沥青与沥青混合料试验配合比设计目的:获得符合设计要求的、经济的集料与沥青的混合物已有的沥青混合料设计方法马歇尔法维姆法新方法Superpave旋转压符等。

沥青与沥青混合料试验配合比设计目的:获得符合设计要求的、经济的集料与沥青的混合物已有的沥青混合料设计方法马歇尔法维姆法新方法Superpave旋转压实法沥青混合料设计方法的发展沥青混合料设计的要求有足够的沥青保证路面的耐久性在交通荷载作用下有足够的稳定性有足够的空隙率不能过大以防止环境破坏不能过小以便在交通荷载作用下有进一步压密的空间有足够的工作性维姆沥青混合料设计法该方法仅在美国少数几个州存在。技术指标与路用性能符合较好。试验方法、设备较复杂。马歇尔沥青混合料设计法马歇尔混合料设计马歇尔混合料设计在世纪年代末由美国密西西比州公路局BruceMarshall发明。试验方法、试验设备较简单。马歇尔设计方法的主要缺点不能精确地判别不同交通量对沥青混合料技术指标的要求与路面结构设计不挂钩不能预防路面早期破坏不适用于大粒径沥青混合料不适用某些聚合物改性沥青试件成型方法不能模拟行车压实不适用于开级配沥青混合料沥青混合料没有老化过程与现场条件不符。年美国公路战略研究计划(SHRP)进行一项为期五年耗资万美元的沥青课题研究旨在制定一个新的沥青和沥青混合料规范、试验和设计方法。SHRP沥青课题的最终研究成果称为Superpave即高性能沥青路面的意思包括一个胶结料规范、混合料设计体系和分析方法。Superpave混合料在设计过程中充分考虑到了气候环境条件和交通量的影响在试件成型过程中模拟路面的实际施工过程。由于采用了新的沥青混合料设计方法其集料级配更趋于嵌挤、密实高温稳定性好适于交通量大和抗车辙要求高的公路。在施工确保合适空隙率的前提下抗水害性能和抗疲劳性能也较好。Superpave与传统的AK型和AC型沥青混合料相比施工难易程度和工程造价基本相当也被称为“穷人的SMA”。美国近十年的使用表明这种混合料抗车辙性能好实际使用中也不易发生早期破坏Superpave是美国目前应用最多的混合料年占美国热拌沥青混合料总量的。目前仅有个别州未使用该技术。Superpave沥青混合料设计法原材料选择沥青胶结料矿质集料其它外掺剂沥青混合料配合比设计沥青胶结料针入度规范常规试验Superpave采用了全新系统来试验、规范和选择沥青结合料针入度沥青胶结料规范针入度沥青胶结料规范三大指标针入度延度软化点针入度指数密度闪点溶解度含蜡量针入度沥青结合料规范针入度沥青结合料规范粘度粘度TFOT后残留物质量损失针入度比(C)延度(不可用RTFOT替代)试验结果影响因素:针入度标准针试验温度试样均匀性(无气泡)延度刮模方式(从中间向两边)拉伸速度试验温度试件浸入水中深度(不小于厘米)试验结果影响因素:软化点刮模(表面与环面齐平)使用蒸馏水水温均匀水温上升速度针入度指数(感温性能)同针入度计算方法温度区间试验结果影响因素:密度试样勿粘附瓶口、瓶壁上方试样无气泡试样在干燥器中干燥使用蒸馏水试验温度闪点升温速度一瞬即灭的蓝色火焰试验结果影响因素:溶解度清洗至滤液无色透明为止闪点(安全性)闪点(安全性)溶解度(纯度)溶解度(纯度)试验结果影响因素:含蜡量试验温度真空干燥箱的使用分样质量试验方法计算方法试验结果影响因素:薄膜加热试验试验前后试样均放入干燥器中冷却烘箱达到恒温()后放入试样烘箱温度回升至开始计时薄膜加热试验薄膜加热试验烘箱外部旋转架盘子温度计mmSuperpave沥青结合料规范Superpave沥青结合料规范分级体系在气候的基础上提出PGPerformanceGrade(性能等级)平均天最高路面温度最低路面温度PGPGPGPGPGPGPG(RotationalViscosity)RV()()()(FlashPoint)FP(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss<(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardeningAvgdayMax,oCdayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL>kPa<kPa>kPaS<MPam>ReportValue>Hours,MPa(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness“m”valuePerformanceGrades(性能等级)(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(DynamicShearRheometer)DSRG*sin<PasoC>oCCECPGPGPGPGPGPGPG(RotationalViscosity)RV()()()(FlashPoint)FP(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss<(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardeningAvgdayMax,oCdayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL<kPa>kPaS<MPam>ReportValue>Hours,MPa(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness“m”valuePG规范的原理(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(DynamicShearRheometer)DSRG*sin<PasoC>oCCECTestTemperatureChangesSpecRequirementRemainsConstant>kPaPGPGPGPGPGPGPG(RotationalViscosity)RV()()()(FlashPoint)FP(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss<(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardeningAvgdayMax,oCdayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL<kPaS<MPam>ReportValue>Hours,MPa(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness“m”value永久变形(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(DynamicShearRheometer)DSRG*sin<PasoC>oCCEC>kPa>kPaUnagedRTFOAged永久变形永久变形用高温劲度表示原样沥青G*sin>kPaRTFO老化沥青G*sin>kPa>路面使用寿命的早期阶段重车PGPGPGPGPGPGPG(RotationalViscosity)RV()()()(FlashPoint)FP(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss<(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardeningAvgdayMax,oCdayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL>kPa>kPaS<MPam>ReportValue>Hours,MPa(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness“m”value疲劳开裂(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(DynamicShearRheometer)DSRG*sin<PasoC>oCCEC<kPaPAVAged疲劳开裂疲劳开裂用中等温度劲度表示RTFOPAV老化沥青G*sin<kPa>路面使用寿命后期阶段PGPGPGPGPGPGPG(RotationalViscosity)RV()()()(FlashPoint)FP(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss<(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardeningAvgdayMax,oCdayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL>kPa<kPa>kPaHours,MPa(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness“m”value低温开裂(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(DynamicShearRheometer)DSRG*sin<PasoC>oCCECS<MPam>ReportValue>PAVAgedPGPGPGPGPGPGPG(RotationalViscosity)RV()()()(FlashPoint)FP(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss<(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardeningAvgdayMax,oCdayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL>kPa<kPa>kPaHours,MPa(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness“m”value低温开裂(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(DynamicShearRheometer)DSRG*sin<PasoC>oCCECS<MPam>ReportValue>PAVAgedPGPGPGPG沥青PG等级选择如何使用PG规范如何使用PG规范确定天最高路面温度天最低路面温度根据规范选择试验温度确定沥青胶结料性能矿质集料粗集料棱角性筛分密度针片状含量坚固性磨耗(洛杉矶、MicroDeval)压碎值(高温、水煮)细集料筛分密度棱角性砂当量粗集料棱角性粗集料棱角性破碎面有个或更多破碎面集料筛分应用水洗法筛分(水筛法)筛分(水筛法)密度密度密度密度扁平细长颗粒扁平细长颗粒坚固性坚固性洛杉矶磨耗试验细集料棱角性细集料棱角性天然砂:一般<机制砂:一般>粘土含量(砂当量试验)其它外掺剂抗剥落剂物化性质老化后性能木质纤维素筛分析灰分含量PH值吸油率含水率纤维添加剂纤维添加剂SMA的沥青用量较高为了防止施工时混合料中沥青析漏需要在混合料中加入稳定剂。纤维的种类很多如木质素纤维、矿物纤维、玻璃纤维、有机纤维等。研究表明木质素纤维吸油量最大、防析漏效果最好。木质素纤维中又以松散的絮状纤维分散性、稳定性最佳。抗剥落剂抗剥落剂SMA混合料在配合比设计时应进行抗水损害评价如不满足要求应采用沥青抗剥落剂。仪器设备检定和检查进行配合比设计前应对马歇尔击实仪的锤重、落高烘箱温度电子秤等进行检定以保证试验结果的准确性。确定拌和、压实温度普通沥青粘温曲线改性沥青咨询供应商配合比设计准备工作Temperature,CViscosity,Pas压实范围拌和范围普通沥青粘温曲线级配选择过程SuperpaveSMAAC、AK几个重要概念SMA(StoneMasticAsphalt)即沥青玛蹄脂碎石混合料它是按照内摩擦角最大的原则以间断级配的粗集料形成相互嵌挤的矿料骨架然后按照空隙率较小的原则以沥青玛蹄脂填充骨架的空隙形成一种骨架密实结构的沥青混合料。最大公称尺寸:筛余大于%的筛孔的上一级筛孔尺寸。最大尺寸:大于公称最大尺寸的筛孔尺寸。mmmmmmmmmmmmmmmmmmmmmm最大理论密度线:最大尺寸与零点的连线。VMA:矿料间隙率空气沥青被吸收沥青集料干捣VCA:没有其它集料、结合料存在时的粗集料集合体在捣实状态下的间隙率。VCAmix:压实沥青混合料试件中粗集料骨架以外的间隙占整个试件的体积的百分数。粉胶比:mm通过率与有效沥青的比值。Superpave配合比设计初选级配试验级配的评价选择设计级配的沥青用量验证性能检验 集料试验确定粘温曲线设计集料结构的选择Superpave特点Superpave特点均匀、嵌挤、密实中间集料多粗、细集料少难压实应增大压实功用旋转压实仪成型改性沥青SMA配合比设计SMA的特点SMA的特点嵌挤的骨架高温稳定性好,抗车辙能力强粗集料用量多路表粗糙抗滑、行车安全空隙率较小抗水害、耐老化沥青用量多抗裂性好“三多一少”:粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少马歇尔击实次数正反各次空隙率%矿料间隙率>=%粗集料骨架间隙率VCAmix<=VCADRC沥青饱和度VFA~%稳定度>=KN流值实测设计标准设计粗集料骨架以mm通过率为关键性筛孔选用高、中、低个档次设计组级配初试级配初试沥青用量初试沥青用量根据合成集料毛体积相对密度选择初试沥青用量合成集料毛体积密度最小油石比在满足最小沥青用量要求的情况下拟定一个初试沥青用量。根据我省玄武岩的状况集料的合成毛体积密度约为gcm左右因此最小沥青用量为(油石比为)。干捣VCA干捣VCA将级配中大于mm的粗集料部分装入容量筒中捣实测定松散的粗集料间隙率VCADRC。确定最佳级配确定最佳级配VCAmix<=VCADRCVMA>=%多个级配符合时选择通过率较大的一个选定最佳沥青用量选定最佳沥青用量对于选择的设计级配以初试沥青用量、初试沥青用量~%、初试沥青用量~%制作试件测试马歇尔稳定度、流值、空隙率、VFA、VCAmix、VMA等技术指标按设计空隙率%确定最佳沥青用量并检查对应的技术指标是否满足要求性能验证试验性能验证试验谢伦堡析漏试验肯塔堡飞散试验低温小梁弯曲劈裂试验动稳定度试验水稳定性试验残留马歇尔稳定度冻融劈裂残留强度比AASHTOT试验水敏感性试验水敏感性试验条件试件非条件试件真空饱水试件(饱和度~)浸于oC水浴中小时浸于oC水中小时AASHTOT水敏感性试验计算劈裂强度比(TSR)>=确定两组试件的抗拉劈裂强度水敏感性试验AASHTOT改性沥青AK配合比设计马歇尔击实次数正反各次稳定度>=KN流值~空隙率~%沥青饱和度VFA~%矿料间隙率宜>=%设计标准初选级配充分运用最大理论密度线配制粗、中、细三种级配运用最大理论密度线AK试击对于所选~个初始级配根据经验选一个初始沥青用量(对江苏省集料初试油石比一般为)试击后依据体积性质情况定级配。重点考察VMA指标考虑级配均匀、嵌挤确定最佳级配按间隔变化取五个不同的油石比制备五组马歇尔试件。测定试件的密度、空隙率、沥青饱和度、稳定度和流值分别绘制各项指标的曲线。取相应于密度最大值的油石比a、稳定度最大值的油石比a和空隙率范围中值的油石比a按下式取三者的平均值作为最佳油石比初始值OAC。OAC=(aaa)确定最佳沥青用量求出能满足沥青混凝土各项标准的最大油石比OACmax和最小油石比OACmin取中值OAC。OAC=(OACmaxOACmin)如果最佳油石比的初始值OAC在OACmax和OACmin之间则认为设计结果是可行的可取OAC和OAC的中值作为目标配合比最佳油石比OAC其对应的试件空隙率在~范围内。如OAC处在上述范围之外应调整级配重新进行配合比设计。确定最佳沥青用量VMA在选择级配和确定沥青用量起着一个非常重要的作用。但我国规范中并不严格要求VMA满足指标要求。据研究发现若VMA-油石比成凹形抛物线关系当VMA处于谷底附近时混合料对沥青用量敏感性较小有利于施工现场控制和质量保证。VMA油石比VMAVMA-油石比关系曲线图性能验证试验性能验证试验水稳定性试验残留马歇尔稳定度冻融劈裂残留强度比AASHTOT试验动稳定度试验低温小梁弯曲劈裂试验配合比设计的注意事项最大理论密度的确定最大理论密度的确定沥青混合料的最大理论密度应尽量采用实测法测试前老化小时。当沥青混合料的理论密度实测条件不具备时根据江苏省的集料状况石灰岩推荐用集料视密度计算最大理论密度而对于岩浆岩类(玄武岩、辉绿岩、闪长岩等)推荐用集料的毛视平均密度计算最大理论密度对于其它岩类的集料尚需进行研究以确定最佳计算方法。分散沥青混合料颗粒尺寸小于mm真空最大理论密度仪恒温过程将沥青混合料在击实温度下放入烘箱恒温~分钟以保证沥青被吸附过程和击实温度均匀性。集料视密度集料视密度集料毛体积密度沥青浸入的空隙表面孔隙有效密度有效密度吸收的沥青沥青不能浸入的孔隙表面孔隙集料的有效密度集料的有效密度在沥青混合料中集料的有效密度测定较难“因为矿质集料表面是多空隙的并能不同程度地吸收水分和沥青而且水分与沥青的吸收比例随每一种集料而异”。由于沥青的渗透性比水差所以混合料中矿料的有效密度应介于表观密度与毛体积密度之间试件密度的确定水中重法表干法蜡封法体积法试件密度不同测定方法数据比较表号、号、号和号试件为芯样在取样现场发现该处有渗水现象。试件密度的确定在使用表干法时试验者必须注意:该方法关键是在用拧干的湿毛巾擦拭试件表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得到真正的毛体积。表干法测试件毛体积密度试件密度的分析同一油石比试件密度的最大值与最小值的差值不应超过gcm否则应剔除离平均值最远的密度重新计算平均密度。水敏感性试验水敏感性试验浸水马歇尔试验试件应在水温达到后再放入水浴。先完成半小时稳定度试验再完成小时残留稳定度。选择两组试件其空隙率基本相等。生产配合比设计的要点生产配合比设计的要点级配体积性质的一致性沥青用量沥青混合料配合比设计步骤总结选择原材料选择沥青胶结料选择集料选择外掺剂选择级配建立初始级配压实试件分析初始级配选择沥青胶结料含量设计沥青混合料的性能验证配合比设计过程主要注意点松散沥青混合料恒温老化过程分料均匀性脱模时间理论密度的确定试件密度的测定VMA性能验证配合比设计的实例表集料性质试验结果汇总表注:、对于集料的料源特性Superpave技术标准无具体要求表中列出的标准为推荐值。普通沥青Sup表集料密度试验结果表普通沥青Sup粘温曲线粘温曲线普通沥青Sup初选级配初选级配普通沥青Sup表估算沥青用量汇总表Gsb––––级配集料毛体积密度Gsa––––级配集料表观密度Gse––––级配集料有效密度Vba––––集料吸收的沥青胶结料体积Vbe––––有效沥青胶结料的体积Ws––––每立方厘米混合料中集料质量Pbi––––估算沥青用量。普通沥青Sup试验级配的评价试验级配的评价表三种试验级配旋转压实试验结果汇总表表三种级配估算沥青用量试验结果评价表注:*表示当级配通过禁区下方粉胶比可增加到~。比较后选择级配为设计级配普通沥青Sup选择设计级配的沥青用量选择设计级配的沥青用量图 体积指标与沥青用量关系曲线表四种沥青用量沥青混合料估算体积性质根据表中、、、四个沥青用量的估算体积性质通过图表插值法(见图)得到设计沥青用量为及其对应的体积性质验证验证表设计沥青用量验证试验结果表注:*表示当级配通过禁区下方粉胶比

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