關(guān)于瀝青試驗(yàn)培訓(xùn)改

1、 瀝青混合料是由適當(dāng)比例的粗、細(xì)集料及填料與瀝青在嚴(yán)格控制條件下拌和而成的。常用AC來(lái)表示；瀝青碎石常用AM來(lái)表示。 1、按結(jié)合料分類(lèi)：石油瀝青混合料、煤瀝青混合料。 2、按施工溫度分類(lèi)：熱拌熱鋪瀝青混合料、常溫瀝青混合料。 3、按礦質(zhì)集料級(jí)配類(lèi)型分類(lèi) 、連續(xù)級(jí)配瀝青混合料 混合料中的礦料是按級(jí)配原則，從大到小各粒徑都有，按比例相互搭配組成的混合料。 、間斷級(jí)配瀝青混合料 混合料礦料中缺少一個(gè)或兩個(gè)檔次粒徑的混合料。 4、按混合料密實(shí)度分類(lèi) 、密級(jí)配混合料：連續(xù)級(jí)配組成的混合料其空隙率小于10%。 、開(kāi)級(jí)配混合料：連續(xù)級(jí)配組成的混合料其空隙率大于15%。 、半開(kāi)級(jí)配混合料：連續(xù)級(jí)配組成的混合料

2、其空隙率介于密集配和開(kāi)級(jí)配之間即在10%15%。 4、按最大粒徑分類(lèi) 、粗粒式瀝青混合料：集料最大粒徑大于或等于26.5mm的混合料。 、中粒式瀝青混合料：集料最大粒徑為16mm或19mm的混合料。 、細(xì)粒式瀝青混合料 集料最大粒徑為9.5mm或13.2mm的混合料。 、砂粒式瀝青混合料 集料最大粒徑等于或小于4.75mm的混合料，也叫瀝青石屑或?yàn)r青砂。 懸浮一密實(shí)結(jié)構(gòu)：在采用連續(xù)密級(jí)配礦料配制的瀝青混合料中，礦料的顆粒由大到小連續(xù)分布，并通過(guò)瀝青膠結(jié)作用形成密實(shí)結(jié)構(gòu),但粒徑較大的顆粒往往被較小一級(jí)的顆粒擠開(kāi)，造成粗顆粒之間不能直接接觸，也就不能相互支撐形成嵌擠骨架結(jié)構(gòu)，而是彼此分離懸浮于較小

3、顆粒和瀝青膠漿中間，這樣就形成了密實(shí)一懸浮結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是粘聚力高，密實(shí)度高,耐久性好但穩(wěn)定性較差，工程中常用的AC型瀝青混凝土就是典型代表。 骨架一空隙結(jié)構(gòu)：當(dāng)采用連續(xù)開(kāi)級(jí)配礦料與瀝青組成瀝青混合料時(shí)，由于礦料大多集中在較粗的粒徑上，所以粗粒徑顆?？梢韵嗷ソ佑|，彼此相互支撐，形成嵌擠的骨架。但因很少含有細(xì)顆粒，粗顆粒形成的骨架空隙無(wú)法填充，從而壓實(shí)后在混合料中留下較多空隙，形成骨架一空隙結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是穩(wěn)定性好但耐久性差，工程中使用的瀝青碎石混合料和排水式磨耗層(OGFC)是典型的骨架空隙型結(jié)構(gòu)。 骨架一密實(shí)結(jié)構(gòu)：當(dāng)采用間斷型密級(jí)配礦料與瀝青組成瀝青混合料時(shí)，由于礦料顆粒集中在級(jí)

4、配范圍的兩端，瀝青混合料缺少中間顆粒，所以一端的粗顆粒相互支撐嵌擠形成骨架，另一端較細(xì)的顆粒填充于骨架留下的空隙中間，使整個(gè)礦料結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)密實(shí)狀態(tài)，形成密實(shí)一骨架結(jié)構(gòu)。它綜合了上述兩種方式組成的結(jié)構(gòu)，既有一定數(shù)量的粗集料形成骨架，又根據(jù)粗集料空隙的數(shù)量加入適當(dāng)細(xì)集料，使之充滿骨架間隙，形成較密實(shí)的結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的密實(shí)度、耐久性和穩(wěn)定性都比較好，但施工和易性較差。瀝青碎石瑪碲脂混合料(SMA)是一種典型的骨架密實(shí)型結(jié)構(gòu)。 1、高溫穩(wěn)定性 指瀝青混合料在高溫條件下能夠抵抗車(chē)輛荷載的反復(fù)作用，不發(fā)生顯著永久變形，保證路面平整度的特性。高溫穩(wěn)定性差易使瀝青路面產(chǎn)生車(chē)轍、推移、擁包等病害，其中車(chē)轍是最嚴(yán)重

5、、危害最大的破壞形式之一。其影響因素主要有礦料性質(zhì)、礦料級(jí)配、礦粉、瀝青粘度、瀝青用量、瀝青混合料的剩余空隙率、礦料間隙率等。 高溫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法較多，我國(guó)目前常用馬歇爾試驗(yàn)和車(chē)轍試驗(yàn)。 、馬歇爾試驗(yàn)用于測(cè)定瀝青混合料試件的破壞荷載和抗變形能力。 試驗(yàn)方法是：按照配合比設(shè)計(jì)結(jié)果將瀝青混合料制備成規(guī)定尺寸的圓柱形，置于試驗(yàn)儀中在規(guī)定的溫度和加載速度下使之受到一定的側(cè)向限制，記錄試件所受的壓力變形曲線，最大荷載和最大變形即為穩(wěn)定度MS和流值FL。 目前，馬歇爾試驗(yàn)得到的MS和FL既是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，也是瀝青路面施工質(zhì)量控制的重要試驗(yàn)項(xiàng)目，但許多研究表明，僅用這一指標(biāo)評(píng)估不夠，與瀝

6、青路面抗車(chē)轍能力相關(guān)性較差。 、車(chē)轍試驗(yàn)是一種模擬車(chē)輛輪胎在路面上滾動(dòng)形成車(chē)轍的試驗(yàn)方法，結(jié)果直觀，相關(guān)性好。規(guī)范規(guī)定對(duì)于高速、一級(jí)和城市快速路、主干路瀝青路面的上、中面層的瀝青混合料，用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，必須采用車(chē)轍試驗(yàn)對(duì)混合料的抗車(chē)轍能力進(jìn)行檢驗(yàn)，不滿足要求時(shí)應(yīng)重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。 試驗(yàn)采用標(biāo)準(zhǔn)方法成型瀝青混合料板塊狀試件（30030050），在規(guī)定的溫度下，試驗(yàn)輪以一定頻率，沿試件表面在同一軌跡上反復(fù)行走，測(cè)試試件表面在試驗(yàn)輪反復(fù)作用下形成的車(chē)轍深度。以產(chǎn)生1mm變形所需行走的次數(shù)即動(dòng)穩(wěn)定度評(píng)價(jià)其抗車(chē)轍能力。 2、低溫抗裂性 瀝青路面的低溫開(kāi)裂是路面破壞的主要形式之一，在寒冷國(guó)

7、家或地區(qū)，這種破壞非常普遍，一般有三種形式即面層低溫縮裂、溫度疲勞裂縫和反射裂縫，實(shí)際上許多裂縫是多方面原因共同作用造成的。其危害是從裂縫中不斷進(jìn)入水分使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載力下降，影響行車(chē)舒適性，縮短路面壽命，因此提高路面的抗裂性至關(guān)重要。 影響瀝青混合料低溫抗裂性的因素有瀝青性質(zhì)（感溫性、粘度、低溫延度、耐老化性、蠟含量等）、混合料組成（瀝青含量、級(jí)配類(lèi)型、空隙率等）、環(huán)境、路面幾何尺寸等。 低溫抗裂性的評(píng)價(jià)方法很多，如劈裂試驗(yàn)、彎曲試驗(yàn)、蠕變?cè)囼?yàn)、收縮試驗(yàn)等。 3 、水穩(wěn)定性 瀝青混合料在使用過(guò)程中長(zhǎng)期受到自然因素和重復(fù)車(chē)輛荷載的作用，為保證路面具有較長(zhǎng)的使用年限，必須具有良好

8、的耐久性。其中水穩(wěn)定是瀝青路面耐久性非常重要的一個(gè)方面。 水穩(wěn)定性是混合料抵抗由于水侵蝕而逐漸產(chǎn)生瀝青膜剝落、松散、坑槽等破壞的能力。水穩(wěn)定性差會(huì)使混合料在有水情況下發(fā)生瀝青與礦料顆粒表面的局部分離，同時(shí)在荷載作用下加劇瀝青和礦料的剝落，形成松散薄弱塊，飛轉(zhuǎn)車(chē)輪帶走剝離或局部剝離的礦粒或?yàn)r青，造成路面缺損或形成坑槽，導(dǎo)致路面早期破壞，使用性能顯著降低，縮短壽命。 水穩(wěn)性的影響因素有組成材料（集料的化學(xué)性質(zhì)及表面物理特征、瀝青的性質(zhì)、混合料的空隙率）施工條件和施工質(zhì)量、自然因素等。 水穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法有浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)等。 、浸水馬歇爾試驗(yàn)該試驗(yàn)除試件在已達(dá)規(guī)定溫度恒溫水槽中的保溫時(shí)

9、間為48h外，其它均與前述馬歇爾試驗(yàn)方法相同。試驗(yàn)結(jié)果為殘留穩(wěn)定度即浸水馬歇爾穩(wěn)定度和標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾穩(wěn)定度的比值。 、凍融劈裂試驗(yàn)用馬歇爾擊實(shí)法成型圓柱形試件，將飽水試件置于置于冷凍箱中至規(guī)定時(shí)間后，進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，用凍融循環(huán)試件 的劈裂抗拉強(qiáng)度占未凍融循環(huán)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度即凍融劈裂強(qiáng)度比（殘留強(qiáng)度比）評(píng)價(jià)其水穩(wěn)定性。彎曲試驗(yàn)和滲水系數(shù)試驗(yàn)可根據(jù)具體情況進(jìn)行。 4、 抗滑性 抗滑性是瀝青路面的一個(gè)重要安全指標(biāo)，足夠的抗滑性能夠保證在最不利情況下車(chē)輛能夠高速安全行駛。其影響因素有集料的抗沖擊性和耐磨性、混合料的級(jí)配情況、瀝青用量及混合料的空隙率等。 抗滑性的評(píng)價(jià)方法有表面構(gòu)造深度（如鋪砂法）及摩擦系

10、數(shù)（如擺式摩擦儀法）等。 5 、施工和易性 施工和易性是保證室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果能否真正實(shí)現(xiàn)到實(shí)際工程中去的很重要的方面。影響因素主要有適時(shí)氣溫、施工條件及混合料性質(zhì)等。 目前還沒(méi)有非常好的指標(biāo)評(píng)定其施工和易性，一般憑直觀視覺(jué)鑒定。 配合比設(shè)計(jì)可分為礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì)和瀝青最佳用量確定兩部分。 、礦質(zhì)混合料的配合組成設(shè)計(jì) 礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì)的目的是選配一個(gè)具有足夠密實(shí)度并且有較高內(nèi)摩阻力的礦質(zhì)混合料。我們現(xiàn)在通常都選取現(xiàn)行規(guī)范所規(guī)定的級(jí)配范圍，可按下列步驟進(jìn)行： 、確定瀝青混合料的類(lèi)型 確定其類(lèi)型要看用于什么樣的公路等級(jí)、路面類(lèi)型及那一層結(jié)構(gòu)層，根據(jù)各層的不同要求選擇瀝青混合料的類(lèi)型，下表所示

11、的是規(guī)范GBJ92-93規(guī)定混合料類(lèi)型。 瀝青混合料類(lèi)型 、確定礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍 根據(jù)已確定的瀝青混合料類(lèi)型，查閱JTG F40-2004公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范P26表5.3.2-2密集配瀝青混凝土混合料礦料級(jí)配范圍推薦的礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍表，就可以確定所需的級(jí)配范圍。例如我們選用AC-13的礦料混合料，那么就在表中找對(duì)應(yīng)的AC-13那一欄就可以了。 、礦質(zhì)混合料的配合比例計(jì)算 根據(jù)組成材料的原始數(shù)據(jù)（各礦料的篩分試驗(yàn)結(jié)果）分別繪出各組成材料的篩分曲線，采用圖解法或試算法，計(jì)算各組成材料的用量比例。求得的合成級(jí)配應(yīng)根據(jù)不同的需求作必要的配合比調(diào)整。通常情況下合成級(jí)配曲線宜盡量接近設(shè)計(jì)級(jí)

12、配的中限， 尤其是0.075、2.36和4.75篩孔的通過(guò)率要盡量接近設(shè)計(jì)級(jí)配的范圍中限，但對(duì)交通量大，軸載重的公路宜偏向級(jí)配范圍的下（粗）限，對(duì)中小交通或人行道路等宜偏向級(jí)配范圍的上（細(xì)）限。我們現(xiàn)在計(jì)算各組成材料很簡(jiǎn)單，都是使用軟件了，只要我們把各組成成分的篩分結(jié)果和規(guī)范要求的級(jí)配范圍輸進(jìn)去，各組成材料的用量比例馬上就出來(lái)了。 、確定瀝青的最佳用量 我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范GBJ92-93規(guī)定的是用馬歇爾實(shí)驗(yàn)法來(lái)確定瀝青混合料的瀝青最佳用量的，馬歇爾試驗(yàn)是測(cè)定瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性的其試驗(yàn)步驟按照J(rèn)TJ052-2000的公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程進(jìn)行。確定瀝青的最佳用量可按照下列步驟： 、制備試

13、樣 按確定的礦質(zhì)混合料配合比，計(jì)算各種的材料的用量；根據(jù)規(guī)范推薦的瀝青用量范圍（或經(jīng)驗(yàn)的范圍）來(lái)估計(jì)適宜的瀝青用量（或油石比），例如規(guī)范推薦的用量范圍是5.0%7.0%，我們就選用5.5%。 、測(cè)定物理力學(xué)指標(biāo) 、馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析 繪制瀝青用量與物理力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖；以瀝青用量為橫坐標(biāo)，以視密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度和流值為縱坐標(biāo)繪制瀝青用量和各項(xiàng)指標(biāo)的關(guān)系曲線。如圖 1-1所示根據(jù)穩(wěn)定度、密度和空隙率確定最佳瀝青用量初始值1（OAC1） 從圖中找出相應(yīng)于密度最大的瀝青用量a1,相應(yīng)于穩(wěn)定度最大的瀝青用量a2 和相應(yīng)于空隙率范圍中值的瀝青用量a3,求取三者的平均值作為最佳瀝青用量的初始值OA

14、C1。即 OAC1= (a1+a2+a3)/ 3 再根據(jù)符合各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)的瀝青用量范圍確定瀝青最佳用量初始值2（OAC2），按圖1-1求出各項(xiàng)指標(biāo)符合瀝青混合料GBJ92-93規(guī)范中熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的瀝青范圍OACminOACmax，其中值為OAC2。 OAC2=（OACmin+OACmax）/ 2 根據(jù)OAC1和OAC2綜合確定瀝青的最佳用量（OAC） OAC=(OAC1+OAC2)/ 2 最終的最佳瀝青用量OAC要根據(jù)氣候和實(shí)踐來(lái)確定，一般有下列三種情況： a 、一般情況下，取OAC1和OAC2的中值作為最佳的瀝青用量； b、對(duì)熱區(qū)公路以及車(chē)輛渠化交通的高速公路、一級(jí)公路，

15、預(yù)料有可能造成大車(chē)轍的情況下， 可在OAC2與OACmin范圍內(nèi)決定，但不宜小于OAC2的0.5%； c 、對(duì)寒區(qū)公路及其它等級(jí)公路，可在OAC2與OACmax范圍內(nèi)決定，但不宜大于OAC2的0.3%。 下面我們以一個(gè)實(shí)例來(lái)演示一下瀝青混合料配合比計(jì)算的整個(gè)過(guò)程。 現(xiàn)在要設(shè)計(jì)山東某條高速公路的瀝青混凝土路面，其結(jié)構(gòu)形式為三層式瀝青混凝土的上面層。 氣候條件：最低月平均氣溫為8 材料性能：瀝青可供應(yīng)重交通AH-50、AH-70和AH-90。經(jīng)檢驗(yàn)技術(shù)性能均符合要求。 碎石和石屑的視密度為2.70。砂的視密度為2.65。礦粉的視密度為2.58。1、 礦質(zhì)混合料的組成設(shè)計(jì)、確定瀝青混合料的類(lèi)型 由題

16、中可知道路級(jí)別為高速公路，路面類(lèi)型為瀝青混凝土，路面結(jié)構(gòu)為三層式瀝青混凝土上面層，按表1-1可選用AC-13型瀝青混合料。 、確定礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍 查規(guī)范所推薦的AC-13的級(jí)配范圍如下表所示： 、組成材料篩析試驗(yàn) 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)取樣，碎石、石屑、砂和礦粉等原材料篩分結(jié)果列如下表所示: 組成材料篩析試驗(yàn)結(jié)果 、組成材料配合比計(jì)算 用圖解法計(jì)算各種材料用量的配合比例。首先畫(huà)出以篩孔尺寸為橫坐標(biāo)、通過(guò)百分率為縱坐標(biāo)的方框圖，在圖中繪出各組成材料的級(jí)配曲線和框圖的對(duì)角中線。各組成材料的級(jí)配曲線與對(duì)角中線相交點(diǎn)就是各組成材料的比例關(guān)系點(diǎn)，經(jīng)計(jì)算它們之間的比例關(guān)系為碎石：石屑：砂：礦粉=36%：31%：2

17、5%：8%。 將計(jì)算得合成級(jí)配繪于礦質(zhì)混合料級(jí)配范圍中。 、調(diào)整配合比 由于高速公路交通量大，軸載重，為使瀝青混合料具有較高的高溫穩(wěn)定性，應(yīng)該采用較多量的粗骨料形成空間骨架也就是前面我們簡(jiǎn)紹的密實(shí)密實(shí)骨架骨架結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)不僅具有較高的粘聚力，而且具有較高的內(nèi)摩阻力。因此我們的合成級(jí)配線應(yīng)偏向曲線范圍的下限，為此應(yīng)調(diào)整配合比。 經(jīng)過(guò)組成配合比的調(diào)整，各種材料用量為碎石：石屑：砂：礦粉=41%：36：15%：8%。按此計(jì)算結(jié)果列如下表中括號(hào)內(nèi)數(shù)字。并將合成級(jí)配繪于上面示圖內(nèi)，由圖中可看出，調(diào)整后的合成級(jí)配曲線為一光滑平順接近級(jí)配曲線下限的曲線。確定礦質(zhì)混合料組成為： 碎石 41% 石屑 36%

18、砂 15% 礦粉 8% 礦質(zhì)混合料組成配合計(jì)算表 2、瀝青最佳用量確定 、試件成型 根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件最低月平均溫度-8o C屬于溫區(qū)，因此主要考慮混合料的熱穩(wěn)定性因此宜選用稠度大、粘度大的瀝青所以我們采用AH-70瀝青。按GBJ92-93瀝青路面施工及驗(yàn)收規(guī)范中表推薦的瀝青用量范圍，細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-13，I）瀝青用量為5.0% 7.0%。采用0.5%間隔變化，與前計(jì)算的礦質(zhì)混合料配合比制備5組試件，按規(guī)定每面各擊實(shí)75次的方法成型。 、馬歇爾試驗(yàn) 、物理指標(biāo)測(cè)定 按上述方法成型的試件，經(jīng)24h后測(cè)定其視密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度等物理指標(biāo)。 、力學(xué)指標(biāo)測(cè)定 測(cè)定物理指標(biāo)后的試

19、件，在60溫度下測(cè)定其馬歇爾穩(wěn)定度和流值，并計(jì)算馬歇爾模量。 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果列如表1-2所示，并按GBJ92-93規(guī)范規(guī)定，將規(guī)范要求的高速公路用細(xì)粒式I型瀝青混凝土的各項(xiàng)指標(biāo)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)列于表中供對(duì)照評(píng)定來(lái)判定我們?cè)O(shè)計(jì)是否符合規(guī)范要求。 馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果分析 繪制瀝青用量與物理-力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖 根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果匯總表，繪制瀝青用量與視密度、空隙率、飽和度、礦料間隙率、穩(wěn)定性、流值的關(guān)系圖如圖1-4； 確定瀝青用量初始值1(OAC1)從圖1-4中a圖可得，相應(yīng)于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a1=6.2%，b圖可得相應(yīng)密度最大值的瀝青用量a2=6.2%，c圖可得相應(yīng)于規(guī)定空隙率范圍的中值的瀝青用量a3=5.6%。 OAC1=（6.2%+6.2%+5.6%）/3=6.0% 、