瀝青路面原材料試驗課件

1、瀝青路面原材料試驗 吳少鵬 教授，博導(dǎo)武漢理工大學(xué) 之集料、礦粉和纖維試驗國家高速公路網(wǎng)規(guī)劃方案圖2007年湖北省交通建設(shè)輝煌篇章 引 言1. 什么是集料？ 集料包括碎石，沙石，礫石等，是自然界最為豐富的資源。在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，化學(xué)以及冶金工業(yè)用作原材料。集料生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)在很多領(lǐng)域都有著巨大貢獻，同時引導(dǎo)經(jīng)濟的發(fā)展。 引 言2.集料用在何處？水泥混凝土；道路基層穩(wěn)定；瀝青混凝土；建筑填料；混凝土制品，如賺、砌塊；石膏和水泥砂漿；鐵路碎石；其它；集料用量分布圖 引 言3.集料的性質(zhì)？ 集料的礦物組成大體決定了它的物理特性以及它在路面中的應(yīng)用狀況。因此，選擇石料資源時，了解集料的礦物組成性質(zhì)是選擇良好材質(zhì)

2、的重要手段。以下提供了一些基本的瀝青混合料用集料的性質(zhì)。 引 言巖石種類硬度韌性抗剝落性表面特性破碎形狀火成巖花崗巖閃長巖玄武巖輝綠巖一般很好很好很好一般一般很好很好一般一般很好很好一般很好很好很好沉積巖石灰?guī)r沙巖泥板巖較差一般較差很好很好較差很好很好一般一般很好一般變質(zhì)巖片麻巖石英巖大理石一般很好很好一般一般一般很好很好一般很好很好一般 引 言軟的中軟中等中硬硬的集料在美國的分布1. 粗集料試驗2. 細集料試驗3. 礦粉試驗4. 纖維 內(nèi)容概要1. 粗集料試驗1.1密度及吸水率1.2 針片狀含量1.3 壓碎值1.4 磨耗損失1.5 磨光值1.6 堅固性1.7 含泥量粗集料1.1 密度及吸水率

3、目的：測定粗集料的表觀相對密度、毛體積相 對密度和吸水率。主要儀具：靜水力學(xué)天平、烘箱、毛巾、 標(biāo)準篩等注意事項：2.36mm-4.75mm部分粗集料用 2.36mm 標(biāo)準篩過篩。主要試驗步驟：稱取集料的水中質(zhì)量mw稱取集料的表干質(zhì)量mf稱取集料的烘干質(zhì)量ma1.1 密度及吸水率靜水力學(xué)天平1.1 密度及吸水率密度及吸水率的計算：集料的表觀相對密度，無量綱；：集料的毛體積相對密度，無量綱；：集料的吸水率（）。目的：測定粗集料的針狀及片狀顆粒含量。主要儀具：標(biāo)準篩4.75mm、游標(biāo)卡尺、天平。主要試驗步驟：四分法稱取集料試樣；4.75mm標(biāo)準篩過篩；初步目測選出非針片狀顆粒，即接近立方體的顆粒；

4、剩余顆粒用卡尺測量，挑出針片狀顆粒， 即L/t3的顆粒。1.2 針片狀含量1.2 針片狀含量針片狀含量的計算：Qe ：針片狀顆粒含量 （）；m1：試驗用集料總質(zhì)量 （g）；m0：針片狀顆粒的質(zhì)量 （g）。t側(cè)面圖 水平面平面圖Lw1.2 針片狀含量美國ASTM D 4791-95中測定針片狀顆粒含量的專用測徑器 目的：用于衡量石料在逐漸增加的荷載下抵抗 壓碎的能力，是衡量石料力學(xué)性質(zhì)的指 標(biāo)，以評定其在公路工程中的適應(yīng)性。主要儀具：石料壓碎值試驗儀、天平、標(biāo)準篩 13.2mm、9.5mm和2.36mm、壓力機。試樣準備：取9.5mm13.2mm之間的集料。1.3 壓碎值主要試驗步驟：分3次將試

5、樣裝入壓碎值試筒中，經(jīng)搗實后表面刮平；壓力機勻速加載，荷載在10min內(nèi)達到400KN;取出試樣，用2.36mm標(biāo)準篩過篩；稱取2.36mm以下的細集料的質(zhì)量.1.3 壓碎值壓碎值試筒1.3 壓碎值壓碎值的計算：Qa ：石料壓碎值（）；m1：試驗用集料總質(zhì)（g）；m0：試驗后通過2.36mm篩孔 的細料質(zhì)量（g）。壓力機加壓過程1.4 磨耗損失目的：測定標(biāo)準條件下粗集料抵抗摩擦、撞擊的能力。主要儀具：洛杉磯磨耗試驗機、鋼球、臺秤、標(biāo)準篩及1.7mm的方孔篩。主要試驗步驟：稱取試樣質(zhì)量，裝入到磨耗儀內(nèi)。選擇鋼球數(shù)量，加入鋼筒中，密封。開啟磨耗儀，至要求的次數(shù)為止。取出鋼球，用1.7mm方孔篩過篩

6、，篩上集料洗凈置于105 5烘箱中烘干。1.4 磨耗損失磨耗損失的計算：Q：洛杉磯磨耗損（）；m1：轉(zhuǎn)入磨耗儀中試樣質(zhì) 量（g）；m0：試驗后1.7mm篩上洗凈 烘干的試驗質(zhì)量（g）。洛杉磯磨耗試驗機1.5 磨光值目的：利用加速磨光機磨光集料，用擺式摩擦系 數(shù)儀測定集料經(jīng)磨光后的摩擦系數(shù)值。主要儀具：加速磨光試驗機、擺式摩擦系數(shù)測定儀、金剛砂、烘箱、粘結(jié)劑和標(biāo)準集料試樣。試樣的制備：1. 排料（9.5mm13.2mm）2. 吹砂3. 配制環(huán)氧樹脂砂漿4. 填充環(huán)氧樹脂砂漿5. 養(yǎng)護1.5 磨光值加速磨光試驗機磨光試驗：1.試件安裝2.粗砂磨光 （砂流量：277g/min， 水流量：60ml/m

7、in）3.細砂磨光 （砂流量：31g/min， 水流量：60ml/min）1.5 磨光值擺式摩擦測定儀磨光值測定：1.試驗前環(huán)境控溫；2.清洗試件及其間隙；3.試件表面向下置于1820 水中2h，用擺式摩擦系數(shù)測定儀測定其磨光值 。1.5 磨光值磨光值的計算： PSV=PSVra+49- PSVbraPSV：集料的磨光值；PSVra：兩次平行試驗的試樣磨光值讀數(shù)平均值；PSVbra：標(biāo)準試件磨光值讀數(shù)平均值。1.6 堅固性目的：確定碎石或礫石經(jīng)飽和硫酸鈉溶液多次浸 泡與烘干循環(huán)，承受硫酸鈉結(jié)晶壓而不發(fā) 生顯著破壞或強度降低的性能。主要儀具：烘箱、天平、標(biāo)準篩、三腳網(wǎng)籃。試樣準備：硫酸鈉溶液的配

8、制，水：無水硫酸鈉1000ml：300350g；不同規(guī)格試樣分別洗凈，烘干，稱取各自的質(zhì)量，準備試驗。1.6 堅固性不同粒徑范圍的集料分別放入三腳網(wǎng)籃，浸入溶液，排氣泡；浸泡20h，于1055 烘箱中4h，循環(huán)一次結(jié)束；完成共5次循環(huán)，清水洗凈。各檔規(guī)格下限篩孔過篩，稱取篩上質(zhì)量。主要試驗步驟：堅固性的計算：Qi：各粒級顆粒的分計質(zhì)量損失百分率（）；mi：各粒級試樣試驗前的烘干質(zhì)量（g）；mi ：凈硫酸鈉溶液法試驗后各級篩余顆粒的烘干質(zhì)量（g）。1.6 堅固性代表性試驗結(jié)果： 試驗前試樣 試驗后試樣1.7 含泥量目的：測定碎石或礫石中小于0.075mm的塵屑、淤泥和粘土的總含量。主要試驗儀具：

9、臺秤、烘箱、1.18mm和0.075mm的方孔篩。試樣的準備：四分法取樣，置于溫度為105 5 的烘箱中至恒重。1.7 含泥量主要試驗步驟：含泥量的計算：Qn：碎石或礫石的含泥量（）；m0：試驗前烘干的試樣質(zhì)量（g）；m1 ：試驗后烘干試樣質(zhì)量（g）。1. 浸泡試樣24h ，淘洗，過0.075mm 篩孔。2. 充分洗凈，烘干0.075mm篩上試樣，稱量。2. 細集料試驗棱角性砂當(dāng)量表觀密度細集料2.1 表觀密度目的：用容量瓶法測定細集料在23時相對 水的表觀相對密度和表觀密度。主要儀具：天平、500ml容量瓶、烘箱。試樣的準備：試樣預(yù)先在105 5 的烘箱中烘干至恒重干燥器中冷卻。2.1 表觀

10、密度主要試驗步驟：稱取 試樣干重m0300g，裝入盛有半瓶水的容量瓶；搖擺容量瓶，排除氣泡，靜置24h，滴水置刻線，稱量總質(zhì)量m2；同樣的容量瓶盛水至刻線，至室溫稱量m1。容量瓶2.1 表觀密度表觀相對密度的計算：ra：碎石或礫石的含泥量（）；m0：試驗前烘干的試樣質(zhì)量（g）；m1：試驗后烘干試樣質(zhì)量（g）。特別奉獻：容量瓶的正確使用方法2.2 砂當(dāng)量目的：測定細集料中含有的粘性土或雜志的含 量，以評定集料的潔凈程度。主要儀具：透明圓柱形試筒、透明玻璃或塑料桶、沖洗管、配重活塞、機械振蕩器。試驗準備：1. 4.75mm篩孔過篩；2. 測定試樣含水率；3. 稱取相當(dāng)于120g干燥試樣的樣品濕重；

11、4. 配置沖洗液。2.2 砂當(dāng)量試驗步驟：沖洗液沖洗試筒至100ml刻線處；試樣裝入到豎立的試筒中；敲打試筒，除氣泡，靜置10min；振蕩，完畢豎立沖洗試筒；液面至380mm處，靜置20min15s；測量絮狀凝結(jié)物的高度h1；配重活塞插入試筒中至沉淀物時，量取套筒頂面至活塞地面的高度h2。2.2 砂當(dāng)量砂當(dāng)量的計算：SE:試樣的砂當(dāng)量（）；h2：試筒中用活塞測定的集 料沉淀物的高度（mm）；h1：試筒中絮狀物和沉淀物的 總高度（mm）。砂當(dāng)量試驗議2.3 棱角性目的：測定一定量的細集料通過標(biāo)準漏斗，裝 入標(biāo)準容器中的間隙率，稱為細集料的 棱角性，以預(yù)測集料 對瀝青混合料的內(nèi) 摩擦角和抗流動變形

12、性能的影響。主要儀具：細集料棱角性測定儀、4.75mm和2.36mm的標(biāo)準篩、天平、烘箱。2.3 棱角性主要試驗步驟：稱取細集料質(zhì)量m0；容器加滿水m1，標(biāo)定容器體積；過篩，稱取0.075mm篩上烘干集料試樣；試樣入筒，開啟漏斗門，集料入容器中，直尺刮平容器表面；稱取容器與細集料的總質(zhì)量m2；測定細集料的毛體積相對密度rb。棱角性測定儀2.3 棱角性棱角性的計算：rfa： 細集料的松裝相對密度；m0：容器空質(zhì)量（g）；m1：容器與水的總質(zhì)量（g）；m2：容器與細集料的總質(zhì)量（g）；U：細集料的間隙率，即棱角性（）；rb: 細集料的毛體積相對密度。2. 礦粉試驗2.1 礦粉的密度目的：檢測礦粉的

13、質(zhì)量，同時測定供拌制瀝青混合料用 的其它填料入水泥、石灰、粉煤灰的相對密度。主要儀具：李氏比重瓶、天平、烘箱、恒溫水槽。主要試驗步驟：試樣烘干，減量法稱重，稱取試樣、器皿、漏斗和小牛角匙的總重m1；比重瓶加水至刻度01ml之間，恒溫稱重，讀取刻度V1；加礦粉到，同時排出氣泡，恒溫后讀取刻度V2；稱取器皿、漏斗、小牛角匙和剩余試樣的總重m2。2.1 礦粉的密度密度的計算：f：礦粉的密度；rf ： 礦粉對水的相對密度，無量綱；m1：牛角匙、器皿、漏斗即試驗前瓷器中 的礦粉的干燥質(zhì)量（g）；m2：牛角匙、器皿、漏斗即試驗后瓷器中 的礦粉的干燥質(zhì)量（g）；V1：加礦粉以前比重瓶的初讀書（ml）；V2

14、：加礦粉以后比重瓶的終讀書（ml）；w: 試驗溫度時水的密度。李氏比重瓶2.1 礦粉的親水系數(shù)目的：親水系數(shù)即礦粉試樣在水（極性介質(zhì)） 中 膨脹的體積與同一試樣在煤油（非極性介質(zhì)）中膨脹的體積之比，用以評價礦粉與瀝青結(jié)合料的粘附性能。主要儀具：50ml，刻度為0.5ml的量筒、 天平、煤油、烘箱。主要試驗步驟：試樣烘干，加水15ml30ml碾磨， 裝入量筒，加水至50ml液面處；方法同上，不同的是用煤油代替水。2.1 礦粉的親水系數(shù)親水系數(shù)的計算： 親水系數(shù)，無量綱；VB：水中沉淀物體積（ml）；VH ：煤油中沉淀物體積（ml）； 親水系數(shù)大于1的礦粉，表明其對水的親和力大于對瀝青的親和力；反

15、之，表明其對瀝青的親和力大于對水的親和力。3. 纖維纖維的分類：道路工程應(yīng)用中的纖維一般可分 為硬纖維和軟纖維兩種。硬纖維是由不同工藝制作的拉、拔、軋、切的 鋼纖維和礦物纖維等；軟纖維一般指植物纖維和化學(xué)合成纖維，可按材質(zhì)分為木質(zhì)素纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、尼綸纖維等。 以下著重介紹木質(zhì)素纖維、聚酯纖維和玄武巖礦物纖維。3.1 木質(zhì)素纖維特點：化學(xué)上非常穩(wěn)定、不為一般的溶劑、酸、堿腐蝕，是一種廣泛應(yīng)用于水泥、石膏、石灰、墻襯等化學(xué)建材的粉狀增強纖維添加劑，具有改善施工和易性和優(yōu)化材料的特性。3.2 聚酯纖維特點：新型防裂增強材料，以聚酯（聚對苯二甲基甲乙二酯，PET）為主要原料，外觀為多根纖維單絲交聚而成的束狀結(jié)構(gòu)。較普通聚合物纖維細度大、強度高、易分散，還有突出的耐高溫性能。3.3 玄武巖礦物纖維特點：以特定的玄武巖為原料，經(jīng)過特定的預(yù)處理后，在1600高溫下熔融提煉抽絲制成，與其它瀝青路用纖維相比，玄武巖礦