改性瀝青混合料設(shè)計與施工

改性瀝青混合料設(shè)計與施工第一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六改性瀝青混合料設(shè)計與施工

前言1、改性瀝青混合料設(shè)計1.1一般規(guī)定1.2確定礦料級配范圍1.3材料的選擇與準(zhǔn)備1.4礦料配合比設(shè)計1.5馬歇爾試驗1.6確定最佳瀝青用量1.7性能檢測1.8配合比設(shè)計報告2、改性瀝青路面施工2.1一般規(guī)定與準(zhǔn)備2.2改性瀝青混合料生產(chǎn)2.3改性瀝青路面施工3、施工質(zhì)量管理第二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六改性瀝青混合料設(shè)計與施工前言改性瀝青在世界各地的應(yīng)用已日趨成熟，人們普遍認識到改性瀝青能提高路面的使用性能，同時對改性瀝青技術(shù)指標(biāo)的要求也越來越苛刻，可對路面施工技術(shù)的要求卻并非如此。礦料質(zhì)量、配合比設(shè)計、施工工藝等對路面性能與使用壽命帶來的負面影響遠比瀝青材料來得更大。眾所周知，瀝青在其混合料中的重量比只有5-6%，沒人會否認它對整個路面性能所做的貢獻遠高于5-6%，但實際上它的作用也遠非人們想象的那么大，現(xiàn)匯總了瀝青結(jié)合料、礦料、瀝青混合料等與瀝青路面各種性能的有機聯(lián)系。第三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

瀝青材料與瀝青路面性能的關(guān)系抗老化性能水穩(wěn)定性

抗疲勞性能

耐久性★★★★★★施工性能

★★☆

行車舒適性能

★★★

★★★

★★

路面透水性★★★

★★★

★

表面服務(wù)功能

★★★

☆

★★★

★★★

★★★★★★

★★★★★

★★★

★

★★★

低溫抗裂性能

★★★

★★★

★★

高溫抗車轍性能瀝青混合料

礦料瀝青結(jié)合料瀝青路面注：表中★★★表示特別重要，★★表示比較重要，★表示有影響，☆表示幾乎無關(guān)。第四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六研究表明，瀝青結(jié)合料自身性能對其路面的貢獻：抗高溫車轍：29%抗低溫開裂：87%疲勞：52％因此在改善瀝青性能的同時，更要注重于對礦料質(zhì)量的技術(shù)要求及其混合料物理力學(xué)性能的檢驗。第五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

永久變形，%有這樣一組關(guān)于礦料質(zhì)量對混合料抗車轍性能影響的試驗實例，即試驗分兩組，一組為礦料相同而瀝青不同；另一組是礦料不同而瀝青相同。

即使選用好的改性瀝青，若礦料質(zhì)量不好，混合料性能也要大打折扣。第六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六試驗項目瀝青A

瀝青B

剛度@25℃,40ms,Mpa

53805800變形@60℃，700N,mm

3.22.2車轍@60℃,mm/千次循環(huán)0.120.04疲勞壽命@20℃,400u□,循環(huán)次數(shù)

4.90E+041.03E+06

用不同來源但具有相同PG等級的瀝青，采用相同的混合料設(shè)計，其力學(xué)性能卻有較大不同。上述兩個實例說明瀝青的性能如何只是一個方面，它不能預(yù)測混合料的性能，也就是說單憑瀝青的性能并不能預(yù)測瀝青路面性能。第七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

為充分發(fā)揮改性瀝青的性能，盡可能獲得最大的投資效益比，對改性瀝青路面的施工，應(yīng)如同對改性瀝青技術(shù)指標(biāo)要求的一樣嚴(yán)格，必須遵循其自身特點進行施工。其工序原則上同普通瀝青路面一致：施工前準(zhǔn)備混合料配合比設(shè)計拌制運輸攤鋪壓實成型接縫開放交通等

第八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

1．改性瀝青混合料設(shè)計1.1一般規(guī)定改性瀝青混合料設(shè)計，應(yīng)遵循《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中關(guān)于熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計的步驟進行：目標(biāo)配合比設(shè)計生產(chǎn)配合比設(shè)計生產(chǎn)配合比驗證確定礦料級配及最佳瀝青用量。配合比設(shè)計我國仍采用馬歇爾試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，按下面框圖步驟進行：

第九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六在工程設(shè)計級配范圍內(nèi)設(shè)計1～3組不同的礦料級配確定試驗溫度對設(shè)計的每組級配，初選5組瀝青用量，拌和混合料，分別制作馬歇爾試件測定試件毛體積相對密度確定理論最大相對密度普通瀝青用真空法或改性瀝青用計算法不合格不合格計算VV、VMA、VFA等體積指標(biāo)進行馬歇爾試驗，與馬歇爾設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)比較技術(shù)經(jīng)濟分析、確定1組設(shè)計級配及最佳瀝青用量按規(guī)定進行車轍試驗、浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、低溫彎曲試驗，檢驗配合比設(shè)計是否合理完成配合比設(shè)計、提交材料品種、配比、礦料級配、最佳瀝青用量瀝青混合料類型規(guī)范規(guī)定的礦料級配范圍確定工程設(shè)計級配范圍材料選擇、取樣材料試驗其他材料,外摻劑等粗集料、細集料、礦粉瀝青或改性瀝青結(jié)合料合格合格第十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

1.2確定礦料級配范圍瀝青混合料的設(shè)計級配范圍按工程設(shè)計文件的規(guī)定執(zhí)行。目前有些工程單位往往根據(jù)其工程所在地的氣候、交通條件等，對現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的礦料級配范圍進行調(diào)整，自行確定設(shè)計級配范圍，但其上下限差值必須小于規(guī)范級配范圍的差值。對夏季溫度較高，且高溫持續(xù)時間長，但冬季不太冷的地區(qū)或者重載路段應(yīng)重點考慮抗車轍能力的需要，減少4.75mm及2.36mm的通過率，選用較大的設(shè)計空隙率。當(dāng)采用密級配混合料時，宜選用粗型密級配瀝青混合料。對冬季溫度較低，且低溫持續(xù)時間長的地區(qū)，或者非重載路段，應(yīng)在保證抗車轍能力的前提下，充分考慮提高低溫抗裂性能，適當(dāng)增大4.75mm及2.36mm的通過率，選用較小的設(shè)計空隙率。當(dāng)采用密級配混合料時，宜選用細型密級配瀝青混合料。第十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

對夏季溫度高，且持續(xù)時間長，冬季又十分寒冷，年溫差特別大，又屬于重載路段的工程，高溫要求和低溫要求發(fā)生矛盾時，應(yīng)以提高其高溫抗車轍能力為主，兼顧低溫抗裂性能的需要，在減少4.75mm及2.36mm的通過率的同時，適當(dāng)增加0.075mm的通過率，使其級配范圍成S型，并取中等或偏高水平的設(shè)計空隙率。對潮濕區(qū)、濕潤區(qū)等雨水、冰雪融化對路面有嚴(yán)重威脅的地區(qū)，在考慮抗車轍能力的同時還應(yīng)重視密水性的需要，防止水損害破壞，宜適當(dāng)減小設(shè)計空隙率，但應(yīng)保持良好的雨天抗滑性能。對于旱地區(qū)，受水的影響很小，對密水性及抗滑性能的要求可放寬。第十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六對于路面不同層位的考慮：表面層應(yīng)綜合考慮高溫抗車轍、低溫抗開裂、抗滑的需要；中面層應(yīng)重點考慮抗車轍能力；底面層重點考慮抗疲勞開裂性能、密水性等。第十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六1.3材料的選擇與準(zhǔn)備按相關(guān)試驗規(guī)程規(guī)定，在工程實際使用的材料中選取足夠數(shù)量的瀝青及礦料的代表性試樣，進行相關(guān)試驗。粗集料、細集料（天然砂、人工砂、石屑）、填料的質(zhì)量規(guī)格必須符合現(xiàn)行規(guī)范技術(shù)要求。粗集料、細集料的篩分試驗，無論是目標(biāo)配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計，都必須用水洗法確定0.075mm通過率，以確保配合比設(shè)計的準(zhǔn)確性?；旌狭系暮铣擅w積相對密度為各種礦料的毛體積相對密度的加權(quán)平均值，4.75mm以下的集料和礦粉用表觀相對密度。第十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六礦料級配曲線的繪制：按泰勒曲線的標(biāo)準(zhǔn)畫法，其指數(shù)n=0.45，橫坐標(biāo)按X=100.45lgdi，縱坐標(biāo)為普通坐標(biāo)。

d1.0.0750.150.30.61.182.364.759.5X0.3120.4260.5820.7951.0771.4722.0162.745d113.2161926.531.537.55363X3.1933.4823.7624.3704.7235.1095.9696.452第十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六以圖中原點與通過集料最大粒徑100%點的連線作為最大密度線，在級配曲線圖上繪制各級配范圍。第十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六1.4礦料配合比設(shè)計

各種礦料的配合比例宜采用計算機程序用試配法

圖解法

其他計算方法進行。第十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六對合成級配的要求：

設(shè)計的合成級配必須符合設(shè)計級配范圍的要求。

合成的級配曲線不得有太多的鋸齒形交錯。

現(xiàn)行規(guī)范“應(yīng)使0.075、2.36、4.75mm在內(nèi)的較多篩孔的通過量接近設(shè)計級配范圍的中值”，新規(guī)范已做了修訂。

適宜的VMA值由集料的公稱最大粒徑確定。設(shè)計空隙率(%)4.759.513.216.019.026.531.537.52.015131211.511109.593.016141312.5121110.5104.017151413.5131211.5115.018161514.5141312.5126.019171615.5151413.513相應(yīng)于下列公稱最大粒徑(mm)時的VMA最小值(%)第十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六SUPERPAVE瀝青混合料設(shè)計最大密度線：集料最大粒徑：集料最大公稱粒徑：控制點的功能為級配必須通過其間的校正范圍，位于公稱最大粒徑、中等粒徑（2.36mm）和最小粒徑（0.075mm）。限制區(qū)為沿最大密度級配線存在于中等粒徑與0.3mm粒徑之間。（根據(jù)最大公稱粒徑的不同確定其界限。）第十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

1.5馬歇爾試驗

改性瀝青的粘溫曲線，目前一般是參考基質(zhì)瀝青的粘溫曲線，在其基礎(chǔ)上提高15~20℃作為拌和或壓實溫度，否則按照改性瀝青自身的粘溫曲線確定等粘溫度往往偏高，甚至超過200℃。例如SHELLAH-90基質(zhì)瀝青與改性瀝青的粘溫曲線。

拌和為190～203℃，壓實為175～182℃，這顯然是不允許的。

第二十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

予估適宜的瀝青用量，按每變化0.5%的間隔、

取5個不同的瀝青用量，

每一組試件不少于6個，

計算各組試件的體積指標(biāo)：

空隙率、

礦料間隙率、

瀝青體積百分率、

瀝青飽和度等體積指標(biāo)。

第二十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六理論最大相對密度：

對于理論最大相對密度的確定，試驗規(guī)程中有三種方法：計算法真空法溶劑法美國采用真空法，歐洲采用溶劑法，我國無明確規(guī)定。用真空法或溶劑法實測的理論最大相對密度考慮了集料吸收瀝青的影響。計算法沒有考慮瀝青與集料拌和后，瀝青被集料吸入孔隙中的損失。不同的方法，空隙率將有所不同，有資料報導(dǎo)，考慮不考慮瀝青被集料吸入，試件空隙率可能相差1.5~2.0%

第二十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

空隙率：

SHRP提出設(shè)計空隙率宜為4％，當(dāng)施工要求壓實度達到96%時的實際空隙率為[1-96%×（1-4%）]=7.84%。

空隙率與熱拌瀝青混合料浸水條件下的相對殘留穩(wěn)定度之間的關(guān)系：

空隙率小于4%

空隙率增大到或超出D區(qū)域

空隙率在B、C區(qū)域

抗滑表層AK的空隙率為4-10%，剛好是最不利的空隙率，工程實踐中AK級配類型的面層往往出現(xiàn)水損害破壞也就不難理解，新修訂的規(guī)范已不在有AK結(jié)構(gòu)。第二十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六流值：

橡膠及熱塑性橡膠改性瀝青混合料的高溫韌性較大，流值相應(yīng)也要大些，故為2~5mm（普通瀝青混合料為2~4mm）。

馬歇爾試驗結(jié)果的修正方法

第二十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

1.6確定最佳瀝青用量（或油石比）

根據(jù)瀝青用量與馬歇爾試驗的結(jié)果繪制曲線：

當(dāng)相應(yīng)于試驗的瀝青用量范圍能出現(xiàn)密度及穩(wěn)定度峰值時，求取密度、穩(wěn)定度、空隙率范圍中值的瀝青用量，取三者的平均值為最佳瀝青用量的初始值為OAC1。

當(dāng)選擇的瀝青用量范圍沒有使密度及穩(wěn)定度曲線出現(xiàn)峰值，但涵蓋設(shè)計空隙率全部范圍時，以空隙率中值或目標(biāo)空隙率所對應(yīng)的瀝青用量作為OAC1。

各項指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)OACmin~OACmax，的中值為OAC2。

根據(jù)實線經(jīng)驗和公路等級、氣候條件等因素確定最佳瀝青用量，通常情況下取OAC1及OAC2的中值作為最佳瀝青用量OAC。

對粉膠比（C＝P0.075/Pa）宜在1.0～1.2范圍，不得超過1.6。

第二十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

為進一步驗證最佳瀝青用量是否合適，可計算瀝青混合料的瀝青膜厚度。

T=b/100-b×1/SGb×1/SAF

式中：T——瀝青膜厚度（mm）

SGb——瀝青的相對密度

SAF——礦料的表面積系數(shù)：

b——瀝青含量（%）

標(biāo)準(zhǔn)的瀝青膜厚度為：

密級配瀝青混凝土>5μm

熱壓式瀝青混凝土>7μm

排水式瀝青混凝土>12μm

第二十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六同時經(jīng)改性的瀝青混合料的低溫性能不得低于未改性基質(zhì)瀝青混合料指標(biāo)，破壞應(yīng)變不宜低于1200με。

1.7改性瀝青混合料性能檢驗

七月平均最高氣溫(℃)>30℃（夏炎熱區(qū)）

30℃~20℃(夏熱區(qū))<20℃夏涼區(qū)

氣候分區(qū)1-11-21-31-42-12-22-32-43-2車轍試驗動穩(wěn)定度（次/mm）不小于（60℃,0.7Mpa）

15002000250030001000140017002000800氣候條件與技術(shù)指標(biāo)氣候分區(qū)及相應(yīng)的技術(shù)要求改性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性技術(shù)要求

第二十七頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六改性瀝青混合料低溫抗裂性技術(shù)要求年級端最低氣溫(℃)<-37.0℃(冬嚴(yán)寒區(qū))-21.5℃~37℃(冬寒區(qū))-9.℃~21.5℃(冬冷區(qū))>-9.0℃(冬溫區(qū))氣候分區(qū)

1-12-11-22-23-21-32-31-42-4彎曲試驗破壞應(yīng)變（με）不小于(-10℃,50mm/min)

300035002500300035002000250015002000氣候分區(qū)及相應(yīng)的技術(shù)要求氣候條件與技術(shù)指標(biāo)

改性的瀝青混合料的高溫性能不得低于未改性的基質(zhì)瀝青混合料的指標(biāo)，動穩(wěn)定度不應(yīng)低于800次/mm。第二十八頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六改性瀝青混合料的水穩(wěn)定性應(yīng)符合以下兩個指標(biāo)要求，達不到要求時應(yīng)采取抗剝落措施：

1．采用“瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度試驗”方法測定的48h浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗殘留穩(wěn)定度不應(yīng)小于80%

2．采用“瀝青混合料凍融劈裂試驗”方法測定的劈裂強度比不應(yīng)小于80%。

第二十九頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六1.8配合比設(shè)計報告

設(shè)計級配范圍選擇說明

材料選擇與試驗結(jié)果

礦料級配計算表

馬歇爾試驗結(jié)果

最佳瀝青用量確定方法

配合比設(shè)計檢驗結(jié)果

標(biāo)準(zhǔn)配合比曲線

最佳瀝青用量

配合比設(shè)計報告必須得到監(jiān)理及主管部門的批準(zhǔn)方可交付生產(chǎn)使用。

第三十頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六改性瀝青混合料路面正式開工前，必須鋪筑100~200m的試驗路段：2．改性瀝青路面施工

2.1一般規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)

試拌：上料速度、數(shù)量、時間、溫度。

試鋪：溫度、速度、寬度、自動找平方式。

試壓：機械組合、溫度、速度、遍數(shù)、松鋪系數(shù)、接縫方法。驗證瀝青混合料配合比設(shè)計，提出生產(chǎn)用的礦料級配和瀝青用量倘若試驗路段的試驗未達到試驗?zāi)康臅r，應(yīng)重新鋪筑試驗路、直到滿足要求為止，提出試驗路總結(jié)報告，取得主管部門的批準(zhǔn)。

第三十一頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

2.2改性瀝青混合料生產(chǎn)

改性瀝青混合料宜隨拌隨用，若需要貯存時，其時間不宜超過24h（普通瀝青混合料72h），溫降不應(yīng)超過10℃，且不得發(fā)生結(jié)合料老化，滴漏。

混合料降溫過多，粗細集料顆粒離析，應(yīng)予以廢棄并找出原因。

拌和溫度與拌和時間是改性瀝青混合料生產(chǎn)的兩個重要因素。

第三十二頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六2.3改性瀝青混合料路面的施工

運輸：同普通熱拌合瀝青混合料。

攤鋪：連續(xù)、均勻、不間斷的攤鋪是保證路面平正的關(guān)鍵。

壓實：120℃前結(jié)束碾壓作業(yè)。對于壓實機械的組合及其碾壓方式一直是個很有爭議的問題：上面層是否采用輪胎壓路機先振動后靜壓，還是先靜壓后振動第三十三頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六有研究資料對振動與靜態(tài)壓路機的結(jié)合方式及壓實工藝提出了新的觀點，即為盡快獲得所要求的壓實度，將振動壓路機用于初壓可能是重要手段。

在瀝青混合料處于高溫狀態(tài)時，把集料顆粒碾壓到它的最后位置、振動壓路機可促進集料的嵌擠，并對先靜壓后振動的傳統(tǒng)工藝提出質(zhì)疑，認為先用靜態(tài)壓路機使混合料定位并壓實，繼而使用振動壓路機則可能引起集料斷裂，并導(dǎo)致混合料密度減少而不是增大,據(jù)此，建議使用高頻低幅的振動壓路機進行初壓，再用一臺靜態(tài)鋼輪壓路機實施終壓的碾壓步驟，

但這種做法有人擔(dān)心會影響路面的平正度，工程實踐證明這種擔(dān)心是不必要的。第三十四頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六

壓路機必須緊跟在攤鋪機后面碾壓（兩者之間為一人穿過距離）。

碾壓速度為4km/h（即一般人行走的速度）。

振動頻率宜為35－50Hz。

振幅宜為0.3~0.8mm。

“緊跟、慢壓、高頻、低幅”。

第三十五頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六接縫：

接縫施工原則上同普通熱拌瀝青混合料一致，美國聯(lián)邦公路局提出的縱向接縫的三種碾壓方法:

靜載鋼輪壓路機先從已壓實的路面這邊開始碾壓，搭接寬度為15cm。

振動壓路機從未壓實的這邊開始，搭接寬度也為15cm。振動壓路機從未壓實的這邊開始，但不搭接，而是留約7.6cm寬，然后用靜載鋼輪壓路機壓實留下的這部分。

首先從熱混合料這邊開始碾壓，壓路機質(zhì)量主要由未壓實的熱混合料部分承受，并產(chǎn)生一個把混合料向接縫區(qū)擠壓的力，從而獲得較好的效果。若首先從已壓實的冷混合料這邊開始碾壓時，接縫區(qū)的壓實度將比先從熱混合料這邊開始碾壓低1﹪~2﹪。第三十六頁，共四十一頁，編輯于2023年，星期六3