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1、單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,,?#?,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),,?#?,,內(nèi)容介紹,,一、概述,二、石油瀝青,三、改性瀝青,四、瀝青混凝土,第一節(jié) 概述,一、瀝青材料的定義與分類,（一）定義,,瀝青是一種,有機(jī)膠凝材料,，是由多種有機(jī)物構(gòu)成的極其復(fù)雜的碳?xì)浠衔锖吞細(xì)浠衔锱c氧、氮、硫的衍生物所組成的混合物。,常溫下呈黑色或黑褐色的固體、半固體或粘稠性液體，能溶于多種有機(jī)溶劑，幾乎不溶于水，屬于憎水材料。,,瀝青材料同水泥材料一樣，是建筑、交通、水利等工程領(lǐng)域中使用最廣泛的建筑

2、材料。,（二）分類,瀝青,天然瀝青,煤瀝青,石油瀝青,地瀝青,焦油瀝青,木瀝青,泥炭瀝青,頁巖瀝青,,主要作為防水、防潮、防腐蝕材料，用于屋面或地下防水工程、防腐蝕工程、鋪筑道路以及貯水池、浴池及橋梁等防水防潮層。（石油瀝青）,二、瀝青建筑材料,瀝青具有良好的防水、抗?jié)B、耐化學(xué)侵蝕性，以及它與礦物材料有較強(qiáng)的粘接力、塑性和能抗沖擊荷載的作用，在工程上應(yīng)用面極大，用途很廣。,為了使瀝青滿足一定的性能需求，工程上使用的瀝青材料通常都是,改性瀝青和瀝青混合料。,摻樹脂、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等,外摻劑,（改性劑）,采取對(duì)瀝青,輕度氧化,加工等措施,改善瀝青或?yàn)r青混合料的性能。機(jī)理：一是改性劑均勻分布

3、形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；二是改變化學(xué)組成。,,（一）,改性瀝青,按工程需要的物理特性，用工廠生產(chǎn)出的瀝青材料進(jìn)行人工改造，使其滿足工程要求的瀝青材料。常見的改性瀝青產(chǎn)品有,瀝青基防水卷材、瀝青膠,等。,,（二）,瀝青混合料,瀝青混合料是瀝青與級(jí)配合適的礦物質(zhì)材料拌和均勻配制成建筑瀝青材料。常見的混合料有,瀝青混凝土、瀝青砂漿及瀝青嵌縫油膏,等。,第二節(jié) 石油瀝青,石油瀝青是石油原油經(jīng)蒸餾等方法提煉出各種輕質(zhì)油（如汽油、柴油等）及潤滑油以后的,殘留物,或經(jīng),再加工,而得到的產(chǎn)品。,一、石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu),（一）石油瀝青的組分,,石油瀝青由于其化學(xué)成分復(fù)雜，為便于分析和使用，常將其物理、化學(xué)性質(zhì)相近的

4、成分歸為若干組，稱為組分。,不同的組分對(duì)瀝青性質(zhì)的影響不同,。組分劃分方法通常有三組分法和四組分法兩種。,,三組分法,：分為,油分、樹脂和瀝青質(zhì),三個(gè)組分。,,油分,使瀝青的流動(dòng)性好，降低瀝青的粘度和軟化點(diǎn)；,樹脂,含量越多，石油瀝青的延度和粘接力等性能越好；,瀝青質(zhì),含量越多，則軟化點(diǎn)越高，粘性越大，也越硬脆。,,此外，瀝青中常含有一定量的,固體石蠟,，是石油瀝青的有害成分，會(huì)增大瀝青對(duì)溫度的敏感性。（高溫軟化，低溫析晶）,PI<-2 →溶膠型瀝青,軟化點(diǎn) 脆點(diǎn),不同的組分對(duì)瀝青性質(zhì)的影響不同。,不同的組分對(duì)瀝青性質(zhì)的影響不同。,1．將不同油石比（或含油量）的馬歇爾

5、試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,穩(wěn)定性指標(biāo)可用熱穩(wěn)定性系數(shù)、斜坡流淌值或馬歇爾穩(wěn)定度和流值來表示。,拌制瀝青混合料，需解決以下問題：,樹脂能在瀝青質(zhì)顆粒的表面形成薄膜，從而構(gòu)成以瀝青質(zhì)為膠核，周圍吸附有部分樹脂和油分的膠團(tuán)，而無數(shù)膠團(tuán)分散在油分中形成膠體結(jié)構(gòu)。,③ 軟化點(diǎn)TR&B ——單位℃ （表征瀝青熱穩(wěn)定性）,一、瀝青混凝土的組合結(jié)構(gòu),動(dòng)態(tài)剪切流變儀（DSR）法,二、最佳瀝青用量的確定,γb－瀝青的相對(duì)密度(25℃/25℃),無量綱,瀝青混凝土的水穩(wěn)定性主要決定于瀝青材料性能、骨料與瀝青材料的粘接力及瀝青混凝土的孔隙率等。,（4）確定OAC （5）（6）

6、檢驗(yàn)OAC；,2）測定物理指標(biāo)：毛體積相對(duì)密度等，計(jì)算空隙率、瀝青飽和度等,Brookfield粘度計(jì)法,瀝青混凝土中的礦質(zhì)材料包括粗骨料、細(xì)骨料和填料。,① 已知條件：不同溫度下的針入度（Pi、Ti）（2組以上）,四組分法,：,飽和分－,S,芳香分－,A,膠質(zhì)－,R,瀝青質(zhì)－,A,t,組分,分子量,高溫,粘度,低溫,變形能力,化學(xué),穩(wěn)定性,飽和分,S,500~700,×,×,√,芳香分,A,300~2000,×,√,×,膠質(zhì),R,1000~50000,√,√,×,瀝青質(zhì),A,t,1000~,100000,√,×,—,（二）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu),,瀝青組分含量及化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，則形成不同類型的膠體

7、結(jié)構(gòu)。,把瀝青中的,油分和樹脂,歸為,可溶質(zhì),，因?yàn)樗鼈兛梢韵嗷ト芙?。樹脂能在瀝青質(zhì)顆粒的表面形成薄膜，從而構(gòu)成以瀝青質(zhì)為膠核，周圍吸附有部分樹脂和油分的,膠團(tuán),，而無數(shù)膠團(tuán),分散,在,油分中,形成膠體結(jié)構(gòu)。,根據(jù)瀝青中瀝青質(zhì)和可溶質(zhì)的相對(duì)比例不同，膠體結(jié)構(gòu)可分為,溶膠型、凝膠型和溶凝膠型,三種結(jié)構(gòu)。,1,、,溶膠型,可溶質(zhì)較多，瀝青質(zhì)很少，膠團(tuán)全部分散。,具有較好的流動(dòng)性和塑性,，較強(qiáng)的裂縫自愈能力，但對(duì)溫度的敏感性高，溫度穩(wěn)定性差。,2,、,凝膠型,可溶質(zhì)較少，瀝青質(zhì)含量很大，膠團(tuán)相互接觸，形成不規(guī)則的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，膠團(tuán),移動(dòng)比較困難,。,具有明顯的彈性和粘性,，流動(dòng)性和塑性較低，對(duì)溫度敏

8、感性低，溫度穩(wěn)定性高。,3,、,溶凝膠型,介于溶膠和凝膠之間的結(jié)構(gòu)，部分膠團(tuán)相互接觸，這種膠體結(jié)構(gòu)的瀝青在常溫下變形時(shí)，最初有明顯的彈性，但變形增大到一定程度后，則為粘性流體。大多數(shù)優(yōu)質(zhì)道路瀝青就是這種類型。,礦粉：石灰石磨石粉，粒度范圍符合技術(shù)要求，無團(tuán)粒結(jié)塊，視密度2580kg/m3。,乳化法是將瀝青顆粒（1～6μm）分散在含有表面活性物質(zhì)（如乳化劑、穩(wěn)定劑）的水溶液中，形成穩(wěn)定乳狀液的新型瀝青材料。,5min，再加入加熱后的礦粉，繼續(xù),由logP=AT+K：,《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》 JTG F40-2004,2．篩分分級(jí)熱料（水洗法）,表觀密度 含水量 粒徑范圍 外觀,2．礦

9、粉直接從包裝袋中取樣。,1．根據(jù)上述方法確定的熱料比例，按照目標(biāo)配合比的,1．取樣各種集料，此處取樣的集料為熱料，是經(jīng)熱料倉,2．計(jì)算礦料的合成表觀相對(duì)密度（ γsa ）,γt－試驗(yàn)瀝青含量條件下實(shí)測的混合料,5）配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)：（1）各種使用性能的檢驗(yàn)，（2）高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)，（3）水穩(wěn)定性檢驗(yàn)，（4）低溫抗裂性能檢驗(yàn)，（5）滲水系數(shù)檢驗(yàn),（1）瀝青材料：可供應(yīng)50號(hào)、70號(hào)和90號(hào)的道路石油瀝青，經(jīng)檢驗(yàn)技術(shù)性能均符合要求。,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,路面瀝青用殘留穩(wěn)定度、粘附性指標(biāo)評(píng)定。,常溫下呈黑色或黑褐色的固體、半固體或粘稠性液體，能溶于多種有機(jī)溶劑，幾乎不溶于水，屬于憎水材料。,（二）取樣各

10、種集料篩分（水洗法）,瀝青混凝的抗裂性主要取決于瀝青的性質(zhì)和用量、礦質(zhì)混合料的級(jí)配以及填充料與瀝青用量的比值。,瀝青混凝土的水穩(wěn)定性主要決定于瀝青材料性能、骨料與瀝青材料的粘接力及瀝青混凝土的孔隙率等。,T1－標(biāo)號(hào)較高瀝青的軟化點(diǎn)，℃；,PS－各種礦料占瀝青混合料總質(zhì)量的百,二、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì),（一）粘滯性,,粘滯性又稱粘性或稠度，是,反映瀝青材料在外力作用下，瀝青顆粒之間產(chǎn)生互相位移時(shí)抵抗便攜的能力,，是瀝青材料的一項(xiàng)重要物理力學(xué)性質(zhì)。,液態(tài)石油瀝青的粘滯性使用,粘度,表示，粘度是現(xiàn)代瀝青等級(jí)劃分的主要依據(jù)。,,牛頓流體,:,是指在受力后極易變形，且,切應(yīng)力,與變形速率成正比的,低粘性流

11、體,。,由于液體的粘性將此力層層傳遞，各層液體也相應(yīng)運(yùn)動(dòng)，形成,速度梯度,du/dr,，稱剪切速率，以,r,表示。,,η,：,動(dòng)力粘度,系數(shù)（簡稱粘度）,,,,,凡不同于牛頓流體的都稱為,非牛頓流體,。,,在,運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下測定瀝青粘度,時(shí)，考慮到密度的影響，動(dòng)力,粘度可以用運(yùn)動(dòng)粘度,ν,T,來表示，即瀝青在某一溫度下的動(dòng)力粘度與同溫度下的瀝青,密度之比。,⑴,牛頓液體,→,粘度 （單位：,Pa?s,）,,,,⑵,非牛頓液體,→,視粘度或表觀粘度,,,,,,,,,⑶,運(yùn)動(dòng)粘度和動(dòng)力粘度,η,*,,：,表觀粘度,（,Pa,·S）,c,：復(fù)合流動(dòng)系數(shù)，評(píng)價(jià)瀝青流變性質(zhì)的指標(biāo),。,絕對(duì)粘度的測定

12、方法,毛細(xì)管法（奧氏粘度計(jì)）,真空減壓毛細(xì)管法，,60,℃動(dòng)力粘度,Brookfield,粘度計(jì)法,動(dòng)態(tài)剪切流變儀（,DSR,）法,條件粘度的測定方法,標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法,針入度法,軟化點(diǎn)法,,如何測定粘度？？,在嚴(yán)格控制溫度和真空度的條件下，測定一定體積瀝青被吸過毛細(xì)管所需要的時(shí)間,,真空減壓毛細(xì)管法,,試驗(yàn)原理,,,,η—,瀝青試樣在測定溫度下的動(dòng)力黏,,度（,Pa,·,s,）；,K,—,黏度計(jì)常數(shù)；,t,—,對(duì)應(yīng)的流動(dòng),時(shí)間（,s,）。,Brookfield,粘度計(jì)法,,可用于測定道路瀝青 在,45,℃以上溫度范圍內(nèi)表觀粘度。,對(duì)于牛頓流體其計(jì)算公式為,：,,,,②,對(duì)于非牛頓流體,，上式中

13、的 可表述為：,,,,⑵,條件粘度測定方法,,①,標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法,C,T,d,——,單位,s,,②,針入度法,P,T,m,t,——,單位,0.1mm,,③,軟化點(diǎn),T,R&B,——,單位,℃,（,表征瀝青熱穩(wěn)定性,）,,★,針入度是等溫粘度,,★,軟化點(diǎn)是等粘溫度,,,1.,標(biāo)準(zhǔn)粘度,規(guī)定的溫度條件下，通過規(guī)定的流孔直徑，流出,50mL,體積所需時(shí)間，,以,s,為單位,。,如：,C,25,，,5,=100,表示：試驗(yàn)溫度,25℃,，,流孔直徑,5mm,，,時(shí)間,100s,。,,2,、針入度,針入度是指在一定溫度條件下的條件粘度，用標(biāo)準(zhǔn)試針垂直貫入瀝青試件的深度表示，單位以,0.1mm,計(jì)。

14、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,針入度,開始時(shí),5s,后,瀝青材料（,25℃,）,,針入度標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)規(guī)定：溫度,25℃,，標(biāo)準(zhǔn)針重,100g,，貫入時(shí)間,5s,，表示為,P,（,25℃,，,100g,，,5s,）。針入度越大，粘度越小，瀝青越軟。試驗(yàn)時(shí)選定可不同的條件研究瀝青粘度與溫度的關(guān)系，如,P,（,0℃,，,200g,，,60s,）。,針入度法測定粘稠瀝青針入度示意圖,,在規(guī)定溫度條件下，以規(guī)定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針經(jīng)過規(guī)定時(shí)間貫入瀝青試樣的深度，以,0.1,mm,為單位,如：,P,25,100,5,=60,表示：試驗(yàn)溫度,25℃,,荷載質(zhì)量,100g,,歷時(shí),5s,,貫入瀝青深度,6m

15、m,,粘度變化,二、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì),（一）粘滯性,（二）耐熱性,,瀝青的耐熱性是指粘稠的石油瀝青在高溫下不軟化、不流淌的特性。耐熱性常用軟化點(diǎn)表示。,1,、軟化點(diǎn),軟化點(diǎn)是瀝青從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時(shí)達(dá)到某特定粘性流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的溫度，通常用,環(huán)球法,來測定。,將瀝青注入標(biāo)準(zhǔn)銅環(huán)內(nèi)制成試件，試件中央放一質(zhì)量為,3.5g,的鋼球，并至于水（或甘油）中，以,5℃/min,速率加熱至瀝青軟化下垂至規(guī)定距離,25.4mm,時(shí)的溫度，即為瀝青軟化點(diǎn)，以,℃,為單位。,,,,,,,,25.4mm,3）當(dāng)量軟化點(diǎn)（T800）和當(dāng)量脆點(diǎn)值（T1.,1．根據(jù)道路等級(jí)、路面類型和結(jié)構(gòu)層位確定瀝青混凝土的礦質(zhì)混合料的級(jí)配

16、范圍。,1．將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,wx－合成礦料的吸水率,%,軟化點(diǎn) 脆點(diǎn),⑵ 非牛頓液體→視粘度或表觀粘度,二、最佳瀝青用量的確定,4．維修簡單，舊瀝青混合料可再生利用。,DA－瀝青膜有效厚度,μm,（1）如果所選擇的瀝青用量范圍,二、最佳瀝青用量的確定,85，路面瀝青混凝土的殘留穩(wěn)定度應(yīng)不小于0.,2）確定礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍,Pb－試驗(yàn)采用的瀝青含量,%,3%三組瀝青用量成型馬歇爾試件,T1－標(biāo)號(hào)較高瀝青的軟化點(diǎn)，℃；,樹脂能在瀝青質(zhì)顆粒的表面形成薄膜，從而構(gòu)成以瀝青質(zhì)為膠核，周圍吸附有部分樹脂和油分的膠團(tuán)，而無數(shù)膠團(tuán)分散在

17、油分中形成膠體結(jié)構(gòu)。,兩方面的設(shè)計(jì)，二者有何區(qū)別？,大多數(shù)優(yōu)質(zhì)道路瀝青就是這種類型。,（2）若密度或穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰,SA－集料的比表面積,m2／kg,二、瀝青混凝土的技術(shù)特性,軟化點(diǎn)測試示意圖,,,固態(tài) 液態(tài),硬化點(diǎn) 滴落點(diǎn),,,T,R&B,(℃),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,條件粘度,粘度變化,,軟化點(diǎn)高，說明瀝青能夠的耐熱性能好，但軟化點(diǎn)過高，不易加工；軟化點(diǎn)低的瀝青，夏季易產(chǎn)生變形，甚至流淌。,2,、脆性,脆點(diǎn)是在溫度下降過程中，瀝青材料由,粘－塑性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閺棧嘈誀顟B(tài),的溫度。,

18、脆點(diǎn)測試方法是將瀝青在,40mm×20mm,金屬片上涂成厚,0.15mm,的薄膜，將其裝在彎曲器上放入冷卻溶液中，以,1℃/min,的冷卻速度降溫，同時(shí)使試件以每分鐘,11,次的頻率進(jìn)行變曲，瀝青薄膜開始出現(xiàn)裂紋時(shí)的溫度即為脆點(diǎn)。,瀝青的三態(tài)：流動(dòng),————,橡膠,————,玻璃,軟化點(diǎn) 脆點(diǎn),,,,,,,,（三）溫度穩(wěn)定性,瀝青的粘度等性能隨溫度的不同而產(chǎn)生明顯的變化的特性，,反映石油瀝青對(duì)溫度的敏感程度,。,,,溫度,T,lg,P,,,,,,,,log,P,=,AT,+,K,A,－針入度－溫度感應(yīng)性系數(shù),針入度－溫度關(guān)系,A,值的確定方法？,,,,,,,,,溫度,

19、T,lg,P,,25℃,P,25,,T,R&B,,,P,R&B,600~1000,,,,,,,,lgP,lgP,1,lgP,2,t,2,(25℃),t,1,(t,軟,),t,（,2,）針入度指數(shù)的確定：,通常以,針入度指數(shù),（,P·I,）作為瀝青溫度穩(wěn)定性的指標(biāo)。,,P,·I,,值越大，瀝青溫度穩(wěn)定性越好。,③,數(shù)組（,P,i,,T,i,）,→,進(jìn)行回歸,①,已知條件：不同溫度下的針入度（,P,i,、,T,i,）（,2,組以上）,或針入度與軟化點(diǎn),②,計(jì)算方法,計(jì)算,A,值,→PI,,,,查圖,,,,,,,,,,3,）當(dāng)量軟化點(diǎn)（,T800,）和當(dāng)量脆點(diǎn)值（,T1.2,）,由,log,P,=,

20、A,T+K,：,,P,＝,800,,P,＝,1.2,,4,）針入度指數(shù)與膠體結(jié)構(gòu)的關(guān)系,,PI<-2 →,溶膠型瀝青,PI>+2 →,凝膠型瀝青,,PI=-2~+2 →,溶凝膠型瀝青,,,（四）塑性,,塑性是指瀝青在外力的作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后仍能保持變形后的形狀的性質(zhì)。,,,塑性較好的瀝青在常溫下產(chǎn)生裂縫時(shí)，因?yàn)橛姓乘苄远勺孕杏?，故塑性還反映了瀝青開裂后的自愈能力。 瀝青之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上決定于瀝青這種性質(zhì)。,同時(shí)，因?yàn)r青有一定的吸收沖擊振動(dòng)載荷的能力，并能減少摩擦?xí)r的噪音，故是一種優(yōu)良的道路路面材料。,瀝青的塑性可用,延伸度（延度）,來表示。,

21、,在一定溫度下，將瀝青標(biāo)準(zhǔn)試件以一定的拉伸速度延伸，試件拉斷是延伸的長度即為延度，以,cm,計(jì)。通常使用的試驗(yàn)條件為溫度,25℃,、拉伸速度,50mm/min,。,延度越大，塑性越好,。,（五）大氣穩(wěn)定性（耐久性）,,大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等環(huán)境因素的長期綜合作用下抵抗老化的性能，它反映了瀝青的耐久性。,,大氣穩(wěn)定性可用瀝青的蒸發(fā)減量及針入度變化來表示，即試樣在,160,℃,溫度加熱蒸發(fā),5h,后的質(zhì)量損失百分率和蒸發(fā)前后的針入度比兩項(xiàng)指標(biāo)來表示。,蒸發(fā)損失率越小，針入度比越大，則瀝青的大氣穩(wěn)定性越好。,（六）,其他性能,,溶解度,,石油瀝青在三氯乙烯、四氯化碳或笨中溶解

22、的百分率，以表示瀝青中有效物質(zhì)含量，即純凈程度。不溶解的物質(zhì)會(huì)降低瀝青的性能，應(yīng)加以限制。,,閃點(diǎn),加熱瀝青至初次閃火（有藍(lán)色閃光）時(shí)的瀝青溫度。,,燃點(diǎn)或著火點(diǎn),加熱瀝青，并與火接觸能持續(xù)燃燒,5,秒以上時(shí)的溫度。,第三節(jié) 瀝青改性方法,為使瀝青能滿足工程要求，對(duì)從工廠生產(chǎn)的瀝青材料通常要進(jìn)行改性，使其具有一定的物理性質(zhì)，如彈性、塑性、粘性、強(qiáng)度和溫度穩(wěn)定性等。石油瀝青的改性方法主要有,摻配法、乳化法和填充法,。,一、摻配法,,摻配法是指當(dāng)石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（如針入度或軟化點(diǎn)）不能滿足工程要求時(shí)，可通過用不同的瀝青進(jìn)行摻配而改變?yōu)r青的物理特性。,摻配料應(yīng)選用表面張力相近和化學(xué)性質(zhì)相近的同產(chǎn)源

23、瀝青，以保證瀝青膠體結(jié)構(gòu)的均勻性。,,兩種瀝青摻配時(shí)可先繪制摻配比－,軟化點(diǎn),曲線，通常按直線法估算摻配量。,,,,,,,,T,2,T,T,1,T,2,Q,1,Q,2,0,100,,0,100,軟化點(diǎn),摻配量,Q,1,－標(biāo)號(hào)較高瀝青的摻量，％；,Q,2,－標(biāo)號(hào)較低瀝青的摻量，％；,,T,－摻配后瀝青的軟化點(diǎn)，,℃,；,T,1,－標(biāo)號(hào)較高瀝青的軟化點(diǎn)，,℃,；,T,2,－標(biāo)號(hào)較低瀝青的軟化點(diǎn)，,℃,。,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,將瀝青注入標(biāo)準(zhǔn)銅環(huán)內(nèi)制成試件，試件中央放一質(zhì)量為3.,Brookfield粘度計(jì)法,（3）瀝青混合料及基層用集料用水洗法試驗(yàn)。,4．最佳瀝青用量OAC=（OAC1+OAC2）／

24、2,（2）確定瀝青混合料的最大理論相對(duì)密度（ γti ）,γb－瀝青的相對(duì)密度(25℃/25℃),無量綱,瀝青混凝土的水穩(wěn)定性主要決定于瀝青材料性能、骨料與瀝青材料的粘接力及瀝青混凝土的孔隙率等。,非經(jīng)注明，測定瀝青密度的標(biāo)準(zhǔn)水溫為15℃。,A－針入度－溫度感應(yīng)性系數(shù),目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,路面瀝青用殘留穩(wěn)定度、粘附性指標(biāo)評(píng)定。,軟化點(diǎn)低的瀝青，夏季易產(chǎn)生變形，甚至流淌。,Q2－標(biāo)號(hào)較低瀝青的摻量，％；,1．該高速公路瀝青路面為三層式結(jié)構(gòu)的上面層；,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,如下：,VFA－試件的有效瀝青飽和度,%,γ1、γ2 …γn－各種礦料相應(yīng)的,配合比設(shè)計(jì)方法：規(guī)范采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法，

25、適用于密級(jí)配瀝青混凝土及瀝青穩(wěn)定碎石混合料。,（四）最佳瀝青用量確定,二、最佳瀝青用量的確定,二、乳化法,,乳化法是將瀝青顆粒（,1,～,6,μ,m,）分散在含有表面活性物質(zhì)（如乳化劑、穩(wěn)定劑）的水溶液中，形成穩(wěn)定乳狀液的新型瀝青材料。,種類,根據(jù)所用乳化劑不同有：,陰離子型,陽離子型,膠體乳液,制作方法,,加熱后直接乳化,用溶劑溶解后乳化,用途,,可涂刷或噴涂在表面上作為防潮或防水層；,用于拌制冷用瀝青砂漿或混凝土。,1,、乳化原理,,水是極性分子，瀝青是非極性分子，兩者不能互相溶合。當(dāng)微小瀝青顆粒分散在水中時(shí)，形成的瀝青－水分散體系不穩(wěn)定，瀝青顆粒會(huì)自動(dòng)聚集，最后與水分離。,,當(dāng)水中含有乳

26、化劑時(shí)，乳化劑的活性作用使其在瀝青顆粒和水粒兩相界面上產(chǎn)生強(qiáng)烈的吸附作用，形成了吸附層。吸附層中極性基團(tuán)與水分子牢固結(jié)合形成水膜，非極性基團(tuán)與瀝青結(jié)合形成乳化膜。,水,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,水膜,瀝青顆粒,,乳化劑,,,,,乳化劑極性端,乳化劑非極性端,2,、乳化劑的種類,,瀝青乳化劑主要有,有機(jī)和無機(jī),兩大類。,有機(jī)乳化劑包括,陰離子乳化劑,（如肥皂等），,陽離子乳化劑、非離子乳化劑,。,無機(jī)乳化劑包括,膨潤土、高嶺土、無機(jī)氯化物,、氫氧化物等。,工程上所用乳化瀝青的一般組分含量為瀝青,50,％～,60,％，含

27、有乳化劑、穩(wěn)定劑的水溶液,40,％～,50,％，其中乳化劑等的摻量約為,1,％～,3,％。,三、填充法,,填充法是指將細(xì)顆粒（粉狀或纖維狀）礦物料（如滑石、云母、石棉等）、橡膠、合成樹脂和植物油等材料加入到瀝青中，從而改善提高瀝青的強(qiáng)度、溫度穩(wěn)定性、耐酸性、耐堿性、耐熱性、柔性、粘性和防水性等物理性能，使其形成滿足工程需要的改性瀝青。,第四節(jié) 瀝青混凝土,瀝青混凝土是泛指用適量的瀝青材料與一定級(jí)配的礦質(zhì)集料經(jīng)過充分拌和而形成的一種粘－彈－塑性瀝青混合料。,這種材料不僅具有良好的力學(xué)性質(zhì)和防水性能，而且具有一定的高溫穩(wěn)定性和低溫柔韌性。用它,鋪筑的路面,平整，無接縫，而且具有一定的粗糙度，路面減

28、震、吸聲、無強(qiáng)烈反光，使行車舒適，有利于行車安全。,此外瀝青混合料也是良好的,防水,材料，常用于土石壩及其它水利工程的防滲。,一、瀝青混凝土的組合結(jié)構(gòu),,瀝青混凝土中的礦質(zhì)材料包括,粗骨料、細(xì)骨料和填料,。粗骨料指粒徑大于,2.5mm,的骨料，細(xì)骨料指粒徑,2.5mm,～,0.074,的骨料，填料指粒徑小于,0.074mm,的骨料。,根據(jù)膠體理論，瀝青混凝土是由礦物質(zhì)材料、瀝青膠結(jié)料和參與空隙率所組成的具有多級(jí)空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多相分散體系。,,粗骨料為分散相，是分散在瀝青砂漿中的一種分散相；砂漿是以細(xì)骨料為分散相，是分散在瀝青膠漿中的一種細(xì)分散相；膠漿又是一種以填充料為分散相，是分散在稠度瀝青中

29、的一種微分散相。,這一理論說明了骨料的礦物組分、級(jí)配，以及瀝青與填充料內(nèi)表面的交互作用等因素對(duì)瀝青混凝土性能的影響。,二、瀝青混凝土的技術(shù)特性,,（,1,）抗?jié)B性,,瀝青混凝抗?jié)B性指標(biāo)用,滲透系數(shù),來表示。滲透系數(shù)可通過滲透試驗(yàn)來測定，而工程中實(shí)際需要的瀝青混凝土的滲透系數(shù)的大小則應(yīng)根據(jù)工程要求來確定。,瀝青混凝土滲透性取決于骨料級(jí)配、瀝青用量及瀝青混凝土的壓實(shí)程度，隨孔隙率的減小而降低。,（,2,）抗裂性,,瀝青混凝抗裂性是指瀝青混凝土在外荷載（如溫降或拉伸）作用下抵抗變形而不產(chǎn)生裂縫的性能，是衡量瀝青混凝土力學(xué)特性的一個(gè)重要指標(biāo)。,,《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）,

30、PI=-2~+2 →溶凝膠型瀝青,2．確定瀝青混合料的最佳瀝青用量（OAC）,如下：,用于拌制冷用瀝青砂漿或混凝土。,配合比設(shè)計(jì)方法：規(guī)范采用馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)方法，適用于密級(jí)配瀝青混凝土及瀝青穩(wěn)定碎石混合料。,1．將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,（五）大氣穩(wěn)定性（耐久性）,⑵ 非牛頓液體→視粘度或表觀粘度,粘滯性又稱粘性或稠度，是反映瀝青材料在外力作用下，瀝青顆粒之間產(chǎn)生互相位移時(shí)抵抗便攜的能力，是瀝青材料的一項(xiàng)重要物理力學(xué)性質(zhì)。,1．礦質(zhì)混合料的配合組成設(shè)計(jì),表觀密度 含水量 粒徑范圍 外觀,（1）從上述圖上找出符合規(guī)范要求的各物理指標(biāo)的用油量，繪于下圖

31、，找出滿足所有指,水工瀝青混凝土要求水穩(wěn)定性系數(shù)不小于0.,Vg－礦料的體積百分率,%,1．該高速公路瀝青路面為三層式結(jié)構(gòu)的上面層；,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,① 已知條件：不同溫度下的針入度（Pi、Ti）（2組以上）,瀝青的三態(tài)：流動(dòng)————橡膠————玻璃,荷載質(zhì)量100g,粘滯性又稱粘性或稠度，是反映瀝青材料在外力作用下，瀝青顆粒之間產(chǎn)生互相位移時(shí)抵抗便攜的能力，是瀝青材料的一項(xiàng)重要物理力學(xué)性質(zhì)。,《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》 JTG F40-2004,瀝青混凝的抗裂性,主要取決于瀝青的性質(zhì)和用量、礦質(zhì)混合料的級(jí)配以及填充料與瀝青用量的比值,。為了提高瀝青混合料的抗裂性，應(yīng)選用針入度較大、低溫

32、延伸度較大的瀝青，但瀝青的軟化點(diǎn)必須能保證耐熱性的要求。也可在滿足耐熱性的前提下多用瀝青，增加柔性。,瀝青使用過多，溫度變形隨之增大，因而受溫度影響而產(chǎn)生裂縫的可能性也要增加。,（,3,）抗滑性,抗滑性是路面瀝青混凝土要求的指標(biāo)，用摩擦系數(shù)和構(gòu)造來表示。,（,4,）強(qiáng)度,瀝青混凝土的強(qiáng)度由混合料中骨料的咬合、瀝青的粘性、瀝青用量以及混合料的壓實(shí)度決定。,（,5,）熱穩(wěn)定性,,熱穩(wěn)定性是指瀝青混凝土在高溫下及外荷長期作用下不發(fā)生嚴(yán)重變形或流淌的性質(zhì)。穩(wěn)定性指標(biāo)可用熱穩(wěn)定性系數(shù)、斜坡流淌值或馬歇爾穩(wěn)定度和流值來表示。,馬歇爾穩(wěn)定度：將圓柱試件側(cè)放在加荷壓頭內(nèi)，使試件在試驗(yàn)機(jī)上以,±50mm/min

33、,的變形速率加荷，試件破壞時(shí)達(dá)到的最大荷載即為穩(wěn)定度（以,N,計(jì)），試件達(dá)到最大荷載時(shí)所發(fā)生的變形即為流值（以,0.1mm,計(jì)）。,（,6,）水穩(wěn)定性,水穩(wěn)定性是指瀝青混凝土抵抗水作用下引發(fā)性質(zhì)變化和破壞的能力。通常水工瀝青混凝土用水穩(wěn)定性系數(shù)和殘留穩(wěn)定度指標(biāo)來評(píng)定；路面瀝青用殘留穩(wěn)定度、粘附性指標(biāo)評(píng)定。,,,水穩(wěn)定性系數(shù)越大，瀝青混凝土耐久性越好。瀝青混凝土的水穩(wěn)定性主要決定于瀝青材料性能、骨料與瀝青材料的粘接力及瀝青混凝土的孔隙率等。水工瀝青混凝土要求水穩(wěn)定性系數(shù)不小于,0.85,，孔隙率小于,4,％。,,水工瀝青混凝土要求殘留穩(wěn)定度應(yīng)為不小于,0.85,，路面瀝青混凝土的殘留穩(wěn)定度應(yīng)不小

34、于,0.6,～,0.75,。,何為瀝青混合料,?,瀝青路面越來越多地被應(yīng)用于不同等級(jí)的公路，其原因何在？,地方道路,高速公路,城市道路,1,．瀝青混合料是一種粘彈性材料，具有良好的力學(xué)性能，鋪筑的路面平整無縫，振動(dòng)小，噪音低，行車舒適。,2,．路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，無強(qiáng)烈反光，有利于行車,安全。,3,．施工方便，施工時(shí)不需要養(yǎng)護(hù)，能及時(shí)開通交通。,4,．維修簡單，舊瀝青混合料可再生利用。,1,．瀝青路面容易老化,。,2,．,溫度穩(wěn)定性差。,,但是,！,,,老化定義？,在長期的大氣因素作用下，因?yàn)r青塑性降低，脆性增強(qiáng)，粘聚力減小，導(dǎo)致路面表面產(chǎn)生松散，引起路面破壞。,瀝青路面老化現(xiàn)象

35、,夏季高溫瀝青易軟化，路面易產(chǎn)生車轍、波浪；冬季低溫時(shí)易脆裂，在車輛重復(fù)作用下易產(chǎn)生開裂。,波浪,車轍,泛油,溫度穩(wěn)定性差的表現(xiàn)：,,,,,,,,,,,,,瀝青 混合料,,,,,材料級(jí)配,組成及空,隙率大小分,材料組成及,結(jié)構(gòu)分,,制造工,藝分,,公稱最,大粒徑分,1.,特粗式瀝青混合料,2.,粗粒式瀝青混合料,3.,中粒式瀝青混合料,4.,細(xì)粒式瀝青混合料,5.,砂粒式瀝青混合料,,1.,連續(xù)級(jí)配瀝青混合料,2.,間斷級(jí)配瀝青混合料,,1.,密級(jí)配瀝青混合料,2.,半開級(jí)配瀝青混合料,3.,開級(jí)配瀝青混合料,,1.,熱拌瀝青混合料,2.,冷拌瀝青混合料,3.,再生瀝青混合料,目前公路與城市

36、道路路面多采用,復(fù)合類的瀝青混合料,，如,AC-16F,既屬于熱拌瀝青混合料、又屬于密級(jí)配的、中粒式瀝青混合料。,,瀝青混合料分類,,,（,3,） 耐久性,,1.,技術(shù)性質(zhì),,2.,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),,馬歇爾試驗(yàn),—,穩(wěn)定度（,0.1mm,）,車轍試驗(yàn),—,動(dòng)穩(wěn)定度（次,／,mm,）,,（,1,）高溫穩(wěn)定性,（,2,）低溫抗裂性,低溫彎曲試驗(yàn),水穩(wěn)性,耐老化性,耐疲勞性,浸水馬歇爾試驗(yàn),—,殘留穩(wěn)定度（,%,）,凍融劈裂試驗(yàn),—,殘留強(qiáng)度比（,%,）,,,,（,4,） 抗滑性,,（,5,）施工和易性,《,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范,》 JTG F40-2004,,就是馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)要求,,參考規(guī)范,瀝青

37、混合料的拌合,瀝青混合料的運(yùn)輸,瀝青混合料的攤鋪,瀝青混合料的碾壓,,這是路面施工要解決的問題,,,瀝青混合料的拌合,拌制瀝青混合料，需解決以下問題：,1.,對(duì)原材料有何要求？如何對(duì)其檢測？,2.,怎樣配制瀝青混合料？即如何進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)？,瀝青材料,,,,,瀝青混合料組成材料,,,,粗集料,,,,細(xì)集料,,,,填料,,,,基質(zhì)瀝青,改性瀝青,各種粒徑,的碎石,（方孔篩）,天然砂,機(jī)制砂,石屑,礦粉,,最好都是,堿性材料,,瀝青材料,針入度 針入度指數(shù) 軟化點(diǎn),延度 蠟含量 閃點(diǎn) 溶解度 密度,壓碎值 磨耗值 表觀相對(duì)密度,吸水率 堅(jiān)固性 針片狀顆粒含量,＜,0.0

38、75mm,顆粒含量 軟盡弱顆粒含量,磨光值 粘附性 破碎面要求,粗集料,細(xì)集料,填 料,表觀密度 含水量 粒徑范圍 外觀,親水系數(shù) 塑性指數(shù) 加熱安定性,原材料名稱,技術(shù)指標(biāo),執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn),1.《,公路工程集料,試驗(yàn)規(guī)程,》,JTG E42-2005,,2.《,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范,》,JTG F40-2004,《,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程,》,JTJ 052-2000,,原材料的技術(shù)要求,（,P204~P207,）,,表觀相對(duì)密度 堅(jiān)固性,含泥量 砂當(dāng)量 亞申藍(lán)值 棱角,性,荷載質(zhì)量100g,通常水工瀝青混凝土用水穩(wěn)定性系數(shù)和殘留穩(wěn)定度指標(biāo)來評(píng)定；,

39、法測定毛體積相對(duì)密度。,Pai－所計(jì)算的瀝青混合料中的油石比,%,（2）若密度或穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰,動(dòng)態(tài)剪切流變儀（DSR）法,在嚴(yán)格控制溫度和真空度的條件下，測定一定體積瀝青被吸過毛細(xì)管所需要的時(shí)間,PI<-2 →溶膠型瀝青,計(jì)算,無量綱,針入度是指在一定溫度條件下的條件粘度，用標(biāo)準(zhǔn)試針垂直貫入瀝青試件的深度表示，單位以0.,二、最佳瀝青用量的確定,石油瀝青由于其化學(xué)成分復(fù)雜，為便于分析和使用，常將其物理、化學(xué)性質(zhì)相近的成分歸為若干組，稱為組分。,1．將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,γsb－材料的合成毛體積相對(duì)密度,無量綱,通常以針入度指數(shù)（P·I）作為瀝青溫度穩(wěn)定

40、性的指標(biāo)。,（2）若密度或穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰,T1－標(biāo)號(hào)較高瀝青的軟化點(diǎn)，℃；,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,K—黏度計(jì)常數(shù)；,075mm顆粒含量 軟盡弱顆粒含量,γ1、γ2 …γn－各種礦料相應(yīng)的,⑶ 運(yùn)動(dòng)粘度和動(dòng)力粘度,瀝青混合料配合比設(shè)計(jì),配合比設(shè)計(jì)方法：,規(guī)范,采用,馬歇爾試驗(yàn),配合比設(shè)計(jì)方法，適用于,密級(jí)配瀝青混凝土,及,瀝青穩(wěn)定碎石混合料,。,《,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范,》,（,JTGF40-2004,）,1,、,礦質(zhì)混合料配合組成設(shè)計(jì),2,、,最佳瀝青用量確定,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)例題,,,,,,,目標(biāo)配合比,設(shè)計(jì)階段,生產(chǎn)配合比,設(shè)計(jì)階段,生產(chǎn)配合比,驗(yàn)證階段,,,礦料

41、的,組成設(shè)計(jì),最佳瀝青,用量確定,,,圖解法,或試算法,集料篩分,（水洗法）,馬歇爾,試 驗(yàn),確定工程,級(jí)配范圍,,預(yù)估計(jì)算,瀝青用量,瀝青與集料,相對(duì)密度測定,,,,,,配合比設(shè)計(jì)三個(gè)階段,,,目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比都是,兩方面的設(shè)計(jì)，二者有何區(qū)別？,礦料通過皮帶輸入,拌和樓干燥筒加熱,振動(dòng)篩二,次篩分熱料,提升到拌和樓,熱料倉,根據(jù)目標(biāo)配合比的,OAC,、,OAC±0.3%,三組瀝青用量,,根據(jù)熱料比例,,確定生產(chǎn)配合比,最佳瀝青用量,OAC,圖解法確定,熱料比例,生產(chǎn)配合比,,,,,目標(biāo)配合比,圖解法確定,冷料比例,確定目標(biāo)配合比,最佳瀝青用量,OAC,取樣冷料篩分,根據(jù)冷料比例,成

42、型,5,組馬歇爾試件,,,,,通過調(diào)整控制室皮帶,轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)比例,,青用量確定提供標(biāo)準(zhǔn),為生產(chǎn)配合比最佳瀝,熱料比例與最佳,瀝青用量輸入控,制室計(jì)算機(jī)生產(chǎn),瀝青混合料,,,熱料篩分,取分級(jí),目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)關(guān)系圖,成型,3,組馬歇爾試件,（一）確定工程級(jí)配范圍（合成級(jí)配）,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),根據(jù)設(shè)計(jì)類型查施工技術(shù)規(guī)范，,確定,C,或,F,型類型及級(jí)配范圍，,并計(jì)算級(jí)級(jí)配中值。,6,9.5,13,18,24.5,34,48,70,84,95,規(guī)范中值,4,5,7,9,13,20,34,60,76,90,規(guī)范下限,8,14,18,26,36,48,62,80,92,100,規(guī)范上限,0.

43、075,0.15,0.3,0.6,1.18,2.36,4.75,9.5,13.2,16.0,篩孔尺寸,,,,,,,,,,,,,,,,,,AC-16F,瀝青混凝土合成級(jí)配要求,一、礦料組成設(shè)計(jì),,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),1,．此處取樣的集料為冷料，可以從料場直接取樣。,3,．料場取樣盡量要有代表性、均勻性。,4,．其他指標(biāo)也需檢測，只是配合比設(shè)計(jì)時(shí)不使用。,2,．礦粉直接從包裝袋中取樣。,一、礦料組成設(shè)計(jì),（二）取樣各種集料（冷料）篩分（水洗法）,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),一、礦料組成設(shè)計(jì),（,1,）試驗(yàn)時(shí)取樣方法采用四分法。,,四分法取樣,,,,立面圖,平面圖,（二

44、）取樣各種集料篩分（水洗法）,4,．篩分試驗(yàn),（,4,）采用通過百分率進(jìn)行下一步計(jì)算。,（,2,）水泥混凝土用集料可采用干篩法試驗(yàn)。,（,3,）瀝青混合料及基層用集料用水洗法試驗(yàn)。,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）用,圖解法或試驗(yàn)算法,確定各種礦料的組成比例,,,,1,．繪制矩形圖框。,2,．連接對(duì)角線，表示設(shè)計(jì)級(jí)配中值（即平均值）。,3,．采用數(shù)學(xué)坐標(biāo)繪制縱坐標(biāo)，,表示集料通過百分率（,%,）。,4,．用,以下方法,繪制橫坐標(biāo)，表示篩孔尺寸（,mm,）：,（,1,）先計(jì)算每個(gè)篩孔的設(shè)計(jì)級(jí)配中值（通過率）；,（,2,）在縱坐標(biāo)上根據(jù)每個(gè)篩孔的設(shè)計(jì)級(jí)配中值，平行作直線與對(duì)角線相交；

45、,（,3,）根據(jù)交點(diǎn)作垂線，與橫坐標(biāo)的交點(diǎn)即為每個(gè)篩孔的位置。,5,．在矩形圖上繪制出各集料的通過百分率的篩分曲線,。,6,．按照各集料曲線重疊、相接、相離三種情況確定各集料的用量比例。,7,．根據(jù)確定的集料比例計(jì)算礦料的合成級(jí)配，判斷其是否在工程級(jí)配范圍內(nèi)，否則需進(jìn),行比例調(diào)整，重新計(jì)算直到滿足標(biāo)準(zhǔn)為止。,一、礦料組成設(shè)計(jì),,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（一）測定瀝青與集料的相對(duì)密度,1,．測定瀝青的相對(duì)密度,（,γ,b,）,非經(jīng)注明，測定瀝青密度的標(biāo)準(zhǔn)水溫為,15℃,。瀝青與水的相對(duì)密度是指,25℃,相同溫度下的密度之比?？梢詼y定,15℃,密度，換算得相對(duì)

46、密度（,25℃/25℃,）二者換算關(guān)系為：,瀝青與水的相對(duì)密度（,25℃/25℃,）＝ 瀝青的密度（,15℃,）,×,0.996,《,公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程,》 JTG E42-2005,2,．測定集料毛體積相對(duì) 密度（,γ,,）,與表觀相對(duì)密度（,γ,′,,）（網(wǎng)籃法）,《,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程,》 JTJ 052-2000,,測定,標(biāo)準(zhǔn),,測定標(biāo)準(zhǔn),,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（二）預(yù)估計(jì)算瀝青用量,1,．計(jì)算礦料的合成毛體積密度（,γ,sb,,）,2,．計(jì)算礦料的合成表觀相對(duì)密度（,γ,sa,,）,100,γ,sb,=,,P,2,,γ,2,

47、+,+,P,1,,γ,1,……,P,n,γ,n,,100,γ,sa,=,,P,2,,,γ,2,′,+,+,P,1,,,γ,1,′,……,P,n,,γ,n,′,,P,1,、,P,2,…,P,n,－各種礦料的比例,,,其,和為,100,γ,1,、,γ,2,,…,γ,n,－各種礦料相應(yīng)的,毛體積相對(duì)密度,γ,1,′,、,γ,2,′,…,γ,n,′,－各種礦料,相應(yīng)的表觀相對(duì)密度,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,機(jī)理：一是改性劑均勻分布形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；,5．馬歇爾穩(wěn)定度、流值測定,非經(jīng)注明，測定瀝青密度的標(biāo)準(zhǔn)水溫為15℃。,5 ．檢驗(yàn)最佳瀝青用量時(shí)的粉膠比和有效瀝青膜厚度,4）針入度指數(shù)與膠體結(jié)構(gòu)的關(guān)系,大

48、多數(shù)優(yōu)質(zhì)道路瀝青就是這種類型。,K—黏度計(jì)常數(shù)；,路面瀝青用殘留穩(wěn)定度、粘附性指標(biāo)評(píng)定。,油分使瀝青的流動(dòng)性好，降低瀝青的粘度和軟化點(diǎn)；,（四）最佳瀝青用量確定,4）針入度指數(shù)與膠體結(jié)構(gòu)的關(guān)系,γse－礦料的有效相對(duì)密度,無量綱,Pbe－有效瀝青膜用量,%,二、最佳瀝青用量的確定,三組分法：分為油分、樹脂和瀝青質(zhì)三個(gè)組分。,2）測定物理指標(biāo)：毛體積相對(duì)密度等，計(jì)算空隙率、瀝青飽和度等,為了使瀝青滿足一定的性能需求，工程上使用的瀝青材料通常都是改性瀝青和瀝青混合料。,二、最佳瀝青用量的確定,3）當(dāng)量軟化點(diǎn)（T800）和當(dāng)量脆點(diǎn)值（T1.,① 已知條件：不同溫度下的針入度（Pi、Ti）（2組以上）

49、,通常使用的試驗(yàn)條件為溫度25℃、拉伸速度50mm/min。,（1）從上述圖上找出符合規(guī)范要求的各物理指標(biāo)的用油量，繪于下圖，找出滿足所有指,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（二）預(yù)估計(jì)算瀝青用量,3,．預(yù)估瀝青混合料適宜的油石比（,P,a,）或含油量（,P,b,,）,P,a,P,b,=,,P,a,+,100,P,a1,P,a,=,,γ,sb,×,γ,sb1,,P,a1,—,已建類似工程標(biāo)準(zhǔn)油石比,,%,γ,sb,—,礦料合成毛體積相對(duì)密度,γ,sb1,—,礦料合成毛體積相對(duì)密度,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),1,．按照確定的礦料比例

50、配料，根據(jù)預(yù)估的油石比為中值，以,0.5%,的間隔成型,5,組馬歇爾試件。,（,1,）按確定的礦料比例，計(jì)算本次成型試件所需礦料的數(shù)量。,（,3,）試模、套筒及擊實(shí)座等應(yīng),置于,100℃,烘箱中加熱,1h,。,（,4,）拌合時(shí)先加入粗細(xì)集料到拌合機(jī)，再加入熱瀝青（瀝青采用,減量法稱量），拌和,1,~,1.5min,，再加入加熱后的礦粉，繼續(xù),,拌和， 標(biāo)準(zhǔn)拌合時(shí)間共,3,min,。,（,5,）成型馬歇爾試件時(shí)試模上下要墊濾紙，試件周邊插搗,15,次，,中間插搗,10,次，應(yīng)先成型,1,個(gè)試件進(jìn)行高度校核，校核公式,如下：,要求試件高度,調(diào)整后的混合料質(zhì)量,=,,所得試件高度,×,原用混合料質(zhì)量

51、,（,6,）根據(jù)調(diào)整后的混合料質(zhì)量進(jìn)行稱量，成型所有試件。,（,2,）烘料時(shí)，粗細(xì)可混合加熱，礦粉單獨(dú)加熱。,《,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程,》 JTJ 052-2000,,測定標(biāo)準(zhǔn),,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（,三）馬歇爾試驗(yàn),2,．冷卻、脫模,（,1,）冷卻方法有三種,試件橫置室溫冷卻：,12h,以上,電風(fēng)扇吹：,1h,以上,浸水冷卻：,3min,以上,最好，但時(shí)間太長。,較好，但冷卻效果不好，時(shí)間一般需延長。,工程上常采用室溫下用電風(fēng)扇吹,12h,以上冷卻,（,2,）脫模,,,,3,．高度測量,測量工具：游標(biāo)卡尺,測量方法：四個(gè)方向測量，取平

52、均值。,合格判斷：標(biāo)準(zhǔn)試件,63.5±1.3mm,；超出此范圍作廢。,《,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程,》 JTJ 052-2000,,測定標(biāo)準(zhǔn),,局限性大，只能用于測定穩(wěn)定度和流值。,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),4,．馬歇爾試件密度測定,（,1,）通常采用表干法測定毛體積相對(duì)密度,（,2,）對(duì)于吸水率大于,2%,的試件，宜改用蠟封,法測定毛體積相對(duì)密度。,m,a,γ,f,=,,m,w,+,m,f,S,a,=,,m,w,－,m,f,m,a,－,m,f,×,100,《,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程,》 JTJ 052-2000,,測定

53、標(biāo)準(zhǔn),,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),5,．馬歇爾穩(wěn)定度、流值測定,《,公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程,》 JTJ 052-2000,,測定標(biāo)準(zhǔn),,標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件養(yǎng)護(hù)溫度為,60℃,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為,30~40,min,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),6,．馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算,（,1,）確定礦料的有效相對(duì)密度（,γ,se,,）,《,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范,》 JTG F40-2004,,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),,,γ,se,－礦料的有效相對(duì)密度,,,無量綱,P,b,－試驗(yàn)采用的瀝青含量,,%,γ,t,－試驗(yàn)瀝

54、青含量條件下實(shí)測的混合料,的最大理論相對(duì)密度,,,無量綱,γ,b,－瀝青的相對(duì)密度,(25℃/25℃),,無量綱,,C,－合成礦料的瀝青吸收系數(shù),,w,x,－合成礦料的吸水率,,%,γ,sb,－礦料的合成毛體積相對(duì)密度,,,無量綱,γ,sa,－礦料的合成表觀相對(duì)密度,,,無量綱,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),6,．馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算,（,2,）確定瀝青混合料的最大理論相對(duì)密度（,γ,ti,,）,,100,γ,ti,=,,P,ai,,γ,b,+,100,,γ,se,+,P,ai,,或,100,γ,ti,=,,P,bi,,γ,b,+,,γ,se,

55、P,si,《,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范,》 JTG F40-2004,,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),,,γ,ti,－相對(duì)于計(jì)算瀝青用量,P,b,時(shí)的混合料,最大理論相對(duì)密度,,,無量綱,P,ai,－所計(jì)算的瀝青混合料中的油石比,,%,P,bi,－所計(jì)算的瀝青混合料中的瀝青含量,,,,P,bi,=,P,ai,,／,(1+,P,ai,),%,P,si,－所計(jì)算的瀝青混合料中的礦料含量,,P,si,= 100,－,P,bi,,%,γ,se,－礦料的有效相對(duì)密度,,,無量綱,γ,b,－瀝青的相對(duì)密度,(25℃/25℃),,無量綱,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（三）馬歇爾試驗(yàn),6,．馬

56、歇爾物理指標(biāo)計(jì)算,《,公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范,》 JTG F40-2004,,計(jì)算標(biāo)準(zhǔn),,,VV,－試件的空隙率,,%,VMA,－試件的礦料間隙率,,%,VFA,－試件的有效瀝青飽和度,,%,γ,f,－試件的毛體積相對(duì)密度,,,無量綱,γ,t,－混合料的最大理論相對(duì)密度,,,實(shí)測或,計(jì)算,,,無量綱,P,s,－各種礦料占瀝青混合料總質(zhì)量的百分,率之和,,,P,S,=100,－,P,S,,%,γ,sb,－礦料的合成毛體積相對(duì)密度,,,無量綱,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,1,．將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,

57、毛,體,積,相,對(duì),密,度,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(%),油石比,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

58、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

59、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,穩(wěn),定,度,(KN),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(%),油石比,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,規(guī)范要求

60、＞,5KN,a,1,=5.9%,a,2,=5.28%,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,1,．將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,空,隙,率,(%),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(%),油石比,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

61、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,流,值,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,(mm),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,油石比,(%),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,規(guī)范要求,2~4.5mm,,規(guī)范

62、要求,3~6%,a,3,=5.32%,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,瀝青是一種有機(jī)膠凝材料，是由多種有機(jī)物構(gòu)成的極其復(fù)雜的碳?xì)浠衔锖吞細(xì)浠衔锱c氧、氮、硫的衍生物所組成的混合物。,Pi－各種粒徑的通過率,%,二、最佳瀝青用量的確定,不同的組分對(duì)瀝青性質(zhì)的影響不同。,毛細(xì)管法（奧氏粘度計(jì)）,將瀝青注入標(biāo)準(zhǔn)銅環(huán)內(nèi)制成試件，試件中央放一質(zhì)量為3.,夏季高溫瀝青易軟化，路面易產(chǎn)生車轍、波浪；,瀝青與水的相對(duì)密度是指25℃相同溫度下的密度之比。,瀝青使用過多，溫度變形隨之增大，因而受溫度影響而產(chǎn)生裂縫的可能性也要增加。,礦粉：石灰石磨石粉，粒度范圍符合技術(shù)要求，無團(tuán)粒結(jié)塊，視密度2580kg/m3。,穩(wěn)定性

63、指標(biāo)可用熱穩(wěn)定性系數(shù)、斜坡流淌值或馬歇爾穩(wěn)定度和流值來表示。,三組分法：分為油分、樹脂和瀝青質(zhì)三個(gè)組分。,如下：,②對(duì)于非牛頓流體，上式中的 可表述為：,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,⑴?牛頓液體→粘度 （單位：Pa?s）,1．該高速公路瀝青路面為三層式結(jié)構(gòu)的上面層；,6．馬歇爾物理指標(biāo)計(jì)算,油分使瀝青的流動(dòng)性好，降低瀝青的粘度和軟化點(diǎn)；,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,Pb－試驗(yàn)采用的瀝青含量,%,親水系數(shù) 塑性指數(shù) 加熱安定性,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,1,．將不同油石比（或含油量）的馬歇爾試驗(yàn)的所有指標(biāo)點(diǎn)繪于圖上：,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

64、,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,飽,和,度,油石比,(%),(%),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,間,隙,率,(%),,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

65、,,,,,,,,,,,,,,,,(%),油石比,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,規(guī)范要求,70~85%,規(guī)范要求＞,14%,,a,4,無法確定,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,2,．確定,OAC,1,（,1,）從上述圖上找出毛體積密度最大值對(duì)應(yīng)瀝青用量,a,1,、穩(wěn)定度最大值對(duì)應(yīng)瀝青用量,a,2,、,目標(biāo)空隙率（或中值）對(duì)應(yīng)瀝青用量,a,3,、瀝青飽和度范圍內(nèi)的中值對(duì)應(yīng)瀝青用量,a,4,（,2,）計(jì)算,OAC,1,=,（,a,1,+

66、a,2,+ a,3,+ a,4,,）／,4,a,1,=5.9%,；,a,2,=5.28%,；,a,3,=5.32%,；,a,4,無法確定,（,1,）如果所選擇的瀝青用量范圍,未能涵蓋瀝青飽和度的要求,范圍，只取,a,1,、,a,2,、,a,3,計(jì)算,（,2,）,若密度或穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰,值，以,a3,作為,OAC1,，但,OAC1,必須介于,OACmin,～,OACmax,的范圍內(nèi),OAC,1,=,（,a,1,+a,2,+ a,3,）／,3=5.50%,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用量確定,3,．確定,OAC,2,（,1,）從上述圖上找出符合規(guī)范要求的各物理指標(biāo)的用油量，繪于下圖，找出滿足所有指,標(biāo)的公共瀝青用量范圍，并查出最大值,OAC,max,和最小值,OAC,min,。,,公共瀝青用量中,OAC,max,=5.78%,OAC,min,=5.37%,（,2,）計(jì)算,OAC,2,=,（,OAC,max,+OAC,min,）／,2,OAC,2,=5.58%,,,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)步驟,二、最佳瀝青用量的確定,目標(biāo)配合比設(shè)計(jì),（四）最佳瀝青用