第五章 沥青混合料

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矿料级配不同,c、 φ不 同 颗粒形状及其粗糙度 具有显著的破裂面和 棱角 近似正方体 表面粗糙 颗粒愈粗
32
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
(6)温度和变形速率的影响
温度的影响:c值随
33
温度升高而显著降低 ,而φ受温度变化的影 响较少。
变形速率的影响:c 值随变形速率的增大 而显著提高,而φ值随
(1)沥青混合料组成结构理论
表面理论
沥青混合料 矿质骨架
20
胶浆理论
沥青混合料 粗集料 沥青砂浆 细集料 填料
结合料 沥青
沥青胶浆
粗集料
细集料
填料
沥青
强调沥青的裹覆作用
多级分散体系,强调 沥青胶浆的作用
5.1.4 沥青混合料的组成结构
(2)沥青混合料的结构类型
21
悬浮密实结构
骨架空隙结构
骨架密实结构
5.1.2 沥青路面的特点
温度敏感性较高
11
缺点
沥青路面易老化
施工受气候和季节影响大
5.1.3 沥青混合料的分类
(1)沥青混合料的分类方法
① 按矿料级配类型 ② 按级配类型和空隙率 ③ 按公称最大粒径 ④ 按生产温度
12
⑤ 按再生工艺
5.1.3 沥青混合料的分类
(2)沥青混合料的分类
① 按矿料级配类型
沥青路面破坏类型
耐久性(老化)
36
1.纵裂 2.横裂 3.网裂 4.龟裂
裂缝
永久变形
沥青路 面破坏
1.车辙 2.拥包 3.搓板 高温稳定性
低温稳定性 1.松散 2.剥落 3.坑槽 4.唧浆
水稳定性
表面功能 衰减
抗滑性能
1.泛油 2.磨光
第三节 沥青混合料路用性能
温度稳定性 高温稳定性 低温抗裂性 水稳定性 耐久性 安全性 施工性 抗老化性 抗疲劳性能 抗滑性能
《道路建筑材料》
第五章 普通沥青混合料
主讲人:张久鹏 长安大学 公路学院
http://202.117.64.98/ec/C24/index.asp
◆ 前言
2
7 条北京放射线
9 条纵向路线
18 条横向路线
◆ 前言
3
7 条北京放射线
9 条纵向路线
18 条横向路线
◆ 前言
两种典型的路面结构
4
������ ������ ������ ������
中粒式(DNmax=16、19mm)
细料式(DNmax=9.5、13.2mm)
砂粒式(DNmax≤4.75mm) 沥青混合料如何命名? DNmax
OGFC-13、SMA-16、AC-20、ATB-30?
5.1.3 沥青混合料的分类
(2)沥青混合料的分类 ④ 按生产温度
优点:主流技术,路用性能好 缺点:环境污染重,能耗大,易老化
5.3.2低温抗裂性
(2)评价方法与指标
①低温蠕变试验:以蠕变速率评价低温变形与松弛能力
车辙试件
47
50mm
切割
小梁试件
35mm
300mm 温度:0℃ 速度: 50mm/min
250mm
F
2
1
speed
2 1 t2 t1 0
speed , 变形能力 ,抗裂性能
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
(3)矿粉的影响 ① 矿粉性质
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矿粉吸附溶化膜结构图式(紫外线分析法) 不同性质矿粉表面形成不同组成结构和厚度的吸附溶化膜 石灰石粉表面形成发育较好的吸附溶化膜 石英石粉表面则形成发育较差的吸附溶化膜
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
(3)矿粉的影响 ② 矿粉细度和用量
5.1.4 沥青混合料的组成结构
(2)沥青混合料的结构类型
连续型密级配矿料 粘聚力较高 密实性与耐久性好 内摩阻力较小 高温稳定性较差 连续型开级配矿料 内摩擦角较高 高温稳定性较好 粘聚力较低 耐久性差 间断型级配矿料 较高的密实度 C、φ同时具有 高温稳定性好 施工和易性较差
22
悬浮密实结构
典型代表: AC 典型代表: OGFC
骨架空隙结构
骨架密实结构
典型代表: SMA
第二节 沥青混合料强度及影响因素
5.2.1 沥青混合料的强度形成原理
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
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5.2.1 沥青混合料强度形成原理
(1)沥青路面典型破坏型式
高温时
原因:抗剪强度不足
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低温时
原因:抗拉强度不足
常温时
原因:疲劳强度不足
5.2.1 沥青混合料强度形成原理
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
(4)沥青用量的影响
过少,则不足以形 成结构沥青膜; 偏多,则自由沥青 偏多,粘聚力降低; 过多,则部分自由 沥青起润滑作用,降 低内摩擦角; 沥青用量须适中
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不同沥青用量时的沥青混合料结构
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
(5)矿料级配、颗粒形状、表面性质的影响
◆ 前言
沥青路面
沥青混合料 = 矿料 + 沥青 (骨架作用) (粘结和填充作用)
拌合 摊铺
5
碾压
良好的性能
百度文库 主要内容
5.1 第一节 沥青混合料组成及结构
5.2 第二节 沥青混合料强度及影响因素
6
5.3 第三节 沥青混合料路用性能
5.4 第四节 沥青混合料技术性质及标准
5.5 第五节 普通热拌沥青混合料组成设计方法
原地面 沥青层 下基层及路基 结构性车辙 路基变形
失稳型车辙
剪应力超过材料抗剪强度,使流动变形 不断累积形成车辙,一般都有两侧隆起 现象
原地面
沥青层 流动性车辙 剪切变形
5.3.1 高温稳定性
(2)评估方法与指标
① 马歇尔试验——稳定度、流值 ② 轮辙试验 ——动稳定度、轮辙深度 ③ 剪切试验 ——粘聚力、内摩阻角
变形速率的变化很小
第三节 沥青混合料路用性能
5.3.1 高温稳定性
5.3.2 低温抗裂性 5.3.3 水稳定性 5.3.4 抗滑性——道路安全指标 5.3.5 抗疲劳性能 5.3.6 抗老化性能 5.3.6 施工和易性
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第三节 沥青混合料路用性能
沥青路面的工作环境
交通荷载 环境温度 水
35
第三节 沥青混合料路用性能
5.1.3 沥青混合料的分类 5.1.4 沥青混合料的结构类型
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5.1.1 沥青路面的简史
15世纪
9
印加帝国采用天然沥青修筑沥青碎石路
1832
英国在格洛斯特郡修筑了第一段煤沥青碎石路
1858年
法国在巴黎用天然岩沥青修筑了第一条地沥青碎石路
中国上海开始铺设沥青路面 20世纪
20世纪20年代
1949年以后
7
学习难点
体积参数、组成设计方法、路用性能评价指标
参考资料
《沥青与沥青混合料》,黄晓明主编,人民交通出版社
公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTG E20-2011)
公路沥青路面施工技术规范 (JTG F40—2004)
第一节 沥青混合料组成及结构
5.1.1 沥青路面的简史 5.1.2 沥青路面的特点
5.3.2低温抗裂性
(2)评价方法与指标
②低温弯曲试验:以破坏应变评价低温变形
温度:-10℃ 速度: 50mm/min
(1)沥青黏度的影响
沥青混凝土具有多级空 间网络结构的分散系, 从最细一级网络结构来 看,它是各种矿质集料 分散在沥青中的分散系 ,因此它的抗剪强度与
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分散相浓度和分散介质
粘度有着密切的关系。
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
(2)矿料与沥青交互作用的影响
28
a. 沥青与矿粉交互作用形成结构 b. 矿粉颗粒之间为结构沥青联结,粘结力较大 c. 矿粉颗粒之间为自由沥青联结,其粘结力较小
44
重车
5.3.2低温抗裂性
(1)病害表现形式
低温收缩裂缝、低温收缩疲劳裂缝
45
5.3.2低温抗裂性
(2)评价方法与指标
三类
① 预估开裂温度 ② 评价低温变形能力或松弛能力的方法 ③ 评价断裂能的方法
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试验方法
① ② ③ ④ ⑤
直接、间接拉伸试验 低温收缩试验 低温蠕变、弯曲试验 应力松驰试验 约束试件温度应力试验 (冻断试验,SHRP)
(2)摩尔-库伦强度理论
破坏形式:剪切破坏 原理:莫尔-库伦理论
25
C tan
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
沥青黏度的影响
沥青与矿料交互作用的影响
26
内因
矿料的影响
沥青用量的影响
矿料的级配、形状和表面性质影响
外因
温度的影响 变形速率的影响
5.2.2 影响沥青混合料强度的因素
石油沥青成为使 用量最大的铺路 材料
随着国自产路用沥青材料工 业的发展,沥青路面广泛应 用于城市道路和干线公路, 成为目前中国铺筑面积最多 的一种高级路面。
5.1.2 沥青路面的特点
沥青混合料 95%wt
10
=
矿料(骨架作用)
+
沥青(粘结和填充作用)
5%wt
优点
具有良好的力学性能和路用性能 表面平整无接缝,行车振动小,噪音低 便于机械化施工,开放交通快,养护简便 沥青混合料可再生利用
5.6 第六节 Superpave沥青混合料组成设计方法 5.7 第七节 GTM沥青混合料组成设计方法
内容简介与学习要求
内容简介
沥青混合料的组成与结构(理解)
强度形成原理及其影响因素(理解) 沥青混合料路用性能、评价方法与技术标准(掌握) 普通热拌沥青混合料组成设计方法(掌握) Superpave、GTM沥青混合料技术特点与要求(了解)
柔性基层沥青路面 半刚性基层沥青路面 刚性基层沥青路面 全厚式沥青路面
������ 普通混凝土(JPCP) ������ 钢筋混凝土(JRCP) ������ 连续配筋混凝土(CRCP) ������ 钢纤维混凝土 ������ 预应力混凝土、装配式 混凝土、碾压混凝土
其中,沥青路面占总里程的90%以上
连续级配沥青混合料 间断级配沥青混合料 开级配沥青混合料
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5.1.3 沥青混合料的分类
(2)沥青混合料的分类 ② 按级配类型和空隙率
连续密级配~(VV=3~6%)
EX. 密实型沥青混凝土AC、密级配沥青稳定碎石ATB
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间断密级配~(VV=3~4%)
EX. 沥青玛蹄脂碎石SMART
连续半开级配~(VV=6~12%)
d2
d1
DS ,高温稳定性
t1 45min
t2 60min
5.3.1 高温稳定性
(3)影响因素
车辙 内因 路面材料 原材料 结合料 集料 材料配合比 沥青用量过多 粗集料较少 矿粉用量较少 剩余空隙率过小 路面结构 面层厚度不适 层间结合较差 施工 交通荷载 混合料离析 压实不足 外因 温度
40
④ 蠕变试验 ——蠕变模量、劲度模量
⑤ 足尺试验 ——直道、环道、加速加载
5.3.1 高温稳定性
(2)评估方法与指标
①马歇尔稳定度试验
马歇尔试验仪 马歇尔击实仪 恒温水槽
41
Φ101.6〓h63.5mm Φ152.4〓h95.3mm
试验温度:60℃〒1℃ 标准试件保温30-40min 大试件45~60min
优点:环保,节能 缺点:技术不成熟
17
优点:环保,节能,混合料能储存 缺点:路用性能差
5.1.3 沥青混合料的分类
(2)沥青混合料的分类 ④ 按生产温度
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WMA
HMA
5.1.3 沥青混合料的分类
(2)沥青混合料的分类 ⑤ 按再生工艺
厂拌热再生
19
就地热再生 就地冷再生
厂拌冷再生
5.1.4 沥青混合料的组成结构
EX. 沥青碎石AM
开级配~(VV=18~25%)
EX. 开级配磨耗层OGFC、沥青排水基层混合料ATPB
减少噪音 提高能见度
密级配沥青路面
开级配沥青路面
5.1.3 沥青混合料的分类
(2)沥青混合料的分类 ③ 按公称最大粒径
特粗式(DNmax≥37.5mm)
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粗粒式(DNmax=26.5、31.5mm)
稳定度MS(kN)
50〒5mm/min
流值FL
(0.1mm)
5.3.1 高温稳定性
(2)评估方法与指标
②车辙试验
车辙试件
42
50mm
300mm
轮胎压力0.7MPa
温度:60℃ 速度: 42〒1次/min
5.3.1 高温稳定性
(2)评估方法与指标
②车辙试验
43
42 t2 t1 DS C1C2 d 2 d1
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沥 青 混 合 料 路 用 性 能
稳定性
5.3.1 高温稳定性
(1)病害表现类型
车辙、推移、拥包、推挤、搓板、泛油等病害
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5.3.1 高温稳定性
(1)病害表现类型
车辙
磨耗型车辙
冬季埋钉轮胎造成的路面磨损
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结构型车辙
荷载作用超过路面各层强度,发生在沥 青面层以下结构层。宽度较大,两侧没 有隆起
相同质量的集料,颗粒越细,表面 积越大;矿粉用量约占7%,其表 面积却占矿料总表面积的80%; 沥青用量相同时,与沥青产生交互 作用的矿料表面积愈大,形成的沥 青膜愈薄,结构沥青所占的比率愈 大,沥青混合料的粘聚力也愈高。 提高细度,可增加矿粉比表面积,所以要求小于0.075mm粒 径的矿粉含量不宜过少;但亦不宜过多,否则将使沥青混合料 结成团块,不易施工。
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