沥青混合料设计理论说与方法课件

矿质混合料设计理论与方法矿质混合料设计理论与方法沥青混合料的特点沥青混合料的特点沥青混合料作为高等级公路最主要的路面材料，具沥青混合料作为高等级公路最主要的路面材料，具有其他建筑材料无法比拟的优越性。具体表现为：有其他建筑材料无法比拟的优越性。具体表现为：（1）沥青混合料是一种弹塑性粘性材料，具有一沥青混合料是一种弹塑性粘性材料，具有一定的高温稳定性和低温抗裂性。定的高温稳定性和低温抗裂性。（2）沥青混合料路面有一定的粗糙度，具有良好沥青混合料路面有一定的粗糙度，具有良好的抗滑性。的抗滑性。（3）施工方便，速度快，养护期短，能及时开放施工方便，速度快，养护期短，能及时开放交通。交通。（4）沥青混合料路面可分期改造和再生利用。沥青混合料路面可分期改造和再生利用。高温高温稳定性稳定性低温低温抗裂性抗裂性 按结合料分类：可分为按结合料分类：可分为石油沥青石油沥青混合料和混合料和煤煤沥青沥青混合料。混合料。按制造工艺分类：可分为按制造工艺分类：可分为热拌沥青热拌沥青混合料、混合料、冷拌沥青冷拌沥青混合料和混合料和再生沥青再生沥青混合料。混合料。按材料组成及结构分类：可分为按材料组成及结构分类：可分为连续级配连续级配沥沥青混合料和青混合料和间断级配间断级配沥青混合料。沥青混合料。按矿料级配组成及空隙率大小分类：可分为按矿料级配组成及空隙率大小分类：可分为密级配密级配沥青混合料（设计空隙率为沥青混合料（设计空隙率为3-5%3-5%）、）、半开半开级配级配沥青混合料（设计空隙率为沥青混合料（设计空隙率为6-12%6-12%）和）和开级配开级配沥青混合料（设计空隙率大于沥青混合料（设计空隙率大于18%18%）。沥青混合料的分类沥青混合料的分类按集料的公称最大粒径分类：按集料的公称最大粒径分类：特粗式特粗式沥青混合料：公称最大粒径大于沥青混合料：公称最大粒径大于31.5mm31.5mm（方孔）；（方孔）；粗粒式粗粒式沥青混合料：公称最大粒径等于或大于沥青混合料：公称最大粒径等于或大于26.5mm26.5mm（方孔）；（方孔）；中粒式中粒式沥青混合料：公称最大粒径为沥青混合料：公称最大粒径为16.0mm16.0mm或或19.0mm 19.0mm（方孔）；（方孔）；细粒式细粒式沥青混合料：公称最大粒径为沥青混合料：公称最大粒径为9.5mm9.5mm或或13.2mm13.2mm（方孔）；（方孔）；砂粒式砂粒式沥青混合料：公称最大粒径小于沥青混合料：公称最大粒径小于9.5mm9.5mm（方孔）。（方孔）。设计设计理论理论Hubbard-Field设计法设计法Hveem设计法设计法Marshall设计法设计法Superpave设计法设计法Hubbard-field设计法设计法 第一个正式的沥青混合料设计方法第一个正式的沥青混合料设计方法 承载能力最大值承载能力最大值最佳的沥青加最佳的沥青加入量入量 局限性：主要设计没有粗集料的沥局限性：主要设计没有粗集料的沥青砂泥青砂泥 Hveem设计法设计法矿质集料级配与维持混合料颜色与矿质集料级配与维持混合料颜色与外观所需油的数量之间存在着关系外观所需油的数量之间存在着关系开发了煤油当量试验（开发了煤油当量试验（Kerosene eguivalent test)开发了开发了Hveem稳定仪稳定仪Marshall设计法设计法沥青混合料的密度、稳定度、空沥青混合料的密度、稳定度、空 隙率隙率沥青最佳用量沥青最佳用量适用于连续性密级配沥青混合料适用于连续性密级配沥青混合料设计设计局限性：试件成型、试验指标局限性：试件成型、试验指标（依据经验）（依据经验）Superpave设计法设计法Superior Performing Asphalt Pavement高性能沥青路面高性能沥青路面 空隙率、矿料间隙率、沥青填隙空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率率 沥青最佳用量沥青最佳用量设备昂贵等原因未在我国推广设备昂贵等原因未在我国推广马歇尔马歇尔(Marshall)试验试验 标准击实的沥青混合料试件在规定标准击实的沥青混合料试件在规定的温度和湿度等条件下受压，测定其稳定的温度和湿度等条件下受压，测定其稳定度和流值等指标，经一系列计算后，分别度和流值等指标，经一系列计算后，分别绘制出油石比与稳定度、流值、密度、空绘制出油石比与稳定度、流值、密度、空隙率、饱和度的关系曲线，最后确定出沥隙率、饱和度的关系曲线，最后确定出沥青混合料的最佳油石比。青混合料的最佳油石比。1.集料评价集料评价 洛杉矶磨耗洛杉矶磨耗 压碎值压碎值 针片状含量针片状含量 坚固性坚固性 砂当量砂当量2.沥青评价沥青评价针入度针入度延度延度软化点软化点粘度粘度密度密度3.确定配合比确定配合比筛分实验求出各种集料的方孔筛筛分实验求出各种集料的方孔筛通过百分率通过百分率线性规划法求出各种集料、矿粉线性规划法求出各种集料、矿粉的用量的用量4.试件成型试件成型 根据经验沥青混合料的沥青用根据经验沥青混合料的沥青用量范围为量范围为4.5%6.5%，采用，采用0.5%间间隔变化，分别选择沥青用量隔变化，分别选择沥青用量4.5%、5.0%、5.5%、6.0%和和6.5%拌制拌制5组组沥青混合料，每面各击实沥青混合料，每面各击实75次成型次成型5组试件。组试件。5.试件物理力学指标的测定试件物理力学指标的测定理论最大密度理论最大密度计算法计算法毛体积密度、矿质间隙率、沥青饱和毛体积密度、矿质间隙率、沥青饱和度度表干法表干法马歇尔稳定度、流值马歇尔稳定度、流值6.最佳沥青用量确定最佳沥青用量确定(1)(1)绘制沥青用量与物理力学指标关系图绘制沥青用量与物理力学指标关系图 以沥青用量为横坐标，以马歇尔试以沥青用量为横坐标，以马歇尔试验的各项指标为纵坐标验的各项指标为纵坐标,将试验结果点入图将试验结果点入图中，连成圆滑的曲线。然后确定出符合沥青中，连成圆滑的曲线。然后确定出符合沥青混合料技术标准规定的沥青用量范围混合料技术标准规定的沥青用量范围OACOACminminOACOACmaxmax，以求出最佳沥青用量，以求出最佳沥青用量OACOAC。（2 2）计算最佳）计算最佳或或沥青用量的初始值沥青用量的初始值OACOAC1 1 OAC OAC1 1=（a a1 1+a+a2 2+a+a3 3）/3/3（3 3）计算最佳沥青用量范围的中值）计算最佳沥青用量范围的中值OACOAC2 2 OAC OAC2 2=（OACOACminmin+OAC+OACmaxmax）/2/2 (4)(4)综合确定最佳综合确定最佳沥青用量沥青用量OACOAC 通常情况下取通常情况下取OACOAC1 1及及OACOAC2 2的中值作为计的中值作为计算的最佳算的最佳沥青用量沥青用量 OACOAC。OAC=(OACOAC=(OAC1 1十十OACOAC2 2)/2)/2 7.沥青混合料的性能检测沥青混合料的性能检测水稳定性检测水稳定性检测冻融劈裂实验冻融劈裂实验高温稳定性检测高温稳定性检测车辙实验车辙实验渗水系数检验渗水系数检验低温抗裂性能检验低温抗裂性能检验马歇尔设计法存在的问题马歇尔设计法存在的问题马歇尔设计法存在的问题马歇尔设计法存在的问题马歇尔设计法存在的问题马歇尔设计法存在的问题渗水试验渗水试验改进改进Marshall和和Superpave的比较的比较1.级配选择级配选择Superave通过控制点、限制区通过控制点、限制区 限制砂的用量限制砂的用量 提供足够的空隙率提供足够的空隙率Marshall规范推荐使用的中值规范推荐使用的中值Marshall和和Superpave的比较的比较2.沥青用量的确定沥青用量的确定Superpave4%空隙率空隙率最佳沥青用量最佳沥青用量Marshall测得的空隙率准确，偏小测得的空隙率准确，偏小Marshall和和Superpave的比较的比较3.成型方式成型方式Superpave旋转成型旋转成型Marshall电击马歇尔电击马歇尔2*50 2*75 2*90空隙率变小空隙率变小部分石料被击碎部分石料被击碎1.吕伟明吕伟明.沥青混合料设计原理与方法沥青混合料设计原理与方法.同济大学出版社同济大学出版社.20012.黄晓明黄晓明 朱湘朱湘.沥青路面设计沥青路面设计.人民交通出版社人民交通出版社.20023.刘立新刘立新.沥青混合料粘弹性力学及材料学原理沥青混合料粘弹性力学及材料学原理.人民交通出版人民交通出版社社.20024.徐培华徐培华 王安玲王安玲.沥青混合料配合比设计与实验技术沥青混合料配合比设计与实验技术.人民交通人民交通出版社出版社.19995.孙方方孙方方 张捷张捷.Superpave与马歇尔两种沥青混合料设计方法探与马歇尔两种沥青混合料设计方法探讨讨.中外公路中外公路.2008年年12月月