沥青混合料的结构课件

沥青混合料的结构是由矿物骨架和沥青结合料所构成的、具有空间网络结构的一种多项分散体系。按残留孔隙率划分：1密实式（n5%）2半密实（5%n10%）3半开式（10%n15%）4开式（n15%）沥青混合料结构特点：1悬浮密实结构2骨架空隙结构3骨架密实结构(a)悬浮-密实结构(b)骨架-空隙结构(c)密实-骨架结构3沥青混合料的力学特征和参数3-1沥青混合料的基本特征沥青混合料的颗粒性（1）力学性能与压实度（2）力学性能与围压粘弹塑性综合体（1）力学性能与加载速度（2）力学性能与温度（3）蠕变和松弛3沥青混合料类型SAC:多碎石沥青混凝土AK:抗滑表层沥青混合料按集料最大粒径尺寸分：粗粒式（ATB-25，LASM-25，AC-25,Superpave-25等）、中粒式（AC-20,Superpave-20、AC-16等）、细粒式（AC-13,Superpave-13、OGFC-13、OGFC-9.5等）；按级配类型分：连续级配（密级配如AC、Superpave）、开级配(如OGFC)、半开级配（如SMA）；按粗细分：C型（粗型）、F型（细型）按混合料组成结构分：悬浮密实型、骨架密实型、骨架孔隙型；按拌合及摊铺温度分：热拌沥青混凝土、温拌沥青混凝土、冷拌沥青混凝土。低应力下，表现为粘弹性高应力下，粘弹塑性06规范中推荐参数材料名称抗压回弹模量（MPa）15劈裂强度（MPa）备注2015细粒式沥青混凝土密级配12001600180022001.21.6AC-10 AC-13开级配7001000100014000.61.0OGFC沥青玛蹄脂碎石12001600160020001.41.9SMA中粒式沥青混凝土10001400160020000.81.2AC-10 AC-20密级配粗粒式沥青混凝土8001200100014000.61.0AC-25沥青碎石基层密级配10001400120016000.61.0ATB-25 ATB-35半开级配600800AM-25 AM40沥青贯入式400600沥青混合料类型沥青混合料类型沥青种类沥青种类70号号道路石油沥道路石油沥青青90号号道路石油沥道路石油沥青青110号号道路石油沥青道路石油沥青SBS 改性沥青改性沥青SMA10/SMA13/SMA16-750012000AC10/AC13800012000 750011500700010500850012500AC16/AC20/AC25900013500 850013000750012000900013500ATB25700011000-表5.5.14-2 常用沥青混合料20C条件下回弹模量取值范围（MPa）（新规）沥青混合料单轴压缩试验确定静回弹模量（T0713-2000）目的与适用范围本方法适用于测定热拌沥青混合料的抗压回弹模量和抗压强度。按照公路沥青路面设计规范（JTG D502006）确定沥青混合料结构层的设计参数时应按本方法执行。如无特殊规定，用于计算弯沉的抗压回弹模量的标准试验温度为20，用于验算弯拉应力的抗压回弹模量的标准试验温度为15。加载速率为2mmmin。确定加载级别，按3.2的方法测试抗压强度平均值P，大体均匀地分成10级荷载，分别取0.1P，0.2P，0.3P0.7P七级（可取成）接近的整数作为试验荷载。式中：qi相应于各级实验荷载Pi作用下的压强（MPa）；Pi施加于试件的各级荷载值（N）；E抗压回弹模量（MPa）；q5相应于第5级荷载（0.5P）时的荷载压强（MPa）；h试件轴心高度（mm）；L5相应于第5级荷载（0.5P）时经原点修正后的回弹变形（mm）（T0713-2）（T0713-3）沥青混合料单轴压缩动态模量试验（新规）沥青结合料：采用三种水平确定沥青混合料回弹模量。1第一水平，采用现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTGE20）T0738规定测试回弹模量，试验温度采用20，面层沥青混合料加载频率采用10Hz，基层沥青稳定类材料加载频率采用5Hz。2第二水平：采用公式计算确定回弹模量。试验频率60 C、10rad/s下沥青剪切模量（kPa）沥青混合料的油石比（%）压实沥青混合料的空隙率（%）试验温度捣实状态下粗集料的松装间隙率（%）沥青混合料回弹模量（MPa）第三水平：查表确定回弹模量。常用沥青混合料20C条件下回弹模量取值范围（MPa）沥青混合料类型沥青种类70号道路石油沥青90号道路石油沥青110号道路石油沥青SBS改性沥青SMA10/SMA13/SMA16-750012000AC10/AC13800012000750011500700010500850012500AC16/AC20/AC25900013500850013000750012000900013500ATB25700011000-注：ATB25为5Hz条件下回弹模量，其他沥青混合料为10Hz条件下回弹模量。沥青混合料单轴压缩动态模量试验（T0738-2011）1目的与适用范围1.1本方法适用于测定沥青混合料在线黏弹性范围内的单轴压缩动态模量。在无侧限条件下，按一定的温度和加载频率对试件施加偏移正弦波或半正矢波轴向压应力，量测试件可恢复的轴向应变。本方法适用在-10、5、20、35及50条件下采用0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、25Hz的加载频率进行测试。1.2本方法适用于试验室制备的直径为100mm2mm、高为150mm2.5mm的沥青混合料圆柱体试件。集料的最大公称粒径不得大于37.5mm。2.1材料试验机：能施加偏移正弦波或半正矢形式荷载的加载设备，施加荷载的频率在0.125Hz范围，且施加的最大应力水平应达到2800kPa。加载分辨率能达到5N。量测各实验条件下最后5次加载循环中荷载的平均幅值Pi 和可恢复轴向变形平均幅值i及同一加载循环下变形峰值与荷载峰值的平均滞后时间ti，然后根据下列各式计算测试沥青混合料的动态模量及相位角。式中：0轴向应力幅值（MPa）；Pi最后5次加载循环中轴向试件荷载平均幅值（N）；A试件径向横截面面积（可取试件上下端面面积平均值）（mm2）式中：0轴型应变幅值（mm/mm）；i最后5次加载循环中可恢复轴向变形平均幅值（mm）；l0试件上位移传感器的量测间距（mm）。式中：E*沥青混合料动态模量（MPa）；0轴向应力幅值（MPa）；0轴向应变幅值（mm/mm）。式中：相位角（）；ti最后5次加载循环中变形峰值与荷载峰值的平均滞后时间（s）；tp最后5次加载循环的平均加载周期（s）。2劲度模量沥青的劲度10-8 10-6 10-4 10-2 1 102 104 106 10810410310210110-110-210-310-450 20 10 45 弹性S=E弹-黏性劲度模量/MPa荷载作用时间/s范德普对密集配沥青混合料研究成果：上式仅适用当沥青混合料孔隙率 =3%,=0.70.9时，否则进行如下修正：3沥青混合料的强度抗剪强度抗剪强度矿料的内摩擦角沥青的粘聚力单轴贯入试验-沥青混合料抗剪切强度试验方法（新规范）适用范围（1）本方法适用于测定沥青混合料抗剪切强度，可用于沥青混合料配合比设计或施工完成后检验沥青混合料抗剪强度。（2）可室内成型或现场钻取试件。试验仪器与试件准备（1）应采用伺服液压或气压材料试验系统，测量精度不应低于1%，加载速度应由微机控制，最大量程不应小于100kN。（2）贯入压头材质应为Q235不锈钢，洛氏硬度HRC应在1030之间。压头上部为长宽厚（mm）=505010的薄板形；下部为圆柱体，对直径150mm试件，圆柱体直径高（mm）=4250，对直径150mm试件，圆柱体直径高（mm）=28.550，如图所示。贯入试验压头试验仪器与试件准备（3）可室内成型试件，也可现场钻取芯样后室内切割成型试件。试件标准直径为150mm，混合料最大公称粒径小于等于16mm时直径可采用100mm；试件高度为100mm。（4）当在拌和厂取样时，应将混合料装在保温桶中，在混合料温度下降至成型温度前迅速成型试件，不得采用混合料冷却后二次加热制作的试件。（5）试件脱模后应测定密度并计算空隙率。（6）道路石油沥青混合料试件在常温下放置时间不应小于12h，改性沥青混合料试件在常温下放置时间宜为48h，且放置时间不应超过7d。方法与步骤（1）将试件置于烘箱中，环境温度应稳定在600.5，保温不应少于5h且不超过12h。（2）将试件置于试验台上，调整试件位置使压头对准试件中心。粗调压头位置使其距离试件表面约为1mm，在继续微调压头位置使其与试件接触，直至接触压力接近0.05KN，接触压力不可超过0.05KN。启动加载，加载速度为1mm/min，记录压力和位移，当应力值降为应力极值点90%时，停止试验。取破坏极值点强度作为试件贯入强度，如图所示。(3)对非标准试件（如现场取样）应进行修正。方法见新规范单轴贯入试验典型变形-应力图 R抗剪强度（MPa）；p贯入强度（MPa）；F施加荷载极限值（N）；A压头横截面面积（mm2）；f 剪应力系数，对直径150mm 试件，f0.35，对直径100mm试件，f=0.34劈裂强度破坏的最大荷载试件长度试件的直径由劈裂试验，还可以确定沥青混合料的：（1）破坏拉应变（2）破坏劲度模量3-3沥青混合料的流变学模型和参数Maxwell模型元件组合 Kelvin模型元件组合 Burgers模型元件组合（Merchant）模型元件组合常用粘弹性模型元件 广义Kelvin模型元件组 广义Burgers模型元件组合 常用粘塑性模型元件 Bingham模型 广义Bingham模型 村山朔朗模型 西原模型 常见常见流变模型的蠕变方程流变模型的蠕变方程模型名称蠕变方程MaxwellKelvinBurgers标准线性体（Merchant）广义Kelvin广义BurgersBrigham广义Brigham村山塑朗西元模型适合沥青混合料的流变模型Burgers模型本构方程蠕变方程松弛方程指标计算（1）沥青混凝土试件的抗压强度按式（T 0713-1）计算。式中：Rc试件的抗压强度（MPa）；P试件破坏时的最大荷载（N）；d试件直径（mm）。（2）按式（T 0713-2）计算各级荷载下试件实际承受的压强qi。在方格纸上绘制各级荷载的压强qi与回弹变形Li将qi-Li关系绘成一平顺的连续曲线，使之与坐标轴相交得出修正原点，根据此修正原点坐标轴从第5级荷载（0.5p)读取压强q5及相应的L5。沥青混合料试件的抗压回弹模量按式（T0713-3）计算。