柔性基层混合料设计与施工培训课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,柔性基层混合料设计与施工要点,张登良 教授,一、沥青稳定碎石基层,（一）沥青稳定碎石基层特点及基本要求,1特点,兼具板体性与柔韧性,使路面结构受力更加均匀,强度形成快,可避免沥青路面过早开裂（反射裂缝）,2基本要求,一定的强度扩散荷载,稳定性与耐久性,抗疲劳开裂和永久变形,（二）沥青稳定碎石基层的应用,表1.1 欧洲各国最传统的沥青基层应用情况,国家,德国,英国,法国,北欧,意大利,西班牙,术语,沥青结合料承重层,DBM,GB、EME,Strato di base,G20、25,公称粒径,32,28，40,10，14，20,25，32,25-60,20，25,胶结料,类型,50/70,50、100、200,35/50（GB）20/30，或改性（EME）,70/100,50/70，70/100一般不改性,50，100，200,沥青用量%,3.6,3.5-4,3.5-4(GB)6(EME),3-5,3.5-4.5,3.5-4,空隙率%,3-8,2-8,4-12(GB)6-10(EME),8-12,6-12,厚度cm,大于8,7-10(28)9.5-14(40),8-15(GB)6-15(EME),大于6,6-15,4.5-15,注：北欧：包括挪威、瑞典、丹麦、芬兰、冰岛等国。,表1.2 日本、澳大利亚以及我国台湾省沥青基层应用情况,国家,台湾,日本,澳大利亚,加拿大BC,印度,越南,术语,沥青处理基层,沥青稳定基层,DBM,ATB,公称粒径,传统：19，25,新增加：25，35,传统：37.5,新增加：31.5,20,28,40,19,25,25,25,胶结料类型,传统以85100为主,现部分地区已改用60/70,一般为60/80,80/100;大粒径为40/60,60/80通常采用改性沥青,75/60,40/50,25/30,80/100,150/200,200/300,60/70,-,沥青用量%,3-5,-,-,-,4.5-6,4,空隙率%,传统3-10；大粒径沥青混凝土3-5,3-12,轻交通：3-5，重交通5,重交通：4-6,轻交通：3-8,3-5,5-8,厚度cm,-,最大粒径的2倍（5cm）以上,4.5(20),5(28),10(40),-,5-10,-,表1.3 美国部分州、部门密级配沥青基层应用情况,州、部门,德州,加州,路易斯安那,FHWA,选择指南,1）,术语,沥青稳定基层,沥青混凝土基层,沥青凝土基层,沥青稳定基层,沥青混凝土基层,公称粒径,ATB：25,35,HAC：22.4,31.5,20,25,ATB：,19,25,37.5,HAC,：19,25,19,25,35,胶结料类型,-,PG64-22,-,-,沥青用量%,3-9,-,空隙率%,3-5,-,3-5,3-5,-,厚度cm,-,-,-,-,5.7-7.5(19),7.5-10(25),10-15(37.5),注：,1）,为2001年NAPA和FHWA路面沥青混合料类型选择指南,表1.4 Peport 386给出的美国各州大粒径密级配沥青混合料应用情况,州,阿肯色,科罗拉多,肯塔基,密歇根,新墨西哥,俄勒冈,田纳西,德州,加州,公称粒径,37.5,19,25,37.5,25,25,30,37.5,37.5,25,37.5,空隙率,3-6,3-5,4.3-4.9,3.5-6.5,3-4,3.5-4.5,4,3-5.5,3.4,4-7,沥青用量,2.5-7,3.7-5.7,4.5-4.7,3-3.7,3.5-5,3.6-4.3,8,3-8,2.5-8.1,4.9-5.7,1绝大部分国家采用密级配的中粒式，粗粒式或特粗粒式沥青稳定碎石基层；,2最大粒径,欧州：25mm、28mm、32mm、40mm,美国：1937.5mm,日本：传统37.5mm、新增31.5mm,台湾：传统19mm、25mm 开始应用大粒径沥青混凝土最大粒径为25mm、30mm（提高强度，减小沥青用量）,澳大利亚：,20mm,、,40mm,（重载交通）,3空隙率,一般36%，也有38%,有些采用开级配沥青稳定碎石，其空隙率18%,4沥青标号,法国：沥青稳定碎石一般35/50，高模量沥青混凝土基层20/30,澳大利亚：40/50，重交通道路25/35,英国：40/50,加拿大、西班牙：特软沥青为200号,台湾：85/100、60/70（重交通）,日本：60/80、80/10040/60（重交通）,印度：60/70,美国：骨架型结构，允许采用较软沥青,中国：一般50/70，寒冷地区90号，高温地区，爬坡路段30/50,5混合料级配,美国：大碎石沥青混合料可提高结构性能与经济性（粗集料较多，则VMA相对低，沥青用量可降低）。粗集料较多，可形成骨架结构，对沥青的数量与质量的依赖性会降低，还可采用较软的沥青。,表2 2002年俄亥俄州大马歇尔标准,筛孔,mm,53,37.5,25,19,12.5,9.5,4.75,2.36,1.18,0.60,0.3,0.075,通过率,%,100,85-100,68-88,56-80,44-68,37-60,22-45,14-35,8-25,6-18,4-13,2-6,中国：骨架密实结构骨架的空隙由少量细集料、矿粉和沥青填充。,表3 建议的密级配沥青碎石级配范围,53,37.5,31.5,26.5,19,16,13.2,9.5,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,0.075,ATB-25,100,90-100,60-80,48-68,42-62,32-52,20-40,15-32,10-25,8-18,5-14,3-10,2-6,ATB-30,100,90-100,70-90,53-72,44-66,39-60,31-51,20-40,15-32,10-25,8-18,5-14,3-10,2-6,ATB-35,100,90-100,75-92,65-85,49-71,43-63,37-57,30-50,20-40,15-32,10-25,8-18,5-14,3-10,2-6,该级配范围位于,AC-,型与型之间。实验表明，其具有较低的沥青用量，小的空隙率和良好的路用性能。,（三）沥青稳定碎石基层混合料设计方法,1试件成型方法及技术指标试验方法,表4.1 各规范沥青基层混合料成型方法及设计参数,国家,日本,加拿大,越南,印度,德国,成型方法,标准马歇尔双面75次,标准马歇尔双面75次,标准马歇尔双面75次,标准马歇尔双面75次,标准马歇尔双面50次,设计参数,体积参数及马歇尔指标,体积参数及马歇尔指标,体积参数及马歇尔指标,体积参数及马歇尔指标,体积参数及马歇尔指标,国家,英国,南非,法国,澳大利亚,台湾省,成型方法,振动锤成型,1）,击实锤击实,2）,旋转压实仪,旋转压实仪,大马歇尔双面122、标准马歇尔双面75次,设计参数,体积指标、力学性能试验(包括回弹模量和永久变形),三个标准：体积参数（空隙率和VMA）、IDT试验（如抗拉强度/破坏应变）以及动态蠕变模量,混合料性能指标，包括室内空隙率、车辙、疲劳、直接拉伸、混合料模量等,Superpave混合料性能指标,体积参数及马歇尔指标,注：1）vibrating hamber,试件直径152mm，试件成型后，被修剪成高70mm,2）Rotatiing-base Marshall，试件直径152mm，击实锤击实，同时具有一定的搓 揉作用；,3）大粒径沥青混合料采用大马歇尔试验，传统的沥青处理基层采用标准马歇尔。,表4-2 美国各州、部门沥青基层混合料成型方法及设计参数,项目,FHWA,AI,Marshall,Hveem,Superpave,1969年,1992年,1995年,成型,方法,标准马歇尔HAC基层,1）,：性能A：双面75次性能B：双面50次沥青稳定基层,2）,：双面50次,施转压实,标准马歇尔双面50次,标准马歇尔重交通：双面75次,中交通：双面50次,轻交通：双面35次,一般标准同1992标准，同时要求对于大粒径的沥青混合料采用大马歇尔,设计,参数,体积参数及马歇尔指标,Hveem指标,Superpave指标,体积参数及马歇尔指标,注：1）Marshall稳定度或单轴压缩试验抗压强度要求，以及单轴压缩试验中残余强度比或抗拉强度试验中抗拉强度比要求；,2）Marshall稳定度要求，同时须满足单轴抗压试验或拉伸强度试验技术要求。,表4.3 美国各州、部门沥青基层混合料成型方法及设计参数,项目,路易斯安那州,得州,阿肯色，俄亥州，新墨西哥，肯塔基、密歇根，田纳西，宾夕法尼亚等州,加州,Marshall,Superpave,沥青稳定基层,沥青混凝土基层,大粒径密级配沥青混合料,大粒径密级配沥青混合料,成型方法,标准马歇尔双面75次,旋转压实,旋转压实,旋转压实,大马歇尔双面112次或标准马歇尔双面75次,Hveem,（1）马歇尔法仍是当前世界上使用最普遍的方法之一。,（2）大马歇尔试件,用于粒径较大的混合料（26.5mm）,试件尺寸扩大1.5倍（直径150mm，高95.2mm）,直径应大于公称粒径的4倍,击实次数亦增大1.5倍（5075，75112次）,稳定度和流值的标准相应提高2.25倍和1.5倍,（3）试验表明,集料击碎：大马歇尔优于标准马歇尔,密度：大马歇尔小于标准马歇尔,空隙率：大马歇尔大于标准马歇尔,VFA：大马歇尔小于标准马歇尔,稳定度、流值：从大量数据统计,稳定度比值平均为2.05,流值比值平均为1.46,均接近理论值,（4）混合料空隙率的确定方法,混合料的最大理论密度用真空法测定,混合料的毛体积密度通常采用表干法，当吸水率大于2%时宜采用蜡封法，对空隙率大于8%时宜采用体积法。,（5）最佳沥青用量的确定方法,按照规范：用稳定度最大值，密度最大值，空隙率范围中值（或要求的目标空隙率），饱和度范围中值分别对应的油石比a,1,、a,2,、a,3,、a,4,的平均值，作为OAC,1,。,当密度和稳定度未出现峰值时，以空隙率的中值或要求的目标空隙率所对应的沥青用量为OAC,1,。,2沥青稳定碎石基层混合料设计标准,表5.1 部分规范沥青基层混合料马歇尔设计标准,单位,俄亥俄州,台湾吴学礼推荐,台湾省“行政院公共工程委员”规范,AI95版,(重交通),FHWA,路易斯,安那州,日本,越南,加拿大(重交通),击实次数,(双面),次,大112,大112,大112,小75,小75,大112,大112,小75,小75,小75,小75,空隙率,%,4.5,3.5-5.5,3-5,3-12,3-5,3-8,3-5%,3-12,5-8,4-6,VFA,%,65-75,50-80,实测,60-75,VMA,%,11.5,11.5,按公称粒径和设计空隙率确定,11,12,13,稳定度,KN,13.3,13.4,20,8,8,18,6.3,3.43,8,8,流值,mm,7.1,7.1,2.5-5,2-4,2-3.5,3-5.5,4.75mm）的破裂面通常要求不小于60%，以及75%的颗粒须具有2个以上的破裂面。,（2）粗集料的强度,一般用抗压碎值和抗磨耗值鉴定集料的强度,（3）有害物质控制,通常用砂当量、有机物、粘土团，以及硫酸盐含量作为控制指标,（4）耐久性,一般采用冻融试验或硫酸镁安定性试验确定其耐久性,表6 各规范级配碎石基层、底基层材料类型和技术要求,国家或部门,液限,塑指,磨耗值,砂当量,耐久性要求,安定性要求,材料类型要求及其它,FHWA,25%,50%,粗料：35