情境2沥青面层材料性能检测.

学习情境二沥青面层材料的性能检测某工地拟在公路面层中使用沥青混合料，资料如下：(1)原始资料；混合料种类——中粒式沥青混合料，最大粒径25mm。沥青混合料制备条件与施工设备：沥青混合料在工厂拌和，用摊铺机铺筑压路机碾压。(2)组成材料技术性质：沥青材料：环烷——中间基石油沥青矿质材料：碎石、砂、矿粉等分别进行筛分析。任务①：作为实验检测人员负责对使用的沥青混合料进行原材的质量检测任务②：进行沥青混合料路用性能检测。任务③：根据实际路况及环境要求对沥青混合料进行组成设计并进行验证1、理解沥青混合料的基本组成材料及结构类型1、能够根据规范要求检测各种原材的性能学习情境2-沥青混合料的性能检测2、能根据实际路用要求进行沥青混合料的配合比设计并能够进行混合料拌合后的质量控制知识目标能力目标2、掌握沥青混合料基本性质及组成设计方法单元一沥青混合料概述及组成材料性能检测1、了解沥青路面的优缺点及分类方法1、能够分析沥青路面的特点单元1-沥青混合料概述及组成材料性能检测2、根据要求完成任务①的检测工作知识目标能力目标2、理解沥青混合料的基本组成材料应具备的性能何为沥青混合料?沥青路面越来越多地被应用于不同等级的公路，其原因何在？地方道路高速公路城市道路1．沥青混合料是一种粘弹性材料，具有良好的力学性能，铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车舒适。2．路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无强烈反光，有利于行车安全。3．施工方便，施工时不需要养护，能及时开通交通。4．维修简单，旧沥青混合料可再生利用。1．沥青路面容易老化。2．温度稳定性差。但是！沥青混合料概述老化定义？在长期的大气因素作用下，因沥青塑性降低，脆性增强，粘聚力减小，导致路面表面产生松散，引起路面破坏。沥青路面老化现象夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波浪；冬季低温时易脆裂，在车辆重复作用下易产生开裂。波浪泛油温度稳定性差的表现：车辙沥青混合料材料级配组成及空隙率大小分材料组成及结构分制造工艺分公称最大粒径分1.特粗式沥青混合料2.粗粒式沥青混合料3.中粒式沥青混合料4.细粒式沥青混合料5.砂粒式沥青混合料1.连续级配沥青混合料2.间断级配沥青混合料1.密级配沥青混合料2.半开级配沥青混合料3.开级配沥青混合料1.热拌沥青混合料2.冷拌沥青混合料3.再生沥青混合料目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16F既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。沥青混合料分类热拌沥青混合料种类沥青混合料分类沥青混合料的拌合沥青混合料的运输沥青混合料的摊铺沥青混合料的碾压这就是建材课程要解决的问题这是路面施工要解决的问题沥青混合料学习内容沥青混合料的拌合拌制沥青混合料，需解决以下问题：1.对原材料有何要求？如何对其检测？2.怎样配制沥青混合料？即如何进行配合比设计？沥青混合料学习内容沥青材料沥青混合料组成材料粗集料细集料填料基质沥青改性沥青各种粒径的碎石（方孔筛）天然砂机制砂石屑矿粉最好都是碱性材料沥青混合料材料组成沥青材料针入度针入度指数软化点延度蜡含量闪点溶解度密度压碎值磨耗值表观相对密度吸水率坚固性针片状颗粒含量＜0.075mm颗粒含量软弱颗粒含量磨光值粘附性破碎面要求粗集料细集料填料表观密度含水量粒径范围外观亲水系数塑性指数加热安定性原材料名称技术指标执行标准1.《公路工程集料试验规程》JTGE42-20052.《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTJ052-2000原材料的技术要求表观相对密度坚固性含泥量砂当量亚甲蓝值棱角性沥青混合料原材料技术要求原材料检测项目及频率表工程实例分析初步判断是因沥青材料老化及低温所致：从裂缝的形状来看，沥青老化低温引起的裂缝大多为横向，且裂缝几乎为等距离间距。这与该路面破损情况吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆，延伸性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。在冬天，气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩，产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度，路面便产生开裂。每到冬天，某条沥青路面总会出现一些裂缝，裂缝大多是横向的，且几乎为等距离间距的，在冬天裂缝尤其明显。四、课堂小结沥青混合料作为现阶段最主要的柔性面层结构，主要是由沥青、粗集料、细集料及矿粉混合而成，具有良好的力学性能及路用性能；原材料性能好坏对其路用性能至关重要。单元二沥青混合料的结构类型及性能检测1、了解沥青混合料的结构类型，并能分析原理1、能够合理选择沥青混合料的结构类型单元2-沥青混合料结构类型及性能检测2、根据要求完成任务②混合料的路用性能检测工作知识目标能力目标2、掌握沥青混合料的高温稳定性及耐久性沥青混合料组成组成理论1、表面理论2.胶浆理论组成形式1.悬浮密实结构2.骨架空隙结构3.骨架密实结构三种类型矿质混合料级配曲线a—连续型密级配；b—连续型开级配；c—间断型密级配•细料多，形成连续密级配，粗集料以悬浮状态位于细集料之间。密实度高，各级集料均被次一级料隔开，不能直接形成骨架。•特点：黏聚力高，内摩擦力小，混合料耐久性好，但稳定性差。悬浮密实结构•细料少，形成连续开级配，粗集料之间紧密相连，有较多空隙。•特点：黏聚力小，内摩擦力大，混合料耐久性差，稳定性好。骨架空隙结构•间断密级配，粗料多，细料多，既能形成骨架，又有细料填充空隙。•特点：黏聚力较高，内摩擦力较大，密实度、强度和稳定性较好，耐久性较好，但施工和易性差。骨架密实结构（3）耐久性沥青混合料技术性质和技术标准1.技术性质2.技术标准马歇尔试验—稳定度（0.1mm）车辙试验—动稳定度（次／mm）（1）高温稳定性（2）低温抗裂性低温弯曲试验水稳性耐老化性耐疲劳性浸水马歇尔试验—残留稳定度（%）冻融劈裂试验—残留强度比（%）（4）抗滑性（5）施工和易性《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004就是马歇尔试验指标要求参考规范高温稳定性•定义：沥青混合料在夏季高温（60℃）条件下，经车辆荷载重复作用后，不产生车辙和波浪等病害的性能。•评价方法：马歇尔试验、车辙试验（高速、一级、快速、主干路）稳定度越大，流值越小，说明高温稳定性越好。稳定度MS、流值FL、马歇尔模数T=10MS/FL马歇尔稳定度试验高温稳定性动稳定度越大，说明高温稳定性越好。影响混合料高温稳定性的因素：沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状211212)(CCddNttDS车辙试验•沥青混合料为弹性一粘性一塑性材料，其物理性质随温度而有很大变化。沥青混合料在低温下抵抗断裂破坏的能力，称为低温抗裂性能。•混合料随温度降低，变形能力下降，路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝•引起原因：①气温骤降引起收缩，层内温度应力超过抗拉强度产生开裂；②低温收缩疲劳裂缝，主要发生在温度变化频繁的温和地区。•措施：设计时选择沥青要稠度较低、温度敏感性低、抗老化能力强•评价方法：低温劈裂试验、直接拉伸试验、弯曲蠕变试验及低温弯曲试验低温抗裂性•沥青混合料的耐久性是指其在修筑成路面后，在车辆荷载和大气因素（如阳光、空气和雨水等）的长期作用下，仍能基本保持原有性能的能力。•一般采用马歇尔试验测定沥青混合料试件的空隙率、饱和度和残留稳定度等指标，来评价沥青混合料的耐久性。耐久性残留稳定度越大，水稳性越好残留强度比越大，水稳性越好水稳性耐老化性耐疲劳性浸水马歇尔试验—残留稳定度（%）冻融劈裂试验—残留强度比（%）•沥青路面的粗糙度与矿料的表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等有关。抗滑性硬质有棱角的集料沥青用量超过最佳用量0.5%时，抗滑系数明显降低含蜡量符合要求测定指标：磨光值、道瑞磨耗值和冲击值•影响沥青混合料施工和易性的因素很多，如当地气温、施工条件以及混合料性质等。•单纯从混合料材料性质而言，影响施工难易性的首先是混合料的级配情况。此外，当沥青用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容易产生疏松，不易压实；反之，如沥青用量过多，或矿粉质量不好，则容易使混合料粘结成块，不易摊铺。间断级配混合料的施工和易性就较差。施工和易性四、课堂小结通过沥青混合料性能学习，需要掌握沥青混合料的性能检测方法，并能根据测定的结果来评判沥青混合料路用性能的好坏单元三沥青混合料配合比组成设计1、理解沥青混合料的基本组成设计方法1、能够根据规范要求进行混合料配合比设计学习情境5-沥青混合料的性能检测知识目标能力目标2、掌握沥青混合料目标配合比中最佳沥青用量确定方法学习任务书某工地计算某公路面层沥青混合料中各种矿质材料的配合比，用马歇尔试验的稳定度等指标确定沥青最佳用量。•(1)设计原始资料；混合料种类——中粒式沥青混合料，最大粒径25mm。•沥青混合料制备条件与施工设备：沥青混合料在工厂拌和，用摊铺机铺筑压路机碾压。•(2)组成材料技术性质：•沥青材料：环烷——中间基石油沥青，测定针入度、软化点、延度三大指标，试验结果符合技术要求。•矿质材料：碎石、砂、矿粉等分别进行筛分析。•要求：1）用矩形图解法确定矿质混合料级配组成。•2）确定沥青混合料的沥青最佳用量。目标配合比设计阶段生产配合比设计阶段生产配合比验证阶段矿料的组成设计最佳沥青用量确定图解法或试算法集料筛分（水洗法）马歇尔试验确定工程级配范围预估计算沥青用量沥青与集料相对密度测定配合比设计三个阶段目标配合比与生产配合比都是两方面的设计，二者有何区别？沥青混合料配合比阶段设计内容沥青混合料配合比设计三个阶段目标配合比设计阶段•（优选材料、矿料级配、最佳OAC，供拌和机确定冷料仓的供货比例、进料速度及试拌使用）•生产配合比设计阶段•（确定各热料仓的配合比，供拌和机控制室使用）•生产配合比检验阶段•（通过试拌试铺，确定施工温度；机械组合；施工工艺；虚铺系数；生产用标准配合比和最佳油石比；建立钻芯法与核子仪的检测密度的相关性。）•确定级配允许波动范围矿料通过皮带输入拌和楼干燥筒加热振动筛二次筛分热料提升到拌和楼热料仓根据目标配合比的OAC、OAC±0.3%三组沥青用量根据热料比例确定生产配合比最佳沥青用量OAC图解法确定热料比例生产配合比目标配合比图解法确定冷料比例确定目标配合比最佳沥青用量OAC取样冷料筛分根据冷料比例成型5组马歇尔试件通过调整控制室皮带转速达到设计比例青用量确定提供标准为生产配合比最佳沥热料比例与最佳沥青用量输入控制室计算机生产沥青混合料热料筛分取分级目标配合比与生产配合比设计关系图成型3组马歇尔试件沥青混合料配合比阶段设计区别马歇尔配合比设计步骤•1.确定混合料类型，结合规范级配，调整工程设计级配范围；•2.原材料的选择，试验；•当单一规格集料的质量指标达不到技术要求时，按照集料配合比计算的质量指标符合要求时，工程上允许使用。对受热易变质的集料，宜采用经拌和楼烘干后的集料进行检验。•3．在工程设计级配范围内调整1~3不同的矿料级配；•使包括0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔在内的较多筛孔的通过率分别位于设计级配范围的上方、中值及下方。混合料中天然砂的用量通常不宜超过集料总量的20%。马歇尔配合比设计步骤•4.初选5组油石比，对1~3不同的级配分别进行马歇尔试验；•拌和温度、击实温度•5.测定体积指标、马歇尔稳定度、流值，调整最佳油石比OAC；•6.分析比较，确定1组级配及最佳OAC；•7.进行配合比检验：•抗高温性--车辙试验（T0719）•抗低温性--弯曲试验（T0715）•水稳定性—浸水马歇尔（T0709）•冻融劈裂试验（T0729）•渗水检验—渗水试验（T073）材料选择、取样材料试验其他材料，外掺剂等粗集料、细集料、矿粉沥青或改性沥青结合料确定试验温度在工程设计级配范围内设计供优选用的1～3组不同的矿料级配对设计的设计级配，初选5组沥青用量，拌和混合料，分别制作马歇尔试件测定试件毛体积相对密度计算VV、VMA、VFA等体积指标技术经济分析确定1组设计级配及最佳沥青用量进行马歇尔试验，与马歇尔设计标准比较完成配合比设计，提交材料品种、配比、矿料级配、最佳沥青用量