沥青砼配合比设计讲座

沥青与沥青混合料试验——配合比设计2004.2沥青混合料设计方法的发展目的:–获得符合设计要求的、经济的集料与沥青的混合物已有的沥青混合料设计方法–马歇尔法–维姆法新方法–Superpave旋转压实法沥青混合料设计的要求有足够的沥青保证路面的耐久性在交通荷载作用下有足够的稳定性有足够的空隙率–不能过大，以防止环境破坏–不能过小，以便在交通荷载作用下有进一步压密的空间有足够的工作性维姆沥青混合料设计法该方法仅在美国少数几个州存在。技术指标与路用性能符合较好。试验方法、设备较复杂。马歇尔沥青混合料设计法马歇尔混合料设计在20世纪30年代末由美国密西西比州公路局BruceMarshall发明。试验方法、试验设备较简单。马歇尔设计方法的主要缺点不能精确地判别不同交通量对沥青混合料技术指标的要求；与路面结构设计不挂钩；不能预防路面早期破坏；不适用于大粒径沥青混合料；不适用某些聚合物改性沥青；试件成型方法不能模拟行车压实；不适用于开级配沥青混合料；沥青混合料没有老化过程，与现场条件不符。1987年美国公路战略研究计划（SHRP）进行一项为期五年耗资5000万美元的沥青课题研究，旨在制定一个新的沥青和沥青混合料规范、试验和设计方法。SHRP沥青课题的最终研究成果称为Superpave，即高性能沥青路面的意思，包括一个胶结料规范、混合料设计体系和分析方法。Superpave混合料在设计过程中充分考虑到了气候环境条件和交通量的影响，在试件成型过程中模拟路面的实际施工过程。由于采用了新的沥青混合料设计方法，其集料级配更趋于嵌挤、密实，高温稳定性好，适于交通量大和抗车辙要求高的公路。在施工确保合适空隙率的前提下，抗水害性能和抗疲劳性能也较好。Superpave与传统的AK型和AC型沥青混合料相比，施工难易程度和工程造价基本相当，也被称为“穷人的SMA”。美国近十年的使用表明，这种混合料抗车辙性能好，实际使用中也不易发生早期破坏，Superpave是美国目前应用最多的混合料，2001年占美国热拌沥青混合料总量的82%。目前仅有个别州未使用该技术。Superpave沥青混合料设计法原材料选择沥青胶结料矿质集料其它外掺剂沥青混合料配合比设计沥青胶结料针入度规范常规试验Superpave采用了全新系统来试验、规范和选择沥青结合料针入度沥青胶结料规范三大指标针入度延度软化点针入度指数密度闪点溶解度含蜡量针入度沥青结合料规范60℃粘度135℃粘度TFOT后残留物质量损失针入度比（25°C）延度（不可用RTFOT替代）试验结果影响因素：针入度标准针试验温度试样均匀性（无气泡）延度刮模方式（从中间向两边）拉伸速度试验温度试件浸入水中深度（不小于10厘米）试验结果影响因素：软化点刮模（表面与环面齐平）使用蒸馏水水温均匀水温上升速度针入度指数（感温性能）同针入度计算方法温度区间试验结果影响因素：密度试样勿粘附瓶口、瓶壁上方试样无气泡试样在干燥器中干燥使用蒸馏水试验温度闪点升温速度一瞬即灭的蓝色火焰试验结果影响因素：溶解度清洗至滤液无色透明为止闪点(安全性)溶解度(纯度)试验结果影响因素：含蜡量试验温度真空干燥箱的使用分样质量试验方法计算方法试验结果影响因素：薄膜加热试验试验前后，试样均放入干燥器中冷却烘箱达到恒温（163℃）后放入试样烘箱温度回升至162℃开始计时薄膜加热试验烘箱外部旋转架盘子温度计6mmSuperpave沥青结合料规范分级体系在气候的基础上提出PG64-22PerformanceGrade（性能等级）平均7天最高路面温度最低路面温度PG46PG52PG58PG64PG70PG76PG82(RotationalViscosity)RV9090100100100(110)100(110)110(110)(FlashPoint)FP4652586470768246525864707682(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss1.00%(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardening28-34-40-46-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-34Avg7-dayMax,oC1-dayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL1.00kPa5000kPa2.20kPaS300MPam0.300ReportValue1.00%20Hours,2.07MPa107425221916131072522191613312825221916343128252219373431282540373431(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness&“m”-value-24-30-360-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-240-6-12-18-24-24-30-360-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-240-6-12-18-24PerformanceGrades（性能等级）(DynamicShearRheometer)DSRG*/sin(DynamicShearRheometer)DSRG*/sin3Pa.s@135oC230oCCECPG46PG52PG58PG64PG70PG76PG82(RotationalViscosity)RV9090100100100(110)100(110)110(110)(FlashPoint)FP4652586470768246525864707682(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss1.00%(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardening28-34-40-46-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-34Avg7-dayMax,oC1-dayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL5000kPa2.20kPaS300MPam0.300ReportValue1.00%20Hours,2.07MPa107425221916131072522191613312825221916343128252219373431282540373431(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness&“m”-value-24-30-360-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-240-6-12-18-24-24-30-360-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-240-6-12-18-24PG规范的原理(DynamicShearRheometer)DSRG*/sin(DynamicShearRheometer)DSRG*/sin3Pa.s@135oC230oCCEC5864TestTemperatureChangesSpecRequirementRemainsConstant1.00kPaPG46PG52PG58PG64PG70PG76PG82(RotationalViscosity)RV9090100100100(110)100(110)110(110)(FlashPoint)FP4652586470768246525864707682(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss1.00%(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardening28-34-40-46-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-34Avg7-dayMax,oC1-dayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL5000kPaS300MPam0.300ReportValue1.00%20Hours,2.07MPa107425221916131072522191613312825221916343128252219373431282540373431(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness&“m”-value-24-30-360-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-240-6-12-18-24-24-30-360-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-24-300-6-12-18-240-6-12-18-24永久变形(DynamicShearRheometer)DSRG*/sin(DynamicShearRheometer)DSRG*/sin3Pa.s@135oC230oCCEC1.00kPa2.20kPa•Unaged•RTFOAged永久变形用高温劲度表示–原样沥青G*/sin1.00kPa–RTFO老化沥青G*/sin2.20kPa路面使用寿命的早期阶段重车PG46PG52PG58PG64PG70PG76PG82(RotationalViscosity)RV9090100100100(110)100(110)110(110)(FlashPoint)FP4652586470768246525864707682(ROLLINGTHINFILMOVEN)RTFOMassLoss1.00%(DirectTension)DT(BendingBeamRheometer)BBRPhysicalHardening28-34-40-46-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-34Avg7-dayMax,oC1-dayMin,oC(PRESSUREAGINGVESSEL)PAVORIGINAL1.00kPa2.20kPaS300MPam0.300ReportValue1.00%20Hours,2.07MPa107425221916131072522191613312825221916343128252219373431282540373431(DynamicShearRheometer)DSRG*sin(BendingBeamRheometer)BBR“S”Stiffness&“m”-value-24-30-360-6-12-18-