2017.12沥青及混合料试验

沥青混合料马歇尔配合比设计及施工质量检测山西省交通科学研究院2017年12月主要内容沥青混合料配合比设计材料的质量控制沥青及沥青混合料试验检测JTGF40-2004矿料级配范围的三层含义•第一是规范规定的级配范围是最基本的要求。必须兼顾全国各种不同情况，由于它适用于全国，适用于不同等级、不同气候条件、不同交通条件、不同层次的各自情况，所以这个范围必然只能规定的很宽。这样给设计单位和建设单位有充分选择级配的自由。•第二工程设计矿料级配范围针对具体工程，气候条件、交通条件，公路等级，已建公路的成功经验调整。•第三施工级配允许的级配波动范围用于检查沥青混合料的生产质量JTGF40-2004矿料级配范围的三层含义AC-16密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围通过下列筛孔(mm)的质量百分率(％)191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075规范级配10090-10076-9260-8034-6220-4813-369-267-185-144-8工程级配10090-10080-9066-7846-5834-4422-3216-2411-197-144-8施工级配允许波动范围+7～-2±5±5±5±4±4±4±4±4±2JTGF40-2004矿料级配范围的三层含义调整工程设计级配范围的原则⑴首先规范确定采用粗型或细型的混合料。对夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料，并取较高的设计空隙率。对冬季温度低、且低温持续时间长的地区，或者重载交通较少的路段，宜选用细型密级配沥青混合料，并取较低的设计空隙。⑵为确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成平坦的S型级配曲线。⑶确定工程设计级配范围时应考虑不同层位的功能需要，经组合设计的沥青路面应能满足耐久、稳定、密水、抗滑等要求。⑷根据公路等级和施工设备的控制水平，确定的工程设计级配范围应比规范级配范围窄，其中4.75mm和2.36mm通过率的上下限差值宜小于12%。⑸沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析。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。沥青混合料配合比设计三个阶段目标配合比设计阶段——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%。沥青混合料配合比设计三个阶段目标配合比设计阶段——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）水稳定性—浸水马歇尔（T0709）冻融劈裂试验（T0729）抗低温性--弯曲试验（T0715）渗水检验—渗水试验（T073）沥青混合料配合比设计三个阶段目标配合比设计阶段——马歇尔配合比设计步骤2.402.422.442.462.482.502.524.04.55.05.56.0密度（g/cm3）油石比（％）油石比－密度曲线16171819202122234.04.55.05.56.0稳定度（kN）油石比（％）油石比－稳定度曲线沥青混合料配合比设计三个阶段目标配合比设计阶段——最佳油石比确定1.02.03.04.05.06.07.04.04.55.05.56.0空隙率（％）油石比（％）油石比－空隙率曲线2.02.53.03.54.04.55.04.04.55.05.56.0流值（mm）油石比（％）油石比－流值曲线沥青混合料配合比设计三个阶段目标配合比设计阶段——马歇尔配合比设计步骤304050607080901004.04.55.05.56.0饱和度（％）油石比（％）油石比－饱和度曲线12131415161718194.04.55.05.56.0矿料间隙率（％）油石比（％）油石比－矿料间隙率曲线沥青混合料配合比设计三个阶段目标配合比设计阶段——马歇尔配合比设计步骤a1=5.5％a2=4.7％a3=4.9％a4=4.7％OAC1=4.95％OACmin=4.5％OACmax=5.1％OAC2=4.80％OAC=4.9％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、最佳沥青用量按规定进行车辙试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、低温弯曲试验、矿渣膨胀试验等，检验配合比设计是否合理合格不合格不合格合格确定工程设计级配范围确定理论最大相对密度沥青混合料的类型规范规定的矿料级配范围普通沥青用真空法改性沥青用计算法或马歇尔配合比设计流程图沥青混合料配合比设计三个阶段目标配合比设计阶段——沥青混合料配合比验证对于高速公路和一级公路的公称最大粒径等于或小于19mm的AC、SMA、OGFC混合料，需在配合比设计基础上进行性能验证。1、抗高温性--车辙试验（必须）2、水稳定性—浸水马歇尔和冻融劈裂试验（必须）3、抗低温性--弯曲试验（宜）4、渗水检验—渗水试验（宜）沥青混合料配合比设计三个阶段生产配合比设计阶段振动筛的选择标准筛筛孔2.364.759.513.2161926.531.537.553振动筛筛孔3~461115192230354110沥青混合料配合比设计三个阶段生产配合比设计阶段转速(r/min）流量(T/h)(kg/min）010020030040050080060070090010008.45203040（141）10（304.2）18.25（471.3）28.28...转速(r/min）流量(T/h)(kg/min）010020030040050080060070090010008.45203040（141）10（246.7）14.8（304.2）18.25（471.3）28.28...沥青混合料的拌和设备的标定沥青混合料配合比设计三个阶段生产配合比验证阶段按生产配合比结果进行试拌、铺筑试验段，并取样进行马歇尔试验，同时从路上钻取芯样观察空隙率的大小，由此确定生产用的标准配合比。最后进行如下试验验证混合料的高、低温性能。1）马歇尔试验2）车辙试验3）浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验4）低温小梁弯曲试验难点1：沥青技术指标的选择确定道路石油沥青、改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青等。问题1：技术指标的选择没有针对性。比如：长大纵坡、频繁制动等特殊路段的面层沥青复合式路面中水泥混凝土面板上的粘层沥青桥面铺装层的防水粘结层沥青封层沥青……解决方案：设计时针对不同的路段、使用部位、特殊要求、用途分别对待，专门设计技术指标。1.沥青质量控制材料的质量控制问题2：关键技术指标在施工过程中不控制，出了问题不知道。比如：60℃动力粘度；老化后的延度SBS改性沥青的离析解决方案：（1）加强对沥青关键指标的检测；（2）改性沥青不仅控制成品质量，还要控制原材料的质量。（3）建立第三方试验检测机构的过程抽检制度。1.沥青质量控制材料的质量控制难点2：SBS改性沥青的质量控制问题1：SBS与基质沥青的配伍性差，发生离析。解决方案：（1）对配伍性进行试验研究，选择配伍性好的沥青与SBS；（2）加强质量检测，缩短改性沥青存放时间。材料的质量控制1.沥青质量控制难点2：SBS改性沥青的质量控制问题2：SBS掺量不足，改性沥青的技术指标不合格。解决方案：对SBS改性沥青加工厂进行加工质量监控、旁站监理。材料的质量控制1.沥青质量控制难点3：SBS改性沥青的质量控制问题3：SBS质量解决方案：对SBS改性沥青加工厂进行材料进场四方签认。主要内容包括：签认SBS质量、来源、数量，监控成品技术指标。白色柱状物体浅黄色粉状杂质材料的质量控制1.沥青质量控制难点3：SBS改性沥青的质量控制问题４：SBS加工环节控制不严，细度不足，成品技术指标不合格。解决方案：改性剂融胀---分散磨细---继续发育（时间、温度是关键）通过试验确定加工遍数，严格管理。粒径指标10～20μ(1遍)8～12μ（2遍）2～5μ（3遍）25℃针入度676256软化点5570825℃延度143852软化点差/3.5（73-69.5）1.0(71.5-70.5)材料的质量控制1.沥青质量控制难点：集料的料源、规格控制问题1：料源多、质量层次不一，“百家饭”问题2：规格不一样，随进随用解决方案：应选好料源，做好料源的管理，提前备料材料的质量控制2.集料质量控制集料管理要求----料源的管理碎石场应采取的措施----应统一专门加工①控制片石质量：风化石、山皮土不能投入碎石机中②采用二级或三级破碎工艺二级工艺——一级鄂式二级反击式或锤式或锥式三级工艺——一级鄂式二级反击式三级锥式或反击式材料的质量控制2.集料质量控制集料管理要求----料源的管理碎石场应采取的措施----应统一专门加工③多个加工场的筛孔要统一。标准筛孔（最大公称粒径）2.364.759.513.2161926.531.537振动筛筛孔2.5611151922303541振动筛筛孔孔径（mm）材料的质量控制2.集料质量控制集料管理要求---料场的管理沥青拌和厂集料堆放措施：⑴存放粗集料的场地必须硬化，硬化层可采用铺15-20cm的C10贫混凝土或7天强度不小于2.5MPa的水泥稳定碎石（或砂砾）。⑵各种规格的粗集料应采用墙隔离措施搭棚或覆盖分别存放。⑶集料进场宜采用分层堆料方式，每一层料堆顶部经推土机推成平台后，采用平堆卸料。材料的质量控制2.集料质量控制集料管理要求---料场的管理施工时要注意粗集料颜色、针片状含量的变化，是否混有山皮料，及时检测压碎值、针片状含量，如有问题，向料场提出控制毛料质量或更换锤板等要求。外观--石料品种及含泥量、针片颗粒含量、颗粒组成、软石含量。筛分--颗粒组成发生变化时--调整冷料仓比例。材料的质量控制2.集料质量控制细集料技术要求细集料可以采用天然砂、人工砂或石屑，细集料应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并有适当的级配范围。细集料洁净程度的技术指标：含泥量砂当量区分细砂和土--天然砂亚甲蓝值区分石粉和土--机制砂、石屑材料的质量控制2.集料质量控制难点：填料（矿粉）的原料、工艺、质量控制问题1：用含土石屑加工、用水泥厂的生料代替矿粉问题2：0.075mm的含量不足问题3：用回收粉尘问题4：矿粉在贮存中受潮解决方案：应选好原材料，禁用水泥生料，做好料源的管理；从拌合站切断回收粉的管道；做好用量计划，在雨季施工时不过多贮存。材料的质量控制3.填料质量控制矿粉矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，不建议使用水泥厂加工；加工矿粉用碎石须采用洁净的10mm以上，重点控制矿粉0.075mm的通过率在80%-90%；拌