浅谈热拌沥青沥青混合料的配合比设计与施工-.pptx

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,讲述内容,一、项目概况,二、沥青混合料概述,三、原材料质量控制,四、级配设计,五、配合比设计,六、质量控制,七、路面常见病害原因分析,AC-25G,沥青混合料的组成结构,沥青混合料是一种热塑性材料，由沥青、粗集料、细集料及矿粉在高温下拌和而成，形成粗集料骨架和细集料填充的结构类型。,AC-25G,型属连续粗粒式悬浮半密实结构混合料，经研究、实验对比其良好的性能后设计的改进型级配。在高速公路技术发展上一个继进，有着很好的性能。,原材料重要性,原材料为混合料的主要组成部分，其质量不可忽视，它也直接影响到混合料的性能，所以必须有一个固定的样品来源以便控制，并严格检测原材料的各项指标。当前集料质量差，变异性大的问题突出，市场混乱，难以控制，要象重视沥青一样重视集料的生产和质量,粗集料要求,粗集料的质量对混合料的高温稳定性有很大的影响，主要表现在,A、,集料颗粒的粗大、表面粗糙度、破碎面积大、形状的方正,B、,良好的粘附性；,C、,石料的吸水率也不可忽视，吸水率过大水份会长期包裹于沥青薄膜内，对集料的沥青膜造成水破坏再加上自然环境等因素老化，沥青膜脱落从而破坏混合料；,D、,主要筛孔 的通过率要求，26.5,mm,要求通过量为7085%。,我部下面层石料的规格要求,编号,规格（,mm）,加工筛孔（,mm要求,1#料,13.231.5,3132,31.5,mm,通过率为100%,26.5,mm,通过量为7085%,2#料,4.7513.2,16,3#料,2.364.75,6,0.075,mm,通过率3%,4#料,2.36,mm,以下,3,0075,m,通过率10%,指 标,压 碎值,磨 耗损 失,视 密度,吸 水率,粘 附性,坚 固性,针 片状,软 石含 量,0.075含 量,检 测结 果,18.2,19.1,2.740,0.6,5级,2.6,10.3,1.8,0.5,标 准,22,25,2.50,2.0,5级,12,15,3,1,细集料质量要求,1、尽量采用机制砂，细集料应与沥青有良好的粘结能力；2、避免使用粘结性能差的天然砂及花岗岩、石英岩等酸性岩石破碎的人工砂或石屑，如需要使用时应采用抗剥离措施，以增强混合料使用寿命。天然砂的使用1、要控制它的级配细度模数；2、要保持其洁净无杂质；3、更要严格控制其用量（10%以下）以集料的6%为宜，尽量少用或不用。砂用量过大会影响到混合料的水稳定性、高温稳定性、耐久性。,石屑与天然砂的对比,性能,石屑,天然砂,棱角性,42%,45%,粘附性,好,差,高温稳定性,好,差,水稳定性,好,差,空隙率,大,小,施工和易性,差,好,沥青面层用机制砂或石屑规格,石屑是采石厂破碎石料时通过4.75,mm,的筛下部分，采石厂在生产石屑的过程中应具备除尘设备石屑0.075,mm,以下含量，应控制在10%以下，级配列表如下：,规格,公称粒径（,mm）,水洗法通过各筛孔的百分率%,9.5,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,0.075,S15,05,100,90-100,60-90,40-75,20-55,7-40,2-20,0-10,S16,03,100,80-100,50-80,25-60,8-45,0-25,0-15,细集料技术指标,具有一定的级配及棱角性，洁净、干燥、无风化、无杂质、不含泥土其质量满足规范要求,。,指 标,视密度,坚固性,砂当量,0.075含量,塑性指塑,标 准,2.50,12,60,10,4,检测结果2.719,7.5,80.3,9.3,3.1,矿粉的质量要求,1、矿粉应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加工而成。矿粉与沥青介质组成的沥青胶浆对混合料与矿料的结合力影响很大；2、为保证混合料良好的和易性必须做到严格控制矿粉的细度及塑性指数。保证矿粉表面的结构沥青膜厚度；3、检测矿粉指标应目测三项指标：,a、,矿粉颜色，正常颜色应该是灰白色。,b、,观测悬浮物，将少许矿粉放入水中搅拌后观测其水表面漂浮物是否有异色，如为黑色或黄色则不合格。,c、,矿粉细度，用手磨细度与水泥相当，比水泥稍粗没有明显的颗粒感。4、我部,AC-25G,型混合料的矿粉用量为5%，过多会增加沥青的用量，过少会影响到沥青混合料的各项物理指标要求，如：马歇尔稳定度、流值、动稳定度。应适当使用矿粉。,矿粉技术指标,指 标,视密度(,g/cm3),含水量(%),细度（通过率%）,亲水系数,塑性指数,0.6,mm,0.15,mm,0.075,mm,标 准,2.5,1,100,90100,75100,1,4,检测结果,2.744,0.4,100,93.3,81.2,0.5,2.6,沥青的组成及质量要求,沥青是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的生物所组成的混合物，是一种有机胶凝材料，是混合料的结合物，并具有一定的可塑性、流动性。高速公路下面层混合料一般采用重交沥青（如：AH-70、AH-90）。1、,根据不同的地区气候条件及环境选用合适的沥青标号，对混合料而言沥青的好坏很大程度上影响到它的质量；2、沥青各项指标的检测，仅仅检测沥青的稠度、高温稳定性及可塑性三大指标是不足的，还应检测其含蜡量、动力粘度、老化试验（质量损失、针入度比、延度）等技术指标，3、沥青要重点考虑以下几点：,a、,提高沥青的流变性能；,b、,延长沥青的耐久性；,c、,改善沥青与矿料的粘附性，才能适应现代交通要求。4、根据湖北气候条件及成本考虑，,AC-25G,采用,AH-70,重交沥青。,沥青的质量指标要求,技术指标,设计标准,针入度（25,O,C，100g，5s）,6080（0.1,mm）,延度（5,cm/min,10,O,C）,15,cm,延度（5,cm/min,15,O,C）,100,cm,软化点（环球法）,46,O,C,闪点（,COC）,260,O,C,含蜡量（蒸馏法）,2%,溶解度（三氯乙烯）,99.5%,动力粘度（60,O,C）,180,Pa.s,薄膜烘箱加热老化试验,质量损失%,0.8%,针入度比%,61%,延度（10,O,C）,8,cm,延度（15,O,C）,30,cm,矿料级配设计与选择,下面层沥青混合料矿料级配确定是配合比设计的重要一个环节，沥青混合料矿料级配类型分为：密级配、开级配及间断级配三类，设计,AC-25G,型为密级配，形成悬浮半密实结构。我部下面层采用8,cm,厚沥青混凝土,AH-70,重交沥青，,AC-25G,型沥青混凝土的矿料设计级配范围,矿料级配设计与选择,筛孔（,mm）,31.5,26.5,19,16,13.2,9.5,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,0.075,设计曲线,100,95-100,78-90,67-81,55-74,45-59,30-38,20-27,12-20,8-17,6-14,4-10,3-7,100,97.5,84,74,64.5,52,34,23.5,16,12.5,10,7,5,规范中线,100,90-100,75-90,65-81,55-74,45-63,30-40,20-30,12-22,8-17,6-14,4-10,3-7,100,95,82.5,73,64.5,54,35,25,17,12.5,10,7,5,矿料级配设计与选择,由上表可以看出，在26.5,mm、19mm、16mm,粒径上设计曲线在规范曲线的基础上往细调了2.5%、1.5%、1%减少了其含量，而且在9.5,mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm,粒径上设计曲线在规范曲线的基础上分别调粗了2%、1%、1.5%、1%使混合料中其粒径含量增加，下面层粒径大、摊铺厚度厚，此混合料设计上26.5,mm16mm,中值偏细，9.5,mm1.18mm,中值偏粗，这样沥青混合料铺在路面上比较均匀密实、和易性好且不宜离析。,AC-25G,型为改进型级配，与下面层常用的级配类型如（,AC-25I,型）相比之下,AC-25G,型有着本身的优点,筛孔（,mm）,31.5,26.5,19,16,13.2,9.5,4.75,2.36,1.18,0.6,0.3,0.15,0.075,AC-25G,级配范围,100,90-100,75-90,65-81,55-74,45-63,30-40,20-30,12-22,8-17,6-14,4-10,3-7,AC-25G,级配中值,100,95,82.5,73,64.5,54,35,25,17,12.5,10,7,5,AC-25I,级配范围,100,95-100,75-90,62-80,53-73,43-63,32-52,25-42,18-32,13-25,8-18,5-13,3-7,AC-25I,级配中值,100,97.5,82.5,71,63,53,42,33.5,25,19,13,9,5,级配曲线对比,由以上图表可以看出1、总体上,AC-25G,型矿料级配更趋于,S,型；2、混合料具有较好的嵌挤，又具有适宜的矿料间隙率及空隙率，还不必填充太多的沥青结合料，便能得到3%6%的设计空隙率。3、混合料具有很好的性能，但必须在高温下充分压实，4、与,AC-25I,相比 0.15,mm4.75mm,粒径偏粗，分别调粗了28.5个百分点，在相比之下,AC-25G,型级配的密实度会好些空隙率大，路面效果也好，,配合比设计,配合比设计分为目标配合比设计、生产配合比设计及生产配合比验证三阶段,AC-25G,沥青混凝土下面层属连续悬浮半密实结构，在配合比设计过程中，级配及各项物理、力学指标均要符合设计要求,。,AC-25G,型目标配合比,目的：1、确定各矿料的比例；2、确定混合料的合成级配；3、确定混合料的最佳油石比和沥青用量，并进行相关试验；4、初步了解所设计沥青混合料的性能，以指导生产配合比设计。,试件制作及沥青用量的选定,1、马歇尔试件制作,a、,估计最佳沥青用量，分别做5组不同油石比；,b、,试件装模、成型注意温度控制（包括矿料、沥青、拌和、成型c、,装料前混合料拌和均匀；,d、,一次性把料装入试模，避免混合料离析；,E、,插捣要及时，保证每个试件插捣次数一致。,2、沥青用量的选定,a、,确定,OAC1,的方法,根据试验曲线的走势，按下列方法确定沥青混合料的最佳沥青用量,OAC1。,在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、空隙率中值、沥青饱和度中值的沥青用量,a,1、,a,2,、a,3 、,a,4,，,取平均值作为,OAC,1,OAC,1,=（a,1,+a,2,+a,3,+,a,4,）/4,确定,OAC1,遇到的问题,1、我们在实际操作过程中所选油石比范围的各项指标很难做出理想的曲线图，绘制的各种指标与油石比的关系曲线，密度和稳定度两个指标中有一个或者两个经常不能出现峰值，只能求出,OAC2，,没有,OAC1。,这也是普遍存在的问题，说明并不是试验误差造成的，而是一个客观规律的存在。因此如果不能使密度或稳定度曲线出现峰值时，则舍去该项后计算平均值，得出,OAC,1,。,2、,按照以往的规定，如果不能出现峰值，必须扩大油石比的范围，保证出现峰值，但大量的试验结果表明，这样很难达到预想的结果，需要大得多的油石比范围，使确定的峰值距离最佳油石比很远，而失去意义。因此在密度和稳定度没有出现峰值时，可直接以目标配合比的空隙率中值所对应的沥青用量作为,OAC1，,但,OAC1,必须介于,OAC,min,OAC,max,之间，否则应重新进行配合比设计。以各项指标均符合技术指标标准的沥青含范围,OAC,min,OAC,max,的中值得出,OAC,2,。,取,OAC,1,及,OAC,2,中值综合分析确定最佳油石比,OAC=3.9%，,最佳沥青用量马歇尔试验曲线,体积性能试验,成型马歇尔试件和车辙板试件，检测,a、,高温性能应用马歇尔稳定度试验辅助评价，并以国内车辙试验为主要评价手段；,b、,水稳定性能应用美国汉堡浸水车辙试验、浸水马歇尔残留稳定度及冻融劈裂试验评定；,c、,低温性能应用小粱弯曲试验和15,O,C,劈裂试验检测低温抗裂性能；,d、,渗水性能应用渗水仪测定。,性能检测指标,技术指标,设计标准,试验结果,稳定度（,KN）,8,1,11.1,流值（0.1,mm）,2040,29.0,空隙率（%）,36,4.2,沥青饱和度（%）,6575,68.5,矿料间隙率（%）,12,13.2,浸水马歇尔残留稳定度（%）,80,90.9,动稳定度（次/,mm）,1000,1130,冻融劈裂残留强度比（%）,75,79.5,油石比（%）,3.9,标准密度,2.458,渗水量（1,min）,300,220,AC-25G,型生产配合比,1、目的是选择适宜的筛孔尺寸，确定生产过程中的热料仓的比例（包括矿粉用量等），并确定最佳油石比。通过目标配合比设计比例确定各冷料仓的流量，再通过拌和楼二次筛分后取各热料仓的矿料，并进行筛分及各种相关试验检测，确定各热料仓比例，使合成级配基本接近目标配合比合成级配，并保证在实际生产中达到供料平衡，避免出现等料溢料现象。,仓号,5号仓,4号仓,3号仓,2号仓,1号仓,尺寸,（,mm）,3535,2224,1616,77,34,2、根据目标配合比的最佳油石比，取其0.3%等三个油石比进行马歇尔试验，检验各项指标是否满足规范要求，如均满足则取,OAC,为生产配合比的最佳油石比，否则应重新进行最佳油石比确定，在一般情况下生产最佳油石比为,OAC,。,AC-25G,型生产配合比验证,试验段施工的目的：,a、,人员、设备的控制，并提高检测频率，提供足够数据；,b、,验证目标配合比确定最佳沥青混合料生产配合比；,c、,确定合理的施工机械数量、组合方式等最佳工艺流程和生产效率；,d、,通过试拌确定拌和机的上料速度、拌和数量与时间、拌和温度、集料变化与波动的调控手段等施工工艺；,e、,确定混合料的摊铺温度、摊铺速度、摊铺宽度、松铺系数、初步振实方法、找平方式等施工工艺，,f、,确定适宜的压路机数量、组合方式、碾压温度、速度和遍数等施工工艺；,g、,建立钻孔法与核子仪法测定压实度的相关系数，确定压实度和空隙率双重控制模式；,h、,建立健全质量保证体系，探索一套有效的质量控制方法。,AC-25G,型生产配合比验证,拌和楼采用生产配合比进行试拌、试铺试验段，并及时进行油石比（燃烧法）、级配及马歇尔试验检验，由此确定生产用的标准配合比，作为生产中控制的依据和质量检验的标准。摊铺现场取样油石比检查拌和楼的沥青计量精度；级配检验应保证最大公称粒径（26.5,mm）、4.75mm、2.36mm、0.075mm,通过量在设计级配中值波动。并避免在0.30.6,mm,出现驼峰。在试验段路面上钻芯取样计算压实度、空隙率等指标，并进行平整度、渗水量检测均满足要求,。,压路机组合方式列表,碾压遍数,0,1,2,3,4,5,6,压实度,89,92.2,95,96.7,97.5,98,98.3,碾压方式,预压,BW202,双钢轮静压1遍,DD110,双钢轮振压1遍,DD110,双钢轮振压1遍,BW20R,胶轮1遍,GRW15,胶轮1遍,DD110,双钢轮静压1遍,AC-25G,的基本优点,1、粗级配混合料（不易出现车辙、泛油等现象）级配曲线更趋于“,S”,形，位于中间部分的破碎颗粒含量就比较多，合成集料的内摩擦角增大，设计出来的混合料就更为稳定；2、混合料成型后高温抗剪强度高，而抗剪强度主要取决于混合料的粘聚力和内摩擦角两个参数,试验证明粗粒式沥青混合料,AC-25G,型具有较强的粘聚力和较高的内摩擦角。3、施工和易性好，便于施工，不易出现骨料离析现象；4、高温稳定性好，试验证明,AC-25G,型有着很好的抗车辙能力，在与,AC-25I,型对比下，,AC-25G,型（,AH-70,重交沥青）1130次/,mm，,而,AC-25I,型（,AH-70,重交沥青）900次/,mm,左右。在下面层配合比设计中本身沥青混合料的动稳定度采用重交沥青就很难大于1000次/,mm；5、,密水性好，本身,S,型级配混合料有着很好的密实度；6、降低了油石比用量，（如：别的工地,AC-25I,型级配混合料最佳油石比设计为4.2%左右）在相比之下节约了成本；7、空隙率大，一般现场施工在5%左右，,AC-25I,型级配混合料空隙率小，现场很容易超密经常小于3%；8、增加粗集料用量，与砸石机相匹配。,AC-25G,的缺点,1、粗级配沥青混合料易出现离析，应严格防止骨料离析现象；2、压实困难（,S,型级配），现场施工需紧跟碾压，当达到一定压实度后很难压实，而且施工中不宜过振碾压。,AC-25G,与,AC-25I,对比列表,项目,AC-25I,型,AC-25G,型,冷料比例,4.75以上占58%,4.75以上占65%,摊铺温度,不低于130,不低于140,碾压温度,不低于120,不低于130,碾压遍数,5遍可以达到要求,6遍以上可以达到要求,钻芯取样,悬浮密实,悬浮半密实,性能指标,差,好,成型路面,密实空隙率小,密实空隙率5%左右,