排水性沥青混合料配合比设计教材

排水性沥青混合料设计 王晓晓 2 排水性沥青混合料设计 概 述 01 混合料组成 02 混合料配合比设计 03 目 录 内 容 3 概念与特性 适用范围 1 2 一.概述 设计的技术关键3 概念 空隙率高达20%-25%，厚度一般 为4-5cm的磨耗层，能够在混合料 内部形成排水通道的沥青混凝土 层面层，称之为排水性沥青路面 （Draining asphalt） 多孔性磨耗层 开级配抗滑磨耗层（OGFC） 低噪音沥青路面 典型的骨架-空隙结构 1.概念与特性 4 空隙大 粗集料多 透水性好 1.概念与特性 5 排水机理 1.概念与特性 6 缺点 优点 抗滑性好，水雾少，不 积水，行车安全 高温稳定性好，抗车辙 能力强 噪音低，防眩光 因空隙率高，沥青易 老化，耐久性差 强度较低 孔隙容易被堵塞，养 护比较困难 1.概念与特性 7 2.适用范围 8 由于大空隙混合料粗集料多细集料少，不能形成紧密的嵌锁， 所以强度较低。也存在易老化，耐久性差，易堵塞等缺点。 不 宜 铺 筑 容易污染的道路 交叉口及公交停靠站 重载交通 低交通量、慢行交通道路 宜 铺 筑 噪音大的城市快速路 小型客车为主的高架道路 中、轻交通的高速路 长隧道中铺设，可降噪 3.设计的技术关键 9 设计的技术关键 高空隙性 ·空隙率越大， 排水、抗滑、降 噪效果越好。 ·混合料的初始 空隙率应达到 20% 由于水长期滞留 在路面内部，容 易造成路面剥落 ，因此要具有足 够的水稳定性。 抗松散能力 粗集料多使强度 降低。必须具有 承受荷载反复作 用的能力。 具有力学强度 10 成分要求1 二.混合料组成 1.成分要求 11 混合料组成 石质坚硬、颗粒形状良好、耐磨性、粘附性。 磨光值PSV42。（安山岩、玄武岩具有良好的 抗滑性，砂岩、砾岩、页岩的抗磨性较好） 粗集料 细集料 填料 指0.075-2.36mm部分集料，用量较少， 对其性能没有特殊规定。 采用石灰石粉，欧美使用消石灰或水泥， 日本使用石灰岩矿粉。 其中消石灰具有抗剥落的作用。 12 混合料组成 因混合料的强度主要依靠结合料的黏结作用， 为增加其强度，采用高黏结力的沥青结合料。 日本采用高粘度改性沥青，法国采用橡胶沥青 ，西班牙采用聚合物改性沥青。向采用“高黏 度沥青”方向发展。 沥青结合料 添加剂 纤维：分散、吸附、稳定、增黏的作用 磨细的轮胎粉：提高抗松散性和耐久性 消石灰等其他抗剥落剂：提高混合料的 水稳性。 1.成分要求 13 1.成分要求 材料的选择 粗集料填料 石灰岩矿矿粉，否则则 用消石灰或水泥代替 填充料的性质对质对 混 合料的耐久性至关重 要 最大公称粒径为为 13mm或20mm 排水性混合料的空隙 率、抗车辙车辙 能力在 很大程度上取决于粗 集料的性质质。（抗磨 耗性、抗滑性等） 材料选择选择 的关键键 14 集料级配的确定 沥青用量的确定 1 2 三.混合料配合比设计 配合比检验3 15 1.集料级配的确定 在级配范围 内选取3组不 同的2.36mm 通过率的矿 料级配作为 初选级配。 根据经验公式 得出3组不同 的初试油石比 针对3个级配 ，成型试件 并测量相应 的空隙率VV 得出空隙率与 2.36mm通过率 的关系曲线， 找出目标空隙 率所对应的 2.36通过率。 对3组中最接 近目标空隙率 的级配进行调 整，确定最终 级配。 16 1.集料级配的确定 筛孔（mm） 通过质量百分率（%） 最大公称粒径13mm最大公称粒径20mm 26.5-100 1910095-100 13.292-10053-78 9.562-8135-62 4.7510-3110-31 2.3610-2110-21 0.64-174-17 0.33-123-12 0.153-83-8 0.0752-72-7 配合比设计级配范围 筛孔（mm） 0.075 0.150.30.61.18 2.36 4.759.513.216 级配一4.66.58.210.3 12.81826.5 72.5 95.5100 级配二4.467.39.51116.2 21.5 71.295100 级配三45.578.5101317.57094.5100 3组不同级配 17 1.集料级配的确定 指标级配一 级配二 级配三范围 初试油石比(%)5.75.24.8 2.36mm通过率1816.21310-22 试件的空隙率 (%)VV18.520.823.518-25 3组不同的初试油石比与空隙率 成型马 歇尔试件 测试件 体积参数 18 1.集料级配的确定 空隙率与2.36mm通过率的关系 曲线如下所示： Y=ax+b 16.7 19 1.集料级配的确定 最终级配 0.075 0.150.30.61.18 2.36 4.759.513.216 最终 级配4.66.27.89.811.8 16.7 22.5 71.495100 20 2.沥青用量的确定 经验公式 根据排水性混合料的级配计算集料的表面积，集料表面合适的 沥青膜厚度为14m，如下所示： 沥青用量=集料表面积×沥青膜厚度×沥青密度 我国现行规范推荐的计算公式： a、b、c、d、e、f、g分别 代表集料4.75mm、2.36mm、 1.18mm、0.6mm、0.3mm、 0.15mm和0.075mm筛孔通过 百分率 Pa是油石比，A集料 总的表面积，h沥青 膜厚度约为12-14 m ，b是沥青密度 back 21 2.沥青用量的确定 进行析漏试验与 肯特堡分散试验 等，确定最佳沥 青用量 最终终级级配确定 后，根据经验经验 公式法计计算初 试试油石比Pa 22 2.沥青用量的确定 以Pa为中心，按±0.3%或±0.5%为 级差，取5个油石比拌制混合料， 进行析漏试验，得到关系曲线图。 求得析漏量趋势线的两端点切线， 切线的交点的横坐标值即为最大沥 青用量，可设定为最佳沥青用量。 以确定的最佳沥青用量制作马歇尔 试件，进行马歇尔稳定度试验、 车辙试验等试验进行检验。 沥 青 用 量 确 定 23 2.沥青用量的确定 最大沥青用量 back 24 2.沥青用量的确定 析漏 试验 确定沥青用量的上限 试验采用烧杯法，将几个不同用量的混合料在170-180温 度下拌合均匀，然后置于800ml的烧杯中，再将烧杯置于170 的烘箱中，恒温1h后，将烧杯向下倒扣在玻璃板上，称取黏附 在烧杯上沥青质量，该质量与沥青混合料总质量之比是析漏试 验的损失率m: 烧杯质量， 烧杯与沥青混合料总质量 ， 烧杯及黏附在烧杯上沥青砂浆的质量，g 我国现行规范规定析漏率0.3%为合格 25 2.沥青用量的确定 肯特堡飞 散试验 抗松散性能的一种试验方法， 用来确定沥青用量的下限。 在20温度条件下，在洛杉矶试验机中放入排水性混 合料，不加钢球开动机器滚动300转后取出，称取试 件剩余质量，试件损失质量与原质量的百分比即为磨 耗试验损失率： 试件原质量，g 试验后试件质量，g 沥青混合料飞散损失，% 我国现行规范规定磨耗损失应20%，空隙率越 大，磨耗损失越大。 26 3.配合比检验 马歇尔 试验 马歇尔稳定度大于3.5KN 车辙 试验 用于一般道路：动稳定度达到 1500次/mm以上。 用于重交通道路：动稳定度应大于 3000次/mm。 空隙率 测试 游标卡尺法 式中：是试件的体积法密度，=G/（78.5H） G是干燥试件质量 H 试件高 混合料理论密度 试验检验 27 3.配合比检验 水稳性 试验 1、冻融循环试验 2、浸水马歇尔试验 3、将马歇尔试件浸泡于60水中若干 天，再进行磨耗试验 渗水性 试验 模拟路面雨天情况 将混合料制成马歇尔试件，量取100ml水倒入试模 内，同时启动秒表，当试模内的水全部渗入试件内，停止 秒表，记录时间，试验重复3-5次取渗入时间的平均值。 计算试件的渗透系数K（cm/s） 式中： Q是注入的水量，100ml；t是水渗透的时间 A是试膜的面积，取81cm2；h试件高，cm。 28 3.配合比检验 综合所有技术要求 技术指标单位推荐标准现行规范要求 锤击次数 两面各50次两面各50次 稳定度KN53.5 流值0.1mm20-40 空隙率% 18-25 抗滑 15-18 排水 15-20 降噪 20-25 磨耗损失（20），小于%2020 析漏损失率，小于%0.30.3 残留稳定度，大于%80- 渗水率（排水、降噪），大于Cm/s0.04 实测 冻融劈裂强度比，大于 % 75 - 排水性沥青混合料的沥青用量约为4.8%-5.2% 29 排水性沥青混合料设计 概 述 01 混合料组成 02 混合料配合比设计 03 目 录 内 容 谢谢大家！ 请老师同学点评！ 1.集料级配的确定 31 混合料的空隙率在很大程度上与2.36mm的通过率有关，两者关系如下: 式中：VV表示混合料的空隙率 % 表示2.36mm筛孔通过 百 分率 % 对于公称最大粒径为13.2mm和16.0mm的集料，VV与相关筛孔通过率的 关系分别为: 式中： 为4.75mm与2.36mm筛孔通过百分率之差，% 首先要清楚，排水型沥青混合料和AC沥青混合料分属两种 结构的，一个是骨架空隙结构，另一个是连续型的悬浮密 实结构。 不同混合料类型的配合比设计当然不一样。 对于连续型的悬浮密实结构（AC）来说，配合比设计是确 定沥青的最佳用量，通俗地说是不能多也不能少，因为过 多或过少均影响到沥青混合料的路用性能。 而对于骨架空隙结构的排水型沥青混合料来说，骨架的作 用使混合料具有很好的抗车辙能力，而空隙过大会导致混 合料颗粒松散，所以保证混合料的抗松散能力是排水型混 合料的主要任务。该类混合料的沥青越多越有利于提高混 合料的抗松散能力，因而是确定沥青的最佳经济用量，通 俗说是沥青加到不能添加为止，如果再多，沥青就会流淌 出来，所以采用析漏试验和飞散试验。马歇尔试验此时仅 仅是确定混合料的孔隙率。 OGFC与排水性沥青混合料的区别 33 back