1、道路工程材料全册配套最道路工程材料全册配套最 完整精品课件完整精品课件1 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 道路工程材料 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 第一章 石料与集料 1.1石料 1.2集料 1.3矿质混合料的组成设计 1.4石料与集料的工程应用 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 石料的物理力学性质在很大程度上取决于天然岩石的 矿物成分，以及这些矿物在岩石中的结构与构造。 石料是天然岩石经机械加工制成的，或者直接开采 得到具有一定形状和尺寸的石料制品。 一、石料的岩石学特性 1 1 造岩矿
2、物造岩矿物 造岩矿物造岩矿物 岩石岩石 地质作用地质作用 石英、云母、长石；角闪石、 方解石、白云石、黄铁矿、石 膏、菱镁矿、赤铁矿灯。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 2 2 岩石的分类岩石的分类 一、石料的岩石学特性 按成岩条件分 u岩浆岩 u沉积岩 u变质岩片理状岩、块状岩 深成岩 喷出岩 火山岩 花岗岩、正长岩、辉长石 玄武岩、安山岩、辉绿岩 石灰岩、页岩、砂岩、石膏，散粒状的粘土、砂、卵石 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 二、石料的物理性质 l物理常数 l吸水性 l抗冻性 道路工程材料道路工程材料
3、 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 二、石料的物理性质 物理常数 石料的物理常数是反映材料矿物组成、结构状态和特征的参 数。常用物理常数是密度和孔隙率。 m0 Vn M mS Vi Vs V V0 闭口孔隙闭口孔隙 矿物实体矿物实体 开口孔隙开口孔隙 图图1-1 石料组成部分的质量与体积关系示意图石料组成部分的质量与体积关系示意图 1 1 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 二、石料的物理性质 物理常数1 1 规定条件下，石料矿质实体单位体积的质量。 l真实密度 l表观密度 l毛体积密度 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料
4、石料与集料 1.1 石料 规定条件下，烘干石料矿质实体单位真实体积的质量。 s t V ms 二、石料的物理性质 物理常数1 1 3 3 ; ;/ cmV gm cmg S s t 石料矿质实体的体积， 石料矿质实体的质量， 石料的真实密度， 真实密度 m0 Vn M mS Vi Vs V V0 闭口孔隙闭口孔隙 矿物实体矿物实体 开口孔隙开口孔隙 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 ns VV ms a 二、石料的物理性质 物理常数1 1 3 3 3 ; ;/ cmV cmV gm cmg n S s a 隙的体积，石料矿质实体中闭口孔 ；石料矿质实体
5、的体积， 石料矿质实体的质量， 石料的表观密度， 表观密度 规定条件下，烘干石料矿质实体单位表观体积（包括 闭口孔隙）的质量。 m0 Vn M mS Vi Vs V V0 闭口孔隙闭口孔隙 矿物实体矿物实体 开口孔隙开口孔隙 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 ins h VVV ms 二、石料的物理性质 物理常数1 1 3 3 3 3 ; ; ;/ cmV cmV cmV gm cmg i n S s h 隙的体积，石料矿质实体中开口孔 隙的体积，石料矿质实体中闭口孔 ；石料矿质实体的体积， 石料矿质实体的质量， 石料的表观密度， 毛体积密度 规定条件
6、下，烘干石料矿质实体单位毛体积（包括 闭口、开口孔隙）的质量。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 %100)1( t hin h V VV n 1.1 石料 二、石料的物理性质 物理常数1 1 石料孔隙体积占石料总体积（包括开口孔隙和闭口孔隙 体积）的百分率。 3 3 3 ; ; %; cmV cmV cmV n h i n 孔隙体积）实体、开口孔隙和闭口石料的毛体积（含矿质 隙的体积，石料矿质实体中开口孔 隙的体积，石料矿质实体中闭口孔 石料的空隙率， 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 吸水率吸水率：常温（：常温（202）、）、标准大气
7、压（标准大气压（101.325kPa) ，最大的吸水质量占，最大的吸水质量占 干燥试样质量的百分比。干燥试样质量的百分比。 饱水率饱水率：常温、：常温、真空抽气（真空抽气（2.67 kPa），），最大吸水质量占干燥试样质量的百分最大吸水质量占干燥试样质量的百分 比。比。 gm gm m mm x x 试样质量，吸水（饱水）至恒重时 量，烘干至恒重时的试样质 水率；石料试样的吸水率或饱 干燥试样质量 最大吸水质量 吸水率（饱水率） 2 1 1 12 ; %100 1.1 石料 二、石料的物理性质 吸水性 2 2 材料吸入水分的能力。包括吸水率和饱水吸水率。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章
8、 石料与集料石料与集料 1.1 石料 l 直接冻融法 l 坚固性法 二、石料的物理性质二、石料的物理性质 抗冻性3 3 石料在水饱和状态下，能经受反复冻融而不破坏，并 不严重降低强度的能力。 孔隙构造、吸水性 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 直接冻融法（冻融循环试验：（冻融循环试验： 吸水饱和，吸水饱和，-15冰冻冰冻常温融解）常温融解） 循环若干次循环若干次(15、25、50次次) gm gm Q m mm Q 质量，冻融试验后烘干试样的 ，试验前烘干试样的质量 ；石料的质量损失率， 冻 冻 2 1 1 21 ; % %100 二、石料的物理性质
9、抗冻性3 3 。试件的饱水抗压强度，冻融循环作用后，石料 ；抗压强度，试验前石料试件的饱水 系数，冻融循环后石料的耐冻 a a % %100 2 1 1 2 MPR MPR K R R K l冻融系数 4h 石料直径、高50mm圆柱 体试件，50mm正方体试件， 在1055烘干。 l质量损失率 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 道路试件道路试件: 505050 2mm立方体立方体 50H50 2mm的圆柱体的圆柱体 桥梁试件桥梁试件:707070 2 mm立方体立方体 1.1 石料 三、石料的力学性质 石料的抗压强度1 1 图图1-2石料抗压试件石料抗压试件 道路工
10、程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 l材料的矿物成分 l结构和构造 A P R P试验时石料试件破坏的极限荷载，N A石料试件的受力截面积，mm2 三、石料的力学性质 石料的抗压强度1 1 l试件尺寸 l加荷速率 l湿度等 对试件饱水处理后施加荷载直至破坏。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.1 石料 三、石料的力学性质 磨耗率2 2 石料抵抗撞击、摩擦的联合作用的能力。 l洛杉矶磨耗试验 l狄法尔磨耗试验 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 %100 1 21 ab m mm Q 式中：m2试验后2m
11、m筛上烘干石料试样质量； m1试验前烘干石料试样质量。 1.1 石料 三、石料的力学性质 磨耗率狄法尔法（双筒式）2 2 50块石料（5075mm），单一粒径，质量5000g左 右，转速3033r/min，转10,000转（5.55.0h） 磨耗率计算公式： 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 图1-3 双筒式磨耗仪示意图 耗时长达耗时长达5h以上以上 试件尺寸单一（试件尺寸单一（5075mm），与路用实际情况不符合），与路用实际情况不符合 石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大石料间相互作用，不同性质石料的磨耗率相差不大 狄法尔法（双筒式） 道路工程材料道路工
12、程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 试样为5000g有一定级配的集料，加入钢球12个 48mm，5000g。转速3033r/min，转500转。 1.1 石料 三、石料的力学性质 磨耗率洛杉矶法（搁板式）2 2 %100 1 21 ab m mm Q 式中：m2试验后2mm筛上烘干石料试样质量； m1试验前烘干石料试样质量。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 图1-4 搁板式磨耗仪示意图 省时：省时：15min左右左右 使石料受到更严峻的冲击、使石料受到更严峻的冲击、 剪切、摩擦作用，石料级差大剪切、摩擦作用，石料级差大 试样级配较符合路用状况试样级配较符合
13、路用状况 洛杉矶法（搁板式） 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1. 分类：按照成岩条件、风化程度等 岩浆岩类（火成岩） 石灰岩类（沉积岩） 砂岩与片麻岩类（变质岩） 砾石岩（天然风化） 2. 分级指标：饱水抗压强度和磨耗率 最坚强 坚强 中等坚强 较弱软 1.1 石料 四、石料的技术标准 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 物理性质 l物理常数：密度（真实密度、表观密度、毛体积密度）、孔隙率 l吸水性：吸水率、饱水率 l抗冻性 力学性质 l抗压强度：单位面积上所能承受的最大荷载 l磨耗率：石料抵抗撞击、剪切和摩擦综合作用的能力 1.1 石
14、料 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.2 集料 集料是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料。包括 各种天然砂、人工砂、卵石、碎石以及各类工业冶金 矿渣。 天然砂、人工砂粒径4.75mm 粗集料细集料分界尺寸： 4.75mm(水泥混凝土) 2.36mm(沥青混凝土) 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.2 集料 一、集料的物理性质 u物理常数 l密度密度 l空隙率空隙率 u集料的级配 u集料的颗粒形状与表面特征 u含泥量和泥块含量 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 图1-5 集料的体积组成 孔隙：矿物之间的空间孔
15、隙：矿物之间的空间Vn+Vi 空隙：集料颗粒之间的空间空隙：集料颗粒之间的空间Vv 颗粒之间的颗粒之间的 空间体积空间体积 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 (1)密度：表观密度、毛体积密度、表干密度、装填密度 ins s VVV ma 1.2 集料 一、集料的物理性质 1 1物理常数 密度表干密度 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 堆积（松装）密度集料按自由下落方式装样 振实（紧装）密度集料振摇方式装样 捣实密度集料振摇方式装样 vins s VVVV m 1.2 集料 一、集料的物理性质 1 1 物理常数 密度装填密度 道路工程材料道
16、路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 空隙率空隙率n：集料空隙体积(含开口孔隙)占集料总体积的 百分比。 %100 f iv V VV n 1.2 集料 一、集料的物理性质 1 1物理常数 n_集料的空隙率，% Vf集料颗粒的堆积体积，Vs+Vn+Vi+Vv，cm3 Vv集料颗粒孔隙，cm3 Vi矿质实体中开口孔隙体积，cm3 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。 1.2 集料 一、集料的物理性质 2 2集料的级配 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 颗粒形状：蛋圆形、棱角形、针状、片状 1.
17、2 集料 集料的颗粒形状与表面特征 一、集料的物理性质 3 3 表面特征：表面的粗糙程度及孔隙特征等 类型颗粒形状的特点集料品种 蛋圆形 具有较光滑的表面，无明显棱角，颗粒 浑圆 天然砂及各种砾石、陶粒 棱角形具有粗糙的表面及明显棱边碎石、石屑、破碎矿渣 针状 长度方向尺寸远大于其他方向尺寸而呈 细条形 砾石、碎石中均存在 片状 厚度方向尺寸远小于其他方向而呈薄片 形 砾石、碎石中均存在 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 含泥量：集料中粒径小于0.075mm的颗粒含量。 1.2 集料 一、集料的物理性质 4 4含泥量和泥块含量 泥块含量：粗集料中原尺寸大于4.75m
18、m ，但经水浸洗、手捏后小于2.36mm的颗粒含量。 存在类型：由纯泥组成的团块；由砂、石屑与泥组成的 团块；包裹在集料颗粒表面的泥。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.2 集料 二、集料的力学性质 l压碎值 l磨光值 l冲击值 l磨耗值 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 压碎指标值（适用于水泥混凝土用集料） 压碎值（沥青混合料用集料） 式中：m0试验前风干试件的质量，g m1试验后通过2.36mm筛孔的细集料质量，g %100 0 1 m m Qa压碎值 1.2 集料 二、集料的力学性质 压碎值：石料抵抗压碎的能力。 1 1 道路工
19、程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 图1-6 压碎指标值测试仪具尺寸图 1020mm集料分二层夯实，在35min加荷至 Pmax=200kN，恒 压5s后，脱膜后过2.36mm筛。 试验集料试验集料 压碎值的测试 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 图1-7 压碎值测试仪 将1216mm碎石分三层夯实，在010min加压至400kN，立即卸 载，过2.36mm筛。 试验集料容器试验集料容器 压碎值的测试 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.2 集料 磨光值：石料抵抗轮胎磨光作用能力的，即保持其原有粗糙 的能力。 二、集
20、料的力学性质 2 2 brara PSVPSVPSV49 PSV石料的磨光值；石料的磨光值； PSVra试验试件的摩擦系数；试验试件的摩擦系数； PSVbra标准试件的摩擦系数；标准试件的摩擦系数； 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 式中：m0冲击前试样质量，g； m1冲击试验后，通过2.36mm筛的石屑质量，g %100 0 1 m m LSV冲击值 二、集料的力学性质 3 3冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力。 1.2 集料 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 式中：m1磨耗前的试件质量（g） m2磨耗后的试件质量（g） s集
21、料的表干密度g/cm3 s 21 3 ）（ 磨耗值 mm AAV 二、集料的力学性质 4 4磨耗值：石料抵抗表面磨损的能力。 1.2 集料 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 粗集料的力学性能 l 压碎值：石料抵抗压碎的能力 l 磨光值：石料抵抗磨光的能力，即保持其原有粗糙的能力 l 磨耗值：石料抵抗磨擦、剪切的能力 l 冲击值：石料抵抗多次连续的重复冲击荷载的能力 物理性质 l 物理常数：密度、空隙率等 l 级配 l 颗粒形状与表面特征 l 含泥量，泥块含量 1.2 集料 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.3 矿质混合料的组成设计 矿
22、质混合料：两种或两种以上的集料混合而成，简称 矿料。 组成设计的目的：根据目标级配范围要求，确定各种 集料在矿质混合料中的合理比例。 图图1-11 级配的几种情况级配的几种情况 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.3 矿质混合料的组成设计 一、矿质混合料的级配 1 1集料级配的表示方法 筛分试验 一定数量的集料试样，在标准筛上进行筛分试 验。试验后分别称量集料试样存留在各筛上的筛余 质量并计算相关的级配参数。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 圆孔筛(直径)：40、20、10、5、 2.5、1.25、0.63、0.3 方孔筛(边长)：1
23、3.2、9.5、4.75、 2.36、1.18、0.6、0.3、0.15、 0.075。 1.3 矿质混合料的组成设计 一、矿质混合料的级配 1 1集料级配的表示方法 筛分试验标准筛 图1-12 筛分试验用套筛 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.3 矿质混合料的组成设计 分计筛余百分率ai：某号筛上的筛余质量占试样总质量的百分率 。 一、矿质混合料的级配 1 1集料级配的表示方法 筛析试验级配参数 通过百分率pi：通过某号筛的集料质量占试件总质量的百分率。 Pi=100-Ai 累计筛余百分率Ai：等于或大于某号筛上筛余质量之和占总质量的百分率。 Ai= a1+
24、a2+.+ a3 %100 M m a i i 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 评价细集料粗细程度。 粗砂：Mf 3.73.1 中砂：Mf 3.02.3 细砂：Mf 2.21.6 75. 4 75. 415. 03 . 06 . 018. 136. 2 f 100 5)( A AAAAAA M 一、矿质混合料的级配 1 1集料级配的表示方法 （2）细集料的细度模数 1.3 矿质混合料的组成设计 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.3 矿质混合料的组成设计 一、矿质混合料的级配 1 1集料级配的表示方法 （3）集料的级配曲线 作图：纵坐
25、标为通过百分率作图：纵坐标为通过百分率P () 常数坐标；横坐标为筛孔尺寸常数坐标；横坐标为筛孔尺寸(mm) 注意：坐标单位；注明不同曲线意注意：坐标单位；注明不同曲线意 义义 判断集料级配是否符合要求判断集料级配是否符合要求 图图1-13 级配曲线级配曲线 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.3 矿质混合料的组成设计 一、矿质混合料的级配 1集料级配的表示方法 （3）集料的级配曲线 l连续级配：级配曲线光滑，每一种尺寸的集料都有 l间断级配：剔除一个或几个分级，曲线形成折线形 l单粒径： 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 图1-17
26、级配类型示意图 单粒径单粒径 图图1-14 连续级配与间断级配曲线示意图连续级配与间断级配曲线示意图 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 1.3 矿质混合料的组成设计 一、矿质混合料的级配 2 级配组成对矿料性能的影响 矿质混合料的级配组成与其密度及颗粒间内摩阻力 有关，从而对水泥混凝土或沥青混凝土的强度、耐久 性及施工和易性有显著影响。 最小空隙率：达到最大密实度 最大摩阻力： 增加集料的稳定性和强度； 互相嵌紧、互不干涉，紧密多级空间网络骨 架结构。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 p2=kd 当d=D时，p=1001002=kD 式
27、中：d 集料中颗粒的筛孔尺寸，mm D 矿质混合料最大粒径，mm D d p100 1.3 矿质混合料的组成设计 一、矿质混合料的级配 3 3连续级配的计算 (1)最大密度级配计算富勒理论 集料在某筛孔上的通过百分率和筛孔尺寸的关系 越接近抛物线，该集料的密度越大，空隙率越小。 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 式中：n级配指数 n D d p)(100 1.3 矿质混合料的组成设计 一、矿质混合料的级配一、矿质混合料的级配 3 3连续级配的计算连续级配的计算 (2)级配曲线范围公式泰波公式 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 图1-15
28、级配指数与级配曲线的关系 图 n=0.450.5，密实度最大，密实度最大 n=0.30.7，密实度尚可，密实度尚可 n=0.350.45，工作性较好，工作性较好 （工艺性能）（工艺性能） 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 目的：确定矿质混合料中各档集料的比例 已知条件： 各档集料级配 Pd 设计级配范围 Pd 方法： 数解法 图解法 1.3 矿质混合料的组成设计 二、矿质混合料的配合比设计方法 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 需要根据集料的分计筛余率进行计算 1.3 矿质混合料的组成设计 二、矿质混合料的配合比设计方法 1 1 数解法试
29、算法 l 基本假定 某一粒径的颗粒由一种集料提供，其它集料中不含此粒 径的颗粒 该粒径的颗粒在该集料中是占优势的 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 l计算过程 已知：集料 混合料 (1) 准备工作：PiAiai 参数参数集料集料A集料集料B集料集料C混合料混合料M 筛孔筛孔i的分计筛余的分计筛余/%aA(i)aB(i)aC(i)aM(i) 在混合料中的比例在混合料中的比例/%XYZ100 (2)计算方程： XYZ100 (1) d=i时： X .aA(i) + Y .aB(i) +Z .aC(i) aM(i) (2) ABCM + 矿质混合料的配合比设计方法试算法
30、道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 确定各集料用量 步骤： 计算A集料在矿质混合料中的用量X 确定A集料中占优势含量的粒径： A集料中含量占优势粒径 i=4.75mm: aA(4.75) =49.9% 忽略其它集料在此粒径含量 aB(i) =0、aC(i) =0，代入式（2） A集料用量X为： %1 .42%100 9 .49 0 .21 %100%100 A(4.75) M(4.75) A(i) M(i) a a a a X 矿质混合料的配合比设计方法试算法 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 步骤： 计算C集料在矿质混合料中的用量Z 确定
31、C料中占优势的粒径由表 C集料中含量占优势粒径为: j0.075mm aZ(0.075mm) =85.3% 忽略A、B集料同一粒径含量: aA(j) =0、aB(j) =0 C料用量Z为： %0 . 7%100 5 .83 0 . 6 %100%100 0.075)Z( 0.075)M( Z(j) M(j) a a a a Z 矿质混合料的配合比设计方法试算法 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 步骤： 计算B集料在矿质混合料中的用量Y 由公式(1) ：Y100(XZ）100(42.17.0）50.9% 矿质混合料的配合比设计方法试算法 道路工程材料道路工程材料 第一
32、章第一章 石料与集料石料与集料 校核调整 计算合成矿质混合料的通过百分率PM(i) 合成级配 X .PA(i) + Y .PB(i) +Z .PC(i)PM(i) 要求： 合成级配aM(i) 或PM(i) 应在规定的级配范围内 调整配合比后还应重新进行校核，直至符合要求为止 经调整后仍不能满足级配要求时，可掺加单粒级集料或调换 集料 矿质混合料的配合比设计方法试算法 道路工程材料道路工程材料 第一章第一章 石料与集料石料与集料 筛孔尺寸筛孔尺寸di （mm） 集料集料A集料集料B集料集料C 碎石分计筛余碎石分计筛余 aA(i) （%） 石屑分计筛余石屑分计筛余aB(i) （%） 矿粉分计筛余矿
33、粉分计筛余 aC(i) （%） 13.20.8 9.543.6 4.7549.9 2.364.42.0 1.181.322.6 0.623.7 0.318.4 0.1513.04.0 0.07510.910.7 18%）适用于排水基层。）适用于排水基层。 OGFC（ VV18% ）适用于高速行车、多雨潮）适用于高速行车、多雨潮 湿、不易污染、非冻地区的磨耗层。湿、不易污染、非冻地区的磨耗层。 公称最大粒径确定公称最大粒径确定 一般热拌热铺密级配沥青混合料一层压实厚度一般热拌热铺密级配沥青混合料一层压实厚度 不应小于集料公称最大粒径的不应小于集料公称最大粒径的2.5倍。对高、一级倍。对高、一级
34、公路则不宜小于公路则不宜小于3倍；倍；SMA、OGFC等混合料则不等混合料则不 宜小于公称最大粒径的宜小于公称最大粒径的2-2.5倍。目的就是保证压倍。目的就是保证压 实度，减少集料离析。实度，减少集料离析。 混合料结构组合混合料结构组合 各层沥青混合料除考虑路用性能外，还应注意各层沥青混合料除考虑路用性能外，还应注意 以下几点：以下几点： （1）沥青面层宜采用双层或三层式结构，各层之）沥青面层宜采用双层或三层式结构，各层之 间应联结成整体，沥青层下洒透层油，沥青层间间应联结成整体，沥青层下洒透层油，沥青层间 洒粘层油。洒粘层油。 （2）沥青面层应该是耐久、抗车辙、抗裂、密水、）沥青面层应该是
35、耐久、抗车辙、抗裂、密水、 抗滑等多方面性能要求，且便于施工，还应根据抗滑等多方面性能要求，且便于施工，还应根据 施工机械、工程造价等综合选择混合料种类。施工机械、工程造价等综合选择混合料种类。 （3）对高、一级公路为了提高使用寿命或普通沥）对高、一级公路为了提高使用寿命或普通沥 青不满足要求时，要对上面层或中面层采取改性青不满足要求时，要对上面层或中面层采取改性 措施，或采用措施，或采用SMA混合料，如需要，二级公路也混合料，如需要，二级公路也 可采用可采用SMA或改性沥青。或改性沥青。 （4）高、一级公路等选择级配类型、确定矿料级）高、一级公路等选择级配类型、确定矿料级 配和最佳沥青用量时
36、，应首先保证各层的组合不配和最佳沥青用量时，应首先保证各层的组合不 该产生早期破坏。一般：该产生早期破坏。一般： ）表面层应具有良好的表面功能、密水、耐久、）表面层应具有良好的表面功能、密水、耐久、 抗车辙、抗裂、潮湿区和湿润区应符合潮湿条件抗车辙、抗裂、潮湿区和湿润区应符合潮湿条件 下的抗滑要求，若不满足要求时，宜铺筑抗滑磨下的抗滑要求，若不满足要求时，宜铺筑抗滑磨 耗层，寒冷地区，还应考虑低温抗裂要求。耗层，寒冷地区，还应考虑低温抗裂要求。 ）三层式的中面层或双层式下面层应重点考虑高）三层式的中面层或双层式下面层应重点考虑高 温抗车辙性能。温抗车辙性能。 ）下面层应在考虑高温性能基础上，重
37、点考虑抗）下面层应在考虑高温性能基础上，重点考虑抗 疲劳与抗裂性要求。疲劳与抗裂性要求。 ）除排水式混合料外，每一层都应考虑密水性，）除排水式混合料外，每一层都应考虑密水性， 当上层为渗水性结构层时，层间或下层应采取防当上层为渗水性结构层时，层间或下层应采取防 渗水或排水措施。渗水或排水措施。 ）高速公路紧急停车带、硬路肩应采用与行车道）高速公路紧急停车带、硬路肩应采用与行车道 相同的结构，且表面宜采用密级配混合料铺筑。相同的结构，且表面宜采用密级配混合料铺筑。 2.马歇尔试验配合比设计技术标准 1）沥青混合料的体积特征参数 沥青混合料的体积特征参数有密度、空隙率、矿料间隙 率和沥青饱和度等。
38、 （1）沥青混合料的密度）沥青混合料的密度 沥青混合料的理论最大密度沥青混合料的理论最大密度 假设沥青混合料试件被压实至完全密实，即空假设沥青混合料试件被压实至完全密实，即空 隙率为零的理想状态下单位体积混合料的质量。隙率为零的理想状态下单位体积混合料的质量。 对于非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔对于非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔 试件的同时，以给定的沥青用量拌和试件的同时，以给定的沥青用量拌和2组混合料，组混合料， 采用真空实测最大相对密度。采用真空实测最大相对密度。 ：沥青质量占：沥青质量占矿质混合料矿质混合料（集料）质量百分含（集料）质量百分含 量量 沥青混合料沥青质量集料质量
39、沥青混合料沥青质量集料质量PaPi Pa 100 100% a 矿质集料质量 沥青质量 P Pa 100 ：沥青质量占：沥青质量占沥青混合料沥青混合料质量的百分含量质量的百分含量 沥青混合料质量沥青质量集料质量沥青混合料质量沥青质量集料质量PbPi100 Pb 100-Pb 100% b 量沥青质量矿质集料质 沥青质量 P 按油石比计算： 按沥青用量计算： 对于改性沥青混合料、对于改性沥青混合料、SMA、纤维沥青混合料则、纤维沥青混合料则 采用（采用（JTG F402004）计算理论密度的方法）计算理论密度的方法 100 100 P a tP a sea b se 100 (100) a t
40、b bg PP C)-(1 sbsase C合成集料的有效密度： 9393. 02936. 0033. 0 2 xx C ) 11 ( sasb x 矿料的合成吸水率： 12 12 100 sb n n PPP 12 12 100 sa n n PPP 合成毛体积相对密度合成毛体积相对密度 合成表观相对密度合成表观相对密度 “BIG BILL”理论密度仪理论密度仪 测试条件：测试条件： 振动频率为振动频率为120rpm 抽真空时间为抽真空时间为1525 min 试验水温为室温试验水温为室温 老化时间为老化时间为4h 真空度为真空度为97.3kPa 振动模式为顺时针逆时针。振动模式为顺时针逆时针
41、。 改性沥青混合料：计算改性沥青混合料：计算 普通沥青混合料：真空法实测普通沥青混合料：真空法实测 沥青混合料试件的毛体积密度沥青混合料试件的毛体积密度 表干法（饱和面干法）表干法（饱和面干法） a f dw m mm 式中：式中： ma沥青混合料干燥试件在空气中的质沥青混合料干燥试件在空气中的质 量，量，g。 mw沥青混合料试件在水中的质量，沥青混合料试件在水中的质量，g 。 md沥青混合料饱和面干状态试件在空沥青混合料饱和面干状态试件在空 气中的质量，气中的质量，g。 ()/ a f pcpap m mmmm 蜡封法（吸水率蜡封法（吸水率2%） p （2）沥青混合料空隙率）沥青混合料空隙率
42、VV (1) 100% f t VV 空隙率与材料、压实条件、测试方法有关。空隙率与材料、压实条件、测试方法有关。 （3） 矿料间隙率矿料间隙率VMAVA+VV s sb (1P ) 100% f VMA 100 sb PP （沥青含量 ） （4）沥青混合料试件的沥青饱和度）沥青混合料试件的沥青饱和度 %100 VMA VVVMA VFA 密级配沥青混凝土马歇尔试验技术标准密级配沥青混凝土马歇尔试验技术标准(JTG F402004) 2）马歇尔试验技术标准 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求 (JTG F402004) 3.沥青混合料的高温稳定性指标 沥青混合
43、料低温弯曲试验破坏应变沥青混合料低温弯曲试验破坏应变( )技术要求技术要求 (JTG F402004) 小梁弯曲试验：试验温度小梁弯曲试验：试验温度-10 加载速率加载速率50mm/min 4.沥青混合料的低温抗裂性指标 沥青混合料水稳定性检验技术要求沥青混合料水稳定性检验技术要求(JTG F402004) 5.沥青混合料的水稳定性指标 目的：目的： 选配具有足够密实度、并有较高内摩阻力的矿质混合料选配具有足够密实度、并有较高内摩阻力的矿质混合料 设计步骤：设计步骤： 1) 确定沥青混合料类型确定沥青混合料类型 依据：道路等级、路面类型、所处的结构层位依据：道路等级、路面类型、所处的结构层位
44、2) 确定矿质混合料的级配范围确定矿质混合料的级配范围 3) 矿质混合料配合比设计矿质混合料配合比设计合成级配合成级配 合成级配曲线尽量接近设计级配中限合成级配曲线尽量接近设计级配中限 （关键筛孔（关键筛孔0.075mm、2.36mm、4.75mm） 交通量大、轴载重的道路：合成级配接近范围下限交通量大、轴载重的道路：合成级配接近范围下限 中小交通量或人行道路：合成级配接近范围上限中小交通量或人行道路：合成级配接近范围上限 四、密集配热拌沥青混合料配合比设计方法四、密集配热拌沥青混合料配合比设计方法 1.矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 矿质混合料组成设计（矿质混合料组成设计（图解法图解法
45、） 步骤步骤马歇尔试验法马歇尔试验法 1) 制备试样制备试样 2) 测定与计算试件的体积结构参数测定与计算试件的体积结构参数 毛体积密度毛体积密度 空隙率空隙率VV 矿料间隙率矿料间隙率 VMA 沥青饱和度沥青饱和度VFA 3) 测定试件的力学指标测定试件的力学指标 马歇尔稳定度马歇尔稳定度 流值流值 4)马歇尔试验结果分析马歇尔试验结果分析 5)5)配合比设计检验配合比设计检验 2.沥青混合料马歇尔试验沥青混合料马歇尔试验 计算各档集料用量计算各档集料用量根据按矿质混合料配合比根据按矿质混合料配合比 估计适宜沥青用量（或油石比）估计适宜沥青用量（或油石比） 成型数组马歇尔试件成型数组马歇尔试
46、件以估计沥青用量为中值，按以估计沥青用量为中值，按 0.3%0.5%间隔变化间隔变化 制备试样制备试样 3.确定最佳沥青用量确定最佳沥青用量 绘制沥青用量与物理力学指标关系图绘制沥青用量与物理力学指标关系图 沥青用量毛体积密度、空隙率、饱和度、矿料空隙率沥青用量毛体积密度、空隙率、饱和度、矿料空隙率 稳定度、流值稳定度、流值 确定最佳沥青用量初始值确定最佳沥青用量初始值OAC1 OAC1 =(a1+a2+a3 +a4)/ /4 确定沥青最佳用量初始值确定沥青最佳用量初始值OAC2 OAC2=(OACmin+OACmax)/ /2 确定沥青最佳用量确定沥青最佳用量OAC 确定最佳沥青用量初始值确
47、定最佳沥青用量初始值OAC1 =(a1+a2+a3 +a4)/ /4 从图中取相应于：从图中取相应于： 稳定度最大值稳定度最大值沥青用量沥青用量a1 密度最大值密度最大值沥青用量沥青用量a2 目标空隙率（或中值）目标空隙率（或中值）沥青用量沥青用量a3 沥青饱和度范围的中值沥青饱和度范围的中值沥青用量沥青用量a4 首先确定各指标均符合技术标准（不含首先确定各指标均符合技术标准（不含VMA） 的沥青用量范围：的沥青用量范围：OACminOACmax 确定沥青最佳用量初始值确定沥青最佳用量初始值OAC2 确定沥青最佳用量初始值确定沥青最佳用量初始值OAC2 =(OACminOACmax)/ /2
48、16.816.8 17.017.0 17.217.2 17.417.4 17.617.6 5.55.55.85.86.16.16.46.46.76.7 油石比/%油石比/% 矿料间隙率VMA(%)矿料间隙率VMA(%) 4.4.沥青混合料的性能检测沥青混合料的性能检测 v高温稳定性检验：抗车辙能力检验高温稳定性检验：抗车辙能力检验 v水稳定性检验水稳定性检验 v低温抗裂性能检验低温抗裂性能检验 v渗水系数检验渗水系数检验 第三节第三节 间断级配间断级配SMA混合料混合料 SMA是一种以沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料是一种以沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料 以及较多的填料组成的沥青玛蹄
49、脂，填充于间断级配的粗以及较多的填料组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗 集料骨架间隙中组成一体所形成的沥青混合料。它属于骨集料骨架间隙中组成一体所形成的沥青混合料。它属于骨 架密实结构，具有耐磨抗滑、密实耐久、抗疲劳、抗高温架密实结构，具有耐磨抗滑、密实耐久、抗疲劳、抗高温 车辙、减少低温开裂等优点。车辙、减少低温开裂等优点。 一、一、SMA混合料的技术特性混合料的技术特性 1.高温稳定性高温稳定性 大量的粗颗粒之间有着良好的嵌锁作用，沥青大量的粗颗粒之间有着良好的嵌锁作用，沥青 玛蹄脂起胶结作用并填充粗集料的骨架空隙，所玛蹄脂起胶结作用并填充粗集料的骨架空隙，所 以以SMA混合料抵抗荷载变
50、形的能力较强，有较强混合料抵抗荷载变形的能力较强，有较强 的高温抗车辙能力。的高温抗车辙能力。 2.低温抗裂性低温抗裂性 当温度下降混合料收缩使集料颗粒被拉开时，当温度下降混合料收缩使集料颗粒被拉开时， SMA中相当数量的沥青玛蹄脂具有较高的粘结能中相当数量的沥青玛蹄脂具有较高的粘结能 力，它的韧性和柔性使得混合料具有良好的低温力，它的韧性和柔性使得混合料具有良好的低温 性能。性能。 3.耐久性耐久性 SMA是骨架密实型结构，沥青在集料的表面形成较厚的是骨架密实型结构，沥青在集料的表面形成较厚的 沥青膜，混合料的空隙较小，因而沥青膜，混合料的空隙较小，因而SMA 混合料的水稳定性混合料的水稳定
