无机结合料稳定土
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T 0805—1994 无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验方法1适用范围本方法适用于测定无机结合料稳定材料(包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土)试件的无侧限抗压强度。
2仪器设备2.1标准养护室。
2.2 水槽:深度应大于试件高度50mm。
2.3压力机或文能试验机(页可用路面强度试验仪和测力计):压力机应符合现行《液压式压力试验机》(GB/T 3722)及《试验机通用技术要求》(GB/T 2611)中的要求,其测量精度为±1%,同时应具有加载速率指示装置或加载速率控制装置。
上下压板平整并有足够刚度,可以均匀地连续加载卸载,可以保持固定荷载。
开机停机均灵活自如,能够满足试件吨位要求,且压力机加载速率可以有效控制在1mm/min。
2.4电子天平:量程15kg,感量0.1g:量程4000g,感量0.01g。
2.5量筒、拌和工具、大小铝盒、烘箱等。
2.6球形支座。
2.7 机油:若干。
3试件制备和养护3.1细粒土,试模的直径×高=φ50mm×50mm:中粒土,试模的直径×高=φ100mm×100mm;粗粒土,试模的直径×高=φ150mm×150mm。
3.2按照本规程T 0843—2009方法成型径高比为1:1的圆柱形试件。
3.3按照本规程T 0845—2009的标准养生方法进行7d的标准养生。
3.4将试件两顶面用刮刀刮平,必要时可用快凝水泥砂浆抹平试件顶面。
3.5为保证试验结果的可靠性和准确性,每组试件的数目要求为:小试件不少于6个;中试件不少于9个;大试件不少于13个。
4试验步骤4.1根据试验材料的类型和一般的工程经验,选择合适量程的测力计和压力机,试件破坏荷载应大于测力量程的20%且小于测力量程的80%。
球形支座和上下顶板涂上机油,使球形支座能够灵活转动。
4.2将已浸水一昼夜的试件从水中取出,用软布吸去试件表面的水分,并称试件的质量m4。
无机结合料稳定土的击实试验方法1 仪器设备(1 )击实筒:小型,内径l00mm、高127mm的金属圆筒,套环高50mm,底座;中型,内径152mm,高170mm的金属圆筒,套环高50mm,直径151mm和高50mm的筒内垫块,底座。
(2)击锤和导管:击锤的底面直径50mm,总质量4.5k g。
击锤在导管内的总行程为450mm 。
可设置击实次数,并保证击锤自由垂直落下,落高应为450mm,锤迹均匀分布于试样面。
(3)电子天平:量程4000g,感量0.01 g,(4 )电子天平:称量15kg,感量0.1g,(5 )方孔筛:孔径53mm,37.5mm、26.5mm、19mm、4.75mm、2.36mm的筛各1个。
(6 )量筒:50mL、100mL和500mL的量筒各1个。
(7 )直刮刀:长200-250mm、宽30mm和厚3mm,一侧开口的直刮刀,用以刮平和修饰粒料大试件的表面。
(8) 刮土刀:长150~200mm、宽约20mm的刮刀。
用以刮平和修饰小试件的表面(9 )工字形刮平尺:30mmX 50mm X310mm,上下两面和侧面均刨平。
(1 0) 拌和工具:约400mm X 600mm X70mm 的长方形金属盘,拌和用平头小铲等。
(1 1) 脱模器。
(1 2) 测定含水量用的铝盒、烘箱等其它用具。
2试验步骤:(1)试样准备a将具有代表性的风干试料(必要时,也可以在50℃烘箱内烘干)用木锤或木碾捣碎。
土均应捣碎到能通过4.75mm的筛孔。
但应注意不使粒料的单个颗粒破碎或不使其破碎程度超过施工中拌和机械的破碎率。
b如试料是细粒土,将已捣碎的具有代表性的土过5mm筛备用(用甲法或乙法做试验)。
如试料中含有粒径大于5mm的颗粒,则先将试料过25mm的筛,如存留在筛孔25mm筛的颗粒的含量不超过2000,则过筛料留作备用(用甲法或乙法做试验)。
c如试料中粒径大于19mm的颗粒含量超过10%,则将试料过37.5mm的筛;如果存留在37。
无机结合料稳定土混合料配合比设计无机结合料稳定土混合料配合比设计一、分类:水泥稳定土、石灰稳定土、石灰工业废渣稳定土、级配碎石、级配砾石和填隙碎石;二、材料组成设计三、水泥稳定土混合料配合比设计步骤1、备样:水、砂、石;2、配制剂量:(1)做基层用:中粒土和粗粒土:3%、4%、5%、6%、7%。
砂土:6%、8%、9%、10%、12%。
其他细粒土:8%、10%、12%、14%、16%。
(2)做底基层用:中粒土和粗粒土:2%、3%、4%、5%、6%。
砂土:4%、6%、7%、8%、10%。
其他细粒土:6%、8%、9%、10%、12%。
3、确定各种混合料的最佳含水量和最大干密度,至少做三组不同结合料剂量的混合料击实试验,即最小剂量、中间剂量和最大剂量。
其他两个剂量混合料的最佳含水量和最大干密度,用内插法确定。
4、按最佳含水量和计算得到的干密度(按规定的现场压实度计算)制备试件进行强度试验时,作为平行试验的试件数量应符合规定。
最少的试验数量5、试件在规定温度(北方20±2℃,南方25±2℃)下保湿养生6d,浸水1d,然后进行无侧限抗压强度试验,并计算抗压强度试验结果的平均值和偏差系数。
水泥稳定土的强度标准表6、根据强度标准,选定合适的结合料剂量。
此剂量的试件室内试验结果的平均抗压强度R7(7d)应符合:R7?Rd/?1?ZaCv?或R7?1?ZaCv??Rd Rd——设计抗压强度;;Cv——试验结果的偏差系数(以小数计)Za——标准正态分布表中随保证率而变的系数,重交通道路上应取保证率95%,此时Za=1.645;其他道路上应取保证率90%,此时Za=1.282。
7、考虑到室内试验和现场条件的差别,工地实际采用的结合料剂量应较室内试验确定的剂量多0.5%~1.0%。
采用集中厂拌法施工时,可只增加0.5%,采用路拌法施工时,宜增加1.0%。
四、水泥稳定碎石混合料配合比设计示例:1、原材料选定(1)水泥;(2)碎石:碎石集料级配规定范围2、确定水泥剂量的掺配范围水泥剂量按4%、5%、6%、7%四种比例配制混合料,即水泥:碎石为4:100,5:100,6:100,7:100。
石灰稳定土石灰稳定土将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中,经拌合、压实及养护后得到的混合料,称为石灰稳定土。
它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。
石灰稳定土具有一定的强度和耐水性。
广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。
水泥稳定土水泥稳定土是用水泥做结合料所得的混合料的一个广义的名称,它既包括用水泥稳定各种细粒土,也包括用水泥稳定各种中粒土和粗粒土。
在经过粉碎的或原来松散的土中,掺入足量的水泥和水,经拌和得到的混合料在压实和养生后,当其抗压强度符合规定的要求时,称为水泥稳定土。
用水泥稳定细粒土得到的强度符合要求的混合料,视所用的土类而定,可简称为水泥土、水泥砂或水泥石屑等。
用水泥稳定中粒土和粗粒土得到的强度符合要求的混合料,视所用原材料而定,可简称为水泥碎石、水泥砂砾等。
在稳定各种土时,时常根据设计强度和耐久性等要求,以及地方材料的供应情况,同时用水泥和石灰、水泥和粉煤灰稳定某种土得到的混合料,简称综合稳定土。
另外,仅使用少量水泥改善各种土的塑性指数或提高其强度(如cDR值)而达不到水泥稳定土规定的强度要求时,这种材料可称为水泥改善土。
水泥稳定土的适用围:水泥稳定土可适用于各级公路的基层和底基层,但水泥土不得用做二级和二级以上公路高级路面的基层。
水泥稳定中粒土和粗粒土用做基层时,水泥剂量不宜超过6%。
必要时,应首先改善集料的级配,然后用水泥稳定。
在只能使用水泥稳定细粒土做基层时或水泥稳定集料的强度要求明显大于规定时,水泥剂量不受此限制。
水泥稳定土对土的要求:对土的一般要易于破碎,满足一定的级配,便于碾压成型。
高速公路工程上用于水泥稳定层的土,通常按照土中组成颗粒(包括碎石、砾石、砂颗粒,不包括土块和土团)的粒径大小和组成,将土分为下列三种:细粒土:颗粒的最大粒径小于9.5mm,且其中小于2.36mm的颗粒含量不小于90%(如塑性指数不同的各种粘性土、粉性土、砂性土、砂和石屑等)。
无机结合料稳定基层施工一、无机结合料稳定类基层分类及适用范围(1)水泥稳定集料类、石灰粉煤灰稳定集料类材料适用于各级公路的基层、底基层。
冰冻地区、多雨潮湿地区,石灰粉煤灰集料类材料宜用于高速公路、一级公路的下基层或底基层。
(2)石灰稳定类材料宜用于各级公路的底基层以及三、四级公路的基层。
(3)高速公路、一级公路的基层或上基层宜选用骨架密实型混合料。
二级及二级以下公路的基层和各级公路底基层可采用悬浮密实型骨架混合料。
均匀密实型混合料适用于高速公路、一级公路的底基层,二级及二级以下公路的基层。
骨架空隙型混合料具有较高的空隙率,适用于需要考虑路面内部排水要求的基层。
【例题单选】不宜用于高速公路基层的材料是OA水泥稳定集料类B石灰粉煤灰稳定集料类C石灰稳定类D骨架密实型混合料【参考答案】C二、无机结合料稳定基层的混合料组成设计图无机结合料稳定材料设计流程图目标配合比设计应包括下列技术内容:①选择级配范围。
②确定结合料类型及掺配比例O③验证混合料相关的设计及施工技术指标。
生产配合比设计应包括下列技术内容:①确定料仓供料比例。
②确定水泥稳定材料的容许延迟时间。
③确定结合料剂量的标定曲线。
C4;确定混合料的最佳含水率和最大干密度。
施工参数确定时,除了确定结合料剂量、合理含水率和最大干密度外,还要验证混合料强度技术指标。
【例题案例节选】图3-2无机结合料稳定材料配合比设计流程图【参考答案】C设计是生产配合比设计,D是结合料剂量。
三、混合料生产、摊铺及碾压1、一般规定施工工艺选择表(1)无机结合料稳定材料层宽在11米至12米之间时,每一流水作业段长度以500m为宜;无机结合类稳定材料层宽大于12米时,作业段宜相应缩短。
确定每日施工作业段长度,考虑因素:①施工机械和运输车辆的生产效率和数量。
②施工人员数量和操作熟练程度。
③施工季节和气候条件。
④水泥的初凝时间和延迟时间。
⑤减少施工接缝的数量。
(2)对水泥稳定材料或水泥粉煤灰稳定材料,宜在2h之内完成碾压成型,应取混合料的初凝时间与容许延迟时间较短的时间作为施工控制时间。
无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验实施细则根据现行规范《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》JTG E51-2009,制定本无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验实施细则。
一、仪器设备要求:1.压力试验机;2.标准养护箱;3.电动液压脱模器;4.数显路面强度测定仪;5.液晶显示万能试验机;6.手动石灰土无侧限压力仪;7.电子天平;8.游标卡尺;9.水槽;10.试模;适用于下列不同土的试模尺寸为:细粒土(最大粒径不超过10mm):试模的直径×高=50mm×50mm;中粒土(最大粒径不超过25mm):试模的直径×高=100mm×100mm;粗粒土(最大粒径不超过40mm):试模的直径×高=150mm×l50mm。
二、操作方法与步骤1.在开始试验前后应记录试验室的环境条件和仪器设备使用台帐。
2.试料准备将具有代表性的风干试料(必要时,也可以在50℃烘箱内烘干)用木锤和木碾捣碎,但应避免破碎粒料的原粒径。
将土过筛并进行分类,如试料为粗粒土,则除去大于53mm的颗粒备用,如试料为中粒土,则除去大于26.5mm的颗粒备用;如试料为细粒土,则除去大于4.75mm的颗粒备用。
在预定做试验的前一天,取有代表性的试料测定其风干含水量。
对于细粒土,试样应不少于100g;对于粒径小于25mm的中粒土,试样应不少于1000g;对于粒径小于40mm的粗粒土,试样的质量应不少于2000g。
3.按本细则中第2条来确定无机结合料混合料的最佳含水量和最大干密度。
4.配制混合料4.1对于同一无机结合料剂量的混合料,需要制备相同状态的试件数量(即平行试验的数量)与土类及操作的仔细程度有关。
对于无机结合料稳定细粒土,至少应该制6个试件;对于无机结合料稳定中粒土和粗粒土,至少分别应该制9个和13个试件。
4.2称取一定数量的风干土并计算干土的质量,其数量随试件大小而变。
对于50mmx50mm的试件,1个试件约需干土180~210g;对于100mmx1O0mm的试件,1个试件约需干土1700~1900g对于150mmxl50mm的试件,1个试件约需干土5700g~6O00g。
无机结合料稳定土的击实试验方法(T0804- 94)1 目的和适用范围(1) 本试验法适用于在规定的试筒内,对水泥稳定土(在水泥水化前)、石灰稳定土及石灰(或水泥)粉煤灰稳定土进行击实试验,以绘制稳定土的含水量一干密度关系曲线,从而确定其最佳含水量和最大干密度。
(2 )试验集料的最大粒径宜控制在25mm以内,最大不得超过40mm(圆孔筛)。
(3 )试验方法类别。
本试验方法分三类,各类击实方法的主要参数列于表3.0-1.试验方法类别表 3. 0. 12 仪器设备(1 )击实筒:小型,内径l00mm、高127mm的金属圆筒,套环高50mm,底座;中型,内径152mm,高170mm的金属圆筒,套环高50mm,直径151mm和高50mm的筒内垫块,底座。
(2) 击锤和导管:击锤的底面直径50mm,总质量4.5k g。
击锤在导管内的总行程为450mm 。
(3) 天平:感量0.01 g,(4 )台秤:称量15kg,感量5g,(5 )圆孔筛:孔径40mm,2 5mm或20mm 以及5mm的筛各1个。
(6 )量筒:50MI-l 00mI一和500mL的量筒各1个。
(7 )直刮刀:长200-250mm 宽30mm和厚3mm,一侧开口的直刮刀,用以刮平和修饰粒料大试件的表面。
(8) 刮土刀:长150^2 00mm、宽约20mm的刮刀。
用以刮平和修饰小试件的表面(9 )工字型刮平尺:30mmX 50mm X3 10mm,上下两面和侧面均刨平。
(1 0) 拌和工具:约400mm X 600mm X7 0mm 的长方形金属盘,拌和用平头小铲等。
(1 1) 脱模器。
(1 2) 测定含水量用的铝盒、烘箱等其它用具。
3试料准备将具有代表性的风干试料(必要时,也可以在50'C烘箱内烘干)用木锤或木碾捣碎。
土均应捣碎到能通过5mm的筛孔。
但应注意不使粒料的单个颗粒破碎或不使其破碎程度超过施工中拌和机械的破碎率。
如试料是细粒土,将已捣碎的具有代表性的土过5mm筛备用(用甲法或乙法做试验)。
无机结合料稳定基层施工方法无机结合料稳定基层施工依据使用的材料不同可以分为:水泥稳定土基层施工;石灰稳定土基层施工;工业废渣稳定土基层施工。
本文主要阐述了无机结合料稳定基层施工准备、备料、路拌法施工等问题。
标签无机结合料;稳定基层;施工方法无机结合料稳定基层施工,按照使用的材料不同一般分为:水泥稳定土基层施工;石灰稳定土基层施工;工业废渣稳定土基层施工。
按照施工方法的不同可分为无机结合料基层路拌法施工和无机结合料基层中心站集中厂拌法施工。
1 无机结合料稳定基层施工准备工作1.1 下承层准备。
检查下承台的压实度,平整度,高程,横坡度,平面尺寸等,对土基用12t—15t 压路机或等效的压路机进行碾压检查,如果有表面松散、弹簧现象应及时进行处理。
1.2 施工放样。
按照道路设计坐标或道路特征,使用全站仪、经纬仪恢复施工面中线,在两侧路肩边沿外设置指示桩;在两侧指示桩上作出明显标记标出施工的无机结合料基层边沿的设计标高;路拌法施工按照施工布料需要在下承层上划分布料网格;摊铺机施工要在摊铺基层两侧布置控制标高的钢支架,在其上设置钢丝绳作为摊铺机行走的标高控制基准线。
基准线要拉紧,拉力要大于150kg,控制标高支架间距不可长于10m,基准线拉好后观察平顺状况。
1.3 混合料组成设计。
施工进场后根据设计图纸,由实验室选择合适的料源(土、砂砾、碎石、粉煤灰、废渣等)、确定水泥、石灰剂量及混合料的合适含水量。
2 无机结合料稳定基层施工备料2.1 土料。
要在预定的深度范围内采集土,不可分层采集,在需分层采集土时,要把土先分层堆放在一个场地上,从前向后把上下层土一起装车运送至现场。
对塑性指数大于12的黏土,在机械拌合时,根据土质和机械能确定是否需过筛。
人工拌合时,要筛除15mm以上的土块。
2.2 集料。
无机结合料使用的碎石、砂砾、煤矸、各种粒状矿渣要满足规范要求的强度、与其他材料混合后要满足规范级配要求。
掺加的碎石应加工成三、四种不同粒径,便于与其他自然材料(工业废渣、天然砂砾)混合后达到规范要求的颗粒组成范围。
4、无机结合料稳定土的无侧限抗压强度试验方法(T0805—94)4.0.1 目的和适用范围本试验方法适用于测定无机结合料稳定土(包括稳定细粒土、中粒土和粗粒土)试件的无侧限抗压强度。
本试验方法包括:按照预定干密度用静力压实法制备试件以及用锤击法制备试件。
试件都是高∶直径=1∶1的圆柱体。
应该尽可能用静力压实法制备等干密度的试件①。
其它稳定材料或综合稳定土的抗压强度试验应参照本法。
注①:用击锤制备最大干密度的试件往往会遇到困难。
4.0.2 仪器设备(1)圆孔筛:孔径40mm、25mm(或20mm)及5mm的筛各一个。
(2)试模:适用于下列不同土的试模尺寸为:细粒土(最大粒径不超过10mm):试模的直径×高=50mm×50mm;中粒土(最大粒径不超过25mm):试模的直径×高=100mm×100mm;粗粒土(最大粒径不超过40mm):试模的直径×高=150mm×150mm。
(3)脱模器。
(4)反力框架:规格为400kN以上。
(5)液压千斤顶(200kN~1000kN)。
(6)夯锤和导管(同本规程3.0.2第(2)项)。
(7)密封湿气箱或湿气池放在能保持恒温的小房间内①。
(8)水槽:深度应大于试件高度50mm。
(9)路面材料强度试验仪或其它合适的压力机,但后者的规格应不大于200kN。
(10)天平:感量0.01g。
(11)台秤:称量10kg,感量5g。
(12)量筒、拌和工具、漏斗、大小铝盒、烘箱等。
注①:约6~8m2,高2m。
热天用空调保持恒温,冷天用温度控制器和电炉保持恒温。
4.0.3 试料准备将具有代表性的风干试料(必要时,也可以在50℃烘箱内烘干),用木锤和木碾捣碎,但应避免破碎粒料的原粒径。
将土过筛并进行分类。
如试料为粗粒土,则除去大于40mm的颗粒备用;如试料为中粒土,则除去大于25mm或20mm的颗粒备用;如试料为细粒土,则除去大于10mm的颗粒备用。
无机结合料稳定土《道路材料》科课时授课计划课题:无机结合料稳定材料组成及强度形成原理目的要求:1.描述无机结合料稳定材料组成2.叙述无机结合料稳定材料的形成原理重点和难点:重点:对原材料的要求无机结合料稳定材料常用作路面基层材料,是在粉碎或原状的土(或砂砾)中掺入一定量的无机胶结材料和适量的水,经拌和、压实与养生后,得到的具有较高后期强度,整体性和水稳定性均较好的材料。
由于无机结合料稳定材料耐磨性差,具有较大的变形能力,刚度介于柔性路面材料和刚性路面材料之间,故常将这类材料称为半刚性材料,以此修筑的基层或底基层亦称半刚性基层(或底基层)。
一、无机结合稳定材料的组成1.无机结合稳定材料的分类1)根据无机结合稳定材料组成的集料将其分为两大类①稳定土类②稳定粒料类:在粉碎或原状松散的土中掺入一定量的无机结合材料形成的称为稳定土类(如:水泥稳定土、等),在松散的碎石或砂砾中掺入一定量的无机结合材料形成的称为稳定粒料类(如:水泥稳定碎石、水泥稳定砂砾等)。
2)按无机胶结材料的种类可分为四大类:①用水泥稳定的混合料称为水泥稳定类(如:水泥稳定土、水泥稳定砂砾等)②用石灰稳定的混合料称为石灰稳定类(如:石灰稳定土等);③同时用水泥和石灰稳定的混合料称为综合稳定类(如:综合稳定土、综合稳定砂砾等);④用一定量的石灰和工业废渣稳定的混合料称为石灰工业废渣稳定类。
1)土除有机质或硫酸盐含量高的土以外,各类砂砾土、砂土、粉土和粘土都可以用作无机结合稳定材料。
一般规定用于稳定土的液限不大于40,塑性指数不大于20。
级配良好的土用作无机结合稳定料时,既可以节约无机结合料的用量,又可以取得满意的效果。
重粘土中粘土颗粒含量多,不易粉碎、拌和,用石灰稳定时,容易使路面造成缩裂。
粉质粘土的稳定效果最佳。
用水泥稳定重粘土时,同样因不易粉碎、拌和,会造成水泥用量过高,经济性差。
2)无机结合料(1)水泥各类水泥都可以用于稳定土,水泥的矿物成分和分散度对其稳定效果有明显影响。
第五章普通沥青混合料本章着重阐述了热拌沥青兴混合料的组成结构、强度形成原理、沥青混合料的体积特征参数、应具有的技术性质、影响因素及评价方法,重点介绍了热拌沥青混合料的马歇尔设计方法,包括组成材料的选择和配合比设计方法,同时对Superpave与GTM沥青混合料设计方法进行了简要介绍。
通过学习,要求掌握沥青混合料的组成结构、强度形成原理、技术性质和技术要求,并能按马歇尔法设计沥青混合料的配合组成,同时对Superpave与GTM设计法有一定了解。
5.1 沥青混合料组成及结构5.1.1沥青混合料的定义⑴沥青混合料⑵沥青混凝土混合料⑶沥青碎石混合料⑷沥青玛蹄脂碎石混合料5.1.2沥青混合料的分类⑴按结合料分类石油沥青混合料煤沥青混合料石油沥青混合料又包括粘稠石油沥青、乳化石油沥青及液体石油沥青混合料⑵按矿料的级配类型划分①连续级配沥青混合料②间断级配沥青混合料⑶按矿料级配组成及空隙率大小划分①密级配沥青混合料设计空隙率为3%~6%密级配沥青混凝土混合料(AC)密级配沥青稳定碎石混合料(ATB)沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)② 半开级配沥青混合料 剩余空隙率在6%~12% 沥青碎石(AM )③ 开级配沥青混合料 设计空隙率为18%的混合料排水式沥青磨耗层(OGFC) 排水式沥青基层(ATPB)⑷按矿料公称最大粒径划分① 特粗式沥青混合料 等于或大于31.5mm② 粗粒式沥青混合料 公称最大粒径等于或大于26.5mm③ 中粒式沥青混合料:集料公称最大粒径为16mm 或19mm 的沥青混合料。
④ 细粒式沥青混合料:集料公称最大粒径为9.5mm 或13.2mm 的沥青混合料。
⑸按制造工艺划分① 热拌热铺沥青混合料② 冷拌沥青混合料③再生沥青混合料5.1.3沥青混合料的组成结构⑴ 表面理论⎧⎧⎪⎪⎨⎪⎨⎪⎩⎪⎪⎩粗集料矿质骨架细集料沥青混合料填料结合料--沥青⑵ 胶浆理论① 粗分散系。
以粗集料为分散相,分散在沥青砂浆的介质中。
② 细分散系。
以细集料为分散相,分散在沥青胶浆的介质中。
③ 微分散系。
以矿粉填料为分散相,分散在高稠度的沥青介质中。
⎧⎪⎧⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎨⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎩⎩分散相--粗集料分散相--细集料分散相--填料沥青混合料分散介质--砂浆分散介质--沥青胶结料分散介质--沥青(微分散系)(细分散系)(粗分散系)5.1.4沥青混合料的组成结构类型图5-1 3种类型矿质混合料级配曲线⑴悬浮一密实结构特点是粘聚力较高,混合料的密实性与耐久性较好,但内摩阻力较小,高温稳定性较差。
我国传统的AC型沥青混凝土是典型的悬浮一密实结构。
⑵骨架一空隙结构特点:内摩擦角较高,高温稳定性较好,但粘聚力较低,耐久性差。
沥青碎石混合料(AM)及排水式沥青磨耗层混合料(OGFC)是典型的骨架-空隙结构。
⑶密实-骨架结构这种结构的沥青混合料不仅具有较高的密实度、粘聚力和内摩擦角,同时具有较好的高温稳定性,但施工和易性较差。
SMA沥青玛蹄脂碎石混合料即属于密实-骨架结构。
5.2 沥青混合料强度及影响因素5.2.1沥青混合料的强度形成原理沥青混合料在常温和较高温度下,由于沥青的粘结力不足而产生变形或由于抗剪切强度不足而破坏,一般采用库仑理论来分析其强度和稳定性。
tan C τσϕ=+图5-3 沥青混合料三轴试验确定C 、ψ值的摩尔-库仑圆5.2.2影响沥青混合料抗剪强度的因素⑴ 沥青的性质对粘结力C 的影响⑵ 矿质混合料级配、颗粒形状和表面特性对内摩阻角ϕ的影响⑶ 矿料与沥青交互作用能力的影响⑷ 矿料比面积与沥青用量的影响⑸ 温度和变形速率的影响5.3沥青混合料路用性能5.3.1高温稳定性高温稳定性是指沥青混合料在高温条件下,能够抵抗车辆荷载的反复作用,不发生显著永久变形,保证路面平整度的特性。
这种特性是导致沥青路面产生车辙、波浪 及拥包等病害的主要原因。
在交通量大、重车比例和经常变速路段的沥青路面上,车辙是最严重、最有危害的破坏形式之一。
⑴ 高温稳定性的评价方法及指标① 马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验方法是由美国密西西比州公路局布鲁斯·马歇尔(Brue Marshall )提出的,迄今已经历了半个多世纪。
马歇尔试验设备简单、操作方便,被世界上许多国家所采用,是目前我国评价沥青混合料的高温性能的主要试验之一。
② 车辙试验目前我国的车辙试验是采用标准方法成型的沥青混合料板块状试件,在规定的温度条件下,试验轮以42±1次/min 的频率,沿着试件表面同一轨迹上反复行走,测试试件表面在试验轮反复作用下所形成车辙深度,见图7-11。
以产生1mm 车辙变形所需要的行走次数,即动稳定度指标评价沥青混合料的抗车辙能力,动稳定度由式(1-2)计算。
()21122142t t DS c c d d -=- (1-2)式中: DS ——沥青混合料动稳定度(次/mm);d 1,d 2—— 时间t 1和t 2的变形量(一般t 1=45min 、t 2=60min)(mm ); 42—— 每分钟行走次数(次/min);c 1,c 2—— 试验机与试样的修正系数。
⑵ 高温稳定性的主要影响因素采用表面粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的碎石集料提高沥青的高温粘度粗集料嵌锁骨架结构沥青用量。
5.3.2低温抗裂性低温收缩开裂主要有两种形式:材料低温收缩、低温收缩疲劳裂缝⑴ 低温抗裂性的评价方法和评价指标评价方法可以分为三类:预估沥青混合料的开裂温度;评价沥青混合料的低温变形能力或应力松驰能力;评价沥青混合料断裂能① 预估沥青混合料的开裂温度② 低温蠕变试验蠕变变形曲线可分为三个阶段,第一阶段为蠕变迁移阶段,第二阶段为蠕变稳定阶段,第三阶段为蠕变破坏阶段。
蠕变速率越大,沥青混合料在低温下的变形能力越大,松弛能力越强,低温抗裂性能越好。
1221speed 0()/()t t εεεσ--= (1-3)式中:speed ε-沥青混合料的低温蠕变速率,1/s·MPa ;0σ-沥青混合料小梁试件跨中梁底的蠕变弯拉应力,MPa ;t 1和t 2-分别为蠕变稳定期的初始时间和终止时间,s ;1ε和2ε-分别与时间t 1和t 2对应的跨中梁底应变。
③ 低温弯曲试验低温弯曲试验也是评价沥青混合料低温变形能力的常用方法之一。
在试验温度-10℃±0.5℃的条件下,以50mm/min 速率,对沥青混合料小梁试件跨中施加集中荷载至断裂破坏,记录试件跨中荷载与挠度的关系曲线。
沥青混合料在低温下破坏弯拉应变越大,低温柔韧性越好,抗裂性越好。
26B hd L ε= (1-4)式中:B ε-试件破坏时的最大弯拉应变;h -跨中断面试件的高度,mm ;d -试件破坏时的跨中挠度,mm ;L -试件的跨径,mm 。
沥青混合料在低温下的极限变开通,反映了粘弹性材料的低温粘性和塑性性质,极限应变越大,低温柔韧性越好,抗裂性越好。
我国《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2006)中规定,采用低温弯曲试验的破坏应变指标作为评价改性沥青混合料的低温抗裂性能。
④ 约束试件的温度应力试验该法是美国公路战略研究计划(SHRP )推荐的评价沥青混合料低温抗裂性能的方法。
测定在降温冷却过程中试件内部的温度应力变化曲线,直至试件断裂破坏。
试验结束后,分析冻断温度、试验时反映冷却过程中的温度应力变化过程曲线如图5-15所示。
由图5-15可以得到4个指标:冻断温度、破坏强度、温度应力曲线斜率和转折点温度。
冻断强度是试件达到破坏断裂时的最大应力,反映混合料在温度收缩过程中的强度。
转折点温度将温度应力曲线分为两个部分,前一部分反映应力松弛(曲线部分),后一部分应力松(直线部分)消失。
温度应力曲线斜率主要是指温度应力曲线后一部分直线增长斜率,反映温度应力增长的速度。
冻断温度与沥青性能、沥青路面抗裂性能的相关性最好,冻断强度也有较好的相关性。
温度应力试验模拟现场条件较好,表达直观。
⑵低温抗裂性能的主要影响因素一般情况下,沥青针入度数值越大,其感温性越低,低温劲度模量越小,沥青的低温柔韧性就越好,其抗裂性能越好。
在寒冷地区,可采用稠度低、低温轻度低的沥青,或选择松弛性能较好的橡胶类改性沥青来提高沥青的低温抗裂性。
通常,密级配沥青混合料的低温抗拉强度高于开级配的沥青混合料,但是粒径大、空隙率大的沥青混合料内部微空隙发达,应力松弛能力略强,温度应力有所减小,两方面的影响相互抵消,故沥青混合料的这两种级配与沥青路面开裂程度之间没有显著关系。
同时环境因素对沥青混合料的开裂也有一定影响。
5.3.3水稳定性水稳定性是沥青混合料抵抗由于水侵蚀而逐渐产生沥青膜剥离、松散、坑散等破坏的能力。
水稳定性差的沥青混合料在有水存在的情况下,会发生沥青与矿料颗粒表面的局部分离,同时在车辆荷载作用下加剧沥青和矿料的剥落,形成松散薄弱块,飞转的车轮带走局部剥离的矿粒或沥青,从而造成路面的缺失,并逐渐形成坑槽,即所谓的沥青路面“水损害”。
当沥青混合料的压实空隙率较大,路面排水系统不完善时,会加速沥青路面的“水损害”。
⑴水稳定性的评价方法与评价指标①沥青与集料的粘附性试验沥青与集料粘附性的试验方法有:水煮法、水浸法、光电比色法及搅动水净吸附法等。
②浸水试验浸水试验是根据浸水前后沥青混合料的物理、力学性能的降低程度来表征其水稳定性的一类试验,常用的方法有浸水马歇尔试验、浸水车辙试验、浸水劈裂强度试验和浸水抗压强度试验等。
以浸水前后的马歇尔稳定度比值、车辙深度比值、劈裂强度比值和抗压强度比值的大小评价沥青混合料的水稳定性。
③ 冻融劈裂试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-2000)中的方法,在冻融劈裂试验中,将沥青混合料试件分为二组,一组试件用于测定常规状态下的劈裂强度,另一组试件首先进行真空饱水,然后置于-18℃条件下冷冻16h ,再在60℃水中浸泡24h ,最后进行劈裂强度测试。
12TSR σσ= (1-5) 式中:TSR -沥青混合料试件的冻融劈裂强度比,%;1σ-试件在常规条件下的劈裂强度,MPa ;2σ-试件经一次冻融循环后在规定条件下的劈裂强度,MPa 。
⑵ 水稳定性的影响因素沥青路面的水损坏通常与沥青的剥落有关,而剥落的发生与沥青和集料的粘附性有关。
沥青与集料的粘附性在很大的程度上取决于集料的化学组成, SiO 2含量较高的花岗岩集料与沥青的粘附性明显低于碱性集料石灰岩与沥青的粘附性,也明显低于中性集料玄武岩与沥青的粘附性,通过掺加剥落剂可以显著改善酸性集料或中性集料与沥青的粘附性。
沥青混合料的水稳定性除了与沥青的粘附性有关外,还受沥青混合料压实空隙率大小及沥青膜厚度的影响。
成型温度与压实度对沥青混合料的抗水损害性能也有较大影响。