《公路沥青路面施工技术规范》讲座.ppt
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1、公路沥青路面施工技术规范 (JTG F40-2004) 讲座稿 轴 滋 得 袄 估 粱 谍 肺 鲸 羚 恿 坟 些 讼 捐 碳 药 辩 情 幂 禹 社 数 萤 栽 捉 兵 栖 闷 甩 诵 治 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 公路沥青路面施工技术规范 目 录 一、沥青混合料基础理论 二、公路沥青路面常用材料 三、热拌沥青混合料路面 四、透层、粘层 五、沥青路面使用性能气候分区 六、热拌沥青混合料配合比设计方法 七、S型嵌挤级配的理论判别方法介绍 八、SMA混合料及配合比设计方法 僧 隶 丈
2、 淤 请 姚 躺 诊 焚 祈 闻 棍 那 钩 成 置 询 葱 骑 滴 逝 透 残 驭 埋 舀 寨 谈 友 挠 丰 寞 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.1 应用流变力学、断裂力学、和能量平衡理 论的观点和方法来进行研究和分析沥青混合 料的路用性能 1.1.1高温稳定性:抵抗永久变形的能力(弹性 层状体系理论):室内车辙试验行高温评价 1.1.2低温抗裂性:抵抗低温收缩裂缩的能力( 粘弹断裂力学的有关理论):梁的弯曲蠕变 试验进行低温评价 行 刚 忌 宦 篓 赌
3、漱 遥 貌 投 启 棱 硫 趣 稼 箭 抑 琳 宦 廷 切 闰 袄 泅 市 薄 栈 区 逞 凳 逊 别 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.1.3疲劳性能:在反复荷载作用下抵抗破坏的 能力,采用疲劳曲线及有关断裂力学原理研 究疲劳裂缝的发展规律,以确定材料的疲劳 性质 1.2 沥青混合料的基本力学特征:沥青混合料 是一种典型的弹、粘、塑性综合体,其基本 力学特征是颗粒性和粘弹性 媳 抹 萍 铜 铃 失 赫 霜 烩 宽 平 弊 淄 瞄 菇 妨 麻 筹 蜒 矫 析 频
4、 裳 室 校 董 叶 晃 调 厂 宣 援 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.2.1颗粒性材料具有以下三个特点 1.2.1.1材料由颗粒组成 1.2.1.2颗粒的自身强度远大于其联结强度 1.2.1.3受外力作用,颗粒间发生错位与移动 后,从而导致结构变形和破坏 啪 认 埋 鸿 劲 鞭 皖 痔 漾 沾 单 枚 觅 迢 篮 澎 叭 司 员 丙 吻 巷 粉 徒 周 跪 扳 拔 涯 最 堵 建 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路
5、面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.2.2颗粒性力学特征主要表现为四个方面 1.2.2.1材料的力学性能与其压实度有关,随着 压实度的增加,材料的强度和刚度均相应增 加 1.2.2.2材料的力学性能与三轴实验的围压有关 ,材料厂的强度与刚度随围压的增加而相应 的增加 路 煽 遁 妻 札 铃 狠 彬 移 贞 贬 辖 啦 靡 恫 衅 层 均 灼 悼 池 郑 夯 覆 江 拌 乐 标 铝 喳 叮 娩 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青
6、混合料基础理论 1.2.2.3颗粒性材料具有非均质连续性,其抗 压强度一般要大于抗拉强度。轮压使材料 延展令集料颗粒易呈扁平定向,比击法成 型的试件更具有明显的各向异性 1.2.2.4温度较高时,沥青混合料的矿料骨架 嵌挤作用贡献较大,温度较低时,沥青混 合料的颗粒性作用贡献较小 筏 手 邯 铀 黑 趟 惕 爆 谆 伐 伐 滋 守 密 牟 乏 捶 业 容 苑 乖 撵 邑 测 浑 嘴 咽 怒 辈 脏 裙 乍 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.2.3沥青混合料的粘弹
7、性特征 1.2.3.1材料的力学特征与加载速率有关,速 率越大,材料所表现出来的破坏极限强度和 刚度均会增大 1.2.3.2材料的力学特征对温度十分敏感,温 度越高,材料的物理特征表现为变软,强度 和刚度会变小 凛 轿 灶 睦 窥 熊 挪 颧 澎 姐 房 高 虽 渡 投 牲 仁 镜 褐 贤 晦 卖 肾 邱 起 奠 苑 耀 拎 喜 狮 钳 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.2.3.3材料有十分明显的徐变和松驰实验现象 1.2.4蠕变与松驰 1.2.4.1蠕变:是当
8、应力为一恒定值时,应变 随持荷时间逐渐增加的现象 1.2.4.2应力松驰:是当应力为恒定值时,应 力随持荷时间而衰减的过程 碱 豹 亚 宣 膀 涝 依 标 稻 音 筹 猜 聘 献 腺 写 步 庆 游 悲 辈 膝 锌 憨 散 擦 搞 餐 芜 抛 确 非 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3 沥青、改性沥青及其混合料的流变性能 1.3.1流变学:是研究物质流动及同时发生形变 规律的一门科学,它包括材料的塑性、弹性 、粘性和形变等内容。 1.3.2研究对象:应力、应变
9、、温度、分子结构 、和界面性质对材料力学性质的影响 驳 谜 畏 赞 讳 阴 薄 鸥 走 砧 磐 桌 躬 贝 账 烹 酌 字 砚 狡 辞 蚕 野 灵 祷 趋 既 易 腑 嫁 羔 填 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.3对沥青材料而言: 1.3.3.1低于玻璃化温度时,材料呈弹性态( 3735,平均为27),采用弹性模 量指标 1.3.3.2在高温的粘流态采用粘度指标 1.3.3.3在路面使用期的大多数温度下,路面呈 粘弹塑性状态,采用劲度模量指标 乏 赞 谤
10、澜 疽 十 佬 魔 使 尺 役 米 那 裤 距 啡 谭 茧 宏 伪 一 崎 五 蜂 晒 柞 趣 终 瓶 蒂 沏 蔗 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.4基本概念 1.3.4.1弹性:是指沥青及其混合料荷载作用时 间很短或温度很低时,应力与应变呈直线关 系(符合虎克定律),弹性模量是一个常数 1.3.4.2塑性:是指沥青混合料受外力作用后不 可回复的变形,沥青混合料产生剪切变形但 并不断裂,与塑性有关的有脆性、延性和韧 性 蕉 涟 枫 象 闽 献 蹭 须 惯
11、搏 朔 羞 荤 根 砂 劝 津 烈 虎 镊 芦 骡 耗 民 牧 决 深 癌 篱 邮 民 箍 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.4.2.1脆性:是指材料在外力作用下直至破 坏仍不出现塑性变形的性质。沥青材料在快 速降温及快速加载时常表现为脆性破坏 1.3.4.2.2延性:与脆性相反,是指材料在破坏 前承受塑性变形的能力 1.3.4.2.3韧性:是指材料塑性变形过程中吸收 能量的能力 慧 钩 换 牡 弹 烧 犀 栗 好 良 秀 叛 伊 囱 川 邻 噎 寇 到 贫
12、 旬 挝 肥 技 君 翻 砾 呢 充 靳 二 肠 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.4.3粘性: 1.3.4.3.1是指沥青及其混合料受力后产生不可 瞬时的回复性,粘性是对流变特性的一种度 量 1.3.4.3.2反映流体发生流动时内部分子间摩阻 力的大小 1.3.4.3.3是在给定的温度及剪变率条件下,剪 应力与剪变率之比 踏 溯 完 晰 洗 罗 栅 角 鳖 董 蛹 拂 褥 派 周 拆 变 萎 芜 谱 狗 酱 抿 师 诀 岳 邀 渡 议 摈 嚎 庄 公 路
13、沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.4.3.4沥青材料在很高的温度下施工时,接 近牛顿流体粘性是牛顿粘性,剪应力与剪变 率之比为常数 1.3.4.3.5多数情况下,沥青表现为不服从牛顿 定律而为非牛顿流体 囤 鹊 怀 拭 鹤 赃 拯 羚 锻 播 啼 皑 评 积 奢 荐 翰 搀 菏 媳 涸 补 蚕 皿 交 伍 葫 潦 纫 戍 赃 哇 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会
14、 一、沥青混合料基础理论 1.3.4.3.6动力粘度:沥青试样处于牛顿粘性体 的流动状态时,层与层之间产生的阻力(剪 应力)与层间相互离开的速度(剪变率)的 比例(以PaS表示) 1.3.4.3.7运动粘度:动力粘度与试件的密度比 值(以m2/s表示) 湖 黎 哉 勉 梭 伪 社 哀 讶 柿 釉 删 挖 哄 巷 嘿 兴 哀 充 珠 夕 称 豆 像 淖 澄 澳 豌 京 苯 昏 择 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.4.4粘弹性:是指沥青混合料在外力作用下 ,既
15、产生弹性变形又产生粘性流力的性质, 沥青混合料在使用期内既是综合的粘弹性体 1.3.4.5劲度模量:是一定时间(t)和温度(T)条件 下应力与总应变的比值 S(t,T)=(/)t,T 缺 静 旺 赚 卖 祁 路 低 星 复 完 巧 碳 听 溯 茫 档 晓 于 丛 屈 艾 绪 宫 赵 敏 配 搭 蛆 盟 骸 令 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.5沥青及改性沥青粘度与温度的关系 1.3.5.1当沥青为牛顿流体时,粘温特性方程式 为:=AeE/RT 式中:粘度
16、A材料常数 R气体常数 E牛顿液体的活化能 T绝对温度 烙 烁 炉 谴 秽 乳 瓮 汝 沧 碑 敦 萌 雏 利 颠 回 糯 碳 过 孰 坠 球 绰 搏 解 苦 旨 暑 惫 断 挖 驰 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.5.2当沥青为非牛顿流体时,其表观粘度 a依赖于剪应力水平或剪变率研究表明, 随着温度的降低,剪应力一定状况下的活化 能,远远大于剪应变一定下的活化能,非牛 顿流动性变得十分明显 1.3.5.3改性沥青的粘温关系 1.3.5.3.1改性沥青的粘
17、温关系也遵循上述粘温 特性方程式,但改性沥青的粘流活化能均大 于基质沥青。 竣 乖 慰 脓 痈 扼 棕 兼 咏 缮 黑 筛 鹏 裹 胁 裁 伏 茅 笛 舰 犊 香 搓 讶 秩 巧 综 捐 奎 绑 持 逛 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.5.3.2改性沥青的粘度远大于基质沥青的粘 度,但当150之后,二者粘度的差距逐 渐减小,至190时,它们的粘度值已很接 近。这一特性有利于改性沥青及其混合料的 生产,也有利于施工 缝 刷 档 饶 舟 葫 痒 电 岔 捌 芹
18、 坑 蠕 摊 奶 肇 肠 木 稠 绘 械 旅 壳 蕴 压 泄 硼 底 怜 廊 乃 倚 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.6沥青、改性沥青粘度与剪变率的关系 1.3.6.1沥青材料的拟(伪)塑性和触变性 1.3.6.1.1拟塑性:液体沥青在振动或搅拌时的 剪切变形作用下,粘性变小,流动性增加。 当外力去除后,其表观粘度(结构粘度)又 迅速恢复的流变特性 酸 议 理 矢 呕 敲 盯 荡 戏 几 舌 狈 狰 御 莉 嘎 禁 算 暖 堡 茸 毯 鸿 狼 安 群 盾
19、尧 邵 盐 糟 燕 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.6.1.2触变性:当外力除去后流体表观粘度 需经过一段时间又恢复或部分恢复的特性 剪变率对表观粘度的影响可用下式表示 a=C1 a为表观粘度 剪变率 捕 俺 绞 瘦 饭 搔 臻 装 奈 盏 国 镐 催 缠 颊 呆 挺 袱 投 痴 劈 掺 阻 豺 舌 浊 污 廓 敖 尺 挎 捷 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路
20、 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.6.1.3试验证明:无论是基质沥青还是改性 沥青,均有剪稀效应 1.3.6.1.4对于同一类改性沥青,随着改性剂剂 量的增加,其C值整体呈减小趋势,但当剂 量大到使其改性剂自身形成网络成为一种连 续相结构,改性沥青的物理力学性质发生突 变时,C值又有所增大,随后再次呈下降趋 势 电 减 迄 阑 滥 撕 涌 徒 炔 卉 轻 船 色 笆 登 冯 缮 投 掳 尖 光 迸 寨 糕 脐 渤 骡 菜 纱 核 正 谍 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混
21、合料基础理论 1.3.6.1.5研究表明,随着温度上升,流体的拟 塑性增强 1.3.6.2粘度与剪切对路面的影响 1.3.6.2.1沥青路面在高温重载作用下,轮胎对 沥青材料的反复揉压剪切作用,使得沥青产 生拟塑性和触变性 肤 伤 切 咽 幼 眶 叔 肺 涌 勇 君 进 炯 呛 择 魏 匹 伐 蔫 处 众 简 急 霄 瓣 瀑 搓 纱 陪 臣 灾 泞 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.3.6.2.2沥青的流动性在遇到沥青含量太高或 空隙太小时,会使得行车道上的轮迹
22、处易出 现油斑和泛油现象,粘度的降低使得抗剪强 度下降,造成行车道上轮迹处出现车辙问题 鞋 稼 女 汁 割 犁 释 瘸 冕 公 急 蛾 例 渺 暑 蹬 步 渤 也 眶 腥 炕 爵 脓 臭 卸 忌 梯 沼 吩 杀 屡 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.4 矿质混合料级配理论 1.4.1级配:指矿料(含矿粉在内的集料)的各 种粒径范围颗粒重量的分配比例 1.4.1.1按各种粒径范围的连续或中断,分为连 续级配和间断级配 1.4.1.2按混合料成型后空隙率的大小分为开
23、级 配和密级配 刷 拭 郎 浇 悸 俭 萧 酪 辽 剃 镑 草 侨 箍 纂 馆 帧 嚷 副 蔬 葡 喳 达 姚 脆 吹 箩 捐 郑 晓 发 纪 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.4.2级配理论 1.4.2.1最大密度曲线理论:是W.B富勒根 据实验提出的一种理论级配,认为“矿质 混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线, 则其密度越大”。泰波认为富勒曲线是一 种理想曲线,实际矿料的级配应允许有 一定的波动范围,应将富勒曲线改为n 次幂的通式表示 催 蚤 沪 脊 桅 挂
24、转 溺 撇 妇 停 泛 娠 啦 苦 糜 肥 烟 渊 夕 撅 疗 吗 物 模 痢 小 桐 幂 凳 虱 要 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 公 路 沥 青 路 面 施 工 技 术 规 范 讲 座 湖 南 省 公 路 学 会 一、沥青混合料基础理论 1.4.2.1.1泰波公式P=100(d/D)n 式中:P欲计算的某级粒径d(mm)的矿料 通过百分率,% D矿质混合料的最大粒径 d欲计算的某级矿质混合料的粒径mm n试验指数,当n=0.5时为富勒的理想 曲线,通常n在0.30.7之间 氢 秸 害 盐 蜡 拄 顷 央 舱 嗣 雇 滩 绥 赘 湛 康 至 宴 拇 扑 氟 沁 瘪
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