土质单元六沥青混合料

1、第三章第三章 沥青混合料沥青混合料第一节第一节 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质一、概述一、概述1.1.沥青路面的分类和优缺点沥青路面的分类和优缺点（1 1）沥青路面：）沥青路面：所有以沥青结合料来粘结矿料铺筑所有以沥青结合料来粘结矿料铺筑而成的不同路面结构，均为沥青路面。而成的不同路面结构，均为沥青路面。（2 2）沥青路面分类：）沥青路面分类：主要有沥青表面处治、沥青贯主要有沥青表面处治、沥青贯入式、沥青碎石、沥青混凝土等路面结构形式。入式、沥青碎石、沥青混凝土等路面结构形式。沥青表处和沥青贯入式沥青表处和沥青贯入式 属于次高级路面，属于次高级路面，矿料级配没有严格要求矿料级配没有严

2、格要求，一般以现场进行矿料摊铺并洒热沥青后进行碾压成型一般以现场进行矿料摊铺并洒热沥青后进行碾压成型的。的。沥青碎石沥青碎石 属于次高级路面，有厂拌和路拌之分，属于次高级路面，有厂拌和路拌之分，前者质量与性能稳定。前者质量与性能稳定。沥青碎石中矿料级配有沥青碎石中矿料级配有一定要求，但没有沥青混凝土的严格一定要求，但没有沥青混凝土的严格，其中没，其中没有或较少使用矿粉，孔隙率较大。有或较少使用矿粉，孔隙率较大。沥青混凝土沥青混凝土组成特点是：组成特点是：级配要求严格级配要求严格、使用矿粉（填料）较多、一、使用矿粉（填料）较多、一般拌和要求严格（厂拌）。其级配有连续级般拌和要求严格（厂拌）。其级

3、配有连续级配、间断级配之分，近年来沥青路面中出现配、间断级配之分，近年来沥青路面中出现了许多新的结构形式：如了许多新的结构形式：如SMASMA、OGFCOGFC、SUPERPAVESUPERPAVE等。等。（3 3）沥青路面的优缺点主要优点：主要优点：优良的优良的结构力学性能和表面功能结构力学性能和表面功能特性：一般沥特性：一般沥青路面均具有良好的受力特性；路面平整、无青路面均具有良好的受力特性；路面平整、无裂缝或接缝、柔韧舒适、货物损失率低、噪音裂缝或接缝、柔韧舒适、货物损失率低、噪音小等优点小等优点表面抗滑性能好表面抗滑性能好：沥青路面既平整、表面又粗：沥青路面既平整、表面又粗糙，有一定的

4、粗、细纹理构造，能保证车辆高糙，有一定的粗、细纹理构造，能保证车辆高速安全行驶。速安全行驶。施工方便：施工方便：沥青路面可以集中拌和（厂拌）、机沥青路面可以集中拌和（厂拌）、机械化施工（摊铺、碾压等），完全可以实现大面械化施工（摊铺、碾压等），完全可以实现大面积施工，质量能够得以保障，开放交通早。积施工，质量能够得以保障，开放交通早。经济耐久性好：经济耐久性好：与水泥路面相比，沥青路面一次与水泥路面相比，沥青路面一次性投资要低得多，但其使用寿命一般在高速公路性投资要低得多，但其使用寿命一般在高速公路和机场到面中以和机场到面中以1515年计，实际使用中只要施工质年计，实际使用中只要施工质量好、养

5、护保养及时有的可以使用量好、养护保养及时有的可以使用2020年。年。便于再生利用便于再生利用：沥青再生利用已成为发达国家一：沥青再生利用已成为发达国家一项热门的可持续发展和能源再生利用的新型课题，项热门的可持续发展和能源再生利用的新型课题，我国目前也在进行这方面的研究和技术开发；可我国目前也在进行这方面的研究和技术开发；可以有利于分期修建。以有利于分期修建。其它，如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴其它，如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天无扬尘、雨后不泥泞等。天无扬尘、雨后不泥泞等。主要缺点：沥青易老化沥青易老化：沥青是多组分有机材料，随着使：沥青是多组分有机材料，随着使用期的延长，沥青的

6、胶体结构和组成成分发生变用期的延长，沥青的胶体结构和组成成分发生变化，使沥青粘性变差、塑性降低、沥青路面易表化，使沥青粘性变差、塑性降低、沥青路面易表面松散、整体性降低，从而导致结构破坏。面松散、整体性降低，从而导致结构破坏。温度敏感性较差温度敏感性较差：夏季高温易流淌，高温稳定：夏季高温易流淌，高温稳定性差；低温易发脆，抗裂性能差。可采用优质沥性差；低温易发脆，抗裂性能差。可采用优质沥青或采取改性措施等。青或采取改性措施等。2.2.沥青混合料的分类沥青混合料的分类 沥青混合料一般是由矿质混合料（包含粗、沥青混合料一般是由矿质混合料（包含粗、细集料，矿粉）和沥青组成，有时还有外加剂，细集料，矿

7、粉）和沥青组成，有时还有外加剂，其性能好坏与其组成材料有关。其性能好坏与其组成材料有关。 通常根据沥青混合料中材料的通常根据沥青混合料中材料的组成特性组成特性、施施工的方式工的方式等沥青混合料有以下几种分类方法：等沥青混合料有以下几种分类方法：沥青沥青 混合料混合料材料级配组成及空隙率大小分材料组成及 结构分 制造工 艺分 公称最大粒径分1.特粗式沥青混合料2.粗粒式沥青混合料3.中粒式沥青混合料4.细粒式沥青混合料5.砂粒式沥青混合料1.连续级配沥青混合料2.间断级配沥青混合料1.密级配沥青混合料2.半开级配沥青混合料3.开级配沥青混合料1.热拌沥青混合料2.冷拌沥青混合料3.再生沥青混合料

8、目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16FAC-16F既属于热拌沥青既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。沥青混合料分类沥青混合料分类1）根据矿质混合料的级配类型进行划分根据矿质混合料的级配类型进行划分矿料由适当比例的粗集料、细集料和填料组成，根矿料由适当比例的粗集料、细集料和填料组成，根据据矿料级配组成的特点矿料级配组成的特点及压实后及压实后剩余空隙率剩余空隙率的大小，的大小，可以将沥青混合料分为以下几类：可以将沥青混合料分为以下几类：(1)连续密级配沥青混凝土混

9、合料连续密级配沥青混凝土混合料特点特点：级配为连续密级配，空隙率较低。：级配为连续密级配，空隙率较低。主要代表沥青混合料主要代表沥青混合料有：有：DACDAC和和ATBATB类。类。 前者前者设计空隙率通常为设计空隙率通常为3%6%3%6%，具体应根据不同，具体应根据不同的交通类型、气候特点而定，可适用于任何面层结构；的交通类型、气候特点而定，可适用于任何面层结构； 后者后者设计空隙率也为设计空隙率也为3%3%6%6%，但粒径为粗粒式及，但粒径为粗粒式及特粗式，一般称为密级配沥青稳定碎石混合料特粗式，一般称为密级配沥青稳定碎石混合料（ATBATB），主要适用于基层。），主要适用于基层。(2)连

10、续半开级配沥青混合料连续半开级配沥青混合料特点：特点：空隙率较大，一般采用空隙率较大，一般采用1010左右，粗细集料左右，粗细集料含量相对密级配要多，填料较少或不加填料。含量相对密级配要多，填料较少或不加填料。主要代表混合料：主要代表混合料：沥青碎石混合料沥青碎石混合料AMAM，适用于三级，适用于三级及三级以下公路、乡村公路，此时表面应设置致密及三级以下公路、乡村公路，此时表面应设置致密的上封层。的上封层。(3)开级配沥青混合料开级配沥青混合料特点：特点：矿料级配主要由粗集料组成，细集料和填矿料级配主要由粗集料组成，细集料和填料较少；沥青结合料粘度要求较高。料较少；沥青结合料粘度要求较高。主要

11、主要代表混合料代表混合料：排水式沥青磨耗层混合料：排水式沥青磨耗层混合料OGFCOGFC，排水式沥青稳定碎石基层排水式沥青稳定碎石基层ATPBATPB。(4)间断级配沥青混合料间断级配沥青混合料特点特点：采用：采用间断级配间断级配，即矿料级配组成中缺少一，即矿料级配组成中缺少一个或几个档次而形成的级配，个或几个档次而形成的级配，粗集料和填料含量粗集料和填料含量较多，中间集料含量较少较多，中间集料含量较少。代表混合料：如沥青玛蹄脂代表混合料：如沥青玛蹄脂SMASMA。2）按矿料的）按矿料的最大粒径分类分类沥青混合料一般沥青混合料一般按公称最大粒径的大小可按公称最大粒径的大小可分为特粗分为特粗式、

12、粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式，与之相对式、粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式，与之相对应的最大粒径和公称最大粒径见表应的最大粒径和公称最大粒径见表3-13-1所示。所示。表表3-1 热拌沥青混合料类型热拌沥青混合料类型沥青混 合料 类型公称最大粒径 /mm最大粒径尺寸/mm密级配半开级配开级配间断级配连续密级配沥青混凝土DAC沥青稳定碎石 ATB 沥青碎石混合料AM排水式沥青磨 耗层OGFC排水式沥青稳定碎 石ATPB沥青玛蹄脂碎石混 合料 SMA砂粒式4.759.5DAC-5AM-5-细粒式9.513.2DAC-10AM-10OGFC-10-SMA-1013.216DAC-13AM-13OGF

13、C-13-SMA-13中粒式1619DAC-16AM-16OGFC16-SMA-161926.5DAC-20AM-20-SMA-20粗粒式26.531.5 DAC-25ATB-25-ATPB-25-31.537.5-ATB-30-ATPB30-特粗式37.553.0-ATB-40-ATPB40-设计空隙率（%）36366121818343）根据）根据结合料的类型分类分类根据沥青混合料中所用沥青结合料的不同，可分为根据沥青混合料中所用沥青结合料的不同，可分为石油沥青混合料石油沥青混合料和和煤沥青混合料煤沥青混合料，但煤沥青对环境，但煤沥青对环境污染严重，一般工程中很少采用煤沥青混合料。污染严重，

14、一般工程中很少采用煤沥青混合料。4）根据沥青混合料根据沥青混合料拌合与铺筑温度分类分类 按照这种分类方法，可以将沥青混合料分为按照这种分类方法，可以将沥青混合料分为热热拌热铺沥青混合料拌热铺沥青混合料和和常温沥青混合料常温沥青混合料。 前者前者主要采用粘稠石油沥青作为结合料，需要主要采用粘稠石油沥青作为结合料，需要将沥青与矿料在热态下拌合、热态下摊铺碾压成型；将沥青与矿料在热态下拌合、热态下摊铺碾压成型； 后者后者则采用乳化沥青、改性乳化沥青或液体沥则采用乳化沥青、改性乳化沥青或液体沥青在常温下与矿料拌合后铺筑而成的。青在常温下与矿料拌合后铺筑而成的。5）根据）根据强度形成原理分类分类沥青混合

15、料的组成材料不同，其强度形成原理也沥青混合料的组成材料不同，其强度形成原理也不同，一般可以分为不同，一般可以分为嵌挤原则嵌挤原则和和密实原则密实原则两大类。两大类。按按嵌挤原则嵌挤原则构成的沥青混合料：结构强度主要是构成的沥青混合料：结构强度主要是以以矿料颗粒之间的嵌挤力和内摩阻力为主矿料颗粒之间的嵌挤力和内摩阻力为主，以沥青结以沥青结合料的粘结力为辅合料的粘结力为辅形成的，如沥青贯入式、沥青表形成的，如沥青贯入式、沥青表处和沥青碎石等路面结构均属于此类。处和沥青碎石等路面结构均属于此类。按密实原则构成的沥青混合料：则主要是按密实原则构成的沥青混合料：则主要是以沥青与以沥青与矿料之间的粘结力为

16、主矿料之间的粘结力为主，矿料间的，矿料间的嵌挤力和内摩阻嵌挤力和内摩阻力为辅力为辅，一般的沥青混凝土都属于此类。，一般的沥青混凝土都属于此类。二、沥青混合料的组成结构二、沥青混合料的组成结构 沥青混合料主要有沥青混合料主要有沥青沥青、粗集料粗集料、细集料细集料、矿矿粉填料粉填料和和外加剂外加剂（如抗剥离剂、抗老化剂、聚合物（如抗剥离剂、抗老化剂、聚合物改性剂等）组成。改性剂等）组成。沥青混合料的组成结构的现代理论沥青混合料的组成结构的现代理论表面理论: 认为混合料是由粗、细集料和填料组配而成的矿质骨架和沥青组成，沥青分布在矿质骨料表面，将矿质骨料胶结成具有强度的整体。其中沥青的胶结作用是一个相

17、当复杂的过程，物理吸附、化学吸附过程、选择性作用等。所谓物理吸附：所谓物理吸附：是固是固- -液界面产生的液界面产生的表面张力表面张力作用下，在矿料表面作用下，在矿料表面形成定向吸附和湿润现象，形成定向吸附和湿润现象，吸附的沥青没有发生任吸附的沥青没有发生任何化学变化何化学变化；化学吸附：化学吸附：是沥青中的沥青酸及沥青酸酐与矿料表面的金属是沥青中的沥青酸及沥青酸酐与矿料表面的金属阳离子间阳离子间产生产生的的化学反应化学反应，生成了沥青酸盐，化，生成了沥青酸盐，化学吸附比物理吸附产生的吸附作用更强烈，学吸附比物理吸附产生的吸附作用更强烈，形成形成的沥青膜更稳定的沥青膜更稳定；选择性吸附：主要是

18、由于矿料表面的微孔或毛细孔产生的吸附作用，使得沥青中的小分子如油分和树脂被吸收而使沥青质相对增多，增强了沥青的粘结力，从而使沥青与矿料作用更稳固。 胶浆理论胶浆理论近代胶浆理论认为混合料是一种多级空间网状结构的分近代胶浆理论认为混合料是一种多级空间网状结构的分散系。散系。以粗集料为分散相分散在沥青砂浆中形成以粗集料为分散相分散在沥青砂浆中形成粗分散系粗分散系；而；而沥青砂浆是由细集料为分散相分散到沥青胶浆中的沥青砂浆是由细集料为分散相分散到沥青胶浆中的细分细分散系散系；沥青胶浆则以填料为分散相分散在沥青介质中形；沥青胶浆则以填料为分散相分散在沥青介质中形成的成的微分散系微分散系。在这种多级分散

19、体系中，因沥青胶浆最为基础，也最为在这种多级分散体系中，因沥青胶浆最为基础，也最为重要，因此重要，因此沥青胶浆的组成结构决定了沥青混合料的高沥青胶浆的组成结构决定了沥青混合料的高低温变形能力低温变形能力。胶浆理论主要研究： 矿粉的矿物组成、矿粉级配（尤其是0.075mm的成分）、沥青与矿粉间的交互作用，特别强调采用高稠度的沥青、大的沥青用量和间断级配的矿质混合料。沥青混合料结构类型沥青混合料结构类型 由于材料组成分布、矿料与矿料及矿料由于材料组成分布、矿料与矿料及矿料与沥青间的相互作用、剩余空隙率的大小等与沥青间的相互作用、剩余空隙率的大小等不同，混合料可分为不同，混合料可分为悬浮密实结构悬浮

20、密实结构、骨架空骨架空隙结构隙结构、骨架密实结构骨架密实结构三大类。三大类。 悬浮密实结构该结构组成的基本特点：采用该结构组成的基本特点：采用连续级配连续级配，矿料颗粒，矿料颗粒连续存在，而且连续存在，而且细集料含量较多细集料含量较多，将较大颗粒挤开，将较大颗粒挤开，使使大颗粒不能形成骨架大颗粒不能形成骨架，而较小颗粒与沥青胶浆比，而较小颗粒与沥青胶浆比较充分，将空隙填充密实，使大颗粒悬浮于较小颗较充分，将空隙填充密实，使大颗粒悬浮于较小颗粒与沥青胶浆之间，形成粒与沥青胶浆之间，形成“悬浮悬浮- -密实密实”结构。结构。代表类型：DAC型沥青混合料。力学特点：大颗粒未形成骨架，内摩阻力值较小；

21、小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值较大。路用性能特点：由于压实后密实度大，该类混合料水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好；但其高温性能对沥青的品质依赖性较大，由于沥青粘度降低，往往导致混合料高温稳定性变差。 骨架空隙结构该结构组成的基本特点：采用该结构组成的基本特点：采用连续开级配连续开级配，粗集粗集料含量高料含量高，彼此相互接触形成骨架；但，彼此相互接触形成骨架；但细集料含细集料含量很少量很少，不能充分填充粗集料件的空隙，形成所，不能充分填充粗集料件的空隙，形成所谓的谓的“骨架骨架- -空隙空隙”结构。结构。代表类型：沥青碎石AM和开级配磨耗层沥青混合料OGFC等。力学特点：大颗粒形成骨架，内

22、摩阻力值较大；小颗粒与沥青胶浆含量不充分，粘结力C值较低。路用性能特点：粗集料的骨架作用，使之高温稳定性好；由于细集料含量少，空隙未能充分填充，耐水害、抗疲劳和耐久性能较差，所以一般要求采用高粘稠沥青，以防止沥青老化和剥落。 骨架密实结构 其结构组成特点：其结构组成特点： 采用采用间断级配间断级配，粗、细集料含量较高粗、细集料含量较高，中间料，中间料含量很少，使得粗集料能形成骨架，细集料和沥青含量很少，使得粗集料能形成骨架，细集料和沥青胶浆又能充分填充骨架间的空隙，形成胶浆又能充分填充骨架间的空隙，形成“骨架骨架- -密密实实”结构。结构。代表类型：沥青玛蹄脂碎石混合料代表类型：沥青玛蹄脂碎石

23、混合料SMASMA。力学性能特点：粗集料的骨架作用，力学性能特点：粗集料的骨架作用，内摩阻力内摩阻力值值较大较大；小颗粒与沥青胶浆含量充分，；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力粘结力C C值也值也较大较大，综合力学性能较优。，综合力学性能较优。路用性能特点：该类混合料路用性能特点：该类混合料高低温性能均较好高低温性能均较好，具，具有有较强的疲劳耐久特性较强的疲劳耐久特性；但间断级配在施工拌合过；但间断级配在施工拌合过程中程中易产生离析现象易产生离析现象，施工质量难以保证，使得混，施工质量难以保证，使得混合料很难形成合料很难形成“骨架骨架- -密实密实”结构。结构。三、三、沥青混合料强度形成原理及

24、其影响因素沥青混合料强度形成原理及其影响因素路面破坏原因分析：路面破坏原因分析：高温时，由于沥青混合料高温时，由于沥青混合料抗剪强度不足抗剪强度不足，引起塑性变，引起塑性变形过大（塑性变形为不可恢复变形，随着时间产生累形过大（塑性变形为不可恢复变形，随着时间产生累积），使路面产生积），使路面产生波浪波浪、车辙车辙、拥包拥包与与推移推移等高温变等高温变形破坏。形破坏。低温时低温时，抗拉强度或抗变性能力不足抗拉强度或抗变性能力不足，由于混合料收，由于混合料收缩受阻产生的拉应力超过了混合料的抗拉强度，而在缩受阻产生的拉应力超过了混合料的抗拉强度，而在混合料内混合料内产生裂缝产生裂缝。环境因素对沥青路

25、面破坏产生的影响气温下降材料产生收缩气温下降材料产生收缩，路面边界约束下，收缩受阻，混合料，路面边界约束下，收缩受阻，混合料内产生拉应力，拉应力超过抗拉强度，裂缝产生，雨水渗入裂内产生拉应力，拉应力超过抗拉强度，裂缝产生，雨水渗入裂缝引起下卧层水损坏，承载力下降缝引起下卧层水损坏，承载力下降, ,裂缝扩展裂缝扩展, ,路面结构破坏。路面结构破坏。在春融季节在春融季节，水从裂缝下渗，进入路基内，使路基强度下降，水从裂缝下渗，进入路基内，使路基强度下降，而沥青路面不具有刚性，汽车在路面上行驶，是路基内的静态而沥青路面不具有刚性，汽车在路面上行驶，是路基内的静态水变为动态水，在路基内产生冲刷，使路基

26、内的水涌出，沥青水变为动态水，在路基内产生冲刷，使路基内的水涌出，沥青层下陷发生翻浆现象。层下陷发生翻浆现象。疲劳破坏疲劳破坏p疲劳破坏是在车辆反复作用下引起的，路面材料和路疲劳破坏是在车辆反复作用下引起的，路面材料和路基的疲劳作用，产生变形累积。基的疲劳作用，产生变形累积。p总之，沥青路面必须具备一定的抗剪切破坏的能力。总之，沥青路面必须具备一定的抗剪切破坏的能力。 沥青路面设计中抗剪强沥青路面设计中抗剪强度，抗剪强度可以用摩尔度，抗剪强度可以用摩尔- -库伦理论进行分析，即沥青库伦理论进行分析，即沥青混合料的结构强度由矿料之混合料的结构强度由矿料之间的嵌锁力（内摩阻力）以间的嵌锁力（内摩阻

27、力）以及沥青与矿料的粘结力及沥及沥青与矿料的粘结力及沥青自身的内聚力构成，可由青自身的内聚力构成，可由下式表征：下式表征：tan c 沥青混合料的抗剪强度，MPa； c 沥青混合料的结力，MPa； 沥青混合料的内摩阻力，0； 实验时的正应力，MPa。式中：式中：沥青混合料的路用性能沥青混合料的路用性能 四、沥青混合料的路用性能四、沥青混合料的路用性能 沥青混合料受自然环境因素和交通荷载作沥青混合料受自然环境因素和交通荷载作用，要求混合料必须具有用，要求混合料必须具有高温稳定性、低温抗裂高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗渗性、抗滑性和施工和易性性、耐久性、抗渗性、抗滑性和施工和易性。1 1高温稳

28、定性高温稳定性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。路面平整度的特性。提出高温稳定性的意义：提出高温稳定性的意义：高温条件下或长时间承受荷高温条件下或长时间承受荷载作用混合料会产生显著的变形载作用混合料会产生显著的变形，其中不能恢复的部，其中不能恢复的部分成为分成为永久变形永久变形，这种特性是，这种特性是导致导致沥青路面沥青路面产生车辙产生车辙、波浪波浪及及拥包拥包等等病害病害的主要原因。在交通量大，重车比的主要原因。在交通量大，

29、重车比例高和经常变速路段的沥青路面上，车辙是最严重、例高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。最有危害的破坏形式之一。高温稳定性的评价方法和评价指标高温稳定性的评价方法和评价指标评价试验方法：评价试验方法： 圆柱体试件的圆柱体试件的单轴单轴静载、动载、重复荷载试验；静载、动载、重复荷载试验；三三轴轴静载、动载、重复荷载试验；静载、动载、重复荷载试验；简单剪切简单剪切的静载、动载、的静载、动载、重复荷载试验等。重复荷载试验等。 马歇尔稳定度、维姆稳定度和哈费氏稳定度等工程马歇尔稳定度、维姆稳定度和哈费氏稳定度等工程试验，以及反复碾压模拟试验如车辙试验等。试验，以及反复

30、碾压模拟试验如车辙试验等。我国最常用评价方法是：马歇尔试验和车辙试验。我国最常用评价方法是：马歇尔试验和车辙试验。马歇尔试验最大特点马歇尔试验最大特点设备简单设备简单、操作方便操作方便，现在已被，现在已被世界上许多国家所采用。世界上许多国家所采用。马歇尔试验用于测定沥青混合料试件的破荷载和抗变马歇尔试验用于测定沥青混合料试件的破荷载和抗变形能力，得到形能力，得到马歇尔稳定度马歇尔稳定度、流值流值和和马歇尔模数马歇尔模数。 稳定度稳定度是指试件受压至破坏时承受的最大荷是指试件受压至破坏时承受的最大荷载，以载，以kNkN计，计，流值流值是达到最大破坏荷载是实践的是达到最大破坏荷载是实践的垂直变形，

31、以垂直变形，以0.1mm0.1mm计。计。试件尺寸试件尺寸：（1 1）101.6mm101.6mm63.5mm63.5mm（1.3mm1.3mm，两侧高度差不大，两侧高度差不大于于2mm2mm）。适用于公称最大粒径。适用于公称最大粒径26.5mm30203020按照低温指标低温气候区1234气候名称冬严寒区冬寒区冬冷区冬温区极端最低气温-9按照雨量指标雨量气候区1234气候区名称潮湿区湿润区半干区干旱区年降雨量(mm)10001000500500250250沥青材料沥青材料沥青混合料组成材料沥青混合料组成材料 粗集料粗集料细集料细集料填料填料基质沥青改性沥青各种粒径的碎石（方孔筛）天然砂机制砂

32、石屑矿粉最好都是碱性材料二、沥青混合料组成材料的技术要求沥青混合料的技术性质决定于组成材料的质量品质、用量比例及沥青混合料的制备工艺等因素，其中组成材料的质量是首先需要关注的问题。沥青材料沥青材料针入度 针入度指数 软化点延度 蜡含量 闪点 溶解度 密度压碎值 磨耗值 表观相对密度吸水率 坚固性 针片状颗粒含量0.075mm颗粒含量 软尽弱颗粒含量磨光值 粘附性 破碎面要求粗集料粗集料细集料细集料填填 料料表观密度 含水量 粒径范围 外观亲水系数 塑性指数 加热安定性原材料名称原材料名称技术指标技术指标执行标准执行标准1.公路工程集料试验规程JTG E42-20052.公路沥青路面施工技术规范

33、JTG F40-2004 公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ 052-2000 原材料的原材料的技术要求技术要求（P204P207） 表观相对密度 坚固性含泥量 砂当量 亚申蓝值 棱角性1.沥青选择依据：选择依据：沥青应根据气候条件和沥青混合料类型、道路等级、交通性质、路面类型、施工方法以及当地使用经验等，经技术论证后确定。沥青选择原则：沥青选择原则：1.粘度较大的粘稠沥青混合料具有较高的力学强度和稳定性，但粘度过高，则混合料的低温变形能力较差，路面易开裂。2.反之粘度较低的沥青的混合料在低温时变形能力较好，但在高温时往往会产生较大的高温变形。3.一般来说，可根据当地沥青路面气候分区的温度

34、水平参照第二章表2-6选择沥青。4.在夏季温度高或高温持续时间长的地区，应采用粘度高的沥青；而在冬季寒冷地区，则宜采用稠度低、低温劲度较小的沥青。5.对于日温差较大的地区还应考虑选择针入度指数较大、感温性较低的沥青。6.对于重载交通路段、高速公路更实行渠化交通的路段、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路段，应选用稠度大的沥青。对于交通量小、公路等级低的路段可选用稠度略小的沥青。2.粗料集粗料集的物理力学性质要求粗料集的物理力学性质要求1与沥青的粘附性要求与沥青的粘附性要求2粗集料的粒径规格粗集料的粒径规格3（1）粗料集的物理力学性质要求雨量气候地区技术指标1（潮湿区）2(湿润区

35、)3（半干区）4（干旱区）粗集料磨光值（psv）42403836粗集料与沥青的粘附性表层 5 5 4 3其它层次 4 4 3沥青混合料粗集料质量要求沥青混合料粗集料质量要求技术指标技术指标高速公路、一级公路、城市快速路、主干路其它等级的公路与城市道路表面层其它层次石料压碎值（%）252830洛杉矶磨耗损失（%）283040视密度（t/m3）2.602.502.45吸水率（%）2.03.03.0坚固性（%）1212-软石含量（%）1550.075mm颗粒含量（水洗法）（%）111针片状颗粒含量（%）粒径9.5mm1218-粒径9.5mm1820-破碎砾石的破碎面 1个破碎面1009080（70）

36、2个破碎面908060（50）（2）与沥青的粘附性要求若达不到表3-6对粗集料与沥青粘附性等级的要求，必须采取抗剥落措施。工程中常用的抗剥落方法包括使用高粘度沥青使用高粘度沥青；在沥青中掺加抗剥落剂掺加抗剥落剂；用干燥的生石灰生石灰、消石灰粉消石灰粉或水泥作为填料的一部分，其用量已为矿料总量的1%-2%；将粗集料用石灰浆处理后使用。（3）粗集料的粒径规格粗集料的粒径规格应按照表3-8进行生产和使用。如某一档粗集料不符合表3-8的规格，但确认与其它集料组配后的合成级配符合设计级配的要求时，也可以使用。沥青面层用粗集料规格（表38）规格规格公称粒径公称粒径(mm)通过下列筛孔（方孔筛，通过下列筛孔

37、（方孔筛，mm）的质量百分率（）的质量百分率（%）37.531.526.51913.29.54.752.360.6S6153010090100-015-05S7103010090100-01505S8152510095100015-05S9102010095100-01505S1010151009510001505S1151510095100407001505S125101009510001005S133109510010095100407002005S1435025053.细集料（1）细集料的物理力学性能要求）细集料的物理力学性能要求可以采用天然砂、机制砂或石屑。应洁净、干燥、无风化、不含杂

38、质，并有适当的级配范围，物理力学指标要求见表3-9。指 标高速公路、一级公路城市快速路、主干路其它公路与城市道路视密度（t/m3）2.502.45坚固性12砂当量（%）6050沥青混合料用细集料质量要求沥青混合料用细集料质量要求 表表3-9注：坚固性实验根据需要进行。与沥青有良好的粘结能力，在高速公路、一级公路、城市快速路、主干路沥青面层用沥青粘结性能差的天然砂或用花岗岩、石英岩等酸性岩石破碎的人工砂及石屑时，应采取前述粗集料的抗剥离措施对细集料进行处理。在高速公路高速公路、一级公路一级公路、城市快速路城市快速路、主干路主干路沥青路面面面层层及抗滑磨耗层抗滑磨耗层中，所用石屑石屑总量不宜超过天

39、然砂天然砂或机制机制砂砂的用量。 （2）细集料的粒径规格天然砂天然砂宜采用河砂或海砂，当使用山砂时应经过清洗。天然砂的规格应符合表3-10的规定，经筛洗法测定的砂中小于0.075mm颗粒含量不得大于3%（高速公路、一级公路、城市快速路、主干路）和5%（其它等级道路）沥青面层用天然砂规格 表3-10分类分类通过各筛孔通过各筛孔“（mm）的质量百分率（）的质量百分率（%）细度细度模数模数9.54.752.361.180.60.30.150.075粗砂粗砂1009010065953565152952005053.73.1中砂中砂10090100751005090305983005053.02.3细砂

40、细砂1009010085100751006084154505052.21.6 石屑石屑是通过4.75mm或2.36mm的部分，是石料加工破碎过程中表面剥落或撞下的边角，强度一般较低，针片状含量较高。所以在生产石屑的过程中应特别注意，避免山体覆盖层或夹层的泥土混入石屑。石屑规格应符合表3-11的要求。不得使用泥土、细粉、细薄碎片颗粒含量高的石屑，砂当量应符合表3-9的要求。对于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路，应将石屑加工成S14（35mm）和S16（03mm）两档使用，在细集料中石屑含量不宜超过总量的50%。沥青面层用机制砂或石屑规格 表3-11规格规格公称粒径公称粒径通过下列筛孔（通过

41、下列筛孔（mm）的质量百分率（）的质量百分率（%）9.54.752.361.180.60.30.150.075S150510090100609040752065740220010S16031008010050802550830015010 细集料的级配在沥青混合料中的适用性，应将其与粗集料及填料配制成矿质混合料后，再判断其是否符合矿料设计级配的要求再作决定。当一种细集料不能满足级配要求时，可采用两种或两种以上的细集料掺合使用。4填料 填料最好采用石灰岩石灰岩或岩浆岩岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石憎水性石料经磨细料经磨细得到的矿粉，生产矿粉的原石料中泥土杂质应清除。矿粉要求干燥、洁净，能自由地从

42、石粉仓中流出，其质量应符合表3-12的要求。沥青面层用矿粉质量要求 表3-12指标指标高速公路、一级公路、城市快速路、高速公路、一级公路、城市快速路、主干路主干路其他公路与城市道路其他公路与城市道路视密度（t/cm3）2.502.45含水量（%）1.01.0粒度范围（%）0.6mm1001000.15mm90100901000.0757510070100外观无团粒结块亲水系数1.0p在拌合厂采用干法除尘回收的粉尘可以代替一部分矿粉的使用，湿法除尘的应经过干燥粉碎处理，且不得含有杂质。用量不得超过填料总量的25%，塑性指数不得大于4%，其余质量要求与矿粉相同。粉煤灰烧失量应小于12%，与矿粉混合

43、后的塑性值数应小于4%，其余质量要求与矿粉相同。粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50%，与沥青粘结力好，且水稳性应满足要求。高速公路、高速公路、一级公路和城市快速路、主干路不宜采用粉煤灰做填料一级公路和城市快速路、主干路不宜采用粉煤灰做填料。为改善水稳定性，可采用干燥的磨细生石灰粉、消石灰分或水泥作为填料，用量不宜超过矿料总量的1%2%。三、热拌沥青混合料配合比设计标准三、热拌沥青混合料配合比设计标准1沥青混合料类型的选择混合料类型应根据道路等级与所处位置的功根据道路等级与所处位置的功能要求进行选择能要求进行选择。矿料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并与与结构层的设计厚度相匹配。沥青面层混合料的最

44、小压实厚度(mm) 表3-13沥青路面结构层类型道路等级高速公路、一级公路、城市快速路、主干路二级以下等级公路一般城市道路行人道路磨耗层表面层沥青混合料类型DACSMAOGFCDACSMADAC集料公称最大粒径(mm)4.75xxxxx109.530252025252013.2403525353525165040 x4540 x中面层下面层基层沥青混合料类型DACATBDACAMATBDACAM集料公称最大粒径(mm)13.2xx3535x35351650 x4540 x40401960 x6050 x55x26.58080 x6080 xx31.5x100 xx90 xx37.5x120 x

45、x100 xx2马歇尔试验配合设计技术标准1）沥青混合料的体积特征参数沥青混合料组成材料质量与体积的关系见图3-18，体体积特征参数积特征参数有密度密度、空隙率空隙率、矿料间隙率矿料间隙率和和饱和度饱和度等等指标表征。（1）沥青混合料的密度密度是指压实混合料试件单位体积的干质量密度是指压实混合料试件单位体积的干质量。在实际使用中，密度（或相对密度）的测试方法非常重要又有一定难度，常用的密度计算或测试方法如下。沥青混合料的理论最大密度理论最大密度理论最大密度是假设沥青混合料试件被压实至完全密实，没有空隙的理想状态下没有空隙的理想状态下，即压实沥青混合料试件全部为矿料（包括矿料内部空隙）和沥青所占

46、有，空隙率为零时的最大密度。沥青混合料的理论最大密度可以通过实测法或计算法确定，实测法有真空法和溶剂法，计算法计算法则按照下面方法进行计算。集料集料沥青界面示意图沥青界面示意图)11(2936.02936.0033.0100100%1002212121221122112211sasbxxxxnnnnnsannnnsbCPPPPPPPPPPPP矿料的合成吸水率；相对密度。各种矿料相应的表观、相对密度；各种矿料相应的毛体积、；各种矿料成分的配合比、式中：沥青混合料毛体积密度毛体积密度毛体积密度是指单位毛体积（含沥青混合料实体矿物成分体积、不吸收水分的内口孔隙、能吸收水分的开口孔隙等颗粒表面轮廓所包

47、围的全部毛体积）的干密度。混合料的毛体积可选用表干法、蜡封法或体积法测定。表干法表干法测定的毛体积密度又称饱和面干毛体积密度饱和面干毛体积密度，适用于较密实且吸适用于较密实且吸水很少的试件水很少的试件，根据测试结果，按式（3-10）计算。常温水的密度，；，态试件在空气中的质量沥青混合料饱和面干状；的质量，沥青混合料试件在水中；空气中的质量，沥青混合料干燥试件在式中：3/cmggmgmgmmmmwdwawwdafwwaasmmm蜡封法蜡封法采用蜡封条件测试沥青混合料的毛体积，包括了沥青混合料试件在蜡封状态下实体体积与闭口孔隙、开口孔隙之和，但不计入蜡被吸入混合料的部分（按式（3-11）计算），适

48、用于吸水率大于适用于吸水率大于2%的沥青混合料试件。的沥青混合料试件。对密度。常温条件下蜡对水的相；水中的质量，沥青混合料封蜡试件在；空气中的质量，沥青混合料封蜡试件在；空气中的质量，沥青混合料干燥试件在式中：pcpawpapcpafgmgmgmmmmmm/ )(体积法采用游标卡尺测量沥青混合料试件的体积，它适用适用于空隙率较大、吸水严重，甚至完全透水或不能用表干法于空隙率较大、吸水严重，甚至完全透水或不能用表干法或蜡封法测定的沥青混合料试件或蜡封法测定的沥青混合料试件。压实沥青混合料试件密度试验（水中重、蜡封法、表干法）压实沥青混合料试件密度试验（水中重、蜡封法、表干法）(2)沥青混合料试件

49、的空隙率空隙率空隙率是指压实状态下沥青混合料内矿料与沥青实体之外的空隙（不包含矿料本身或表面已被沥青封闭的孔隙不包含矿料本身或表面已被沥青封闭的孔隙）的体积占试件总体积的百分率，根据压实沥青混合料试件密度和理论最大密度按式（3-12）计算。密度。沥青混合料的最大理论积相对密度；沥青混合料试件的毛体，；沥青混合料试件空隙率式中：tftfVVVV100)1 (测试方法对沥青混合料试件空隙率的影响由于空隙率是根据沥青混合料实测密度计算得到的参数，当在式（3-12）中取不同的密度值时，空隙率的计算结果将大不相同。如表3-15所列：水中重法水中重法表干法表干法30夏炎热区2030夏热区-9.0冬温区1-

50、12-11-22-23-21-32-31-42-4普通沥青混合料非改性 260023002000改性 3000280025005沥青混合料的水稳定性指标在进行沥青混合料配合比设计及性能评价时，除了对沥青与石料的粘附性等级粘附性等级进行检验外，还应在规定条件下进行沥青混合料的浸水马歇尔试验浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验冻融劈裂试验，残留稳定度和冻融劈裂强度比应满足表3-20的要求。改性沥青改性沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比均不得小于不得小于80%。 沥青混合料水稳定性技术要求沥青混合料水稳定性技术要求 表表3-20年降雨量（mm）及气候分区1000潮湿区5001000湿润区250500半干

51、区250干旱区浸水马歇尔试验的残留稳定度（%）非改性 8075改性 8580冻融劈裂试验的残留强度比（%）非改性7570改性 8075密级配热拌沥青混合料配合比设计方法密级配热拌沥青混合料配合比设计方法 全过程配合比设计过程：三个阶段：目标三个阶段：目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配合比验证，即试验路试铺阶段合比验证，即试验路试铺阶段。目标配合比设计阶段生产配合比设计阶段生产配合比验证阶段矿料的组成设计最佳沥青用量确定图解法或试算法集料筛分（水洗法）马歇尔试 验确定工程级配范围预估计算沥青用量沥青与集料相对密度测定配合比设计三个阶段配合比设

52、计三个阶段目标配合比与生产配合比都是两方面的设计，二者有何区别？四、密级配热拌沥青混合料配合比设计方法矿料通过皮带输入拌和楼干燥筒加热振动筛二次筛分热料提升到拌和楼热料仓根据目标配合比的OAC、OAC0.3%三组沥青用量根据热料比例确定生产配合比最佳沥青用量OAC图解法确定热料比例生产配合比生产配合比目标配合比目标配合比图解法确定冷料比例确定目标配合比最佳沥青用量OAC取样冷料筛分根据冷料比例成型5组马歇尔试件通过调整控制室皮带转速达到设计比例青用量确定提供标准为生产配合比最佳沥热料比例与最佳沥青用量输入控制室计算机生产沥青混合料沥青混合料热料筛分取分级目标配合比与生产配合比设计关系图目标配合

53、比与生产配合比设计关系图成型3组马歇尔试件配合比阶段设计区别拌料振动筛布置振动筛布置热料筛分热料筛分拌和缸拌和缸出料装料问题装料问题装料问题装料问题目标配合比设计1此处取样的集料为冷料，可以从料场直接取样。3料场取样尽量要有代表性、均匀性。4其他指标也需检测，只是配合比设计时不使用。2矿粉直接从包装袋中取样。一、矿料组成设计（二）取样各种集料（冷料）筛分（水洗法）目标配合比设计一、矿料组成设计（1）试验时取样方法采用四分法。四分法取样立面图平面图（二）取样各种集料筛分（水洗法）4筛分试验（4）采用通过百分率进行下一步计算。（2）水泥混凝土用集料可采用干筛法试验。（3）沥青混合料及基层用集料用水

54、洗法试验。目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（一）测定沥青与集料的相对密度1测定沥青的相对密度测定沥青的相对密度 （b b）非经注明，测定沥青密度的标准水温为15。沥青与水的相对密度是指25相同温度下的密度之比。可以测定15密度，换算得相对密度（25/25）二者换算关系为：沥青与水的相对密度（沥青与水的相对密度（25/2525/25） 沥青的密度（沥青的密度（1515）0.9960.996公路工程集料试验规程公路工程集料试验规程 JTG E42-2005 JTG E42-20052测定集料毛体积相对测定集料毛体积相对 密度（密度（ ） 与表观相对密度（与表观相对密度（ ）（

55、网篮法）（网篮法）公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052-2000 JTJ 052-2000 测定标准测定标准目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（二）预估计算沥青用量1计算矿料的合成毛体积密度（计算矿料的合成毛体积密度（sb ）2计算矿料的合成表观相对密度（计算矿料的合成表观相对密度（ sa ）100sb=P22+P11Pnn100sa=P2 2+P1 1Pn nP1、P2Pn各种矿料的比例, 其 和为1001、2 n各种矿料相应的 毛体积相对密度1、2n各种矿料 相应的表观相对密度目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比

56、设计（二）预估计算沥青用量3 3预估沥青混合料适宜的油石比（预估沥青混合料适宜的油石比（Pa）或含油量（）或含油量（Pb ）PaPb=Pa+100Pa1Pa=sb sb1Pa1已建类似工程标准油石比,%sb矿料合成毛体积相对密度sb1已建类似工程矿料合成毛体积相对密度目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验1 1按照确定的矿料比例配料，根据预估的油石比为中值，以按照确定的矿料比例配料，根据预估的油石比为中值，以0.5%的间隔成型的间隔成型5组马歇尔试件。组马歇尔试件。（1）按确定的矿料比例，计算本次成型试件所需矿料的数量。（3）试模、套筒及击实座等应置于100烘箱

57、中加热1h。（4）拌合时先加入粗细集料到拌合机，再加入热沥青（沥青采用 减量法称量），拌和11.5min，再加入加热后的矿粉，继续 拌和， 标准拌合时间共3min。（5）成型马歇尔试件时试模上下要垫滤纸，试件周边插捣15次， 中间插捣10次，应先成型1个试件进行高度校核，校核公式 如下：要求试件高度要求试件高度调整后的混合料质量调整后的混合料质量 =所得试件高度所得试件高度 原用混合料质量原用混合料质量（6）根据调整后的混合料质量进行称量，成型所有试件。（2）烘料时，粗细可混合加热，矿粉单独加热。公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052-2000 JTJ

58、 052-2000 测定标准目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验（三）马歇尔试验2 2冷却、脱模冷却、脱模（1）冷却方法有三种试件横置室温冷却：12h以上电风扇吹：1h以上浸水冷却：3min以上最好，但时间太长。较好，但冷却效果不好，时间一般需延长。工程上常采用室温下用电风扇吹12h以上冷却（2）脱模3 3高度测量高度测量测量工具：游标卡尺测量方法：四个方向测量，取平均值。合格判断：标准试件63.51.3mm；超出此范围作废。公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052-2000 JTJ 052-2000 测定标准局限性大，

59、只能用于测定稳定度和流值。目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验4 4马歇尔试件密度测定马歇尔试件密度测定（1）通常采用表干法测定毛体积相对密度（2）对于吸水率大于2%的试件，宜改用蜡封 法测定毛体积相对密度。maf =mw+mfSa =mwmfmamf100公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规程 JTJ 052-2000 JTJ 052-2000 测定标准目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验5 5马歇尔稳定度、流值测定马歇尔稳定度、流值测定公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规

60、程 JTJ 052-2000 JTJ 052-2000 测定标准标准马歇尔试件养护温度为60养护时间为3040min目标配合比设计步骤二、最佳沥青用量的确定目标配合比设计（三）马歇尔试验6 6马歇尔物理指标计算马歇尔物理指标计算（1 1）确定矿料的有效相对密度（）确定矿料的有效相对密度（ se ）公路沥青路面施工技术规范公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 JTG F40-2004 计算标准se矿料的有效相对密度,无量纲Pb试验采用的沥青含量,%t试验沥青含量条件下实测的混合料 的最大理论相对密度,无量纲b沥青的相对密度(25/25),无量纲 C合成矿料的沥青吸收系数 wx合成矿