道路建筑材料第五章

第五章沥青混合料1、定义：沥青混合料是矿质混合料与沥青结合料拌和而成的混合料。2、分类：（1）按矿质材料的级配类型及混合料的密实度分类连续密级配沥青混合料AC、ATB

半开级配沥青混合料AM

开级配沥青混合料OGFC、ATPB

间断级配沥青混合料SMA（2）.按集料公称最大粒径分类特粗式

粗粒式中粒式细粒式砂粒式（3）按沥青混合料拌合与施工温度热拌热铺沥青混合料HMA

冷拌冷铺沥青混合料热拌冷铺沥青混合料温拌沥青混合料第一节沥青混合料技术性质一、

沥青混合料体积参数1、矿料的体积与密度1）矿料的合成密度2）矿料的有效体积与有效密度有效体积：混合料中矿料实体体积、闭口孔隙体积和未吸沥青的开口孔隙体积之和。2、沥青混合料试件的毛体积密度指沥青混合料单位毛体积的干质量。毛体积包括：沥青体积、矿料有效体积、混合料空隙体积3、沥青混合料最大理论相对密度最大理论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单位体积的质量。油石比？

沥青含量？4、沥青混合料的空隙率空隙率：指压实状态下沥青混合料内矿料和沥青实体之外的空隙的体积占试件总体积的百分率。影响因素：沥青用量、粗集料数量、压实温度

对混合料路用性能的影响：稳定性、耐久性5、沥青混合料试件的矿料间隙率指压实沥青混合料试件中矿质混合料实体以外的空间体积占试件总体积的百分率。6、沥青混合料试件的沥青饱和度（填隙率）指压实沥青混合料试件中沥青实体体积占矿料骨架实体外的空间体积的百分率。大，易泛油、车辙小，耐久性不好二、

沥青混合料组成结构作用：矿质骨架——粗集料、细集料结合料——沥青填料——矿粉，填充和提高沥青的粘结力

1.结构理论有两种：表面理论——利用沥青胶结料的粘聚力（骨架）胶体理论——多级空间网络状结构的多级分散系2.组成结构类型①悬浮—密实结构：细集料多，依靠沥青粘结力；特点：密实度好、水稳定性好、低温抗裂性和耐久性好；热稳定差，高温时强度和稳定性下降。粘聚力较大、摩阻角较小。②骨架—孔隙结构：粗骨料多，形成骨架；不密实。特点：

强度高、热稳定性好、耐久性不好。

粘聚力较小、摩阻角较大。③骨架—密实结构：级配为理想的最佳级配特点：强度高、热稳定性好、耐久性好。原因：具有较大的粘聚力和内摩阻角。沥青玛蹄脂碎石混合料SMA是典型的骨架-密实结构。

二

沥青混合料的强度理论主要取决于粘聚力C、摩擦角φ

τ=f（c，φ）

τ=c+σtanφ

破坏——主要高温时由于抗剪强度不足，塑性变形过剩而产生推挤等现象，以及低温脆裂。

（破坏现象：波浪、拥包）要求：破裂面上可能产生的应力τa不大于沥青混合料的允许剪应力τR。即：τa≤τR⒈抗剪强度参数：2、影响沥青混合料抗剪强度的因素内部因素：1）.沥青粘度沥青混合料的粘聚力c是随着沥青的粘度的提高而增加;同时内摩阻角随着沥青的粘度的提高而提高。粘度大沥青内部的胶团相互位移时，分散介质抵抗剪切作用力大。2）矿质混合料的性能①级配是影响之一：级配良好。符合要求：密级配（c大，φ小）、开级配（c小，φ大）、间断级配（c大，φ大）②粗度和形状：粒径大且均匀、颗粒有棱角，近正立方体，内摩阻角大。3）沥青与矿料在界面上交互作用

在矿料表面形成一层厚度为δo的吸附溶化膜，在此膜厚度以内的沥青称为“结构沥青”，在此膜厚度以外的沥青称为“自由沥青”。碱性岩石（石灰岩等）对石油沥青的吸附性强。加矿粉——膜变薄。保持沥青初始内聚力结构沥青膜较薄,粘度较高,与矿料之间有较强的粘结力。4）.矿料比面和沥青用量①矿料比面沥青膜薄——较薄,形成结构沥青比例愈大，粘聚力大。比表面积（比面）：单位质量集料总表面积②沥青用量：不足——不足以形成结构沥青（包裹）过多——矿料推开——自由沥青（降低）最佳沥青用量——足以形成薄膜、并能充分粘附矿料颗粒表面，形成结构沥青，沥青混合料具有最佳粘结力。此时沥青用量为最佳沥青用量设计：提出推荐值——试验——图解计算出最佳沥青用量。外部因素：5）.温度随着温度升高—粘聚力值减小，变形能力增强。随着温度降低—粘聚力值提高，变形能力降低，强度增加，过低会使路面开裂。6）变形速率变形速率增加则粘聚力显著提高，内摩擦角变化不大三沥青混合料的技术性质⒈高温稳定性：定义：高温条件下，沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力。（夏季高温、车辙重复、不产生车辙波浪）①马歇尔稳定度测定：稳定度、流值、马歇尔模数三项指数②车辙试验：60°，同一轮迹，反复行走，产生1mm变形所需试验车轮行车次数。动稳定度。马歇尔试验示意图

马歇尔稳定度MS：试件破坏时的最大荷载

流值FL

：达到最大荷载时，试件所产生的垂直流动变形值（以0.1mm计）

马歇尔模数：T=马歇尔试验仪马歇尔自动击实仪沥青路面的车辙现象沥青路面车辙形成过程沥青路面的车辙现象沥青路面车辙形成过程沥青路面车辙形成过程压密变形剪切流动沥青路面的车辙现象车辙试验DS——沥青混合料动稳定度(次/mm)d1，d2——时间t1和t2的变形量(mm)42——每分钟行走次数(次/mm)c1，c2——试验机或试样修正系数动稳定度DS影响因素：（1）矿料性质（2）沥青的高温粘度（3）沥青用量⒉低温抗裂性：评价方法：低温蠕变试验低温弯曲试验影响因素：沥青粘度、温度敏感性⒊耐久性：影响因素：沥青自身的化学成分、性质；矿料矿物成分及沥青混合料组成结构（空隙、填隙率）**应存留残留孔隙率3～6%——膨胀沥青用量减少0.5%，寿命减少一半。⒋抗滑性：影响因素：矿质集料的微表面性质、混合料的级配组成、沥青用量超过沥青最佳用量增加0.5%，抗滑性能显著降低。**酸性、多棱角、含蜡量控制⒌施工和易性影响因素：级配、沥青用量、矿粉（过多不宜压实）。第二节热拌沥青混合料的组成设计热拌沥青混合料是由矿料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，用保温运输设备运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料。HMA一、沥青混合料使用性能的气候分区指标：高温（3个）、低温（4个）、湿度（4个）某地区气候分区为2-3-2？？？二、沥青混合料组成材料的技术要求1.沥青材料标号选择考虑因素：气候条件：公路等级：交通条件：渠化交通、上坡路段多稠结构层中的位置：上面层稠下面层稀2.粗集料碎石、破碎砾石、矿渣

1）物理性质：洁净、干燥、无风化、不含杂质耐磨性好、表面粗糙、形状近正方体2）与沥青的粘附性要求抗剥落方法：？？3）粒径规格表3-8

3.细集料采用天然砂、机制砂和石屑4.填料(碱性矿粉)要求：干燥、洁净使用粉煤灰作为填料时，其用量不得超过填料总量的50%，烧失量小于12%。三、热拌沥青混合料配合比设计标准参数：密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度验证指标：高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性★四、沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计包括（三个阶段）

目标配合比、生产配合比、生产配合比验证。1.矿质混合料的配合组成设计

1)确定沥青混合料类型

2)确定矿质混合料的级配范围

3)矿质混合料配合比设计（1）组成材料的原始数据测定：筛分曲线、相对密度（2）计算组成材料的配合比（3）调整配合比矿质混合料配合比设计（图解法）P23纵坐标：10cm横坐标：15cm.对角线：级配中值。筛孔尺寸确定：通过百分率——中值。图解法：平衡面积法首尾关系：①重叠②相交③相离2.确定沥青混合料的最佳沥青用量（马歇尔法）1）制备试样（φ101.6mm×63.5mm）2）测定试样的物理指标（密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度）3）测定力学指标（马歇尔稳定度、流值）4）测试结果分析，确定OAC（1）绘制沥青用量与物理力学指标关系图（2）根据稳定度、密度、沥青饱和度、空隙率确定OAC1（3）根据各项技术指标要求确定OAC2（4）根据OAC1和OAC2确定OAC（5）根据气候条件和交通特性调整最佳沥青用量3、沥青混合料性能检验水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性第三节其它沥青混合料一、沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）沥青+少量纤维稳定剂+细集料+填料＋间断级配的粗集料（一）SMA技术性质1.高温稳定性好，抗车辙能力高2.优良的抗裂性能3.良好的耐久性4.较好的抗滑性5.摊铺和压实性能好6.能见度好7.降低噪声（二）SMA的组成材料1.沥青——纤维作为稳定剂沥青用量多。2.集料——粗－轧制碎石（抗剥落剂）；细—机制砂；填料-石灰石等碱性岩石磨细的矿粉。3.纤维——稳定、吸油、增强（三）SMA的应用高速公路、城市快速路、干线道路的抗滑表层、公路重交通路段、交叉口等。OGFC混合料是开级配抗华磨耗层的缩写，是一种采用高粘度沥青结合料、高含量粗集料、少量细集料和填料组成的混合料，设计孔隙率一般在18~25%之间。二、OGFC混合料技术性质1.高温稳定性好，抗车辙能力高2.沥青膜厚度大，良好的耐久性3.较好的排水性4.抗滑性能好适用于行驶快速、中轻型车辆的高速公路、城市快速路和高架桥、隧道铺面等。密级配沥青混凝土混合料

各种粒径的颗粒级配连续、相互嵌挤密实的矿料，与沥青结合料拌和而成，压实后剩余空隙率小于１０％的沥青混合料。剩余空隙率３％～６％（行人道路为２％～６％）的为Ⅰ型密实式沥青混凝土混合料，剩余空隙率４％～１０％的为Ⅱ型半密实式沥青混凝土混合料。

沥青混凝土混合料

由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料，