沥青和沥青混合料

沥青和沥青混合料第一页，共八十二页，编辑于2023年，星期日

7.1沥青1沥青的定义：沥青作为一种憎水性的有机胶凝材料，是由多种有机化合物构成的复杂混合物。2沥青的物理性质：形状：在常温下是粘稠状的液体、半固体或固体；颜色：呈辉亮褐色以至黑色；具有良好的不透水性、粘结性、塑性和抗冲击性、耐化学腐蚀性，电绝缘体；能溶解于二硫化碳、苯等有机溶液。第二页，共八十二页，编辑于2023年，星期日

3沥青按产源分类***在建筑工程中，石油沥青和煤沥青应用较广泛.第三页，共八十二页，编辑于2023年，星期日

7.1.1石油沥青1定义：石油沥青是石油经蒸馏等工序提炼出各种石油产品（如汽油、煤油、柴油和润滑油等）后的残留物，再经过加工而得到的物质。2石油的组分：石油沥青是由多种高分子的碳氢化合物及其衍生物组成的复杂混合物。从化学上分析，沥青的主要成分是碳和氢；从使用的角度出发，沥青的组分主要有油分、树脂和地沥青质。第四页，共八十二页，编辑于2023年，星期日3油分、树脂和地沥青质的作用油分：是淡黄色至红褐色的粘性液体。它是决定沥青流动性的组分；树脂：为黄色至黑褐色的沾稠状半固体，它是决定沥青塑性和粘结性的组分；地沥青质：是深褐色至黑褐色无定形固体粉末，它是决定沥青粘性和温度稳定性的组分。

第五页，共八十二页，编辑于2023年，星期日思考：石油沥青的三大组分及其特性。石油沥青的组分与其性质有何关系？（1）油分。油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分，密度介于0.7～1.0ｇ／cm3之间。在170°Ｃ较长时间加热，油分可以挥发。油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳和丙酮等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分的多少决定了沥青的流动性。第六页，共八十二页，编辑于2023年，星期日(２)树脂（沥青脂胶）。沥青脂胶为黄色至黑褐色粘稠状物质（半固体）;分子量比油分大（600～1000），密度为1.0～1.1g／cm3。沥青中树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等品质愈好。

第七页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（３）地沥青质（沥青质）。地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉末）;分子量比树脂更大（1000以上），密度大于1g／cm3，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组成部分。第八页，共八十二页，编辑于2023年，星期日石油沥青的组分与其性质的关系:油分赋予沥青以流动性。沥青树脂使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。地沥青质含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，即愈硬脆。

第九页，共八十二页，编辑于2023年，星期日4石油沥青的胶体结构

油分、树脂和地沥青质是石油沥青的三大组分;其中油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润地沥青质，并在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。石油沥青的结构:以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。根据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分为:溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。第十页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（1）溶胶结构。地沥青质含量较少，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变形特性与粘性液体一样。直馏沥青的结构多为溶胶结构。（2）

凝胶结构。凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属于凝胶结构。（3）溶一凝胶结构:介于溶胶与凝胶之间，并有较多的树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的最初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的粘性流动。大部分优质道路沥青均配成溶～凝胶型结构，具有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。第十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期日

5石油沥青的技术性质（1）防水性：石油沥青是憎水性的胶凝材料，本身结构致密，不溶于水；（2）粘性：粘性是指沥青在外力作用下，抵抗变形的能力。同时粘性也是沥青软硬、稀稠程度的反映；石油中地沥青质含量较多时，粘性较大；温度下降时，粘性较大。第十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期日粘滞性对使用粘稠（半固体或固体）的石油沥青用针入度表示，对液体石油沥青则用粘滞度表示。

粘稠石油沥青的针入度:是在规定温度（25℃）条件下，以规定质量（100ｇ）的标准针，在规定时间（５s）内贯入试样中的深度来表示，单位以1/10mm计。针入度反映了石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度值越小，表明粘度越大。粘滞度:是将一定量的液体沥青，在某温度下经一定直径的小孔流出50cm3所需的时间，以秒表示。常用符号“CdtT”表示粘滞度，其中ｄ为小孔直径（mm），ｔ为试样温度，Ｔ为流出50cm3沥青的时间。ｄ有10、５、３mm三种，ｔ通常为25℃或60℃。第十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（3）塑性塑性指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。沥青的塑性对冲击振动荷载有一定吸收能力，并能减少摩擦时的噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。石油沥青的塑性用延度表示。延度愈大，塑性愈好。延度测定是把沥青制成“８”字形标准试件，置于延度仪内25℃水中，以5cm／min的速度拉伸，用拉断时的伸长度来表示，单位用cm计。第十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（4）温度敏感性：沥青的粘性和塑性的大小都与温度高低有很大关系，随着温度的升高，粘性降低，塑性增加。因此，我们把沥青的粘性和塑性随温度的变化而变化的性能称为温度敏感性。石油沥青中地沥青质含量较多时，其温度敏感性较小。沥青中含蜡量较多时，则会产生温度较高（60℃左右）时就发生流淌，在温度较低时又易变硬开裂。在工程中使用时往往加入石灰石粉等矿物填料，以减小其温度敏感性。第十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（5）大气稳定性（亦称抗老化性）：

大气稳定性是指沥青长期在阳光、空气、温度等综合作用下，性能稳定的程度。沥青的老化：是指沥青在阳光、空气和温度的长期综合作用下，渐渐失去粘性、塑性，而变硬变脆的现象。大气稳定性的好坏，反映了沥青使用寿命的长短和耐久性的好坏。防止办法：1）增加石油中地沥青质的含量；2）降低沥青中石蜡杂质的含量；3）设计中尽量选择小牌号的沥青；4）加入石灰石粉等矿物填料进行改性处理。第十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期日石油沥青的分类及其应用：

（1）石油沥青分三种：建筑沥青，道路沥青以及普通石油沥青。建筑石油沥青：建筑石油沥青粘性较大，耐热性较好，但塑性较小，主要用作制造油毡、油纸、防水涂料和沥青胶。它们绝大部分用于屋面及地下防水沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。对于屋面防水工程，应注意防止过分软化；道路石油沥青：道路石油沥青牌号较多，主要用于道路路面或车间地面等工程，一般拌制成沥青混凝土、沥青拌合料或沥青砂浆等使用；普通石油沥青：含石蜡量比较高，性能较差，在建筑工程中一般不单独使用，可与其他沥青掺和使用第十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期日思考：怎样划分石油沥青的牌号？牌号大小与沥青主要技术性质之间的关系怎样？？解:石油沥青按针入度指标来划分牌号，牌号数字约为针入度的平均值。常用的建筑石油沥青和道路石油沥青的牌号与主要性质之间的关系是：牌号愈高，其粘性愈小（针入度越大），塑性愈大（即延度越大），温度稳定性愈低（即软化点愈低）。[评注]严格地讲，石油沥青的牌号是按沥青的针入度、延度和软化点指标来划分的。

第十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期日一般来说，牌号越大，针入度和延性越大，而软化点降低，因此，牌号高的沥青易软化，即温度敏感性大，但塑性良好，质地柔软；低牌号的沥青，其性能相反；牌号小的沥青一般用于温热或受热部位；牌号中等的沥青，使用于寒冷或受晒、冬冻、地下防潮的部位；高牌号的沥青应用于一些不易受温度影响的部位。思考：土木工程中选用石油沥青牌号的原则是什么？在地下防潮工程中，如何选择石油沥青的牌号？第十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期日5，石油沥青的掺配与稀释当不能获得合适牌号的沥青时，可采用两种牌号的石油沥青掺配使用，但不能与煤沥青相掺。两种石油沥青的掺配比例可用下式估算：式中 Ｑ1——较软石油沥青用量（％）； Ｑ2——较硬石油沥青用量（％）； Ｔ——掺配后的石油沥青软化点（℃）； Ｔ1——较软石油沥青软化点（℃）； Ｔ2——较硬石油沥青软化点（℃）。第二十页，共八十二页，编辑于2023年，星期日【例】某建筑工程屋面防水，需用软化点为75℃的石油沥青，但工地仅有软化点为95℃和25℃的两种石油沥青，问应如何掺配？解：掺配时较软石油沥青（软化点为25℃）用量为：

较硬石油沥青（软化点为95℃）用量为：

Q2=100%-Q1=71.4%第二十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期日补充内容：煤沥青煤沥青是炼焦厂或煤气厂的副产品。烟煤在干馏过程中的挥发物质，经冷凝而成黑色粘性液体称为煤焦油，煤焦油经分馏加工提取轻油、中油、重油以后，所得残渣即为煤沥青。煤沥青的特性：主要表现在温度敏感性大，大气稳定性较差，塑性较差。煤沥青中的酸、碱物质都是表面活性物质，由于含表面活性物质较多，故与矿料表面的粘附力较好；防腐性好。因含酚等有毒物质，防腐蚀能力较强，故适用于木材的防腐处理。第二十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期日煤沥青与石油沥青的鉴别方法煤沥青的应用煤沥青具有很好的防腐能力、良好的粘结能力。因此可用于配制防腐涂料、胶粘剂、防水涂料，油膏以及制作油毡等。第二十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期日

7.1.2改性沥青土木工程中应用的沥青有下述要求：高温下具有足够的强度；低温下具有良好的柔韧性；良好的抗老化性能；与各种矿物材料具有良好的粘结性。第二十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期日沥青改性的目的：使沥青具有良好的综合性能，满足工程使用的需要沥青改性的方法：（1）矿物填充料改性：在沥青中加入一定数量的矿物填充料，相应提高沥青的粘性和耐热性，并增强沥青抗老化性能；（2）聚合物改性：在沥青中加入聚合物，提高沥青的强度、塑性、抗老化性能等；（3）其他改性：

1）再生橡胶改性沥青；

2）橡胶和树脂共混改性沥青等。第二十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期日7.2沥青基防水材料1.沥青防水卷材凡用原纸或玻璃布、石棉布、棉麻织品等胎料浸渍石油沥青（或焦油沥青）制成的卷状材料，称为浸渍卷材（有胎卷材）。将石棉、橡胶粉等掺入沥青材料中，经碾压制成的卷状材料称为辊压卷材（无胎卷材）。这两种卷材通称沥青防水卷材。1.1油毡和油纸油毡一般用于多层防水层的各层；油纸一般用于建筑防潮或多层防水层的最下层。第二十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期日1.2新型有胎沥青防水卷材其中SBS改性沥青柔性油毡是近年来生产的一种弹性体沥青防水卷材，是目前性能最佳的油毡之一。其抗拉强度、耐久性等都比纸胎油毡好得多，适用于防水性、耐久性和防腐性要求较高的工程。1.3APP改性沥青防水卷材

主要适合于高温或有强烈太阳辐射地区的建筑物防水。1.4合成高分子防水卷材主要用于屋面防水，也用于水池、堤坝等防水工程。第二十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期日2.沥青基防水涂料2.1乳化沥青乳化沥青是沥青以微粒（粒径１μm左右）分散在有乳化剂的水中而成的乳胶体。乳化沥青可涂刷或喷涂在材料表面作为防潮或防水层，也可粘贴玻璃纤维毡片（或布）作屋面防水层，或用于拌制冷用沥青砂浆和沥青混凝土。第二十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期日2.2．橡胶沥青防水涂料橡胶沥青防水涂料是以沥青为基料，加入改性材料橡胶和稀释剂及其他助剂等而制成的粘稠液体。橡胶沥青防水涂料的特点是耐水性强。适用于基层易开裂的屋面防水层。又因其耐化学腐蚀性好，故也可作木材、金属管道等的防腐涂层。第二十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期日3.沥青胶与冷底子油3.1沥青胶沥青胶是在熔（溶）化的沥青中加入粉状或纤维状的填充料经均匀混合而成。沥青胶有热用和冷用的两种，一般工地施工是热用。配制热用沥青胶时，先将矿粉加热到100～110℃，然后慢慢地加入已熔化的沥青中，继续加热并搅拌均匀即成。热用沥青胶用于粘结和涂抹石油沥青油毡。冷用时需加入稀释剂将其稀释后于常温下施工应用，它可以涂刷成均匀的薄层第三十页，共八十二页，编辑于2023年，星期日3.2．冷底子油冷底子油是用汽油、煤油、柴油、工业苯等有机溶剂与沥青材料溶合制得的沥青涂料。它能渗入到混凝土、砂浆、木材等材料的毛细孔隙中，待溶剂挥发后，便与基材牢固结合，使基面具有一定的憎水性，为粘结同类防水材料创造了有利条件。因它多在常温下用作防水工程的打底材料，故名冷底子油。第三十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期日4.建筑防水沥青嵌缝油膏定义：是以石油沥青为基料，再加入改性材料废橡胶粉和硫化鱼油、稀释剂（松焦油、松节重油和机油）及填充料（石棉纺和滑石粉）等，经混拌制成膏状物，为最早使用的冷用嵌缝材料。特点：沥青嵌缝油膏的主要特点是炎夏不易流淌，寒冬不易脆裂，粘结力较强，延伸性、塑性和耐候性均较好；应用：广泛用于一般屋面板和墙板的接缝处，也可用作各种构筑物的伸缩缝、沉降缝等的嵌填密封材料。第三十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期日7.3沥青混合料（一）定义沥青混合料是沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料的总称。（1）沥青混凝土混合料（简称AC）——由适当比例的粗集料、细集料及填料与沥青在严格控制条件下拌和的沥青混合料。（2）沥青碎石混合料（简称AM）——由适当比例的粗集料、细集料、及填料（或不加填料）与沥青拌和的沥青混合料。第三十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（二）沥青混合料的分类

1．按结合料分类（1）石油沥青混合料（2）煤沥青混合料——以煤沥青为结合料的沥青混合料。

2．按施工温度分类（沥青混合料拌制和摊铺温度）（1）热拌热铺沥青混合料（2）常温沥青混合料

3．按矿质混合料级配类型分类（1）连续级配沥青混合料（2）间断级配沥青混合料

第三十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期日4．按混合料密实度分类（1）密级配沥青混凝土混合料①Ⅰ型沥青混凝土混合料：剩余空隙率3％～6％；②Ⅱ型沥青混凝土混合料：剩余空隙率4％～10％。（2）开级配沥青混凝土混合料剩余空隙率大于15％。（3）亦有将剩余空隙率介于密级配和开级配之间的（即剩余空隙率10％～15％）混合料称为半开级配沥青混合料。第三十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期日5．按最大粒径分类沥青混凝土混合料的集料最大粒径可分为下列4类：（1）粗粒式沥青混合料（2）中粒式沥青混合料（3）细粒式沥青混合料（4）砂粒式沥青混合料第三十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期日7.3.1

热拌沥青混合料一、沥青混合料的组成结构和强度理论二、沥青混合料的技术性质三、沥青混合料的技术标准四、沥青混合料组成材料五、沥青混合料配合比设计第三十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期日定义：热拌沥青混合料——人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，用保温运输工具运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料。第三十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期日一、沥青混合料的组成结构和强度理论（一）沥青混合科的组成结构（二）沥青混合料的强度理论第三十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（一）沥青混合科的组成结构

1.悬浮密实结构连续密级配的沥青混合料力学特点粗集料少，不能形成骨架粘聚力C大，内摩擦角φ小；

2.骨架空隙结构连续开级配的沥青混合料细集料少，不能填充集料间空隙C小，φ大

3.骨架密实结构

间断密级配的沥青混合料，

中间集料少，既有足够的粗集料形成骨架，又有细集料填充其间的空隙C大，φ大第四十页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（二）沥青混合料的强度理论用沥青混合料铺筑的路面产生破坏的主要原因夏季高温时的抗剪强度不足和塑性变形过剩冬季低温时的抗拉强度不好和抵抗变形能力过差引起试验表明：沥青混合料的抗剪强度τ决定于沥青混合料的内摩擦角φ和粘聚力C。第四十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期日1.影响沥青混合料内摩擦角的因素（1）沥青的粘度对沥青混合料抗剪强度的影响通常情况下，沥青的粘度越大，沥青混合料抗剪强度越高（2）沥青与矿料化学性质对沥青混合料抗剪强度的影响结构沥青：沥青与矿粉交互作用后，沥青在矿粉表面产生化学组分的重新排列，沥青在矿粉表面形成一层扩散溶剂化膜，此膜以内的沥青为结构沥青。自由沥青沥青在沥青混合料中以两种形式存在，一种为结构沥青，一种为自由沥青。（3）矿料比表面对沥青混合料抗剪强度的影响比表面越大，一定沥青用量条件下，沥青在矿料表面膜层薄，矿料间以结构沥青联结的机会就大，沥青混合料抗剪强度高。第四十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（4）沥青用量对沥青混合料抗剪强度的影响沥青用量过少，沥青不足以包裹矿粉表面，矿粉间不能完全地靠沥青薄膜联结，因而沥青混合料的粘聚力很差。随着沥青用量的增加，结构沥青的数量不断增多，混合料的粘聚力也不断提高，当沥青用量达到一定程度时，形成的结构沥青数量最多，混合料的粘聚力达到最大。此时沥青用量为最佳用量。随着沥青用量的继续增加，多余的沥青，将矿粉颗粒推开，在颗粒间形成未与矿粉作用的自由沥青，混合料的粘聚力开始逐渐降低。当然，少量自由沥青的存在也是必要的，它可以增加沥青混合料的塑性，减少沥青路面的开裂。（5）矿料的级配、表面性质、粒度等对沥青混合料抗剪强度的影响表面粗糙有棱角且接近正立方体时，沥青混合料抗剪强度高。第四十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期日二、沥青混合料的技术性质（一）高温稳定性沥青混合料的高温稳定性是指混合料在高温情况下，承受外力不断作用，抵抗永久变形的能力。评定指标：马歇尔试验：稳定度，流值车辙试验：动稳定度影响沥青混合料高温稳定性的主要因素：沥青的用量，沥青的粘度，矿料的级配，矿料的尺寸、形状等。第四十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期日提高措施：（1）提高粘聚力：采用高稠度沥青；控制沥青最佳用量采用碱性矿粉；掺外掺剂（2）提高内摩擦角：增加粗集料用量采用表面粗糙有棱角的集料等第四十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（二）低温抗裂性沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降，路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用，因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化是指其在低温条件下，变形能力降低。一般通过不同温度下小梁弯拉破坏试验来反映。低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的。目前，比较科学的方法是采用能量法来评定。对于温度疲劳，可以模拟温度循环进行疲劳破坏，但由于其试验条件要求较高，故改用低频疲劳试验代替。第四十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（三）耐久性沥青混合科的耐久性是指其在外界各种因素（如阳光、空气、水、车辆荷载等）的长期作用下，仍能基本保持原有的性能。影响沥青混合料耐久性的主要因素有：沥青与骨料的性质、沥青的用量、沥青混合料的压实度与空隙率等。目前，一般采用马歇尔试验来评价沥青混合料的耐久性。测定沥青混合料试件的空隙率、饱和度、残留稳定度等，这些指标均应达到规范的要求，才能说明沥青混合料的耐久性合格。第四十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（四）抗滑性随着车辆行驶速度的增加，路面的抗滑性显得尤为重要，为了提高路面的抗滑性，必须增加路面的粗糙度，因而对于面层集料应选用质地坚硬，具有棱角的碎石。骨料的颗粒适当大些，沥青用量少些，并对沥青中含蜡量进行严格控制，都可以提高路面的抗滑性。测定路面抗滑性的指标有路面摩擦系数和构造深度。摩擦系数和构造深度越大，说明路面的抗滑性越好。第四十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（五）施工和易性沥青混合料除了具备上述技术性质外，还应具备施工和易性才能顺利地进行施工作业。影响混合料施工和易性的主要因素是矿料级配和沥青用量。合理的矿料级配，使沥青混合料之间拌和均匀，不致产生离析现象，适量的沥青用量，可以避免混合料疏松或结团现象，另外，气候情况，机械性能，施工能力等外部条件也会不同程度地影响施工和易性。目前，评价施工和易性还没有一个定量的指标，只能凭经验来目估。第四十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期日三、沥青混合料的技术标准（一）稳定度马歇尔稳定度是评价沥青混合料高温稳定性的指标。将沥青混合料按一定的比例混合并拌匀，采用人工或机械击实的方法制成圆柱形试件（直径101.6±0.25mm，高63.5±1.3mm），再将试件置于60±1℃的恒温水槽中保温30～40min（对粘稠石油沥青），然后，把试件置于马歇尔试验仪上，以50±5mm／min的速度加荷，至试验荷载达到最大值，此时的最大荷载即为稳定度（MS），以ＫN计。残留稳定度是反映沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力。浸水马歇尔稳定度试验方法与马歇尔试验基本相同，只是将试件在60±1℃恒温水槽中保温48h，然后，再测定其稳定度，浸水后的稳定度与标准马歇尔稳定度的百分比即为残留稳定度。第五十页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（二）流值流值是评价沥青混合料抗塑性变形能力的指标。在马歇尔稳定度试验时，当试件达到最大荷载时，其压缩变形值，也就是此时流值表上的读数，即为流值（FL），以0.1mm计。第五十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（三）空隙率空隙率是评价沥青混合料压实程度的指标。空隙率的大小，直接影响沥青混合料的技术性质，空隙率大的沥青混合料，其抗滑性和高温稳定性都比较好，但其抗渗性和耐久性明显降低，而且对强度也有影响。沥青混合料的空隙率是指空隙的体积占沥青混合料总体积的百分率，它是由理论密度和实测密度求得。第五十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期日1.沥青混合料试件的实测密度对于密实的沥青混凝土试件，其集料的吸水率不大时，采用水中重法测定。

式中：——试件实测密度，g/cm3;——干燥试件的空气中质量；g；

——试件的水中质量，g；

——常温水的密度（≈1g/cm3）。第五十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期日对于表面较粗但较密实的沥青混凝土试件，其吸水率小于2％时，采用表干法测定。式中：——试件的表干质量，g；

——意义同前。第五十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期日对于吸水率大于2％的沥青混凝土试件，采用蜡封法测定。

式中：——蜡封试件的空气中质量，g；

——蜡封试件的水中质量，g；

——常温下石蜡与水的相对密度；

——意义同前。第五十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期日2.沥青混合料试件的理论密度假定沥青混合料压至绝对密实，而不考虑其内部空隙时试件的密度为理论密度。（1）油石比（沥青与矿料的质量比）计算时，试件理论密度为

式中：——理论密度，g/cm3;——各种矿料的配合比（％）（矿料总和为）；

——各种矿料相对密度；

——油石比，％；

——沥青的相对密度；

——常温水的密度，g/cm3。第五十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（2）采用沥青含量（沥青质量占沥青混合料总质量的百分率）计算时，试件理论密度为：

式中：——各种矿料的配合比（％）（矿料与沥青之和为）；

——沥青含量，％；

——意义同前。第五十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期日沥青混合料试件的空隙率

式中：——试件的空隙率，％；

——试件的理论密度，g/cm3;——试件的实测密度，g/cm3。第五十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（四）沥青混合料试件的饱和度沥青混合料试件的饱和度也称沥青填隙率，即沥青体积与矿料空隙体积的百分率。饱和度过小，沥青难以充分裹覆矿料，影响沥青混合料的粘聚性，降低沥青混凝土耐久性；饱和度过大，减少了沥青混凝土的空隙率，防碍夏季沥青体积膨胀，引起路面泛油，降低沥青混凝土的高温稳定性，因此，沥青混合料要有适当的饱和度。

式中：——试件的沥青饱和度，％；

——矿料间隙率，％；

——试件的沥青体积百分率，％；

——试件空隙率，％。第五十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期日沥青体积百分率是指沥青体积占试件体积的百分率。（1）当试件采用油石比计算时，沥青体积百分率

式中：——意义同前。（2）当试件采用沥青含量计算时，沥青体积百分率

式中：——意义同前。

第六十页，共八十二页，编辑于2023年，星期日我国的现行标准《沥青路面施工与验收规范》（GBJ92-93）对热拌沥青混合料马歇尔试验技术标准有规定，见教材。第六十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期日四、沥青混合料组成材料（一）沥青材料不同型号的沥青材料，具有不同的技术指标，适用于不同等级，不同类型的路面。在选择沥青材料的时候，要考虑到交通量（重）、气候条件（热）、施工方法、沥青面层类型、材料来源筹各种情况，选择较稠沥青，这样才能使拌制的沥青混合料具有较高的力学强度和较好的耐久性。第六十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（二）矿质材料沥青混合料的矿质材料必须具有良好的级配，这样，沥青混合料颗粒之间既能够比较紧密地排列起来，以达到足够的压实度，又能让颗粒之间具有一定的空隙，使沥青混合料保持良好的稳定性沥青混合料的矿质材料包括粗集料、细集料和矿粉，这几种材料除了混合后能达到要求的级配外，对于它们本身还有不同的技术要求。第六十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期日1.粗集料沥青混合料的粗集料要求洁净、干燥、无风化、无杂质，并且具有足够的强度和耐磨性。对路面抗滑表层的粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击性好的碎石或破碎砾石，不可使用筛选砾石、矿渣及软质集料。用于高速公路、一级公路、城市快速道路、主干路沥青路面表面层及各类道路抗滑层用的粗集料，应符合磨光值、道瑞磨耗值和冲击值的要求，对于坚硬石料来源缺乏的情况下，允许掺加一定比例普通集料作为中等或小颗粒的粗集料，但掺加比例不应超过粗集料总质量的40％。第六十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期日2.细集料热拌沥看混合料的细集料一般采用天然砂或人工砂，在缺少砂的地区，也可以用石屑代替。但对于高等级公路的面层或抗滑表层，石屑的用量不宜超过砂的用量。

3.填料沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性（憎水性）岩石磨制而成的，也可以由石灰、水泥、粉煤灰代替，但用这些物质作填料时，其用量不宜超过矿料总量的2％。其中粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50％。粉煤灰的烧失量应小于12％，塑性指数应小于4％。在工程中，还可以利用拌和机中的粉尘回收来作矿粉使用，其量不得超过填料总量的50％，并且要求粉尘干燥，掺有粉尘的填料的塑性指数不得大于4％。第六十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期日五、沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计的任务就是通过确定粗集料、细集料、矿粉和沥青之间的比例关系，使沥青混合料的各项指标达到工程要求，让沥青混合料的强度、稳定性、耐久性、平整度等各项要求，在联系与矛盾中达到统一。沥青混合料配合比设计包括：试验室配合比设计、生产配合比设计和试拌试铺配合比调整等三个阶段。本节主要着重介绍试验室配合比设计。试验室配合比设计分为矿质混合料配合组成和沥青最佳用量确定两部分。第六十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（一）矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计是让各种矿料以最佳比例相混合，从而在加入沥青后，使沥青混凝土既密实，又有一定的空隙，供夏季沥青的膨胀，矿质混合料的组成设计分下列几步：

1.确定沥青混合料类型确定所设计的沥青混合料用于什么样的公路等级、路面类型及哪一结构层，根据各层的不同要求，选择沥青混合料类型。第六十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期日2.确定矿料的最大粒径各国对沥青混合料的最大粒径（D）同路面结构层最小厚度的关系均有规定，我国研究表明：随h／D增大，耐疲劳性提高，但车辙量增大。相反h／D减小，车辙量也减小，但耐久性降低，特别是在h／D＜2时，疲劳耐久性急剧下降。为此建议结构层厚度h与最大粒径D之比应控制在h／D≥2～3。3.确定矿质混合料的级配范围根据确定下来的沥青混合料类型，参照《公路沥青路面施工技术规范》（GBJ92-93）推荐的级配作为沥青混合料的设计级配。

4.测出矿质集料的密度、吸水率、筛分情况以及沥青的密度。第六十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期日5.采用图解法或数解法，求出已知级配的粗集料、细集料和矿粉之间的比例关系，求得的合成级配应根据下列要求作必要的配合比调整。（1）通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限，尤其应使0.075mm、2.36mm和4.75mm筛孔的通过量尽量接近设计级配范围中限；（2）对交通量大、轴载重的公路，宜偏向级配范围的下（粗）限，对中小交通或人行道路等宜偏向级配范围的上（细）限；（3）合成级配曲线应接近连续或有合理的间断级配，不得有过多的犬牙交错；当经过再三调整，仍有两个以上的筛孔超出级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。第六十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期日（二）沥青最佳用量的确定沥青最佳用量的确定可以通过理论计算得到，但误差较大，故一般采用实验的方法求得。目前，我国采用马歇尔试验法来确定沥青最佳用量。其方法是：

1.按所设计的矿料配合比配制五组矿质混合料，每组按规范推荐的沥青用量（或油石比）范围加入适量沥青，沥青用量按0.5％间隔递增，拌和均匀，制成马歇尔试件。

2.根据集料吸水率大小和沥青混合料的类型采用合适的方法，测出试件的实测密度，并计算理论密度、空隙率、沥青饱和度等物理指标。

3.进行马歇尔试验，测定稳定度和流值这二个力学指标。第七十页，共八十二页，编辑于2023年，星期日4.以沥青用量为横坐标，以实测密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值为纵坐标，分别将试验结果点入坐标中，沥青用量与这些指标之间连成关系曲线。从图中取相应于密度最大值的沥青用量，相应于稳定度最大值的沥青用量，相应于规定空隙率范围的中值的沥青用量。以三者平均值作为最佳沥青用量的初始值。

第七十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期日根据沥青混合料马歇尔试验技术标准，确定各关系曲线上沥青用量范围，取各沥青用量范围的共同部分，即为沥青最佳用量范围，求其中值。第七十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期日按最佳沥青用量初始值，在上述关系曲线中取相应的各项指标值，当各项指标值均符合马歇尔试验技术标准时，由和确定最佳沥青用量，如不能符合规定时，应重新进行级配调整和计算，直至各项指标均符合要求。第七十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期日根据气候条件和实践经验，最佳沥青用量的确定有下列三种情况。（1）一般情况下，