沥青混合料(道路建筑材料课件)

知识要点热拌热铺沥青混合料的强度理论热拌热铺沥青混合料的技术性质热拌热铺沥青混合料的组成结构热拌热铺沥青混合料的组成结构

沥青混合料主要是由沥青黏结矿料形成的，材料与级配的不同使得沥青混合料具有不同的组成结构，主要包括三种结构，即悬浮-密实结构、骨架-空隙结构、骨架-密实结构。如下图所示。热拌热铺沥青混合料的组成结构a悬浮-密实结构b骨架-空隙结构c骨架-密实结构图1沥青混合料的典型组成结构热拌热铺沥青混合料的组成结构连续型密级配（AC）。连续密级配的沥青混合料，由于混合料中粗集料数量较少，不能形成骨架。细集料的数量较多，粗集料被细集料挤开，因此，粗集料以悬浮状态位于细集料之间。特点：粘聚力较大，内摩阻力较小。密实度较高，但稳定性较差。（1）悬浮——密实结构热拌热铺沥青混合料的组成结构

连续型开级配（OGFC）。连续开级配的沥青混合料，由于矿质集料中粗集料较多，可形成矿质骨架，细集料较少，不足以填满空隙。粗集料之间紧密相连，但有较多的空隙。特点：此结构混合料空隙率大、耐久性差，沥青与矿料的粘聚力差，热稳性较好。内摩阻力起重要作用，受沥青材料的变化影响较小。当沥青路面采用这种形式的沥青混合料时，沥青面层下必须做下封层。（2）骨架——空隙结构热拌热铺沥青混合料的组成结构间断型密级配（SMA）。间断密级配的沥青混合料，既有较多数量的粗集料形成空间骨架结构，同时又有足够的细集料填充到粗集料之间的空隙中去。因此形成较高的密实骨架结构。特点：密实度、强度和稳定性都比较好，具有较高的粘聚力和内摩阻力，在沥青混合料中是最理想的一种结构类型。（3）骨架——密实结构热拌热铺沥青混合料的组成结构100050间断级配开级配密级配热拌沥青混合料种类热拌热铺沥青混合料的强度理论沥青混合料是由：不同粗度粒径矿质集料与沥青胶浆，组成具有空间网络结构的一种分散体系。热拌热铺沥青混合料的强度理论沥青混合料的强度理论，主要是要求沥青混合料在高温时，必须具备抗剪强度和抵抗变形的能力，称为高温强度和稳定性。热拌热铺沥青混合料的强度理论沥青混合料路面结构破坏的原因，主要是由于在高温时塑性变形而产生推挤波浪等现象，此时抗剪强度降低。在低温时，塑性变形能力差，使沥青混合料路面易产生裂缝现象，大大降低厂抗拉强度。热拌热铺沥青混合料的强度理论沥青混合料的抗剪强度主要取决于:粘聚力和内摩擦角两个参数

——沥青混合料的抗剪强度，MPa；c——沥青混合料的粘聚力，MPa；式中：

——沥青混合料的内摩擦角，rad。

摩尔－库仑包络线：

=c+tg

c热拌热铺沥青混合料的强度理论沥青混合料抗剪强度的影响因素，主要是材料的组成、车辆荷载、温度、环境条件等。热拌热铺沥青混合料的强度理论材料的技术性质，以及外界因素如沥青混合料中的矿质集料是分散在沥青中的分散系，因此它的强度与分散相的浓度和分散介质的粘度有着密切的关系。在其它因素固定的情况下，沥青混合料的粘结力(c)，随着沥青材料的粘结力增大而增大。（1）沥青的粘度对沥青混合料抗剪强度的影响热拌热铺沥青混合料的强度理论同时内摩擦角随粘结力增大应有所提高，因沥青粘度大，表示沥青内部胶团互相位移时，分散介质抵抗剪切作用力大，使沥青混合料的粘滞阻力增大，因而具有较高抗剪强度。（1）沥青的粘度对沥青混合料抗剪强度的影响热拌热铺沥青混合料的强度理论①沥青与矿料的物理吸附（2）沥青与矿料之间的吸附作用一切固态物质的相界面上，都具有将周围物质的分子或离子吸引到表面上来的能力。因此，液体与固体的相互作用，主要是由于分子间引力的作用而产生的，故称为物理吸附。其吸附过程，就是当沥青材料与矿料之间在分子引力的作用下，所形成的一种定向多层吸附层。热拌热铺沥青混合料的强度理论①沥青与矿料的物理吸附（2）沥青与矿料之间的吸附作用物理吸附作用的大小，主要取决于沥青中的表面活性物质及矿料与沥青分子亲和性的大小。当沥青表面活性物质含量愈多，矿料与沥青分子亲和性就愈大，则物理吸附作用就愈强，混合料粘结力也就愈高。但是，在水的作用下，是能破坏沥青与矿料的吸附作用的。所以说物理吸附作用，只能当混合料在干燥状态下才具有一定的粘附力。这种吸附不能保证其水稳定性。②沥青与矿料的化学吸附热拌热铺沥青混合料的强度理论沥青与矿料交互作用后，沥青在矿料表面形成一层扩散结构膜，在此结构膜以内的沥青称为结构沥青，在结构膜以外的沥青为自由沥青。②沥青与矿料的化学吸附热拌热铺沥青混合料的强度理论如果矿料颗粒之间的粘结力是由结构沥青提供，颗粒间的粘结力较大；若颗粒间的粘结力是由自由沥青提供，则粘结力较小。②沥青与矿料的化学吸附热拌热铺沥青混合料的强度理论根据上述沥青与矿料之间相互作用的原理，我们在配制沥青混合料时，应控制沥青用量，使混合料能形成结构沥青，减少自由沥青。热拌热铺沥青混合料的强度理论沥青与矿料相互作用下不仅与沥青的化学性质有关，而且与矿料的性质也有关。当沥青中的表面活性物质(沥青酸、沥青酸酐)与碱性矿料化学成分能产生化学反应形成化学吸附层，而对酸性矿料只能形成物理吸附作用，在水的作用下是可以破坏沥青与矿料的吸附粘结性，这种吸附作用是一种可逆的作用。热拌热铺沥青混合料的强度理论它只能使混合料在干燥状态下才具有一定的粘附力，所以在沥青混合料中，当采用石灰石矿粉时，矿粉之间能通过结构沥青来联结，因而具有较高的粘聚力。热拌热铺沥青混合料的强度理论矿质集料在沥青混合料中，由于分布情况不同，将影响沥青混合料的抗剪强度。（3）矿料的级配类型及表面状态对沥青混合料抗剪强度的影响此外，在沥青混合料中，矿质集料的粗度、形状对沥青混合料的抗剪强度也有明显的影响。热拌热铺沥青混合料的强度理论通常集料颗粒具有棱角，近似正方体，表面有明显的粗糙度，修成路面具有很大的内摩擦角，提高于混合料的抗剪强度。所以混合料中，矿质集料、愈粗，配制成沥青混合料具有较高内摩擦角。热拌热铺沥青混合料的强度理论（4）矿料比面对沥青混合料抗剪强度的影响热拌热铺沥青混合料的强度理论在相同沥青用量情况下，矿料表面积愈大，形成沥青膜愈薄，在沥青中结构沥青占的比率愈大，所以沥青混合料的粘聚力也愈高。（4）矿料比面对沥青混合料抗剪强度的影响热拌热铺沥青混合料的强度理论在混合料中，矿粉的比面比粗集料大得多，粗集料比面为0.5～3m2／kg，而矿粉的比面为300～2000m2／kg，所以矿粉的性质和用量地混合料的抗剪强度影响很大。（4）矿料比面对沥青混合料抗剪强度的影响热拌热铺沥青混合料的强度理论为了增加矿粉的比面，必须提高矿粉的细度。但矿粉含量不宜过多，过多将使沥青混合料结团，不易施工。热拌热铺沥青混合料的强度理论当沥青用量少时，沥青不足以形成结构沥青的膜层来粘结矿料。若沥青用量适当，将形成结构沥青，沥青与矿料间的粘附力增强。当沥青用量过多，将形成了自由沥青，沥青将矿料颗粒推开，沥青与矿料的粘结力随自由沥青的增加而降低。同时随沥青用量增加，内摩擦角也降低，因而影响了混合料的抗剪强度。（5）沥青用量对沥青混合料抗剪强度的影响热拌热铺沥青混合料的强度理论随温度升高，沥青的粘聚力(c)值减小，而变形能力增强。当温度降低，可使混合料粘聚力提高，强度增加，变形能力降低。但过低温度会使沥青混合料路面开裂。由于加荷频率高，可使沥青混合料产生过大的应力和塑性变形，弹性恢复很慢，产生不可恢复的永久变形。（6）温度及加荷速度对沥青混合料抗剪强度的影响热拌热铺沥青混合料的强度理论施工和易性；高温稳定性；低温抗裂性；耐久性和抗滑性。沥青混合料的技术性能，主要包括：热拌热铺沥青混合料的技术性质沥青混合料施工和易性，是指沥青混合料在施工过程中容易拌和、摊铺和压实的性能。和易性好与差，主要决定于矿料的级配，沥青的品种及用量，施工环境条件以及混合料的性质等。（1）施工和易性热拌热铺沥青混合料的技术性质施工环境条件主要是考虑施工设备、机具及施工时的气温、湿度、风速等情况，来确定各施工程序，在施工时混合料的合适温度，必然要影响到沥青粘滞性，所以温度的变化将影响到施工和易性。（1）施工和易性热拌热铺沥青混合料的技术性质（1）施工和易性在矿料配制过程中，如粗细集料多，缺少中间粒径，混合料易分层，此时粗粒大部分集中表面，细粒大部分集中底部；如细集料太少，沥青层就不容易均匀的分布在粗颗粒表面，影响粘聚性及密实性；若细集料过多，则拌和困难。热拌热铺沥青混合料的技术性质（1）施工和易性当矿粉用量过多，沥青用量少，混合料产生疏松，不易压实。所以，矿料的级配、沥青的品种及沥青用量，是在满足一定强度和变形性质下需通过试验来确定，在施工中不能随意更改。热拌热铺沥青混合料的技术性质（1）施工和易性综上所述影响沥青混合料施工和易性的主要因素是矿料级配和沥青用量。粗细集料的颗粒大小相距过大，缺乏中间粒径，混合料容易离析；细料太少，沥青层不易均匀地分布在粗颗粒表面；细料过多，则拌和困难。热拌热铺沥青混合料的技术性质（2）高温稳定性高温稳定性是指沥青混合料在夏季高温条件下，在车轮重复荷载作用下，能抵抗车辙及车轮水平荷载推挤的能力。热拌热铺沥青混合料的技术性质（2）高温稳定性a沥青混合料受温度的影响 沥青混合料是一种粘弹性材料，其强度随温度升高而急剧下降。尤其在交通量大、重车比例大的高等级道路上，在每年的高温季节，由于行车道上的轮迹带承受大量重车的反复作用，沥青混合料的强度大幅度下降，轮迹带逐渐变形下凹，路面产生破坏。热拌热铺沥青混合料的技术性质（2）高温稳定性b提高高温稳定性的措施 （1）使用温度稳定性好的沥青是提高沥青混凝土温度稳定性和抗剪强度的主要措施。在规定沥青标号范围内使用较稠的沥青可以提高沥青混凝土的抗变形能力。热拌热铺沥青混合料的技术性质（2）高温稳定性b提高高温稳定性的措施 （2）最佳矿料级配可以增加内摩擦角和矿料颗粒间的嵌销作用，提高了沥青混凝土的抗剪稳定性。所以在条件允许的情况下，增加碎石用量可以提高沥青混凝土的抗车辙能力。热拌热铺沥青混合料的技术性质（2）高温稳定性b提高高温稳定性的措施 使用碱性岩石可以提高沥青混凝土的温度稳定性和高温下抗变形能力。（3）使用碱性岩石(石灰岩、冶金矿渣)磨成矿粉，提高沥青混凝土温度稳定性。（4）热拌热铺沥青混合料的技术性质（2）高温稳定性c评定沥青混合料高温稳定性方法目前我国评定沥青混合料高温稳定性方法有马歇尔试验、沥青混合料单轴压缩试验、沥青混合料三轴压缩试验、沥青混合料车辙试验。热拌热铺沥青混合料的技术性质（2）高温稳定性c评定沥青混合料高温稳定性方法但最普遍采用的方法是沥青混合料马歇尔试验。马歇尔试验能表明沥青混合料稳定度和流值两项指标。热拌热铺沥青混合料的技术性质（2）高温稳定性c评定沥青混合料高温稳定性方法稳定度是表示沥青混凝土强度的指标；流值是表示沥青混凝土变形的指标。此种方法较其它试验设备、试验方法简单，所以马歇尔试验当前已被广泛采用。热拌热铺沥青混合料的技术性质（3）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。热拌热铺沥青混合料的技术性质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；低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的；对于温度疲劳，可以模拟温度循环进行疲劳破坏。（3）低温抗裂性热拌热铺沥青混合料的技术性质因此在沥青混合料组成设计中，应选用稠度较低、温度敏感性低、抗老化能力强的沥青。评价沥青混合料低温变形能力的常用方法之一是低温弯曲试验。，所以马歇尔试验当前已被广泛采用。（3）低温抗裂性热拌热铺沥青混合料的技术性质（4）耐久性沥青混合料的耐久性，是指其在长期的荷载作用和自然因素影响下，保持正常使用状态而不出现剥落和松散等损坏的能力。热拌热铺沥青混合料的技术性质（4）耐久性沥青的化学性质;矿料的矿物成分;沥青混合料的组成结构(