土木工程材料课件6.2 沥青混合料

1、第六章沥青混合物，第六章沥青混合物， 6.1概要6.2热沥青混合物 6.2.1热沥青混合物的组成结构和强度形成理论 6.2.2热沥青混合物的组成材料6.2.3热沥青混合物的技术性质和技术标准 6.2.4热沥青混合物的组成设计方法 6.3其他沥青混合物第6 沥青和沥青混合料，第6.2沥青混合料刚性路面：水泥混凝土路面路面柔软路面：沥青路面(沥青混合料)，6.2.1基本概念(1)沥青混合物(英：Bituminous mixtures美： a 矿物混合物结合材料沥青混合物(粗骨料细骨料填充材料)(沥青) (2)类型的沥青混合物是沥青混凝土混合物和沥青碎石混合物的一般定义：沥青混合物是沥青混凝土混合物

2、和沥青碎石混合物的总称(3) 沥青混凝土混合物(Asphalt concrete mixture )适当比例的粗骨料、细骨料以及填料和沥青在严格控制条件下混合而成的沥青混合物，简称AC，采用圆孔筛时用LH表示。 (4)沥青碎石混合物(Asphalt macadan mixture )是适当比例的粗骨料、细骨料及填料(或不加入填料)和沥青混合而成的沥青混合物，简称AM，采用圆孔筛时用LS表示。 6.2沥青混合物，6.2.2分类(1)按结合材料分类：石油沥青混合物，煤沥青混合物(2)按沥青混合物施工工序分类：热沥青混合物，冷沥青混合物，再生沥青混合物以热沥青混合物用粘稠沥青为结合材料，热拌和铺设常

3、温沥青混合物是使用乳化沥青或液体石油沥青在常温下搅拌、铺路的混合物。 (3)按矿物骨料倾斜类型分类：连续倾斜沥青混合物、断续倾斜沥青混合物断续倾斜沥青混合物的矿物倾斜上欠缺一个或几个阶段而形成的倾斜断续沥青混合物，例如沥青马蹄脂碎石混合物SMA。 6.2沥青混合物，6.2.2分类(4)沥青混合物的实心度(空隙率)分类：密合沥青混合物：按实心原则设计，采用连续型密合沥青混合物，残留空隙率不足10% (通常6% )。 实体型沥青混凝土混合料PS； 密合沥青稳定碎石混合物ATB； 开倾斜沥青混合物：连续型倾斜混合物主要用粗骨料填充，细骨料和填充材料少，通常设计空隙率为18%。 例如排水式沥青磨损层混

4、合物OGFC； 排水式沥青稳定碎石基础ATPB。 半开倾斜沥青混合物：介于密倾斜配合和开倾斜配合之间，将适当比例的粗骨料、细骨料及少量填充材料(或不添加填充材料)和沥青混合而成，残留空隙率为6%12%。 即沥青碎石混合物AM在使用圆孔筛的情况下用LS表示。 6.2沥青混合物：，100，0，0，0，0.3，1.18，4.75，100， 0，50，0.075，0.3，1.18，4.75，19， 粗粒式：公称骨材最大粒径为26.5mm的中粒式：公称骨材的最大粒径为16mm或19mm的细粒式：公称骨材的最大粒径为9.5mm或13.2mm的砂粒式(沥青石屑或沥青砂):公称骨材的最大粒径不到4.75mm

5、1，骨材的最大粒径(2、骨料的标称最大粒径(nominal maximum size of aggregate ) :骨料可以全部通过或略微通过(一般不超过10% )的最小标准筛子尺寸。 通常比骨料最大粒径小1粒级，为mm。6.2沥青混合物、热沥青混合物的种类、6.2.3沥青混合物的构成材料、(1)沥青标签选定要求(2)道路石油沥青的质量标准(3)道路石油沥青的检查项目、2 .粗骨料、(1)选定要求(2)技术标准(3)检查项目密度针入度、软化点劣化试验、三大指标、破碎值磨损率倾斜密度(外观密度、毛体积密度)、3 .细骨料、(1)要求(2)技术基准(3)检查项目、倾斜密度(外观密度、毛体积密度)

6、含量泥量/砂当量、4 .矿粉、(1)要求(2)技术基准(3)检查项目， 梯度密度亲水系数1 .道路石油沥青(1)道路石油沥青质量：应满足表6-7要求(2)沥青标签的选择要求：沥青路面沥青材料可以根据交通量、气候条件、施工方法、沥青表面层类型、材料源等进行选择。 在寒冷地区，为了防止冬天的裂缝，应该选择稠度小、延度大的沥青，在热地区选择稠度大、软化点高的沥青，以防止夏天油渗透和变软。 一般路面的上层使用比较浓厚的沥青，下层和连结层使用比较稀薄的沥青是理想的。 改性沥青要经过试论取得经验后再使用。 6.2.3沥青混合物的构成材料，2 .粗骨料(1)选择要求：粗骨料为加工(粉碎、筛分)的粒径在2.3

7、6mm以上的碎石、破碎碎石(碎石具有一个以上用破碎机破碎加工的破碎面的石材)、筛选砂砾、炉渣等骨料。 但是，高速、一级道路不能筛选砂砾和炉渣。 粗骨料要清洁，干燥，不风化，无杂质，具有足够的强度、碱性和耐磨性。 粗骨料的粒子形成方形，表面粗糙，有角。 (2)质量要求1 )倾斜：粗骨料的倾斜应满足表6.1的规定。 2 )综合性质：物理、力学、化学性质应满足表6.2、表6.3的要求。 3 )破碎砂砾：采用粒径在50mm以上，泥含量在1%以下的砂砾轧制，破碎砂砾的破碎面满足表6.4的要求。 6.2.3沥青混合物的构成材料、表6.1沥青混合物用粗骨料的规格、表6.2沥青混合物用粗骨料的技术要求、表6.

8、3粗骨料和沥青的密合性、磨值的技术要求、6.2.3沥青混合物的构成材料、表6.4对粗骨料破碎面的要求， 6.2.3沥青混合物的组成材料，3 .细骨料制备沥青混合物用的细骨料粒径比水泥混凝土细骨料细，粒径要求小于2 (1)选择要求：天然砂、机械砂、石屑。 (2)物理、化学性质的要求：质量必须符合表6.5的规定。 (3)倾斜：通常应采用粗、中砂，规格必须符合表6.6、表6.7的规定。 6.2.3沥青混合物的构成材料，表6.5沥青混合物用细骨料的质量要求，6.2.3沥青混合物的构成材料，6.6沥青混合物用天然砂的规格，表6.7沥青混合物用机械砂或石屑的规格，6.2.3沥青混合物的构成材料，4 .填料

9、(1)选择要求：矿粉必须采用石灰岩和岩浆岩中的强基性岩石等防水性石材磨磨的矿粉。 工业粉末、废弃物、粉尘等也可以代替，但使用量不得超过矿物质总量的2%。 其中粉煤灰的使用量不得超过填料总量的50%。 粉煤灰烧失量必须小于12%，塑性指数必须小于4%。 (2)质量要求：不含土杂质和石头，应符合表6.8的规定。 (3)其他要求：搅拌机粉尘可以作为矿粉的一部分回收，但每盘的使用量不得超过填料总量的25 %。 加粉尘填料的塑性指数不得超过4%。6.2.3沥青混合物的构成材料、表6.8沥青混合物用矿粉的质量要求、6.2.3沥青混合物的构成材料、6.2.4沥青混合物的构成结构通常根据其矿物混合物的组成分为

10、三种结构类型： (1)悬浮-密结构：连续型密倾斜，细材(2)骨架-空隙结构：连续型开倾斜配合，细材少，粗材多，凝聚力c低，内摩擦角大。 (3)实体-骨架结构：断续的高密度倾斜，粗材、细材多，粘合力c高，内摩擦角大。 6.2沥青混合物从材料大到小连续存在，粗骨材的数量少，因此细骨材的数量多，粗骨材被挤出到细骨材中，以浮动状态存在于细骨材之间。 该结构的沥青混合物密度和强度高，稳定性差。 一般的沥青混凝土路面采用了这种连续实体倾斜型的结构。 结构强度受沥青性质及其状态的影响很大，高温条件下沥青粘度降低，强度稳定性降低。 采用连续倾斜的矿物和沥青混合料，粗矿物和沥青接触，形成相互填补的骨架，细材料少

11、，不能充分填充空隙，压实的混合物空隙大，形成骨架的空隙结构。 例如沥青碎石混合物(AM )和开倾斜磨损层沥青混合物(OGFC )是典型的骨架细孔结构。 在该混合物中，粗骨料间的嵌合力对沥青混合物的强度和稳定性起着重要作用，结构强度对沥青性质和物理状态的影响小，高温性能好。 空隙率大，渗透性大，混合物的内部容易进入气体和水分，引起沥青老化和沥青从骨料表面剥离，所以耐久性有问题。 采用断续型密级配矿材料时，沥青混合物中有足够的粗骨料形成骨架，根据粗骨料骨架的空隙大小添加足够的细骨料和沥青糊，填补骨架的空隙，形成比较高密度的骨架结构。 具有上述两种结构的优点，是理想的结构类型。 例如沥青马蹄脂碎石(

12、SMA )结构。 粗骨料分布在沥青和细材组成的沥青砂中，细骨料分布在沥青和矿粉组成的沥青砂浆中，形成具有一定的内摩擦阻力和粘结力的多级网络结构。图6.1沥青混合物的结构示意图，a )悬浮-实体结构b )骨架-空隙结构c )实体-骨架结构，6.2沥青混合物，表6.2.1沥青混合物的类型和特征，注： VV-样品空隙率-内摩擦阻力角C-粘合力，6.2.5沥青混合物沥青路面主要破坏形式高温引起的车辙高温时剪切强度不足引起的破坏和粘结力不足引起的塑性变形过大等现象。 低温下龟裂低温下拉伸强度不足或变形能力差而发生龟裂的现象，6.2沥青混合物，(2)强度理论(高温)沥青混合物必须在高温下具有一定的剪切强度

13、和变形阻力能力。 沥青混合料的剪切强度()主要取决于粘度和内摩擦角两个参数。 式中： 沥青混合物的剪切强度，MPa； C 沥青混合物的粘度、MPa； 沥青混合料的内摩擦角，rad。 6.2沥青混合物，摩尔-库仑包络线：=cctan，c，6.2沥青混合物，沥青混合物的剪切强度的内因依赖于沥青混合物的内摩擦角和凝聚力，其值越大，剪切强度就越大。 其外因由温度等因素决定。 (2)影响沥青混合物内摩擦角的要素，a .矿质骨料影响内摩擦角的要素，b .沥青含量影响内摩擦角的要素，(1)影响沥青混合物的凝聚力的要素，a .沥青材料的粘合性影响凝聚力的要素，b .矿物质粒子间的连结形式影响凝聚力的要素， 影

14、响沥青混合物强度的因素，沥青混合物的凝聚力c随沥青粘度的增加而增加。沥青的粘度越大，粘结力越大，可以维持矿物骨料的相对锁定作用，强度越大，在变形阻力越强的高温条件下，沥青的粘度越低，沥青混合物的粘结力也越低。 沥青包住矿物时，吸附在矿物表面的沥青通过强的化学吸附作用，形成吸附熔融膜，即结构沥青，粘度高。 结构沥青外是自由沥青，保持着沥青的初始粘结力。 矿物之间用结构沥青膜结合，凝聚力大的矿物之间用自由沥青结合的话，凝聚力小。 (1)影响沥青混合物凝聚力的因素，a .沥青材料的粘结性对凝聚力的影响，b .矿物质粒子间的连接形式对凝聚力的影响，a )沥青使用量不足：不足以形成结构沥青，c小，大。

15、b )沥青使用量适度：逐渐形成结构沥青，c增大、减少的结构沥青膜时，有Cmax (对应最佳沥青使用量OAC )。 c )沥青使用量过多：开始变成自由沥青，c下降，减少。 沥青使用量对结构沥青的影响是Cmax、OAC、6.2沥青混合物、矿物质比面和化学性质对结构沥青的影响沥青混合物的粘合力取决于结构沥青的比例和矿物粒子间的距离，矿物粒子间的距离近，用结构沥青在相同的沥青使用量条件下，矿物的比表面积越大，形成的沥青膜越薄，结构沥青所占的比例越大，整体强度越高。 矿物的化学性质对粘合力的影响：碱性石材和沥青酸酐的化学吸附形成的吸附溶剂化膜的发育完善C大混合物的强度高； 酸性石材(石英石等)和沥青对吸

16、附溶剂化膜的发育不完全C小混合材料的强度低。 矿物、矿物化学性质不同，碱性SiO265%、6.2沥青混合物，(2)影响沥青混合物的内摩擦角的因素，a .矿物骨料对内摩擦角的影响， b .沥青含量对内摩擦角的影响倾斜：连续倾斜内摩擦阻力角小断续倾斜内摩擦阻力角大粒径3360粒径D内摩擦阻力角粒形和粗糙度：大致为正方形，是粗糙有角C和大连续倾斜的矿物混合物，粗骨料的含量多，形成基本骨架，内摩擦阻力角为沥青使用量少：不足以形成结构沥青(矿物表面形成的沥青膜薄)，c小，大。 悬浮固体结构的强度主要依赖于沥青的内聚力，矿物粒子间的内摩擦阻力小的骨架细孔结构以矿物粒子间的内摩擦阻力为主，沥青的凝聚力小的嵌挤原则设计的骨架实体结构有嵌锁骨格和沥青砂浆填充间隙，矿物粒子间的内摩擦阻力和沥青6.2沥青混合物：400，300，200，100，0.6，0.5，0.4，0.3，0.2，10，20，30，40，50