（本科）第11章沥青与沥青混合料ppt课件.ppt

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1、课程主讲人：（本科）第11章 沥青与沥青混合料ppt课件沥青及沥青混合料本章提要概述11.1石油沥青11.1.1 石油沥青的组分与结构石油沥青的组分与结构 11.1.2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质 11.1.3 石油沥青的技术标准与选用石油沥青的技术标准与选用 11.1.4 沥青的调配与改性沥青的调配与改性11.2沥青混合料11.2.1 沥青混合料分类沥青混合料分类11.2.2 沥青混合料组成材料及其技术要求沥青混合料组成材料及其技术要求11.2.3 沥青混合料的结构沥青混合料的结构11.2.4 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质11.2.5 热拌沥青混合料的配合比设计热拌沥青

2、混合料的配合比设计11.2.6 沥青混合料配合比设计案例沥青混合料配合比设计案例案例分析本章小结 石油沥青的组分、结构和技术性质；石油沥青的调配和改性；沥青混合料分类、组成材料及其技术要求，影响热拌沥青混合料性能的因素和配合比设计方法。 本章重点：沥青的技术性能与选用；沥青混凝土的配合比设计。 本章难点：沥青混凝土的配合比设计。 沥青：有机胶凝材料，是高分子碳氢化合物和非金属衍生物的混合物。 沥青的特点热塑性材料，加热就软化；憎水性材料，耐水、不溶于水；良好的粘结性和粘弹性；较强的耐腐蚀性。 种类地沥青：天然沥青，石油沥青焦油沥青：煤沥青，页岩沥青地沥青焦油沥青天然沥青：石油在自然条件下，长时

3、间经受地球物理因素作用形成的产物。石油沥青：石油经各种炼油制工艺加工而得的石油产品。煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经再加工后得到的产品。页岩沥青：页岩炼油油工业的副产品。沥青 定义定义： 石油原油经蒸馏等提炼各种轻油（如汽油、柴油等）及润滑油后的残留物，或经过加工而得的产品。是一种有机胶凝材料。 常温下有固体、半固体或粘性液体三种形态。11.1石油沥青Refinery OperationFIELD STORAGEPUMPINGSTATIONLIGHT DISTILLATEHEAVY DISTILLATEPROCESSUNITASPHALTCEMENTSFOR PROCESSING INTOEM

4、ULSIFIED ANDCUTBACK ASPHALTSSTILLAIRAIRBLOWNASPHALTSTORAGETOWERDISTILLATIONREFINERYRESIDUUMORGASPETROLEUMSAND AND WATERCONDENSERS ANDCOOLERSTUBEHEATERMEDIUM DISTILLATE 1.石油沥青的组分石油沥青的组分 化学组成：80-85% 碳；10-15% 氢； 7% 左右的氧, 氮 和硫； 微量的钒、镍、铝和硅。 组分 l 油分（芳香油和饱和油）油分（芳香油和饱和油） 油状液体，密度最小，加热可以挥发，能溶于有机溶剂，它们赋予沥青以流动性。

5、分子量为100 500 。l 树脂质（沥青脂胶）树脂质（沥青脂胶） 粘稠状液体（半固体），密度大于油分，属于中性树脂，能溶于有机溶剂（苯、汽油）。它们赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可流动性，分子量为5001000 。l 地沥青质（沥青质）地沥青质（沥青质） 固态无定性物质，密度大于1，决定沥青的温度敏感性和粘性，其含量越高，沥青软化点越高，粘性越大，越硬脆。分子量大于10006000。 组分的相溶特性组分的相溶特性 油分与树脂相溶； 树脂能浸润地沥青质； 地沥青质对油分有憎液性。 胶体结构胶体结构 以地沥青质为核心构成胶核； 胶核周围形成树脂薄膜，薄膜外吸附一层油分构成胶团； 无数胶团分散在油

6、分中而形成胶体结构。 分散体结构分散体结构 分散相是吸附部分树脂的地沥青质； 分散介质是溶有部分树脂的油分。 溶胶结构油分较多，胶团较少，温度稳定性差；胶团相对运动自由，流动性和塑性较好。 溶凝胶结构介于溶胶结构与凝胶结构之间。 凝胶结构油分与树脂较少，地沥青质较多，温度稳定性好；胶团相互连接成不规则空间网状的凝胶结构，弹性和粘性较高，流动性和塑性较低。溶胶结构凝胶结构沥青的胶体结构溶凝胶结构 粘滞性 塑性和脆性 温度稳定性 其他性能 粘滞性（粘性）概念： 粘滞性反映石油沥青材料抵抗外力或自重作用下变形的能力。评价指标：相对粘度和针入度。相对粘度越大或针入度越小，粘性越大。测定方法：标准粘度计

7、和针入度仪法。影响因素：u组成： 地沥青质含量较高，油分含量较小但有时量树脂，则粘性大；u温度： 在一定温度范围内，粘性随温度升高而降低，反之则随之增大。 沥青的针入度试验规定的荷载、时间和温度下进行P针入度开始时5秒后 道路石油沥青200300150200110150801005080 建筑石油沥青25401025 塑 性 和 脆 性概念概念 塑性指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，则仍保持变形后的形状的性质。也反映了沥青的自愈合性能。评价指标评价指标 延度（伸长度），延度越大，塑性越好。测定方法测定方法 把沥青试样制成8字型标准试模（中间最小截面积1cm2），在规定拉伸速度

8、（5cm/min）和规定温度（25/15/10C）下拉断时的长度，即为延度，用cm为单位表示。影响因素影响因素 u树脂含量较多，其他组分含量适当时，则塑性较大；u温度升高，塑性增大；沥青膜层厚度越厚，则塑性愈大。 延度沥青延度试验Ductility延度试验沥青样品模具厘米刻度延度仪在250C下，以5cm/min的速度测量 脆性 沥青温度降低时会表现出明显的塑性下降，在较低温度下甚至表现为脆性。特别是在冬季低温下，用于防水层或路面中的沥青由于温度降低时产生的体积收缩，很容易导致沥青材料的开裂。显然，低温脆性反映了沥青抗低温的能力。 低温脆性主要取决于沥青的组分，当树脂含量较多、树脂成分的低温柔性

9、较好时，其抗低温能力就较强；当沥青中含有较多石蜡时，其抗低温能力就较差。 温度稳定性（温度敏感性） 概念概念 温度稳定性是指石油沥青的粘性和塑性随温度升降而改变的程度。评价指标评价指标 软化点，它是沥青材料由固态转变为粘流态时的温度。测定方法测定方法 环球法影响因素影响因素 地沥青质含量高，软化点高，温度敏感性减小； 沥青中蜡含量高，增大其温度敏感性； 加入矿物粉末填料（滑石粉、石灰石粉等）可减小其温度敏感性。 温度计钢球样品沥青软化点测量开始时终止时钢球 沥青的温度敏感性也可用沥青的针入度随温度的变化来评价。 其它性质 大气稳定性 : 指石油沥青在热、光、氧和潮湿等因素长期作用下，抵抗老化使

10、性能稳定的程度。老化现象老化现象 上述因素作用下的变化 沥青各组分发生递变，油分和树脂含量逐渐减小，而地沥青质含量逐渐增多，流动性和塑性降低，硬脆性增大的过程。评价指标评价指标 蒸发后的质量损失或蒸发后的针入度比，蒸发损失愈小或蒸发后针入度比愈大，则大气稳定性愈好，“老化”愈慢。测定方法测定方法 测量在160C下蒸发5小时后，沥青的针入度与蒸发前针入度比值的百分数，即为蒸发后针入度比。影响因素影响因素 石油沥青中油分含量高，则大气稳定性差 蒸发试验Thin Film OvenOutside of OvenRotating ShelfPanThermometer烘箱外观 其他性能溶解度 石油沥青

11、在三氯乙烯、四氯化碳或笨中溶解的百分率，以表示沥青中有效物质含量，即纯净程度。不溶解的物质会降低沥青的性能，应加以限制。闪点 加热沥青至初次闪火（有蓝色闪光）时的沥青温度。燃点或着火点 加热沥青，并与火接触能持续燃烧5秒以上时的温度。Solubility (Purity)溶解度试验（纯度）闪点 试 验（安全性）Flash Point (Safety)ThermometerCup filled with asphaltWand attached to gas line温度计装满沥青的杯子点火的燃气嘴1、石油沥青的技术标准 建筑石油沥青（有三个牌号） 牌号越小，粘性越大（针入度越小）； 牌号越大，

12、塑性越差（延度越小）； 牌号越大，温度敏感性越小（软化点越高）。 防水防潮石油沥青（有四个牌号） 道路石油沥青（有七个牌号) 牌号越大，粘性越小（针入度越大）； 牌号越大，塑性越好（延度越大）； 牌号越大，温度敏感性越大（软化点越低）。 普通石油沥青由于含蜡较多，温度敏感性大，粘性较小，塑性较差。 2、石油沥青的选用 选用原则：根据工程性质与要求、适用部位、环境条件等因素选用，在满足适用条件的前提下，应选用牌号较大的石油沥青，以保证使用寿命。 道路沥青道路沥青 拌制沥青混凝土、沥青拌和料或沥青砂浆； 密封材料、粘结剂以及沥青涂料。 建筑石油沥青建筑石油沥青 制造油纸，油毡、防水涂料和沥青胶，绝

13、大部分用于屋面、地下防水、沟槽防水防腐蚀及管道防腐等工程。 普通石油沥青普通石油沥青 在建筑上不宜直接使用，可以采用吹气氧化法改善其性能。 一般屋面用的沥青，软化点应比当地屋面可能达到的最高温度高出2025C，亦即比当地最高气温高出50C 左右。一般地区可选用30号的石油沥青，夏季炎热地区宜选用10号石油沥青。但严寒地区一般不宜使用10号石油沥青，以防冬季出现脆裂现象。防水、防潮石油沥青的温度稳定较好，适合作油毡的涂覆材料及建筑屋面和地下防水的粘结材料。牌号从3号至5号，沥青温度敏感性逐渐变小。6号沥青质地较软，温度敏感性也小，主要适用于寒冷地区的屋面及其它防水防潮工程。道路石油沥青多用来拌制

14、沥青砂浆和沥青混凝土，用于道路路面或车间地坪等工程。用于高速公路、一级公路和城市快速路、主干道路面，应选用稠度大、60粘度大的沥青；对于冬季寒冷的地区或交通量小的公路、旅游公路宜选用稠度小、低温延度大的沥青。普通石油沥青含蜡量大，一般含量大于5%，有的高达20%以上，故温度敏感性较大。因此，在工程中只能和其它种类石油沥青掺配使用，而不宜在工程中单独使用。1沥青的调配如某一牌号的沥青不能满足工程技术的要求，可以用不同牌号的沥青掺配，实验证明同产源的沥青掺配后可得均匀的沥青，两种沥青得掺配比例可以按下式估算： P= Q = 100P 式中：P、Q分别为两种沥青的用量（）； t1、t2分别为两种沥青

15、的软化点。(t2t)(t2t1)100%11.1.4 沥青的调配与改性沥青的调配与改性土木工程中使用的沥青要求：在低温下应有弹性和塑性；在高温下要有足够的强度和稳定性；在加工和使用中具有抗老化能力；与矿物和结构表面有较强的粘附力；以及对构件变形的适应性和耐疲劳性。沥青材料本身难以满足这些性能要求，需用其他材料改性。 （1）橡胶类改性沥青 天然橡胶乳液、丁苯橡胶、氯丁橡胶、聚丁二烯橡胶、嵌段共聚物（苯乙烯丁二烯苯乙烯，即SBS）及再生橡胶。橡胶改性沥青的特点是低温变形能力提高，韧性增大，高温粘度增大。目前国际上40左右的改性沥青都采用了SBS。 （2）树脂类改性沥青 有聚乙烯（PE）、聚丙烯（P

16、P）、聚氯乙烯等热塑性树脂。由于它们的价格较为便宜，所以很早就被用来改善沥青。聚乙烯和聚丙烯改性沥青的性能，主要是提高沥青的粘度，改善高温稳定性，同时可增大沥青的韧性。 （3）纤维类改性沥青 有石棉、聚丙烯纤维、聚酯纤维、纤维素纤维等。纤维类物质加入沥青中，可显著地提高沥青的高温稳定性，同时可增加低温抗拉强度。但纤维类改性沥青对纤维的掺配工艺要求很高。 橡胶改性沥青 橡胶有：氯丁橡胶、丁氰橡胶、再生橡胶等。改性机理：橡胶分子加入到沥青中，改变了沥青中分散介质的组成，促进沥青分子相互排斥，并改变了分散相的结构，形成弹性结构网。改性效果：气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧、耐气候和耐燃烧

17、性等得到大大改善和提高。掺入方法：溶剂法和乳液法 树脂改性沥青 树脂有： 古马隆树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、酚醛树脂和天然松香等。改性机理：与橡胶相同。改性效果： 气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧、耐气候和耐燃烧性得到大大改善。 掺入方法：溶剂法或乳液法。 纤维改性沥青 纤维类改性剂主要有石棉、聚丙烯纤维、聚酯纤维、纤维素纤维等。纤维类物质加入沥青中，可显著地提高沥青的高温稳定性，同时可增加低温抗拉强度。但纤维类改性沥青对纤维的掺配工艺要求很高。 作用机理 高温稳定的作用机理: 由于沥青对矿物填充料的润湿和吸附作用，沥青分子可能成单分子装排列在或纤维表面，形成结合力牢固的沥青薄膜

18、，因而又称为“结构沥青”。提高了粘性和耐热性等。 低温抗裂作用机理 低温抗裂作用机理:桥接作用;裂纹分叉 定义：沥青混合料是将粗、细骨料和填料经人工合理选择级配组成的矿质混合料与适量沥青拌和而成的均匀混合料 沥青混合料：沥青混凝土沥青碎石 用途：道路路面 按胶结材分类：石油沥青，煤沥青,改性沥青混合料 按照密实度分类 密实（）型：剩余孔隙率36 空隙（）型：剩余孔隙率410 开级配型：剩余孔隙率15 半开级配型：剩余孔隙率 1015 按级配类型分类：连续、间断 按矿料最大粒径： 粗粒式：4.7537.5mm 中粒式：4.7526.5mm 细粒式：4.759.5mm 砂粒式：4.75mm 按铺筑

19、和拌和温度分类：热拌、常温 1沥青的性质与质量 2粗集料性质与质量 3细集料性质与质量 4矿粉等填料的性质与质量应根据气候条件、交通性质、沥青混合料的类型和施工条件选择沥青，并应符合有关标准的规定。气候分区最低月平均温度/ C沥青标号沥青碎石沥青混凝土寒区-1090， 110 ，13090， 110 ，130温区01090， 11070，90热区1050, 70 , 9050, 70粗骨料： 碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等。基本要求：洁净、干燥、无风化、不含杂质、坚硬、耐磨、韧性好、级配与粒径符合标准要求。高等级路面:优先选用与沥青的粘结性好的碱性集料。酸性岩石应避免采用；若采用酸性石料时，

20、宜选用针入度较小的沥青；并且还应采用抗剥离措施。例如，用干燥的磨细消石灰、生石灰粉或水泥作为填料的一部分，改善沥青与石料的粘结性，其适宜用量为矿料总量的12；在沥青中掺加抗剥离剂；或将粗集料用石灰浆处理后使用。 指 标高速公路及一级公路其他等级公路表面层其他层次石料压碎值/，262830洛杉矶磨耗损失/ ， 283035表观相对密度/t/m3，2.602.502.45吸水率/ ，2.03.03.0坚固性/，1212针片状颗粒含量（混合料），其中粒径大于9.5mm/ 其中粒径小于9.5mm/15121818152020水洗法0.075mm颗粒含量/，111软石含量/， 355在力学性能方面，其压

21、碎值和磨耗率等指标应满足规范要求（见表115）。 沥青混合料用细集料是指粒径小于2.36mm的天然砂、人工砂及石屑等。沥青混合料用细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质；并有满足结构稳定性的颗粒级配组成，其坚固性和颗粒级配等质量指标应符合规范中的有关要求（见表117和表118）。 当用于高速公路、一级公路、城市快速路、主干道路的沥青面层时，应采取与粗集料相同的抗剥离措施。 指标高速公路、一级公路一般道路表观密度/ g/cm32.502.45坚固性（0.3mm部分）/ %12砂当量/ %6050表117沥青混合料用细集料主要质量要求表118沥青面层用天然砂级配要求筛孔尺寸/ mm砂的类别粗砂中砂细砂

22、各筛孔的通过量/ %9.54.752.361.180.60.30.150.0751009010065953565153052001005100901007510050903060830010051009010085100751006084154501005 矿粉是粒径小于0.075mm的无机质细粒材料，它在沥青混合料中起填充与改善沥青性能的作用。 为使其与沥青有可靠的粘结性能，通常宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石（憎水性石料）经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土质量分数要小于3%，其它杂质应除净，并且要求矿粉干燥、洁净，级配合理，其质量符合表119的技术要求。 当采用水泥、石灰、粉煤灰作填料时，

23、其用量不宜超过矿料总量的2，并要求粉煤灰与沥青有良好的粘附性，烧失量小于12。 指标高速公路、一级公路一般道路表观密度/ g/cm32.502.45含水量/ %11粒度范围 / %0.6mm1001000.15mm90100901000.075mm7510070100外观无团块亲水系数1塑性指数4表119 沥青面层用矿粉质量要求l沥青与矿质材料（砂、石）构成具有空间网络结构的分散体系；l沥青为分散介质;l赋予混合料以流动性；l在常温下为固体，起到胶结作用；l矿料在混合料中为分散相，l起骨架和填充作用;l改善混合料的体积安定性;l减少沥青胶结材料用量 悬浮密实结构l结构特征：由连续级配矿质料配制

24、的密实沥青混合料，结构上，大颗粒骨料悬浮在小颗粒骨料之中。l性能特点：密实度和强度较高，稳定性较差。 骨架空隙结构l结构特征：较细骨料少，较粗骨料彼此相互接触连接。l性能特点：稳定性较好，粘聚力较差。 骨架密实结构l结构特征：粗骨料相互接触，其堆积空隙完全被较细颗粒填充密实。l性能特点：较高的粘聚力和稳定性，较高的内摩擦角11.2.3 沥青混合料的结构沥青混合料的结构（a）悬浮密实结构 （b）骨架空隙结构 （c）骨架密实结构图11.2不同沥青混合料组成结构示意图 1沥青混合料的强度及其影响因素 2沥青混合料的温度稳定性 3沥青混合料的耐久性 4沥青混合料的抗疲劳性 5沥青混合料的抗滑性 6沥青

25、混合料的施工和易性 强度应由两方面构成：一是沥青与集料间的结合力；二是集料颗粒间的内摩擦力。 （1）集料的表面性质、颗粒形态与级配 （2）沥青结合料的粘度与用量 （3）矿料的品种、比表面积与用量 （4）温度与形变速率 （1）集料的表面性质、颗粒形态与级配 矿料的粗糙度越大，沥青混合料的粘结力越高。多面体形状，表面粗糙的骨料比圆形光滑的骨料更有利于抗剪强度的提高。级配的影响l连续型级配，粘结力较高，内摩阻力较小；l粗骨料多，细骨料少的级配，粘结力较低，内摩阻力较大；l间断级配，内摩阻力和粘结力均较高，沥青混合料抗剪强度较大。粗糙度大正方形间断密级配集料配制的 沥青混合料,强度大;表面光滑针状连续

26、级配的集料配制的 沥青混合料,强度小. 沥青和矿料在界面上存在化学作用和吸附作用。碱性矿粉 ,有利于提高结构沥青厚度。 界面相互作用使得： 结构沥青：矿料颗粒表面厚度为0 的层，粘度由外向里递增，抗剪强度由外向里递增。 自由沥青：矿料颗粒表面0 厚度外，粘结力较小。 结构沥青的厚度取决于沥青和矿料的化学性质。 沥青比表面积：比表面积越大 ,强度高。但要注意比表面积不能太大。 沥青和矿料的物理化学性质的影响碱性矿粉 ,有利于提高结构沥青厚度，提高粘结力，为什么？ 沥青粘度的影响沥青粘度越大，沥青内部胶团相互作用力越大，抵抗剪切作用下的变形能力越大。沥青粘度越大，沥青混合料的粘结力越大。沥青混合料

27、的粘聚力越大，其抗剪强度越高。 沥青用量对抗剪强度的影响沥青用量较少时，粘结力随着沥青用量的增加而提高；沥青用量足以饱满地包裹骨料表面，形成薄膜粘结骨料时最优沥青用量，抗剪强度最高；沥青用量大于最优沥青用量时，粘结力随着自由沥青用量的增加而降低。1沥青的粘度越大，则混合料的粘聚力就越大，粘滞阻力也越大，抵抗剪切变形的能力越强。2混合料中存在最佳沥青用量。 沥青混合料是粘弹体系中的一种热塑性材料，因此，它的抗剪强度随着温度的升高而降低； 粘聚力随变形速率增加而显著提高。 Summary矿料表面粗糙越大，内摩阻力越大，其抗剪强度提高；多面体（如正方形）比针状好。粗细骨料的间断级配，可提高抗剪强度提

28、高；沥青与矿料化学性质 矿料对沥青组分分子的吸附作用越强，沥青混合料的抗剪强度越高。沥青的粘滞性 沥青的粘滞性越大，则沥青与矿料的粘结力就越大，沥青混合料的抗剪强度越高。沥青用量： 沥青混合料都有一个最佳沥青用量。矿料的表面积越大，沥青与矿料的粘结力越高，抗剪强度提高；温度和变形： 温度高、变形快,强度低 （1）高温稳定性 （2）低温抗裂性采用粘度高、针入度小、温度稳定性较好和含蜡量低的沥青或高聚物改性沥青对于提高混合料的稳定性至关重要； 矿质混合料的级配、性质 (“结构沥青”比例较高，较好的高温稳定性 )检测方法:车辙试验,马歇尔稳定度抵抗低温收缩 :低温柔性高分子的改性沥青或在沥青中掺加某

29、些纤维可以显著改善沥青混合料的低温抗裂性。不良的矿质混合料级配可能导致路面的低温抗裂性下降。 试件：101.6mm63.5mm； 处理：试件在60C的水中浸泡3040min； 测试：侧立在压力试验机中受压； 测量试件破坏的极限荷载（N）马歇尔稳定度 测量极限荷载与其对应的压缩变形值(1/10)mm流值。 影响沥青混合料耐久性的主要因素 孔隙率一定量的空隙率是必要的；空隙率太大对力学性能和耐久性不利。 耐水性耐水性：沥青混合料饱水后，矿料与沥青粘结力降低，剥落，体积膨胀。评定指标：残留稳定度耐水性差，耐久性也差 填隙率沥青用量过少，塑性降低，空隙率增大，耐水性下降；沥青用量过多，降低高温稳定性和

30、抗滑能力。 沥青混合料的疲劳是材料在荷载重复作用下产生不可恢复的强度衰减积累所引起的一种现象。 影响沥青混合料寿命的因素很多，包括集料的表面状态、混合料沥青用量、混合料空隙率、混合料劲度、混合料成型方法、荷载历史、加载速率、施加应力或应变的波谱形式、荷载间隙时间、试验方法、温度和湿度等。 为保证汽车安全和快速行驶，要求路面具有定的抗滑性。沥青混合料路面的抗滑性主要与其矿质集料的表面状态和耐磨性、混合料的级配组成、沥青用量、沥青含蜡量和路面温度等有关。 应选择表面粗糙、多棱角、坚硬耐磨的矿质集料，以提高路面的摩擦系数。沥青用量和含蜡量对抗滑性的影响非常敏感，即使沥青用量较最佳沥青用量只增加0.5

31、，也会使抗滑系数明显降低；沥青含蜡量对路面抗滑性的影响也十分显著，工程实际中应严格控制沥青含蜡量。提高沥青路面抗滑的措施有：混合料中矿质集料全部或部分采用硬质粒料；矿料的级配组成采用开级配，并尽量用对集料裹覆力较大的沥青；同时，适当减少沥青用量，使集料露出路面表面；将粘结力强的人造树脂，涂布在沥青路面上，然后铺撒硬质粒料，待树脂完全硬结后，将未粘粒料扫掉，即获得抗滑路面。 影响沥青混合料施工和易性的因素主要是： 1、矿料级配：粗细集料的颗粒大小相距过大时，缺乏中间粒径，混合料容易离析。若细料太少，沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面；细料过多时，则拌和困难。 2、沥青的粘度：粘度对施工和易性也

32、有显著影响，可以通过控制混合料的温度来控制沥青的粘度。另外，用粉煤灰这种具有球形结构和一定保温性能的材料作为沥青混合料的填料时，也具有良好的施工和易性。 3、温度 沥青混合料配合比设计试验室配合比设计生产配合比设计试拌试铺配合比设计 要求足够的沥青用量保证耐久性在交通荷载下足够的稳定性足够的空隙l上限：避免环境破坏l下限能容纳由于交通荷载引起的初始密实足够的和易性 1）检测组成材料的原始数据。根据现场取样，对粗集料、细集料和矿粉进行筛分试验。分别绘出各组成材料的筛分曲线，同时测出各组成材料的表观密度，以供计算沥青混合料物理常数备用。 2）计算矿质混合料的配合比。根据各组成材料的试验结果，采用数

33、解法或图解法，求出各组成材料用量的比例关系。1、矿质混合料组成设计设计目标是选配一个具有足够密实度，并且有较高内摩阻力的矿质混合料。设计步骤： 沥青混合料必须在对同类公路配合比和使用情况调查研究的基础上，充分借鉴成功的经验，选择符合要求的材料，进行配合比设计。 密级配沥青混合料宜根据公路等级、气候和交通条件，采用粗型或细型混合料。 粗型（AC-C）宜用于温度高、高温时间持续长，重载交通多的路段； 细型（AC-F）宜用于温度低、低温持续时间长，重载交通较少的路段；其关键性筛孔通过率见表11-10。混合料类型公称最大粒径/mm关键性筛孔/mm 粗型密级配细型密级配名称关键性筛孔通过率/%名称关键性

34、筛孔通过率/%AC-2526.54.75AC-25C40AC-25F40AC-20194.75AC-20C45AC-20F45AC-16162.36AC-16C38AC-16F38AC-1313.22.36AC-13C40AC-13F40AC-109.52.36AC-10C45AC-10F45 根据已确定的沥青混合料类型，查表11-11，确定所需矿料的级配范围。级配类型通过下列筛孔（方孔筛，mm）的质量百分率（%）53.0 37.5 31.526.519016.013.29.54.752.361.180.60.30.150.075密级配沥青混凝土粗粒中粒细粒砂粒 AC-25 AC-20 AC-

35、16 AC-13 AC-10 AC-5100 90100100759090100100658378929010010057766280769290100100456550726080688590100100245226563462386845759010016421644204824503058557512331233133615382044355582482492618281332204051751771872092312284134135145156167183737484848510 1）检测组成材料的原始数据。根据现场取样，对粗集料、细集料和矿粉进行筛分试验。分别绘出各组成材料的筛分曲

36、线，同时测出各组成材料的表观密度，以供计算沥青混合料物理常数备用。 2）计算矿质混合料的配合比。根据各组成材料的试验结果，采用数解法或图解法，求出各组成材料用量的比例关系。ABCDEFGHIJKLMN1集料种类各档集料比例筛孔尺寸/mm226.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.0753集料110087.962.435.15.30.10000004集料210010010010098.217.80.80.40.40.40.40.45集料31001001001001009966.943.826.517.79.20.66矿粉10010010010010010010

37、010099.9810099.8890.537级配上限10010092807256443324171378级配中限10095857161413022.516118.559级配下限10090786250261612854310合成级配 由表11-12可见，各档集料用量比例和合成级配都是未知的， 利用Excel规划求解的原理是：设定规划求解中的约束条件，从而求出合成级配和各档集料的用量比例。在合成级配一行中给出计算合成级配的公式，例如1033，采用拉动或手动给出的合成级配计算公式，然后从Excel中的工具菜单选择规划求解（若没有则需选择加载规划求解功能），会弹出一个对话框，见图11.4，在对话框中

38、输入如下参数：目标单元格设置为C1010，数值选择值为100，可变单元格选择B343 B66， 即确定各档集料比例所在的空格。约束条件是保证合成级配在规范要求的上限和下限范围内，点击约束条件右边“添加”按钮，设置约束条件，如C10 N10 C7 N7，C10 N10 C9 N9，以上操作完成后，点击求解，即可得到合成级配和各档集料的比例，结果见表11-13。ABCDEFGHIJKLMN1集料品种各档集料比例筛孔尺寸/mm226.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.0753集料10.31 10087.962.435.15.30.10000004集料20.16

39、10010010010098.217.80.80.40.40.40.40.45集料30.46 1001001001001009966.943.826.517.79.20.66矿粉0.07 10010010010010010010010099.9810099.8890.537级配上限10010092807256443324171378级配中限10095857161413022.516118.559级配下限10090786250261612854310合成级配100.00 96.3 88.41 80.0 70.54 56.0 38.5 27.7 19.69 15.62 11.67 7.00 从表1

40、1-13中可以看出， 筛孔13.2、 9.5和4.75几乎达到了级配上限，很明显这样的级配在实际工程操作中不易控制，生产过程中的级配容易超出规范要求，因此，可以通过添加其他约束条件来求出更加合适的级配，可再添加个约束条件， 即和，见图11.5 ABCDEFGHIJKLMN1集料品种各档集料比例筛孔尺寸/mm226.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.0753集料10.31 10087.962.435.15.30.10000004集料20.34 10010010010098.217.80.80.40.40.40.40.45集料30.30 10010010010

41、01009966.943.826.517.79.20.66矿粉0.05 10010010010010010010010099.9810099.8890.537级配上限10010092807256443324171378级配中限10095857161413022.516118.559级配下限10090786250261612854310合成级配100.00 96.3 88.41 80.0 70.21 41 25.5 18.47 13.27 10.6 8.065.00 表11-14中的合成级配和规范要求的级配中值相差较小，并且粗细集料分界筛孔4.75和0.075的值等于规范中值，这样的级配更符合工

42、程要求，在实际工程中也更好控制。当然 如果需得到某种特定要求或侧重于某种路用性能的级配，可通过增加其他约束条件来实现。矿料级配曲线按公路工程沥青及沥青混合料试验规程T 0725的方法绘制（泰勒曲线）。曲线的横坐标为di0.45(di为集料通过的筛孔直径)，见表11-15，纵坐标为矿料通过某筛孔直径的百分率。以原点与通过集料最大粒径100的点的连线作为沥青混合料的最大密度线，如图14.6。3） 校核按图解所得的各种集料用量比例搭配出矿质混合料，然后进行筛分实验。根据所测得的筛分曲线，并与表1110和表11-11中所要求的级配范围比较，校核其计算配比是否符合规范要求。若按照计算比例搭配的矿质混合料

43、不符合要求的级配范围，应增加含量偏少粒级集料的比例，并调整其他集料的用量后进行再次筛分实验和数据比较与调整，直到满足要求为止。通常合成的配合比还应符合下列要求： a. 合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限。 b. 对交通量大、轴载重的高速公路和一级公路，宜在工程设计级配范围内计算13组粗细不同的级配，绘制设计曲线，分别位于设计级配范围的上方、中值及下方。 合成的级配曲线不得有过多的犬牙交错，且在0.30.6mm范围内不出现“驼峰”。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。2、确定沥青混合料的最佳沥青用量制备试样按确定的矿质混合料配合比，计算各种

44、矿质材料的用量；根据经验的沥青用量，选5个不同的沥青用量进行试配；测定物理指标视密度理论密实空隙率沥青体积百分数矿料间隙率沥青饱和度确定沥青混合料的最佳沥青用量测定力学指标马歇尔稳定度流值马歇尔试验结果分析绘制沥青用量与物理力学指标关系图根据稳定度、密度和空隙率确定最佳沥青用量初始值1根据符合各项技术指标的沥青用量范围确定最佳沥青用量初始值2根据两个初始值，确定沥青最佳用量根据气候条件和交通特征，调整最佳沥青用量水稳定性试验残留稳定度试验抗车撤能力试验 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，绘制沥青用量与其物理-力学指标关系图。如图11.6示例所示。注意，选择的

45、沥青用量范围应使密度及稳定度曲线出现峰值。 马歇尔指标 从图11.6中求取相应于密度最大值的沥青用量为a1；相应于稳定度最大值的沥青用量为a2；相应于规定空隙率范围的中值的沥青用量a3，规定饱和率范围的中值的沥青用量a4，按式（11-12）计算三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OACl，即 如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求范围，按式(11-11)求取3者的平均值作为OAC1。 4/43211aaaaOAC3/3211aaaOAC 根据沥青混合料马歇尔试验（见图11.4），确定符合各项技术指标要求的沥青用量范围OACminOACmax，按式（11-13）计算其平均值作为最佳沥

46、青用量的初始值OAC2，即2/maxmin2OACOACOAC 按最佳沥青用量的初始值OAC1在图中求取相应的各项指标值，检查其是否符合相应的马歇尔试验指标技术标准，同时检验VMA是否符合要求。如检查符合要求，则由OAC1和OAC2综合决定最佳沥青用量OAC；如检查不符合要求，则应调整集料级配，重新进行配合比设计和马歇尔试验，直至各项指标符合要求为止。 宜根据实践经验、道路等级、气候条件等按下列步骤进行： a. 一般情况下，取OAC1和OAC2的中值作为最佳沥青用量OAC，即 b. 对热区道路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路、城市快车道和主干路，预计有可能造成较大车辙的情况下，可在OAC2

47、与下限OACmin范围内确定，但不宜小于OAC2的0.5%。 c. 对寒区道路及其他等级公路与城市道路，可在OAC2与上限OACmax范围内确定，但不宜大于OAC2的0.3。2/21OACOACOAC 1）水稳定性检验 2）高温稳定性检验 集料筛分 最佳沥青用量 【工程实例分析工程实例分析11-1】沥青路面的水损害沥青路面的水损害 人们常可以看到一种现象，在沥青混凝土路面的局部受损部位，在下雨时及雨后受损范围越来越大，请分析原因。 原因分析：这是沥青路面的水损害。在沥青混凝土路面的局部受损部位，往往呈凹陷状态，在下雨时或雨后往往积水，水的渗入使沥青粘附性减少，导致沥青混合料强度和劲度降低。且由

48、于集料表面对水的吸附比沥青强，从而使沥青与集料表面的接触角减小，沥青易从集料表面剥离。尤其在车辆应力作用下，表面剥离情况更严重。因此，应及时对路面局部受损部位进行修补。 【工程实例分析工程实例分析11-2】沥青路面的拥包、沥青路面的拥包、搓板现象搓板现象 在城市道路的十字路口，常看到沥青路面的拥包、搓板现象，请分析原因。 原因分析：这是沥青混合料稳定性不足的问题。在城市道路的十字路口，是车辆的临时停车点，静载持续时间长，而沥青混凝土是粘-弹性材料，因此对于劲度较差路面的十字路口，在高温季节易产生拥包、搓板现象。 【工程实例分析工程实例分析11-3】沿海高速公路使用消石灰沿海高速公路使用消石灰提

49、高沥青的抗剥离能力提高沥青的抗剥离能力 沿海高速盐城段沥青混合料配合比设计时，掺加了约2%的消石灰，请分析原因。 原因分析：消石灰比表面积大，是石灰石粉的两倍。在混合料中掺入消石灰可以提高沥青粘性，加强与集料的粘结力；改善酸性石料表面的荷电状态，使石料表面电位降低，对水的亲和力减小。消石灰与酸性石料表面反应，生成碱性薄层，提高了沥青与集料表面的化学吸附力。 【工程实例分析工程实例分析11-4】环氧沥青混凝土环氧沥青混凝土 南京长江二桥桥面铺装选用了美国林同炎公司推荐的作为商品出售的环氧沥青。这种环氧沥青由两组分组成：组分A（环氧树脂） 和组分B（一种由石油沥青和固化剂组成的匀质合成物）。上层厚

50、度为25mm，环氧沥青用量为0.45L/m2；下层厚度也为25mm，环氧沥青用量为0.45L/m2。试分析采用环氧沥青混凝土的优点，及上下层沥青混合料中设计中应考虑的主要问题。环氧沥青混合料中集料的级配见表1220。 南京是季风性、湿润气候，所用沥青混合料既要考虑高温稳定性，又要考虑低温抗裂性。通过对环氧沥青混合料的马歇尔稳定度、低温抗弯拉强度、高温稳定性和疲劳强度等实验的研究表明：环氧沥青混凝土高温时抗塑流和永久变形能力很强，并有很好低温抗裂性能、抗疲劳性能及抵抗化学物质侵蚀的能力，环氧沥青强度高，可以铺装较薄铺装层，较其它沥青材料有明显的优势，能很好地满足大跨径钢桥面铺装。但环氧沥青施工时