《沥青与沥青混合料》PPT课件.ppt

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1、土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录第 11 章沥青及沥青混合料土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录目录本章提要概述石油沥青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

2、 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土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录本章提要本章提要 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。土木工程材料土木工程材料土

3、木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录概 述沥青：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，页岩沥青土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录分类地沥青焦油沥青天然沥青：石油在自然条件下，长时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

4、的副产品。沥青土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录11.1.1 石油沥青的组分与结构石油沥青的组分与结构定义定义：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。石油沥青土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录砂与水石油石油气泵站过滤储存储存蒸馏塔冷凝器加热管轻油中轻油重油沥青空气氧化沥青加工成乳化沥青石油蒸馏过程土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一

5、内容下一内容回主目录回主目录11.1.1 石油沥青的组分与结构石油沥青的组分与结构1.组分由于沥青的化学组成十分复杂，并且化学组成与技术性质之间没有直接关系，所以通常只从使用角度，将沥青中化学物理性质相近的成分划分为若干组，称为组分（或组丛）：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，它们赋予沥青以流动性。含量粘度，便于施工。l树脂（沥青脂胶）树脂（沥青脂胶）粘稠状液体（半固体），密度大于油分。它们赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可流动性，含量塑性。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，决定沥青的耐热性、粘性和脆性。含量软化点粘性硬脆性。土木工

6、程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录2.石油沥青的胶体结构 组分的相溶特性组分的相溶特性 油分与树脂可互溶；树脂能浸润地沥青质而在其表面形成薄膜。胶体结构胶体结构 以地沥青质为核心构成胶核；胶核周围吸附部分树脂和油分构成胶团；无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。分为三种类型：土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录地沥青质胶核树脂质胶核油分土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录溶胶型沥青质少、油分和树脂多，胶团之间易滑动。沥青粘

7、性小而流动性大，耐热性差；凝胶型沥青质多、油分和树脂少，胶团之间不易滑动。石油沥青弹性、粘结性大，耐热性高，但塑性差；溶胶凝胶型沥青质含量适当，结构状态与沥青性质介于上述二者之间。大多数优质沥青属于这种结构。（a a）溶胶结构）溶胶结构 （b b）溶）溶-凝胶结构（凝胶结构（c c）凝胶结构）凝胶结构土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录溶胶结构凝胶结构沥青的胶体结构溶凝胶结构土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录粘性（粘滞性）塑性（延性）温度敏感性大气稳定性其他性能11.1.2

8、 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录石油沥青的技术性质 粘性（粘滞性）概念：粘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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青的针入度试验规定的荷载、时间和温度下进行

9、P针入度开始时5秒后土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录针入度仪土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录针入度等级道路石油沥青200300150200110150801005080建筑石油沥青25401025土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录塑 性 概概念念 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

10、。测测定定方方法法 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（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。石油沥青的技术性质 土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录延度沥青延度试验土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录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

11、测量土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录温度敏感性 概概念念 敏感性是指石油沥青的粘性和塑性随温度升降而改变的程度。评评价价指指标标 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。石油沥青的技术性质 土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录软化点测定试验装置温度计钢球样品土木工程材料土木工程材料土木工程材

12、料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青软化点测量开始时终止时钢球土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录大气稳定性 概概念念 指石油沥青在热、光、氧和潮湿等因素长期作用下，抵抗老化使性能稳定的程度。老老化化现现象象 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。评评价价指指标标 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。测测定定方方法法 测量在160C下蒸发5小时后，沥青的

13、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、树脂含量高，则大气稳定性好。石油沥青的技术性质 土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录大气稳定性评价评价针入度比老化后沥青的针入度老化前沥青的针入度土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录蒸发试验烘箱外观土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录其他性能溶解度 石油沥青在三氯乙烯、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

14、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。石油沥青的技术性质 土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录溶解度试验（纯度）土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录闪点 试 验（安全性）温度计装满沥青的杯子点火的燃气嘴土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录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

15、用 一、石油沥青的技术标准 1、品种：石油沥青按用途分为道路石油沥青、建筑石油沥青、防水防潮和普通石油沥青。2、牌号：从表中可看出，石油沥青的牌号主要是根据针入度、延度和软化点等指标划分的，并以针入度值表示。3、同一品种石油沥青牌号与其性能之间的关系是：牌号针入度（即粘性脆性）、延度（即塑性）、软化点（即温度敏感性）、使用寿命（耐久性）（牌号越大，油分、树脂含量越多，老化越慢）。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录道路石油沥青标准土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录二、石油沥

16、青的选用选用原则：根据工程类别、气候条件和所处工程部位等因素合理选用。在满足使用要求的前提下，应尽量选用较大牌号的沥青，以保证较长的使用年限。1、道路沥青：特点：针入度延度大、软化点低。多用于拌制沥青砂浆和沥青混凝土，用于道路路面及厂房地面及地下防水工程等。2、建筑沥青：特点：针入度小、软化点高，但延度小（塑性差）。多用于屋面和地下防水工程以及作为建筑防腐材料。一般屋面防水用沥青的软化点应比本地区屋面可能达到的最高温度高2025，亦即比最高气温高50左右。一般地区可选30号、夏季炎热地区宜选用10号石油沥青。3、防水防潮石油沥青：软化点高，温度稳定性好，适用于寒冷地区的防水防潮工程。4、普通石

17、油沥青：含蜡量高，性能较差，在建筑中一般不单独使用，可与其他沥青掺配使用。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录观察与讨论：建筑石油沥青的选用请比较下列A、B两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适，请讨论。讨论：宜用B石油沥青，一般屋面用沥青应比当地屋面可能达到的最高温度高出2025，亦即比当地最高温度高出50左右。南方炎热地区气温相当高，A沥青软化点较低，难以满足要求，夏季易流淌。可选B，但B沥青延伸度较小，在严寒地区不宜使用，否则易出现脆裂现象。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土

18、木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青的掺配与改性一、沥青的掺配当单独用一种牌号的沥青不能满足工程要求的软化点时，可用相同产源的两种或三种沥青掺配使用。掺配量可按下式估算：式中：Q1低软化点沥青掺量，%；Q2高软化点沥青掺量，%T1低软化点沥青的软化点,T2高软化点沥青的软化点,T要求沥青的软化点，如用三种沥青时，可先算出两种沥青的配比，再与第三种沥青进行配比计算。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录2、沥青改性及改性材料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

19、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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录二、沥青的改性1、矿物填充料改性为提高沥青的粘结能力和耐热性，降低温度敏感性，经常在石油沥青中加入一定数量的粉状或纤维状矿物填充料进行改性。常用的有：滑石粉、石灰石粉、云母粉、硅藻土粉和石棉等。2、聚合物改性（包括橡胶和合成树脂）橡胶具有显著的高弹性、可挠性、不透水性；用合成树脂可改进沥青的耐寒性、耐热性、抗老化性、粘结性等。目前使用最普遍的是SBS橡胶和APP

20、树脂：（1）SBS改性沥青SBS是丁苯橡胶的一种，是以丁二烯、苯乙烯为单体经聚合反应形成的共聚物，一种热塑性弹性体（简称SBS）。SBS改性沥青具有弹性好、延度大、低温柔韧性与热稳定性高、耐候性好等优点，是目前世界上应用最广的改性沥青之一。（2）APP改性沥青APP是无规聚丙烯均聚物，是聚丙烯（PP）的一种。经APP改性后的沥青软化点高，延度大，具有优良的耐热性和耐老化性，尤其适用于气温较高的地区。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录用于沥青改性的材料脂肪胺 改善沥青的湿润性，增加在湿基面上的粘结力。烃 有机溶剂，改变沥青的粘度。弹性

21、体再生橡胶粉丁二烯苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SBS树脂）丁二烯苯乙烯橡胶乳液（SBR）天然橡胶乳液塑性体乙烯醋酸乙烯脂（EVA）苯乙烯脂矿物粉末 滑石粉、石灰石粉、膨润土、水泥等。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录橡胶改性沥青 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、耐气候和耐燃烧性等得到大大改善和提高。掺入方法：溶剂法和乳液法 土木工程材料土木工程材料土木工程

22、材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录树脂改性沥青 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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录纤维改性沥青 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

23、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，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:桥接作用;裂纹分叉 土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录11.2 沥青混合料沥青混合料定义：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：道路路面土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录11.2.1 沥青混合料分类沥青混合料分类 按胶结

24、材分类：石油沥青，煤沥青,改性沥青混合料按铺筑和拌和温度分类：热拌、常温按矿料最大粒径：粗粒式：中粒式：细粒式：砂粒式：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、间断土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录11.2.2 沥青混合料组成材料及其技沥青混合料组成材料及其技术要求术要求 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土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内

25、容回主目录回主目录1沥青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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录表114 热拌沥青混合料用石油沥青标号的选用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-10AH-90，AH-110，AH-130，A-100，A-140AH-90，AH-110，AH-130，A-100，A-140温区010AH-90，AH-110，A-100，A-140AH-70，AH-90，A-60，A-100热区10AH-50，AH-70，AH-90，A-6

26、0，A-100AH-50，AH-70，A-60，A-100土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录2粗集料性质与质量粗骨料：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，宜选用针人度较小的沥青；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。粗集料

27、的级配应满足表116中各个粒径规格的规定 在力学性能方面，其压碎值和磨耗率等指标应满足规范要求（见表115）。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录3细集料性质与质量 沥青混合料用细集料是指粒径小于的天然砂、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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一

28、内容下一内容回主目录回主目录4矿粉等填料的性质与质量 矿粉是粒径小于的无机质细粒材料，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，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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录悬浮密实结构l结构特征：由连续级配矿质料配制的密

29、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土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录（a）悬浮密实结构 （b）骨架空隙结构 （c）骨架密实结构图不同沥青混合料组成结构示意图土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内

30、容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录11.2.4 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质1沥青混合料的强度及其影响因素高温稳定性 定义：在夏季高温下，经受长期交通荷载作用，不产生车辙和波浪等破坏现象的性质。评价指标 马歇尔稳定度和流值。该值越大，稳定性越好。耐久性耐水性取决于沥青材料与矿料表面的粘结力。评价耐水性的指标是残留稳定度（浸水48小时与未浸水的马歇尔稳定度比值）。其它性能施工和易性低温抗裂性抗滑性土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青混合料的组成及其作用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

31、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土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录1沥青混合料的强度及其影响因素 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）温度与形变速率土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录（1）集料的表面性质、颗粒

32、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;表面光滑针状连续级配的集料配制的 沥青混合料,强度小.土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青和矿料的化学性质的影响沥青和矿料在界面上存在化学作用和吸附作用。界面相互作用使得：l结构沥青：矿料颗粒表面

33、厚度为0 的层，粘度由外向里递增，抗剪强度由外向里递增。l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。沥青比表面积碱性矿粉,有利于提高结构沥青厚度比表面积越大,强度高.但要注意比表面积不能太大土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录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。沥青混合料的粘聚力越大，其抗剪强度越高。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青用量

34、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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录（4）温度与形变速率 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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内

35、容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录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,强度低土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录2沥青混合料的温度稳定性（1）高温

36、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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录马歇尔稳定度和流值试验试件：；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

37、定度测量极限荷载与其对应的压缩变形值(1/10)mm流值。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录马歇尔稳定度和流值试验土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录马歇尔稳定度和流值试验土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录3沥青混合料的耐久性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

38、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，降低高温稳定性和抗滑能力。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录4沥青混合料的抗疲劳性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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录5沥

39、青混合料的抗滑性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，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

40、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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录6沥青混合料的施工和易性影响沥青混合料施工和易性的因素主要是：1、矿料级配；2、沥青的粘度3、温度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。当然混合料中沥青的粘度对施工和易性也有显著影响，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

41、和易性。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青混合料的组成设计方法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土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青混合料的组成设计方法 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：确定沥青混合料的类型；道路等级、路面类型、结构层次、

42、路面结构等（查表1110）。查表l111，确定矿质混合料的级配范围；矿质混合料配合比计算组成材料原始数据测定；图解法或电算法计算配合比；调整配合比。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录图解法 绘制级配曲线坐标图 确定各种集料用量 校核土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录绘制级配曲线坐标图图虚线是以AC-13要求的矿料级配中值为例绘出的。如筛孔尺寸对应矿料通过率为4%8%（见表l111），则中值为6%，从纵坐标6%处引水平线与对角线相交，再从交点作垂线与横坐标相交，其交点即为筛

43、孔尺寸的位置；余类推。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录确定各种集料用量土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录校核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。在处无驼峰。b.对交通量大、轴载重的道路，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。c.合成的级配曲线应接近连续级配或有合理的间断组配，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。土木

44、工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青混合料的组成设计方法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，计算各种矿质材料的用量；根据表11-11推荐的沥青用量，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土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录沥青混合料的组成设计方法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

45、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土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录1）绘制沥青用量与其物理-力学指标关系图。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。如图示例所示。注意，选择的沥青用量范围应使密度及稳定度曲线出现峰值。马歇尔指标土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录2）

46、确定最佳沥青用量的初始值OACl。从图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；及相应于规定空隙率范围的中值的沥青用量a3，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 土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录3）确定最佳沥青用量的初始值OAC2。根据沥青混合料马歇尔试验（见图），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青用量的初始值OAC2，即土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容

47、下一内容回主目录回主目录4）由OAC1和OAC2综合决定最佳沥青用量OAC。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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录由OAC1和OAC2综合决定最佳沥青用量OAC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

48、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。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录（5）检验最佳沥青用量OAC 1）水稳定性检验 2）高温稳定性检验土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录生产配合设计 集料筛分最佳沥青用量

49、土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录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题目：试设计某一般公路沥青混凝土路面用沥青混合料。原始资料：1道路等级：一般公路。2路面类型：沥青混凝土。3结构层位：三层式沥青混凝土的上面层.4气候条件：最低月平均气温为-8C。5沥青材料：可供应50号、70号和90号，经检测技术性能均符合要求。6碎石和石屑：石灰石轧制碎石，洛杉矶磨耗率12，粘附性（水煮法）级，表现密度2700kg/m3。7砂：洁净粗砂，表观密度2650 kg/m3。8矿粉：石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒

50、结块，表观密度2580 kg/m3。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录设计要求：1根据道路等级、路面类型和结构层位确定沥青混合料的矿质混合料的级配范围。根据现有各种矿质材料的筛分析结果，用图解法确定各种矿质材料的配合比。2根据选定的矿料类型在相应的沥青用量范围，通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量。3沥青用量按水稳定性检验进行校核。土木工程材料土木工程材料土木工程材料土木工程材料上一内容上一内容下一内容下一内容回主目录回主目录1矿料配合比设计（1）确定沥青混合料类型。因为道路等级为高速公路、路面类型为沥青混凝土，路面结构为三层式沥青混凝