土木工程材料--沥青混合料课件.pptx

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1、沥青混合料的主要特点：沥青混合料的主要特点：沥青混合料是一种粘沥青混合料是一种粘弹弹塑性材料，它不仅具有塑性材料，它不仅具有良好的力学性质，而且具有一定的高温稳定性和低良好的力学性质，而且具有一定的高温稳定性和低温柔韧性；用它铺筑的路面平整，无接缝，而具有温柔韧性；用它铺筑的路面平整，无接缝，而具有一定的粗糙度。路面减震、吸声、无强烈反光、使一定的粗糙度。路面减震、吸声、无强烈反光、使行车舒适，有利于行车安全。行车舒适，有利于行车安全。沥沥青青路路面面可可全全部部采采用用机机械械化化施施工工，方方便便快快速速，有有利利于质量控制，且施工后不需养护，能及时开放交通。于质量控制，且施工后不需养护，

2、能及时开放交通。经济耐久，可分期改造和再生利用。经济耐久，可分期改造和再生利用。对温度较敏感，会对温度较敏感，会发生老化发生老化现象。现象。沥青路面摊铺施工沥青路面摊铺施工沥青路面碾压沥青路面碾压第十章第十章 沥青混合料沥青混合料n第一节第一节 沥青混合料的分类与组成材料沥青混合料的分类与组成材料 n第二节第二节 沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构 n第三节第三节 沥青混合料的技术性质与技术标准沥青混合料的技术性质与技术标准n第四节第四节 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计 n第五节第五节 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n按结合料分类：可分为按结合料分类：可分

3、为石油沥青石油沥青混合料和混合料和煤沥青煤沥青混合料。混合料。n按制造工艺分类：可分为按制造工艺分类：可分为热拌热拌沥青混合料、沥青混合料、冷拌冷拌沥青混合料和沥青混合料和再生再生沥青混合料。沥青混合料。n按材料组成及结构分类：可分为连续级配沥青混按材料组成及结构分类：可分为连续级配沥青混合料和间断级配沥青混合料。合料和间断级配沥青混合料。n按按矿料矿料级配组成及空隙率大小分类：可分为级配组成及空隙率大小分类：可分为密级密级配配沥青混合料（设计空隙率为沥青混合料（设计空隙率为3-5%3-5%）、）、半开级配半开级配沥沥青混合料（设计空隙率为青混合料（设计空隙率为6-12%6-12%）和）和开级

4、配开级配沥青混沥青混合料（设计空隙率大于合料（设计空隙率大于18%18%）。一、沥青混合料的种类一、沥青混合料的种类n按集料的公称最大粒径分类：按集料的公称最大粒径分类：n特粗式特粗式沥青混合料：公称最大粒径大于沥青混合料：公称最大粒径大于31.5mm31.5mm（方孔）；（方孔）；n粗粒式粗粒式沥青混合料：公称最大粒径等于或大于沥青混合料：公称最大粒径等于或大于26.5mm26.5mm（方（方孔）；孔）；n中粒式中粒式沥青混合料：公称最大粒径为沥青混合料：公称最大粒径为16.0mm16.0mm或或19.0mm 19.0mm（方孔）；（方孔）；n细粒式细粒式沥青混合料：公称最大粒径为沥青混合料

5、：公称最大粒径为9.5mm9.5mm或或13.2mm13.2mm（方（方孔）；孔）；n砂粒式砂粒式沥青混合料：公称最大粒径小于沥青混合料：公称最大粒径小于9.5mm9.5mm（方孔）。（方孔）。n本章主要详述本章主要详述热拌沥青混合料（热拌沥青混合料（HMAHMA）的组成的组成材料、组成结构、技术性质和设计方法。材料、组成结构、技术性质和设计方法。一、沥青混合料的种类一、沥青混合料的种类1.1.沥青沥青 2 2粗集料粗集料 3.3.细集料细集料 4.4.填料填料 5.5.纤维稳定剂纤维稳定剂 二、组成材料二、组成材料 n沥青是沥青混合料中最重要的材料，其性能直接影沥青是沥青混合料中最重要的材料

6、，其性能直接影响沥青混合料的各项技术性质。道路石油沥青的质响沥青混合料的各项技术性质。道路石油沥青的质量应符合第九章中规定的技术要求。量应符合第九章中规定的技术要求。沥青等级根据沥青等级根据表表10-110-1的要求来选用，必要时，沥青的的要求来选用，必要时，沥青的 PIPI值、值、6060动力粘度，动力粘度，1010延度可作为选择性指标延度可作为选择性指标。n沥青路面在沥青路面在选择沥青标号时，必须考虑环境对沥青选择沥青标号时，必须考虑环境对沥青混合料的作用混合料的作用，宜按照公路等级、气候条件、交通，宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层位及受力特点、条件、路面类型及

7、在结构层中的层位及受力特点、施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后确定。确定。1.沥青沥青 2 2粗集料粗集料 n粒径大于粒径大于2.36mm2.36mm的集料为粗集料的集料为粗集料，用作沥青，用作沥青路面的粗集料可采用碎石、破碎砾石、筛选路面的粗集料可采用碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿渣等，但砾石、钢渣、矿渣等，但高速公路和一级公高速公路和一级公路宜选用坚硬、耐磨性好的碎石和破碎砾石，路宜选用坚硬、耐磨性好的碎石和破碎砾石，不得使用筛选砾石和矿渣不得使用筛选砾石和矿渣。n粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，符合一粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙

8、，符合一定的级配要求，具有足够的力学性能，与沥定的级配要求，具有足够的力学性能，与沥青有较好的粘附性等，其青有较好的粘附性等，其质量应符合表质量应符合表10-210-2至表至表10-410-4的规定。的规定。3.3.细集料细集料 n粒径小于粒径小于2.36mm2.36mm的集料为细集料的集料为细集料，n沥沥青青路路面面的的细细集集料料包包括括天天然然砂砂、机机制制砂砂、石石屑屑。细细集集料料应应洁洁净净、干干燥燥、无无风风化化、无无杂杂质质，并并有有适当的颗粒级配，其适当的颗粒级配，其质量应符合表质量应符合表10-510-5的规定。的规定。n细细集集料料也也要要富富有有棱棱角角，应应尽尽可可能

9、能采采用用机机制制砂砂。天天然然砂砂的的棱棱角角已已被被磨磨去去，如如果果用用量量过过多多，会会引引起混合料稳定性明显下降。起混合料稳定性明显下降。4.4.填料填料 n在沥青混合料中起在沥青混合料中起填充填充作用的作用的粒径小于粒径小于0.075mm0.075mm的矿质的矿质粉末粉末称为填料。称为填料。n在沥青混合料中，矿质填料在沥青混合料中，矿质填料通常是指矿粉通常是指矿粉，其他填料，其他填料如如消石灰粉、水泥常作为抗剥落剂使用消石灰粉、水泥常作为抗剥落剂使用，粉煤灰则使，粉煤灰则使用很少，在我国由于粉煤灰的质量往往不稳定，一般用很少，在我国由于粉煤灰的质量往往不稳定，一般不允许在高速公路上

10、使用。不允许在高速公路上使用。n沥青混合料的沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿泥土杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流出，其粉仓流出，其质量应符合表质量应符合表10-810-8的技术要求的技术要求。5.5.纤维稳定剂纤维稳定剂n纤纤维维目目前前普普遍遍使使用用于于SMA混混合合料料，在在一一般般沥沥青青混混合合料料中中也也可可以以使使用用。目目前前常常用用木木质质素素纤纤维维，主主要要是是絮絮状状纤纤

11、维维。近近年年来来美美国国有有一一种种观观点点，认认为为木木质质素素纤纤维维拌拌制制的的沥沥青青混混合合料料不不能能再再生生使使用用，矿矿物物纤纤维维(大大部部分分是是玄玄武武岩岩纤纤维维)能能再再生生使使用用，所所以以矿矿物物纤纤维维用用量量大大为增加。为增加。n在在沥沥青青混混合合料料中中掺掺加加木木质质素素纤纤维维的的质质量量应应符符合合表表10-10-9 9的技术要求的技术要求。n纤纤维维应应在在250250的的干干拌拌温温度度下下不不变变质质、不不发发脆脆，使使用用纤纤维维必必须须符符合合环环保保要要求求，不不危危害害身身体体健健康康。纤纤维维必必须在混合料拌和过程中能充分分散均匀。

12、须在混合料拌和过程中能充分分散均匀。第二节第二节 沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构 n一、组成结构的现代理论一、组成结构的现代理论 n1.表面理论：表面理论：n2.胶浆理论胶浆理论二、组成结构类型二、组成结构类型 n按照级配原则构成的沥青混合按照级配原则构成的沥青混合料，根据粗集料的级配和粗、料，根据粗集料的级配和粗、细集料的比例不同，可形成以细集料的比例不同，可形成以下三种结构形式：下三种结构形式：悬浮悬浮密实结密实结构、骨架构、骨架空隙结构、骨架空隙结构、骨架密实密实结构结构n(1)(1)悬浮悬浮密实结构密实结构：采用：采用连续密连续密级配级配的矿质集料。的矿质集料。n特点：各级集

13、料均被次级集料隔特点：各级集料均被次级集料隔开，并悬浮在次级集料和沥青之开，并悬浮在次级集料和沥青之间，密实度大，强度高，且不易间，密实度大，强度高，且不易离析，施工方便。但矿质集料不离析，施工方便。但矿质集料不能形成骨架，稳定性较差。能形成骨架，稳定性较差。二、组成结构类型二、组成结构类型n（2 2）骨架骨架空隙结构空隙结构：矿质集料采用矿质集料采用连续开级配连续开级配。n特点：粗集料可以互相靠特点：粗集料可以互相靠拢形成骨架，但细集料太拢形成骨架，但细集料太少，不足以填满空隙。由少，不足以填满空隙。由于集料之间的嵌挤力和内于集料之间的嵌挤力和内摩擦力较大，所以热稳定摩擦力较大，所以热稳定性

14、较好。但沥青与矿料的性较好。但沥青与矿料的黏结力较小，耐久性较差。黏结力较小，耐久性较差。二、组成结构类型二、组成结构类型n（3 3）骨架骨架密实结构密实结构：矿：矿质集料采用质集料采用间断密级配间断密级配。n特点：既有较多的粗集料形特点：既有较多的粗集料形成骨架，又有足够的细集成骨架，又有足够的细集料填充在骨架空隙中。其料填充在骨架空隙中。其密实度、强度和稳定性都密实度、强度和稳定性都较好，是一种较理想的结较好，是一种较理想的结构类型。构类型。但易离析，施工但易离析，施工技术要求高。技术要求高。三、沥青混合料强度的影响因素三、沥青混合料强度的影响因素 n1.1.沥青混合料抗剪强度的材料参数沥

15、青混合料抗剪强度的材料参数 n沥青混合料在路面结构中产生破坏的情况，沥青混合料在路面结构中产生破坏的情况，主要是主要是在在高温时高温时由于抗剪强度不足或塑性变形过剩而由于抗剪强度不足或塑性变形过剩而产生产生推挤等现象推挤等现象，以及，以及低温时低温时抗拉强度不足或变形能力抗拉强度不足或变形能力较差而较差而产生裂缝产生裂缝现象现象。目前沥青混合料强度和稳定。目前沥青混合料强度和稳定性理论，主要是要求沥青混合料在高温时必须具有性理论，主要是要求沥青混合料在高温时必须具有一定的抗剪强度和抵抗变形的能力。一定的抗剪强度和抵抗变形的能力。n沥青混合料的沥青混合料的抗剪强度抗剪强度主要取决于主要取决于黏聚

16、力黏聚力和和内摩擦内摩擦角角两个参数两个参数，即：，即：n f(c，)2.2.影响沥青混合料强度的因素影响沥青混合料强度的因素n(1)(1)集料的集料的性状与级配性状与级配n集集料料表表面面越越粗粗糙糙，则则拌拌制制的的混混合合料料经经压压实实后后，颗颗粒粒之之间间能能形形成成良良好好的的齿齿合合嵌嵌锁锁，使使混混合合料料具具有有较较高高的的内内摩摩擦擦力力，故故配配制制沥沥青青混混合合料料都都要要求求采采用用碎碎石石，以以形形成成较较高的强度。高的强度。n集集料料颗颗粒粒的的形形状状以以接接近近立立方方体体、呈呈多多棱棱角角为为好好，嵌嵌挤挤后后既既能能形形成成较较高高的的内内摩摩擦擦力力，

17、在在承承受受荷荷载载时时又又不不易易折折断破坏。断破坏。n间间断断密密级级配配沥沥青青混混合合料料内内摩摩擦擦力力大大，具具有有高高的的强强度度；连连续续级级配配的的沥沥青青混混合合料料，由由于于其其粗粗集集料料的的数数量量较较少少，呈悬浮状态分布，因而它的内摩擦力较小呈悬浮状态分布，因而它的内摩擦力较小,强度较低强度较低。2.2.影响沥青混合料强度的因素影响沥青混合料强度的因素n(2)(2)沥青结合料的沥青结合料的黏黏度与用量度与用量n沥沥青青的的黏黏度度越越大大，则则混混合合料料的的黏黏聚聚力力就就越越大大，黏黏滞滞阻阻力力也也越越大大，抵抵抗抗剪剪切切变变形形的的能能力力越越强强。因因此

18、此，修修建建高高等等级级沥沥青青路路面面都都采采用用黏黏稠稠沥沥青青，即即采采用用针针入入度度较小的沥青。较小的沥青。n沥沥青青用用量量过过少少，混混合合料料干干涩涩，混混合合料料内内聚聚力力差差；适适当当增增加加沥沥青青用用量量，将将会会改改善善混混合合料料的的胶胶结结性性能能，便便于于拌拌和和和和压压实实，有有助助于于提提高高路路面面的的密密实实度度和和强强度度。但但当当沥沥青青用用量量过过多多时时，则则使使集集料料颗颗粒粒表表面面的的沥沥青青膜膜增增厚厚，多多余余的的沥沥青青形形成成润润滑滑剂剂，以以至至在在高高温温时时易易形形成成推推挤挤滑滑移移，出出现现塑塑性性变变形形。因因此此，沥

19、沥青青混混合合料料存存在在最佳沥青用量最佳沥青用量。2.2.影响沥青混合料强度的因素影响沥青混合料强度的因素n(3)(3)矿粉的品种与用量矿粉的品种与用量n沥沥青青混混合合料料中中的的胶胶结结物物质质实实际际上上是是沥沥青青和和矿矿粉粉所所形形成成的的沥沥青青胶胶浆浆。一一般般来来说说，由由碱碱性性石石料料(如如石石灰灰石石)制制成成的的矿矿粉粉与与沥沥青青亲亲和和性性良良好好，能能形形成成较较强强的的黏黏结结性性能能；而而由由酸酸性性石石料料制制成成的的矿矿粉粉则则与与沥沥青青亲亲和和性性较较差差，所所以以矿矿粉粉的的品品种种对对混混合合料料的的强强度度有有影影响响，故故规规范范规规定定必必

20、须须使用碱性矿粉。使用碱性矿粉。n在在沥沥青青用用量量一一定定的的情情况况下下，适适当当提提高高矿矿粉粉掺掺量量，可可以以提提高高沥沥青青胶胶浆浆的的粘粘度度，使使胶胶浆浆的的软软化化点点明明显显上上升升，有有利利于于提提高高沥沥青青混混合合料料强强度度。然然而而，如如果果矿矿粉粉掺掺量量过过多多，则则又又会会使使混混合合料料过过于于干干涩涩，影影响响沥沥青青与与集集料料的的黏黏附附，反反而而影影响响沥沥青青混混合合料料的的强强度度。一一般般来来说说，矿矿粉粉掺掺量量与与沥青用量之比在沥青用量之比在0.80.81.21.2范围内为宜。范围内为宜。2.2.影响沥青混合料强度的因素影响沥青混合料强

21、度的因素n（4 4）使用条件的影响使用条件的影响n环环境境温温度度和和荷荷载载条条件件是是沥沥青青混混合合料料强强度度的的主主要要外外界界因因素素。随随着着温温度度的的升升高高，沥沥青青的的粘粘度度降降低低，沥沥青青混混合合料料的的黏黏结结力力也也随随之之降降低低，内内摩摩阻阻角角同同时时受受温温度度变变化化的的影影响，但变化幅度小些。响，但变化幅度小些。n在在其其它它条条件件相相同同的的情情况况下下，沥沥青青混混合合料料的的黏黏结结力力与与荷荷载载作作用用时时间间或或变变形形速速率率之之间间关关系系密密切切。由由于于沥沥青青的的黏黏度度随随着着变变形形速速率率增增加加而而增增加加，所所以以沥

22、沥青青混混合合料料的的黏黏结结力力也也随随变变形形速速率率的的增增加加而而显显著著提提高高，而而内内摩摩阻阻角角随随变变形速率的变化相对较小。形速率的变化相对较小。第三节第三节 沥青混合料的技术性质与沥青混合料的技术性质与技术标准技术标准 n沥沥青青混混合合料料是是公公路路、城城市市道道路路的的主主要要铺铺面面材材料料，它它直直接接承承受受车车轮轮荷荷载载和和各各种种自自然然因因素素的的影影响响，如如日日照照、温温度度、空空气气、雨雨水水等等，其其性性能能和和状状态态都都会会发发生生变变化化，以以至至影影响响路路面面的的使使用用性性能能和和使使用用寿寿命命。沥沥青青混混合合料料的路用性能主要有

23、以下几个方面：的路用性能主要有以下几个方面：n1 1高温稳定性高温稳定性 n2 2低温抗裂性低温抗裂性 n3 3耐久性耐久性 n4 4抗滑性抗滑性 n5 5施工和易性施工和易性 1.1.高温稳定性高温稳定性n定义定义：沥青沥青混合料在高温条件下，能够抵抗混合料在高温条件下，能够抵抗车辆的反复作用，不发生显著永久变形，保车辆的反复作用，不发生显著永久变形，保证路面平整度的特性称为证路面平整度的特性称为高温稳定性高温稳定性 。n我国现行国标规定：采用我国现行国标规定：采用马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验来评价沥青混合料高温稳定性。对高速公路、来评价沥青混合料高温稳定性。对高速公路、一级公路、城市快

24、速路、主干路所用的沥青一级公路、城市快速路、主干路所用的沥青混合料，还应通过混合料，还应通过动稳定度试验（车辙试验动稳定度试验（车辙试验）检验其抗车辙能力。检验其抗车辙能力。n 评价高温稳定性的指标：评价高温稳定性的指标：n马歇尔稳定度马歇尔稳定度指标准尺寸试件在规定温指标准尺寸试件在规定温度和加荷速度下，在马歇尔仪中最大的破坏荷度和加荷速度下，在马歇尔仪中最大的破坏荷载载(kN)(kN)；n流值流值是达到最大破坏荷载时试件的垂直是达到最大破坏荷载时试件的垂直变形变形(以以0.1mm0.1mm计计)。n马歇尔模数马歇尔模数(T)稳定度除以流值的商，即：稳定度除以流值的商，即：n （1 1）马歇

25、尔稳定度试验马歇尔稳定度试验：沥青混合料的沥青混合料的马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验 n 用标准成型方法，制成用标准成型方法，制成 300mm300mm50mm300mm300mm50mm 的沥青混合料试件，在的沥青混合料试件，在6060的温度条件下，以的温度条件下，以定定荷载的轮子在同一轨迹上作荷载的轮子在同一轨迹上作一定时间的反复行走，形成一定时间的反复行走，形成一定的车辙深度，然后一定的车辙深度，然后计算计算试件变形试件变形1mm1mm所需试验车轮所需试验车轮行走的次数，行走的次数，即为动稳定度即为动稳定度。（2）车辙试验车辙试验：式中：式中：DS 沥青混合料动稳定度沥青混合料动稳定度

26、(次次mm)mm)d d1 1，d d2 2时间为时间为t tl l、t t2 2的变形量的变形量(mm)(mm)；42 42 每分钟行走次数每分钟行走次数(次次/min)/min)；c cl l，c c 2 2试验机或试样修正系数试验机或试样修正系数.n动稳定度计算公式：动稳定度计算公式：n我国现行行业标准我国现行行业标准(JTG F40(JTG F402004)2004)规定：规定：n密级配沥青混凝土混合料（公称最大粒径小于或等于密级配沥青混凝土混合料（公称最大粒径小于或等于26.5mm26.5mm）用于高速公路、一级公路时，稳定度用于高速公路、一级公路时，稳定度MS 应应不小于不小于8k

27、N8kN，用于其它公路时，用于其它公路时，MS 应不小于应不小于5kN5kN。n对用于高速公路和一级公路的公称最大粒径等于或小对用于高速公路和一级公路的公称最大粒径等于或小于于19mm19mm的密级配沥青混合料的密级配沥青混合料(AC)(AC)及及SMASMA、OGFCOGFC混合料混合料需在配合比设计的基础上进行各种使用性能检验，必需在配合比设计的基础上进行各种使用性能检验，必须在规定的试验条件下进行车辙试验，并符合表须在规定的试验条件下进行车辙试验，并符合表10-10-1010的要求。的要求。2.2.低温抗裂性低温抗裂性n定义定义：沥青混合料在：沥青混合料在冬季低温冬季低温条件下条件下抵抗

28、断裂抵抗断裂破坏破坏的能力称为的能力称为低温抗裂性低温抗裂性。n冬季，沥青混合料随着温度的降低，变形能力冬季，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。因此，要求沥青混用，在薄弱部位产生裂缝。因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。即要求沥青混合合料具有一定的低温抗裂性。即要求沥青混合料具有较高的低温强度或较大的低温变形能力。料具有较高的低温强度或较大的低温变形能力。n目目前前用用于于研研究究和和评评价价沥沥青青混混合合料料低低温温抗抗裂裂性性的的方方法法可可以以分分为为三三类类：预预估估沥沥青青

29、混混合合料料的的开开裂裂温温度度；评评价价沥沥青青混混合合料料的的低低温温变变形形能能力力和和应应力力松松弛弛能能力力；评评价价沥沥青青混混合合料料断断裂裂性性能能。相相关关的的试试验验有有等等应应变变加加载载的的破坏试验；低温收缩试验；低温蠕变弯曲试验等。破坏试验；低温收缩试验；低温蠕变弯曲试验等。n我国现行行业标准我国现行行业标准(JTG F40(JTG F402004)2004)规定，规定，宜对用于宜对用于高速公路和一级公路的公称最大粒径等于或小于高速公路和一级公路的公称最大粒径等于或小于19mm19mm的密级配沥青混合料在温度的密级配沥青混合料在温度-10-10、加载速率、加载速率50

30、mm/min50mm/min的条件下进行弯曲试验，测定破坏强度、的条件下进行弯曲试验，测定破坏强度、破坏应变、破坏劲度模量破坏应变、破坏劲度模量，并根据应力应变曲线的，并根据应力应变曲线的形状，形状，综合评价沥青混合料的低温抗裂性能。综合评价沥青混合料的低温抗裂性能。其中其中沥青混合料的破坏应变宜不小于表沥青混合料的破坏应变宜不小于表10-1110-11的要求。的要求。2.2.低温抗裂性低温抗裂性 3 3耐久性耐久性 n定义：沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素定义：沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及行车荷载反复作用的能力称为及行车荷载反复作用的能力称为耐久性耐久性，它包，它包括沥青混合料的括

31、沥青混合料的抗老化性、水稳定性、抗疲劳抗老化性、水稳定性、抗疲劳性性等综合性质。等综合性质。n(1)(1)沥青混合料的沥青混合料的抗老化性抗老化性 n 沥青的化学性质对抗老化性的影响如前所述，沥青的化学性质对抗老化性的影响如前所述，就沥青混合料的组成结构而言，首先是沥青混合料就沥青混合料的组成结构而言，首先是沥青混合料的的空隙率空隙率对抗老化性有影响。对抗老化性有影响。n沥青路面的使用寿命还与混合料中的沥青路面的使用寿命还与混合料中的沥青含量沥青含量有很有很大的关系。有研究认为，沥青用量较最佳沥青用量大的关系。有研究认为，沥青用量较最佳沥青用量少少0.50.5的混合料能使路面使用寿命减少一半以

32、上。的混合料能使路面使用寿命减少一半以上。(2)(2)沥青混合料的水稳定性沥青混合料的水稳定性 n沥沥青青路路面面在在雨雨水水、冰冰冻冻的的作作用用下下，尤尤其其是是在在雨雨季季过过后后，沥沥青青路路面面往往往往会会出出现现脱脱补补、松松散散，进进而而形形成成坑坑洞洞而而损损坏坏。出出现现这这种种现现象象的的原原因因为为沥沥青青混混合合料料在在水水的的作作用用下下被被侵侵蚀蚀，沥沥青青从从集集料料表表面面发发生生剥剥落落，使使混混合料颗粒失去粘结作用合料颗粒失去粘结作用。n在在沥沥青青中中添添加加抗抗剥剥落落剂剂是是增增强强水水稳稳定定性性、减减少少水水损损坏坏的的有有效效措措施施。此此外外，

33、在在沥沥青青混混合合料料的的组组成成设设计计上上采采用用碱碱性性集集料料，以以提提高高沥沥青青与与集集料料的的粘粘附附性性；采采用用密密实实结结构构以以减减少少空空隙隙率率；以以石石灰灰粉粉取取代代部部分分矿矿粉粉等等等，都可以有效地提高沥青混合料的水稳定性。等，都可以有效地提高沥青混合料的水稳定性。(2)(2)沥青混合料的水稳定性沥青混合料的水稳定性n我国现行行业标准我国现行行业标准(JTG F40(JTG F402004)2004)规定，规定，对用对用于高速公路和一级公路的公称最大粒径等于或于高速公路和一级公路的公称最大粒径等于或小于小于19mm19mm的沥青混合料，必须在规定的条件下的沥

34、青混合料，必须在规定的条件下进行进行浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，以检验，以检验沥青混合料的水稳定性，并应同时符合表沥青混合料的水稳定性，并应同时符合表10-1210-12中的两个要求。达不到要求时必须采取抗剥落中的两个要求。达不到要求时必须采取抗剥落措施，调整最佳沥青用量后再次试验。措施，调整最佳沥青用量后再次试验。浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验n浸水马歇尔试验残留稳定度浸水马歇尔试验残留稳定度(%)(%)：n MS0=（MS1/MS）100n MS1试件浸水（试件浸水（6060）4848小时后的稳定度（小时后的稳定度（KNKN）；）；n

35、 MS标准方法测定的稳定度；标准方法测定的稳定度；n冻融劈裂试验的残留强度比冻融劈裂试验的残留强度比(%)(%)：n TSR=TSR=（R RT2T2/R/RT1T1）100 nR RT2T2、R RT1T1分别是冻融后和未冻融的分别是冻融后和未冻融的劈裂抗拉强度劈裂抗拉强度（MPa)MPa)(3)(3)沥青混合料的抗疲劳性沥青混合料的抗疲劳性 n 沥沥青青混混凝凝土土路路面面使使用用期期间间，在在气气温温环环境境影影响响下下，经经过过车车轮轮荷荷载载的的反反复复作作用用，长长期期处处于于应应力力应应变变替替换换变变化化状状态态，致致使使路路面面结结构构强强度度逐逐渐渐下下降降。当当荷荷载载重

36、重复复作作用用超超过过一一定定次次数数以以后后，在在荷荷载载作作用用下下路路面面沥沥青青混混凝凝土土内内产产生生的的应应力力就就会会超超过过其其结结构构抗抗力力，使使路路面面结结构出现裂纹，产生疲劳破坏构出现裂纹，产生疲劳破坏。n沥沥青青混混合合料料的的疲疲劳劳是是材材料料在在荷荷载载重重复复作作用用下下产产生生不不可可恢恢复复的的强强度度衰衰减减积积累累所所引引起起的的一一种种现现象象。显显然然，荷荷载载的的重重复复作作用用次次数数越越多多，强强度度的的降降低低也也就就越越剧剧烈烈，它它所所承承受受的的应应力力或或应应变变值值就就愈愈小小。通通常常把把沥沥青青混混合合料料出出现现疲疲劳劳破破

37、坏坏的的重重复复应应力力值值称称作作疲疲劳劳强强度度，相相应应的应力重复作用次数称为疲劳寿命。的应力重复作用次数称为疲劳寿命。n沥青混合料的疲劳试验方法较多，足尺路面结构的沥青混合料的疲劳试验方法较多，足尺路面结构的研究试验耗资大，周期长，因此通常采用周期短、研究试验耗资大，周期长，因此通常采用周期短、费用少的费用少的室内小梁疲劳试验室内小梁疲劳试验。MTS810测试系统全景测试系统全景主体部分主体部分 4 4、抗滑性、抗滑性n抗滑性抗滑性沥青路面沥青路面具有良好的微观粗糙度和具有良好的微观粗糙度和宏观粗糙度，能减小汽车刹车后行驶距离的性宏观粗糙度，能减小汽车刹车后行驶距离的性能，用能，用抗滑

38、系数抗滑系数评定。评定。n为保证长期高速行车的安全，配料时要特别注为保证长期高速行车的安全，配料时要特别注意意粗集料的耐磨光性粗集料的耐磨光性，应选择硬质有棱角的碎，应选择硬质有棱角的碎石集料；石集料；n沥青用量不超过最佳用量的沥青用量不超过最佳用量的0.50.5；nB B级沥青含蜡量应不大于级沥青含蜡量应不大于3 3，C C级沥青含蜡量级沥青含蜡量应不大于应不大于4.54.5。5 5、施工和易性、施工和易性n施工和易性施工和易性使混合料易于拌和、摊铺和使混合料易于拌和、摊铺和碾碾压的性能。压的性能。影响沥青混合料施工和易性的因素很多，影响沥青混合料施工和易性的因素很多，诸如当地气温、施工条件

39、及混合料性质等。诸如当地气温、施工条件及混合料性质等。n 单纯从混合料材料性质而言，单纯从混合料材料性质而言，影响施工和易性的因影响施工和易性的因素首先是混合料的级配情况，素首先是混合料的级配情况，如果粗细集料的颗粒大如果粗细集料的颗粒大小相差过大，缺乏中间尺寸，混合料容易分层层积小相差过大，缺乏中间尺寸，混合料容易分层层积(粗粒集中表面，细粒集中底部粗粒集中表面，细粒集中底部)；如细集料太少，沥；如细集料太少，沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面；细集料过多，青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面；细集料过多，则使拌和困难。则使拌和困难。n此外当此外当沥青用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容沥青

40、用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容易产生疏松，不易压实易产生疏松，不易压实。反之，沥青用量过多，或矿。反之，沥青用量过多，或矿粉质量不好，则容易使混合料粘结成团块，不易摊铺。粉质量不好，则容易使混合料粘结成团块，不易摊铺。n沥青路面摊铺施工沥青路面摊铺施工n沥青路面摊铺施工沥青路面摊铺施工第四节第四节 矿质混合料的组成设计矿质混合料的组成设计n一、矿质混合科的级配理论和级配曲线范围一、矿质混合科的级配理论和级配曲线范围n(一一)矿质混合料的级配理论矿质混合料的级配理论n 1 1级配曲线级配曲线n (1)(1)连续级配连续级配 连续级配是某一矿质混合料在标连续级配是某一矿质混合料在标准筛孔配成

41、的套筛中进行筛析时，所得的准筛孔配成的套筛中进行筛析时，所得的级配曲线平级配曲线平顺圆滑，具有连续不间断的性质顺圆滑，具有连续不间断的性质，相邻粒径的粒料之，相邻粒径的粒料之间，有一定的比例关系间，有一定的比例关系(按质量计按质量计)。这种由大到小，。这种由大到小，逐级粒径均有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料，逐级粒径均有，并按比例互相搭配组成的矿质混合料，称为连续级配矿质混合料。称为连续级配矿质混合料。n (2)(2)间断级配间断级配 间断级配是在矿质混合料中剔除间断级配是在矿质混合料中剔除其一个其一个(或几个或几个)分级分级,形成一种不连续的混合料。这形成一种不连续的混合料。这种混合料称

42、为间断级配矿质混合料。种混合料称为间断级配矿质混合料。粒径（筛孔尺寸）粒径（筛孔尺寸）图图10-4 连续级配和间断级配曲线连续级配和间断级配曲线(一一)矿质混合料的级配理论矿质混合料的级配理论n 2 2级配理论级配理论n目前常用的级配理论，主要有目前常用的级配理论，主要有最大密度曲线理最大密度曲线理论论和和粒子干涉理论粒子干涉理论。前一理论主要描述了连续前一理论主要描述了连续级配的粒径分布，可用于计算连续级配。后一级配的粒径分布，可用于计算连续级配。后一理论，不仅可用于计算连续级配，而且可用于理论，不仅可用于计算连续级配，而且可用于计算间断级配。计算间断级配。n （1 1）最大密度曲线理论最大

43、密度曲线理论nW WB B富勒富勒(Fuller)(Fuller)和他的同事经过研究提出了和他的同事经过研究提出了最大密度理想曲线理论，即最大密度理想曲线理论，即矿质混合料的颗粒矿质混合料的颗粒级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大，级配曲线愈接近抛物线，则其密度愈大，当级当级配曲线为抛物线时，其密度达到最大配曲线为抛物线时，其密度达到最大。2 2级配理论级配理论n (1)(1)最大密度曲线公式最大密度曲线公式 n n式中：式中：d d 矿质混合料各级颗粒粒径矿质混合料各级颗粒粒径(mm)(mm)；n p p 各级颗粒粒径集料的通过量各级颗粒粒径集料的通过量()；k k 常数。常数。n D D 矿

44、质混合料的最大粒径矿质混合料的最大粒径(mm)(mm)；（a）常坐标系）常坐标系图图10-5 理想最大密度级配曲线理想最大密度级配曲线n（b）半对数坐标系）半对数坐标系n图图10-5 理想最大密度级配曲线理想最大密度级配曲线2 2级配理论级配理论n(2)(2)最大密度曲线最大密度曲线n n幂公式幂公式 n通常使用的矿质混合料的级配范围通常使用的矿质混合料的级配范围(包括密级配和开包括密级配和开级配级配)，其，其n n值常位于值常位于0.30.30.70.7之间之间。在实际应用时，。在实际应用时，矿质混合料的级配应该允许在一定范围内波动，所矿质混合料的级配应该允许在一定范围内波动，所以目前多采用

45、以目前多采用n n次幂次幂的表达式的表达式:n n式中：式中：n n 实验指数。实验指数。n为计算方便起见为计算方便起见,n,n 幂公式亦可采用对数形式表达，幂公式亦可采用对数形式表达，即：即：n (二)级配曲线范围级配曲线范围 二、矿质混合料的组成设计方法二、矿质混合料的组成设计方法 n矿质混合料的组成设计就是矿质混合料的组成设计就是依据级配理论依据级配理论，采用合适，采用合适的方法，确定组成矿质混合料的各种集料的比例（通的方法，确定组成矿质混合料的各种集料的比例（通常以质量百分率表示）。矿质混合料组成设计的方法常以质量百分率表示）。矿质混合料组成设计的方法主要有主要有数解法数解法与与图解法

46、图解法两大类。两大类。n1.1.数解法数解法n最常用的为最常用的为“试算法试算法”和和“正规方程法正规方程法”(或称或称“线性线性规划法规划法”)。n试算法一般适宜用于试算法一般适宜用于3 34 4种矿料组成种矿料组成;n正规方程法可用于正规方程法可用于多种多种矿料组成矿料组成，所得结果准确，但，所得结果准确，但人工计算较为繁琐，可编制计算机程序用计算机计算。人工计算较为繁琐，可编制计算机程序用计算机计算。二、矿质混合料的组成设计方法二、矿质混合料的组成设计方法n2.2.图解法图解法n图解法是采用作图的方法来确定矿质混合料中各种图解法是采用作图的方法来确定矿质混合料中各种集料的用量，常用的有两

47、种集料组成的集料的用量，常用的有两种集料组成的“矩形法矩形法”和三种集料组成的和三种集料组成的“三角形法三角形法”等。等。n对由多种集料组成混合料对由多种集料组成混合料，可采用，可采用“平衡面积法平衡面积法”，该法是采用一条直线来代替集料的级配曲线，这，该法是采用一条直线来代替集料的级配曲线，这条直线是使曲线左右两边的面积相等条直线是使曲线左右两边的面积相等 (即达到平衡即达到平衡)，简化了曲线的复杂性。这个方法又经过许多研，简化了曲线的复杂性。这个方法又经过许多研究者的修正，故现行的图解法称为究者的修正，故现行的图解法称为“修正平衡面积修正平衡面积法法”(简称图解法简称图解法)。图图10-9

48、 10-9 确定各集料配合比的原理图确定各集料配合比的原理图第五节第五节 热拌沥青混合料的配热拌沥青混合料的配 合比设计合比设计n沥青混合料配合比设计的沥青混合料配合比设计的任务是确定混合料中粗集任务是确定混合料中粗集料、细集料、矿粉和沥青等材料相互配合的最佳组料、细集料、矿粉和沥青等材料相互配合的最佳组成比例成比例，使沥青混合料的各项指标既达到工程要求，使沥青混合料的各项指标既达到工程要求，又符合经济性原则。又符合经济性原则。n沥青混合料必须在对同类公路配合比设计和使用情沥青混合料必须在对同类公路配合比设计和使用情况调查研究的基础上，况调查研究的基础上，充分借鉴成功的经验充分借鉴成功的经验，

49、选用选用符合要求的材料符合要求的材料，进行配合比设计。，进行配合比设计。n热拌沥青混合料的配合比设计包括热拌沥青混合料的配合比设计包括目标配合比设计目标配合比设计、生产配合比设计生产配合比设计和和生产配合比验证生产配合比验证三个阶段。本节三个阶段。本节主要介绍采用现行的主要介绍采用现行的马歇尔试验法马歇尔试验法对热拌沥青混合对热拌沥青混合料进行配合比设计。料进行配合比设计。一、目标配合比设计一、目标配合比设计 n目标配合比设计目标配合比设计在试验室进行，在试验室进行，分分矿质混合料组成设矿质混合料组成设计计和和沥青最佳用量确定沥青最佳用量确定两部分两部分.具体流程见图具体流程见图10-9.10

50、-9.n1.1.矿质混合料组成矿质混合料组成设计设计n(1)(1)确定沥青混合料类型确定沥青混合料类型n热拌沥青混合料适用于各种等级公路的沥青路面。其热拌沥青混合料适用于各种等级公路的沥青路面。其种类按集料公称最大粒径、矿料级配、空隙率划分，种类按集料公称最大粒径、矿料级配、空隙率划分，分类见表分类见表10-1310-13。n(2)(2)确定矿质混合料的级配范围确定矿质混合料的级配范围n根据已确定的沥青混合料类型，查表根据已确定的沥青混合料类型，查表l0-14l0-14，表，表10-1510-15确定所需矿料的级配范围。确定所需矿料的级配范围。1.1.矿质混合料组成矿质混合料组成设计设计n（3