第6章沥青及沥青混合料.ppt

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1、第7章沥青及沥青混合料n6.1 沥青材料沥青材料6.1.1石油沥青（Petroleumasphalt）6.1.2煤焦油沥青6.1.3改性沥青n6.2 沥青混合料沥青混合料6.2.1沥青混合料的组成结构及其对性能的影响6.2.2沥青混合料的技术性质6.2.3沥青混合料配合比设计概述n约5000年前，人们就开始使用沥青n那时巴比伦人把沥青主要用于装饰和建筑；在古印度，当时也有类似的应用；n而在约4000年前的古埃及，人们曾经用天然沥青包裹他们死去的统治者。n约公元前600年，在巴比伦铺筑了第一条沥青路面。n直到19世纪，人们才又用沥青来筑路。n据记载，据记载，18331833年在英国开始进行煤沥青

2、碎石路面铺装年在英国开始进行煤沥青碎石路面铺装，n18541854年在巴黎首次用碾压法进行沥青路面铺装；年在巴黎首次用碾压法进行沥青路面铺装；n18701870年前后在伦敦、华盛顿、纽约等地采用沥青作路面铺年前后在伦敦、华盛顿、纽约等地采用沥青作路面铺装，之后一直发展至今。装，之后一直发展至今。沥青asphalt地沥青天然沥青nativeasphalt由地表或岩石中直接采集、提炼加工后得到的沥青石油沥青Bitumen(petroleumasphalt)由提炼石油的残留物制得的沥青，其中包含石油中所有的重组份。焦油沥青页岩沥青由页岩焦油蒸馏后的残留物制取的沥青煤沥青由煤焦油蒸馏后的残留物制取的沥

3、青6.1沥青材料6.1.1石油沥青n1.石油沥青的组分和结构n（1）石油沥青的组分n将沥青中化学成分及性质极为接近，并且与将沥青中化学成分及性质极为接近，并且与物理力学性质有一定关系的成分，划分为若物理力学性质有一定关系的成分，划分为若干个组，这些组就称为干个组，这些组就称为“组分组分”。三组分分析法三组分分析法性状外观特性平均分子量碳氢化 含量物化特性油分淡黄色透明液体2007000.50.74570几乎溶于大部分有机溶剂，具有光学活性，常发现有荧光相对密度约0.71.0g/cm3树脂红褐色粘稠半固体80030000.70.81530温度敏感性高，熔点低于100，相对密度大于1.01.1g/

4、cm3沥青质深褐色固体微粒100050000.81.0530加热不熔化而碳化，相对密度1.11.5g/cm3n沥青中各组分的主要特性简述如下：n （）油分。油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分，密度介于0.71.0cm3之间。在170较长时间加热，油分可以挥发。油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳和丙酮等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性。n()树脂（沥青脂胶）。沥青脂胶为黄色至黑褐色粘稠状物质（半固体），分子量比油分大（6001000），密度为1.01.1gcm3。沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。中性树脂能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有机溶

5、剂，但在酒精和丙酮中难溶解或溶解度很低，它赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可流动性。中性树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等品质愈好。另外，沥青树脂中还含有少量的酸性树脂，即地沥青酸和地沥青酸酐，是沥青中的表面活性物质。它改善了石油沥青对矿物材料的浸润性，特别是提高了对碳酸盐类岩石的粘附性，并有利于石油沥青的可乳化性。沥青脂胶使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。n（）地沥青质（沥青质）。地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉末），分子量比树脂更大（1000以上），密度大于1 gcm3，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。地沥青质是决定石

6、油沥青温度敏感性、粘性的重要组成部分，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，即愈硬脆。另外，石油沥青中还含的沥青碳和似碳物，另外，石油沥青中还含的沥青碳和似碳物，是石油沥青中分子量最大的。它降低石油沥青的粘结是石油沥青中分子量最大的。它降低石油沥青的粘结力。力。石油沥青中还含有蜡，它会降低石油沥青的粘结性石油沥青中还含有蜡，它会降低石油沥青的粘结性和塑性，同时对温度特别敏感（即温度稳定性差）。和塑性，同时对温度特别敏感（即温度稳定性差）。所以蜡是石油沥青的有害成分。所以蜡是石油沥青的有害成分。n1.2 石油沥青的胶体结构n石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围

7、吸附部分树脂和油分的互溶物而构成胶围吸附部分树脂和油分的互溶物而构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。构。n根据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。n（1）溶胶结构。地沥青质含量较少，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变形特性与粘性液体一样。直馏沥青的结构多为溶胶结构。（直馏沥青是石油原油提炼出汽油、煤油、中油、重油等产品剩余的残渣.）n（2）凝胶结构。凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属于

8、凝胶结构。（氧化沥青是直馏沥青在氧化釜内加温注氧后形成的.二者的主要区别除含氧量不同外,在常温下氧化沥青无挥发性物质逸出,但粘滞性提高。）n（3）溶一凝胶结构介于溶胶与凝胶之间，并有较多的树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的最初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的粘性流动。n大部分优质道路沥青均配成溶凝胶型结构，具有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。胶体结构胶体结构 n（a）溶胶结构溶胶结构（b）溶溶-凝胶结构凝胶结构（c）凝胶结构凝胶结构3.石油沥青的技术性质n(1)石油沥青的主要性质及其测试方法石油沥青的主要性质及其测试方法粘滞性n石油沥青的粘滞性又称粘性

9、。n粘滞性应以绝对粘度表示，但因其测定方法较复杂，故工程中常用相对粘度（条件粘度）来表示粘滞性，对使用粘稠（半固体或固体）的石油沥青用针入度（penetration）表示，对液体石油沥青则用粘滞度表示。n沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗变形的能力。它是沥青材料最为重要的性质。工程上，对于半固体或固体的石油沥青用针入度指标表示。针入度越大，表示沥青越软，粘度越小，针入度是划分沥青标号的重要依据。n 点击图标看针入度动画演示点击图标看针入度动画演示n 粘稠石油沥青的针入度是在规定温度（25）条件下，以规定质量（100）的标准针，在规定时间（s）内贯入试样中的深度来表示，单位以1/10

10、mm计。针入度反映了石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度值越小，表明粘度越大。粘滞度是将一定量的液体沥青，在某温度下经一粘滞度是将一定量的液体沥青，在某温度下经一定直径的小孔流出定直径的小孔流出50cm3所需的时间，以秒表示。所需的时间，以秒表示。常用符号常用符号“CdtT”表示粘滞度，其中为小孔直径表示粘滞度，其中为小孔直径（mm），为试样温度，为流出），为试样温度，为流出50 cm3沥青的沥青的时间。有时间。有10、mm三种，通常为三种，通常为25或或60。表示方法：常用符号表示方法：常用符号“C Cd dt tT T”表示粘滞度。表示粘滞度。例如：例如：C C5 52525100100针入

11、度、软化点、延伸仪自动数显延伸仪软化点仪针入度仪n 塑性塑性n 塑性指石油沥青在外力作用下产生变塑性指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。沥青的塑性对冲击振动后的形状的性质。沥青的塑性对冲击振动荷载有一定吸收能力，并能减少摩擦时的荷载有一定吸收能力，并能减少摩擦时的噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。|石油沥青的塑性用石油沥青的塑性用延度（ductility）表表示。延度愈大，塑性愈好。延度测定示。延度愈大，塑性愈好。延度测定是把沥青制成是把沥青制成“”字形标准试件，字形标准试

12、件，置于延度仪内置于延度仪内25水中，以水中，以 5cmmin的速度拉伸，用拉断时的伸长度的速度拉伸，用拉断时的伸长度来表示，单位用来表示，单位用cm计。延度值愈大，计。延度值愈大，表示沥青塑性越好。表示沥青塑性越好。点击图标看延度动画演示点击图标看延度动画演示温度敏感性n温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能，是沥青的重要指标之一。在沥青的常规试验方法中，软化点试验可作为反映沥青温度敏感性的方法。点击图标看软化点动画演示点击图标看软化点动画演示n温度敏感性以温度敏感性以软化点（softeningpoint）指标表示。由于沥青材料从固态至指标表示。由于沥青材料从固态至液态有

13、一定的变态间隔，故规定以其液态有一定的变态间隔，故规定以其中某一状态作为从固态转变到粘流态中某一状态作为从固态转变到粘流态的起点，相应的温度则称为沥青的软的起点，相应的温度则称为沥青的软化点。化点。沥青软化点一般采用沥青软化点一般采用环球法环球法（ring and ball method）测定。它是把沥青试样装入规定尺寸）测定。它是把沥青试样装入规定尺寸（直径（直径15.88mm，高，高mm）的铜环内，试样）的铜环内，试样上放置一标准钢球（直径上放置一标准钢球（直径9.53mm，质量，质量3.5），浸入水或甘油中，以规定的速度升温（，浸入水或甘油中，以规定的速度升温（min），当沥青软化下垂至

14、规定距离），当沥青软化下垂至规定距离（25.4mm）时的温度即为其软化点，以摄氏）时的温度即为其软化点，以摄氏度（度（）计。）计。针入度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标，所以通称“三大指标”。大气稳定性n大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。它是以沥青试样在加热蒸发前后的“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比”来评定。蒸发损失百分率愈小，蒸发后针入度比愈大，则表示沥青大气稳定性愈好，亦即“老化”愈慢。沥青的其他性质n除以上四种主要性质外，还需了解石油沥青的溶解度、闪点和燃点等性质。nA.溶解度溶解度溶解度指石油沥青在三氯乙烯、四氯

15、化碳或苯中溶解的百分率。用以限制有害的不溶物（如沥青碳或似碳物）含量。不溶物会降低沥青的粘结性。B.闪点和燃点n沥青材料在使用时必须加热，当加热至一定温度时，沥青材料中挥发的油分蒸汽与周围空气组成混合气体，此混合气体遇火焰则易发生闪火。若继续加热，油分蒸汽的饱和度增加，由于此种蒸汽与空气组成的混合气体遇火焰极易燃烧而引起火灾。为此，必须测定沥青加热闪火和燃烧的温度，即所谓闪点和燃点闪点和燃点。闪点和燃点是保证沥青加热质量和施工安全的一项重要指标。沥青闪燃点仪n沥青闪燃点仪4.石油沥青的技术标准及选用n石油沥青按用途分为建筑石油沥青、道路石油沥青、防水防潮石油沥青和普通石油沥青。n(1)石油沥青

16、的牌号主要根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度值表示。同一品种的石油沥青材料，牌号越高，则粘性越小，针入度越大，塑性越好，延度越大，温度敏感性越大，软化点越低。6.1.2煤焦油简介n煤焦油是生产焦炭和煤气的副产物，它大部分用于化工，而小部分用于制作建筑防水材料和铺筑道路路面。n烟煤在密闭设备中加热干馏，此时烟煤中挥发物质气化逸出，冷却后仍为气体的可作煤气，冷凝下来的液体除去氨及苯后，即为煤焦油。煤沥青特点与石油沥青相比，由于两者的成分不同，煤沥青有如下特点：n(1)由固态或粘稠态转变为粘流态(或液态)的温度间隔较小，夏天易软化流淌，而冬天易脆裂，即温度敏感性较大。n(2)含挥发性成分

17、和化学稳定性差的成分较多，在热、阳光、氧气等长期综合作用下，煤沥青的组成变化较大，易硬脆，即大气稳定性较差。煤沥青特点n(3)含有较多的游离碳，塑性较差，容易因变形而开裂。n(4)因含有蒽、酚等，故有毒性和臭味，防腐能力较好，适用于木材的防腐因含表面活性物质较多，与矿料表面的粘附力较好。鉴别方法由于煤沥青和石油沥青相似，使用时必须加以区别，方法见下表：鉴别方法煤沥青石油沥青密度1.1(约为1.25）接近1.0锤击音清脆，韧性差音哑，富有弹性，韧性好燃烧烟呈黄色，有刺激味烟无色，无刺激性臭味溶液颜色用30-50倍的汽油或煤油溶解后，将溶液滴于滤纸上，斑点分为内外两圈，城内黑外棕或黄色溶解方法同左

18、，斑点完全均匀散开，呈棕色。7.1.3 改性石油沥青改性石油沥青n改性沥青改性沥青改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青混合料。1橡胶改性沥青n橡胶是沥青的重要改性材料，它和沥青有较好的混溶性，并能使沥青具有橡胶的很多优点，如高温变形性小，低温柔性好。由于橡胶的品种不同，掺入的方法也有所不同，而各种橡胶沥青的性能也有差异。现将常用的几种分述如下。(1)氯丁橡胶改性沥青n沥青中掺入氯丁橡胶后，可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐气候性等得到大大改善。氯丁橡胶改性沥青可用于路

19、面的稀浆封层和制作密封材料和涂料等。(2)丁基橡胶改性沥青丁基橡胶改性沥青具有优异的耐分解性，并有较好的低温抗裂性能和耐热性能，多用于道路路面工程和制作密封材料和涂料。(3)热塑性弹性体(SBS)改性沥青nSBS是热塑性弹性体苯乙烯丁二烯嵌段共聚物，它兼有橡胶和树脂的特性，常温下具有橡胶的弹性，高温下又能像树脂那样熔融流动，成为可塑的材料。SBS改性沥青具有良好的耐高温性、优异的低温柔性和耐疲劳性，是目前应用最成功和用量最大的一种改性沥青。主要用于制作防水卷材和铺筑高等级公路路面等。SBS改性改性沥青沥青防水防水卷材卷材n SBS是三元嵌段聚合物，是一种受世界推崇的热塑弹性体，在常温下它呈强韧

20、的高弹性体，在高温下呈接近线性聚合物的流体状态。SBS改性沥青防水卷材，填补了国内建筑防水的一项空白。它具有一般纸胎沥青油毡不可比拟的优点：高温不流淌、低温柔度好、抗老化、韧性强、弹性好、防水性优异、施工操作简便、环境适应广、造价低、荷重轻、维修量小且方便、有效防水年限达15年以上，因此受到广大用户的青睐。2树脂改性沥青用树脂改性石油沥青、可以改进沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。由于石油沥青中含芳香性化合物很少，故树脂和石油沥青的相容性较差，而且可用的树脂品种也较少，常用的树脂有：古马隆树脂、聚乙烯、乙烯乙酸乙烯共聚物(EVA)，无规聚丙烯APP等。3橡胶和树脂改性沥青橡胶和树脂同时用

21、于改善沥青的性质，使沥青同时具有橡胶和树脂的特性。且树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性故效果较好。4矿物填充料改性沥青n为了提高沥青的粘结能力和耐热性数量的矿物填充料。n(1)矿物填充料的品种n常用的矿物填充料大多是粉状的和纤维状的硅藻土和石棉等。n如：滑石粉；石灰石粉；白云石粉、磨细砂、粉煤灰、水泥、高岭土粉、白垩粉等均可作沥青的矿物填充料。(2)矿物填充料的作用机理沥青中掺入矿物填充料后，能与沥青包裹形成稳定的混合物。一要沥青能润湿矿物填充料；二要沥青与矿物填充料之间具有较强的吸附力，并不为水所剥离。n一般具有共价键或分子键结合的矿物后憎水性即亲油性的，如滑石粉等，对沥青的亲合力大

22、于对水的亲合力，故滑石粉颗粒表面所包裹的沥青即使在水中也不会被水所剥离。沥青与矿粉相互作用的结构图式n图72沥青与矿粉相互作用的结构图式n1一自自沥青；2一结构沥青；n3一钙质薄膜；4一矿粉颗粒6.2沥青混合料的组成与性质n1)沥青混合料的定义与分类沥青混合料的定义与分类沥青混合料沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。工程上最常用的沥青混合料有两类：n沥青混凝土混合料是由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料，与沥青结合料拌和而制成的符合技术标准的沥青混合料(Asphaltconcretemixture，简称AC，采用圆孔筛时用LH表示)。沥青碎石混合料n沥青碎

23、石混合料是由适当比例的粗集料、细集料及填料(或不加填料)与沥青拌和的沥青混合料(Asphaltmacadammixture，简称AM)。沥青混合料还可以按其它方式分类。沥青混合料的特点：沥青混合料的特点：1、是一种弹塑性粘性材料，具有高温稳定性和、是一种弹塑性粘性材料，具有高温稳定性和 低温抗裂性。不需设施工缝和伸缩缝，路面低温抗裂性。不需设施工缝和伸缩缝，路面 平整有弹性。平整有弹性。2、路面有一定的粗糙度，具有良好的抗滑性路面有一定的粗糙度，具有良好的抗滑性3、施工方便，速度快，养护期短。、施工方便，速度快，养护期短。4、可分期改造和再生利用。、可分期改造和再生利用。5、密密实实的的沥沥青

24、青混混凝凝土土透透水水性性小小，防防止止路路表表水水进进入入基基层层和和路路基基，提提高高了了路路面面结结构构的的整整体体强强度度和和稳稳定性。定性。6、路面因老化而使表层产生松散，引起路面、路面因老化而使表层产生松散，引起路面破破坏坏，由由于于设设计计施施工工等等原原因因，水水分分一一旦旦进进入入基基层层和和路路基基就就难难排排出出去去，如如遇遇水水温温性性较较差差的的基基层层材材料料和对含水量敏感的路基，也会导致路基破坏。和对含水量敏感的路基，也会导致路基破坏。7、温度敏感性强，路面易产生车辙、波浪等。、温度敏感性强，路面易产生车辙、波浪等。沥青混合料的特点沥青混合料的特点沥青混合料的特点

25、沥青混合料的特点沥青混合料分类分类方法种类结合料石油沥青混合料煤沥青混合料最大粒径 特粗式粗粒式中粒式 细粒式砂粒式矿料级配密级配沥青混凝土混合料半开级配沥青混合料、开级配沥青混合料间断级配沥青混合料施工条件热拌热铺沥青混合料热拌冷铺沥青混合料冷拌冷铺沥青混合料7.2.1 沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构n沥青混合料根据其粗、细集料的比例不同，其结构组成有三种形式：悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。n沥青混合料的组成结构有两种相互对立的理论：表面理论和胶浆理论。悬浮密实结构悬浮密实结构n悬浮密实结构悬浮密实结构连续密级配的沥青混合料，由于细集料的数量较多，粗集料被细集料挤开，因

26、此，粗集料以悬浮状态位于细集料之间。这种结构的沥青混合料的密实度较高，但稳定性较差。对双层或三层结构的沥青路面，其中至少必须有一层型密级配沥青配合料。对干燥地区的高等级公路，也可采用这种结构的沥青混合料做表层。骨架空隙结构骨架空隙结构n骨架空隙结构骨架空隙结构连续开级配的沥青混合料，由于细集料的数量较少，粗集料之间不仅紧密相连，而且有较多的空隙。这种结构的沥青混合料的内摩阻力起重要作用，因此，沥青混合料受沥青材料的变化影响较小，稳定性较好，但沥青与矿料的粘结力较小，空隙率大，耐久性差。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。骨架密实结构骨架密实结构n骨架密实结构骨架密实结

27、构间断密级配的沥青混合料，是上面两种结构形式的有机组合。它既有一定数量的粗集料形成骨架结构，又有足够的细集料填充到粗集料之间的空隙中去，因此，这种结构的沥青混合料的密实度、强度和稳定性都比较好。目前，这种结构形式的沥青混合料路面还用得比较少，处于研究阶段。沥青混合料的典型组成结构沥青混合料的典型组成结构na悬浮密实结构；悬浮密实结构；b骨架空隙结构；骨架空隙结构；c骨架密实结构骨架密实结构 6.2.2 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质n(1)沥青混合料组成材料沥青混合料组成材料沥青混合料的组成材料包括沥青和矿料。矿料包括粗集料、细集料和矿粉。n矿粉粒径小于0.074毫米的矿质粒料。多用

28、于沥青混凝土和沥青碎石路面，其作用为填充空隙，防止热沥青流淌，增强沥青材料的粘结力和热稳定性。矿粉也要和沥青有良好的亲和力（即粘着力），能抵抗水的剥蚀作用。最常用的矿粉为石灰石粉。n(2)沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质 沥青混合料铺筑的路面产生破坏的主沥青混合料铺筑的路面产生破坏的主要原因：要原因：夏夏季季高高温温时时的的抗抗剪剪强强度度不不足足和和塑塑性性变变形形过过剩而产生推挤波浪、拥包等。剩而产生推挤波浪、拥包等。冬冬季季低低温温时时的的抗抗拉拉强强度度不不好好和和抵抵抗抗变变形形能能力过差引起裂缝。力过差引起裂缝。1.高温稳定性n沥青混合料高温稳定性，是指沥青混合料在夏季高温

29、（通常为60）条件下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生车辙和波浪等病害的性能。n我国现行国标采用马歇尔稳定度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、一级公路、城市快速路、主干路用沥青混合料，还应通过车辙试验检验其抗车辙能力。n马歇尔试验通常测定的是马歇尔稳定度马歇尔稳定度和流值流值。n马歇尔稳定度是将选定级配组成的矿质混合科，加入适量的沥青，在规定条件下拌制成均匀混合料，击实成直径101.6mm，高63.5mm的圆柱形试件，按规定条件保温，然后把试件迅速卧放在弧形加荷头内，以50.5mmmin的速度加压。当试件达到破坏时的最大荷载即为稳定度（kN），；n流值是达到最大破坏荷载时

30、试件的垂直变形(0.1mm)。n车辙试验测定的是动稳定度动稳定度。n沥青混合料的动稳定度是指标准试件在规定温度下，一定荷载的试验车轮在同一轨迹上，在一定时间内反复行走(形成一定的车辙深度)产生lmm变形所需的行走次数(次mm)。n 点击观看马歇尔稳定度试验点击观看马歇尔稳定度试验n 点击观看车辙试验动画演示点击观看车辙试验动画演示马歇尔稳定度和流值试验2.低温抗裂性n沥青混合料不仅应具备高温的稳定性同时，还要具有低温的抗裂性，以保证路面在冬季低温时不产生裂缝。n沥青混合料是粘弹塑性材料，其物理性质随温度变化会有很大变化。当温度较低时，沥青混合料表现为弹性性质，变形能力大大降低。在外部荷载产生的

31、应力和温度下降引起的材料的收缩应力联合作用下，沥青路面可能发生断裂，产生低温裂缝。n沥青混合料的低温开裂是由混合料的低温脆化、低温收缩和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化一般用不同温度下的弯拉破坏试验来评定；低温收缩可采用低温收缩试验评定；而温度疲劳则可以用低频疲劳试验来评定。3.耐久性n沥青混合料在路面中，长期受自然因素(阳光、热、水分等)的作用，为使路面具有较长的使用年限，必须具有较好的耐久性。n沥青混合料的耐久性与组成材料的性质和配合比有密切关系，首先，沥青在大气因素作用下，组分会产生转化，油分减少，沥青质增加，使沥青的塑性逐渐减小，脆性增加，路面的使用品质下降。其次，以耐久性考虑，沥青混

32、合料应有较高的密实度和较小的空隙率，但是，空隙率过小，将影响沥青混合料的高温稳定性。因此，在我国的有关规范中，对空隙率和饱和度均提出了要求。4.抗滑性n随着现代交通车速不断提高，对沥青路面的抗滑性提出了更高的要求。沥青路面的抗滑性能与集料的表面结构(粗糙度)、级配组成、沥青用量等因素有关。为保证抗滑性能，面层集料应选用质地坚硬具有棱角的碎石，通常采用玄武岩。采取适当增大集料粒径、减少沥青用且及控制沥青的含蜡量等措施均可提高路面的抗滑性。5.施工和易性n沥青混合料应具备良好的施工和易性，使混合料易于拌和、摊铺和碾压施工。影响施工和易性的因索很多，如气温、施工机械条件及混合料性质等。n从混合料的材

33、料性质看，影响施工和易性的是混合料的级配和沥青用量。n如粗、细集料的颗粒大小相差过大，缺乏中间尺寸的颗粒，混合料容易分层层积；如细集料太少，沥青层不容易均匀的留在粗颗粒表面；如细集料过多，则使拌和困难。如沥青用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容易出现疏松，不易压实；如沥青用量过多，或矿物质量不好，则混合料容易粘结成块，不易摊铺。7.3 沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计n7.3.1沥青混合料组成材料的技术性质n1沥青材料n不同型号的沥青材料，具有不同的技术指标，适用于不同等级、不同类型的路面，在选择沥青材料的时候，要考虑到气候条件、交通量、施工方法等情况，寒冷地区宜选用稠度较小，延度较大

34、的沥青，以免冬季裂缝；较热地区选用稠度较大，软化点高的沥青，以免夏季泛油，发软。一般路面的上层宜用较稠的沥青，下层和联结层宜用较稀的沥青。2粗集料n沥青混合料的粗集料要求洁净、干燥、无风化、无杂质，并且具有足够的强度和耐磨性。一般选用高强、碱性的岩石轧制成接近于立方体、表面粗糙、具有棱角的颗粒。n沥青混合料对粗集料的级配不单独提出要求，只要求它与细集料、矿粉组成的矿质混合料能符合相应的沥青混合料的矿料级配范围。每种混合料按空隙率分为I型(空隙率为3一6)和型(空隙率为6一10)两种。一种粗集料不能满足要求时，可用两种以上不同级配的粗集料掺合使用。3细集料n沥青混合料的细集料可根据当地条件及混合

35、料级配要求选用天然砂或人工砂，在缺少砂的地区，也可用石屑代替。细集料同样应洁净、粘土含量不大于3。4矿粉n矿粉是由石灰岩或岩浆岩中的碱性岩石磨制而成的，也可以利用工业粉末、废料、粉煤灰等代替，但用量不宜超过矿料总量的2。其中粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50。7.3.2沥青混合料配合比设计n沥青混合料配合比设计通常按下列两步进行，首先选择矿质混合料的配合比例，使矿质混合料的级配符合规范的要求，即石料、砂、矿粉应有适当的配合比例；然后确定矿料与沥青的用量比例，即最佳沥青用量。在混合料中，沥青用量波动0.5的范围可使沥青混合料的热稳定性等技术性质变化很大。在确定矿料间配合比例后通过稳定度、流值、空

36、隙率、饱和度等试验数值选择出最佳沥青用量。（一一）、沥沥青青混混合合料料配配合合比比设设计计的的任任务务：就就是是通通过过确确定定粗粗集集料料、细细集集料料、矿矿粉粉和和沥沥青青之之间间的的比比例例关关系系，使使沥沥青青混混合合料料的的各各项项指指标标达达到到工工程程要要求求，让让沥沥青青混混合合料料的的强强度度、稳稳定定性性、耐耐久久性性、平平整整度度等各项要求，在联系与矛盾中达到统一。等各项要求，在联系与矛盾中达到统一。（二二）沥沥青青混混合合料料配配合合比比设设计计包包括括：试试验验室室配配合合比比设设计计、生生产产配配合合比比设设计计和和试试拌拌试试铺铺配配合合比比调调整整等三个阶段。

37、主要着重介绍试验室配合比设计。等三个阶段。主要着重介绍试验室配合比设计。试试验验室室配配合合比比设设计计分分为为矿矿质质混混合合料料配配合合组组成成和和沥沥青最佳用量确定两部分。青最佳用量确定两部分。1、矿矿质质混混合合料料的的组组成成设设计计：是是让让各各种种矿矿料料以以最最佳佳比比例例相相混混合合，从从而而在在加加入入沥沥青青后后，使使沥沥青青混混凝凝土土既既密密实实，又又有有一一定定的的空空隙隙，供供夏夏季季沥沥青青的的膨膨胀胀，矿质混合料的组成设计分下列几步：矿质混合料的组成设计分下列几步：1）.确定沥青混合料类型确定沥青混合料类型确定所设计的沥青混合料用于什么样的公路等级确定所设计的

38、沥青混合料用于什么样的公路等级路路面面类类型型及及哪哪一一结结构构层层，根根据据各各层层的的不不同同要要求求，选择沥青混合料类型。选择沥青混合料类型。2）确定矿料的最大粒径）确定矿料的最大粒径 各各国国对对沥沥青青混混合合料料的的最最大大粒粒径径（D）同同路路面面结结构构层层最最小小厚厚度度的的关关系系均均有有规规定定，我我国国研研究究表表明明：随随hD增增大大，耐耐疲疲劳劳性性提提高高，但但车车辙辙量量增增大大。相相反反hD减减小小，车车辙辙量量也也减减小小，但但耐耐久久性性降降低低，特特别别是是在在hD2时时，疲疲劳劳耐耐久久性性急急剧剧下下降降。为为此此建建议议结结构构层层厚厚度度h与与

39、最最大大粒粒径径D之之比比应应控控制制在在hD23。3）确定矿质混合料的级配范围确定矿质混合料的级配范围根根据据确确定定下下来来的的沥沥青青混混合合料料类类型型，参参照照公公路路沥沥青青路路面面施施工工技技术术规规范范（GBJ92-93）推推荐荐的级配作为沥青混合料的设计级配。的级配作为沥青混合料的设计级配。4）测测出出矿矿质质集集料料的的密密度度、吸吸水水率率、筛筛分分情情况况以以及沥青的密度。及沥青的密度。5）采采用用图图解解法法或或数数解解法法，求求出出已已知知级级配配的的粗粗集集料料、细细集集料料和和矿矿粉粉之之间间的的比比例例关关系系，求求得得的的合合成成级配应根据下列要求作必要的配

40、合比调整。级配应根据下列要求作必要的配合比调整。2 2、沥青最佳用量的确定、沥青最佳用量的确定、沥青最佳用量的确定、沥青最佳用量的确定沥青最佳用量的确定可以通过理论计算得到，但沥青最佳用量的确定可以通过理论计算得到，但沥青最佳用量的确定可以通过理论计算得到，但沥青最佳用量的确定可以通过理论计算得到，但误差较大，故一般采用实验的方法求得。目前，误差较大，故一般采用实验的方法求得。目前，误差较大，故一般采用实验的方法求得。目前，误差较大，故一般采用实验的方法求得。目前，我国采用马歇尔试验法来确定沥青最佳用量。其我国采用马歇尔试验法来确定沥青最佳用量。其我国采用马歇尔试验法来确定沥青最佳用量。其我国

41、采用马歇尔试验法来确定沥青最佳用量。其方法是：方法是：方法是：方法是：1）按按所所设设计计的的矿矿料料配配合合比比配配制制五五组组矿矿质质混混合合料料，每每组组按按规规范范推推荐荐的的沥沥青青用用量量（或或油油石石比比）范范围围加加入入适适量量沥沥青青，沥沥青青用用量量按按0.5间间隔隔递递增增，拌拌和和均匀，制成马歇尔试件。均匀，制成马歇尔试件。2）根根据据集集料料吸吸水水率率大大小小和和沥沥青青混混合合料料的的类类型型采采用用合合适适的的方方法法，测测出出试试件件的的实实测测密密度度，并并计计算算理理论密度、空隙率、沥青饱和度等物理指标。论密度、空隙率、沥青饱和度等物理指标。3）进进行行马

42、马歇歇尔尔试试验验，测测定定稳稳定定度度和和流流值值这这二二个个力学指标。力学指标。4）以以沥沥青青用用量量为为横横坐坐标标，以以实实测测密密度度、空空隙隙率率、饱饱和和度度、稳稳定定度度、流流值值为为纵纵坐坐标标，分分别别将将试试验验结结果果点点入入坐坐标标中中，沥沥青青用用量量与与这这些些指指标标之之间间连连成成关关系曲线。系曲线。从从图图中中取取相相应应于于密密度度最最大大值值的的沥沥青青用用量量 ，相相应应于于稳稳定定度度最最大大值值的的沥沥青青用用量量 ，相相应应于于规规定定空空隙隙率率范范围围的的中中值值的的沥沥青青用用量量 。以以三三者者平平均均值作为最佳沥青用量的初始值。值作为

43、最佳沥青用量的初始值。沥青用量沥青用量沥青用量沥青用量密密密密度度度度最密度大值最密度大值最密度大值最密度大值a a1 1稳稳稳稳定定定定度度度度沥青用量沥青用量沥青用量沥青用量沥青用量沥青用量沥青用量沥青用量空空空空隙隙隙隙率率率率沥青用量（沥青用量（沥青用量（沥青用量（%）流流流流值值值值沥青用量（沥青用量（沥青用量（沥青用量（%）沥青用量（沥青用量（沥青用量（沥青用量（%）沥青用量（沥青用量（沥青用量（沥青用量（%）空隙率空隙率空隙率空隙率饱和度饱和度饱和度饱和度稳定度稳定度稳定度稳定度流值流值流值流值共同范围共同范围共同范围共同范围饱饱饱饱和和和和度度度度根根据据沥沥青青混混合合料料马

44、马歇歇尔尔试试验验技技术术标标准准，确确定定各各关关系系曲曲线线上上沥沥青青用用量量范范围围 ，取取各各沥沥青青用用量量范范围围的的共共同同部部分分，即即为为沥沥青青最最佳佳用用量量范范围围，求其中值求其中值 。按按最最佳佳沥沥青青用用量量初初始始值值 ，在在上上述述关关系系曲曲线线中中取取相相应应的的各各项项指指标标值值，当当各各项项指指标标值值均均符符合合马马歇歇尔尔试试验验技技术术标标准准时时，由由 和和 确确定定最最佳佳沥沥青青用用量量，如如不不能能符符合合规规定定时时，应应重重新新进进行行级配调整和计算，直至各项指标均符合要求。级配调整和计算，直至各项指标均符合要求。沥青混合料试件的

45、饱和度沥沥青青混混合合料料试试件件的的饱饱和和度度也也称称沥沥青青填填隙隙率率，即即沥沥青青体体积积与与矿矿料料空空隙隙体体积积的的百百分分率率。饱饱和和度度过过小小，沥沥青青难难以以充充分分裹裹覆覆矿矿料料，影影响响沥沥青青混混合合料料的的粘粘聚聚性性，降降低低沥沥青青混混凝凝土土耐耐久久性性；饱饱和和度度过过大大，减减少少了了沥沥青青混混凝凝土土的的空空隙隙率率，防防碍碍夏夏季季沥沥青青体体积积膨膨胀胀，引引起起路路面面泛泛油油，降降低低沥沥青青混混凝凝土土的的高高温温稳稳定定性性，因因此此，沥沥青青混混合料要有适当的饱和度。合料要有适当的饱和度。空隙率：空隙率：空空隙隙率率：是是指指空空

46、隙隙的的体体积积占占沥沥青青混混合合料料总总体体积积的的百分率，它是由理论密度和实测密度求得。百分率，它是由理论密度和实测密度求得。空空隙隙率率是是评评价价沥沥青青混混合合料料压压实实程程度度的的指指标标。空空隙隙率率的的大大小小，直直接接影影响响沥沥青青混混合合料料的的技技术术性性质质，空空隙隙率率大大的的沥沥青青混混合合料料，其其抗抗滑滑性性和和高高温温稳稳定定性性都都比比较较好好，但但其其抗抗渗渗性性和和耐耐久久性性明明显显降降低低，而且对强度也有影响。而且对强度也有影响。残留稳定度残留稳定度n残留稳定度是反映沥青混合料受水损害残留稳定度是反映沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力。浸水马歇尔稳定度时抵抗剥落的能力。浸水马歇尔稳定度试验方法与马歇尔试验基本相同，只是试验方法与马歇尔试验基本相同，只是将试件在将试件在601恒温水槽中保温恒温水槽中保温48h，然后，再测定其稳定度，浸水后的稳定然后，再测定其稳定度，浸水后的稳定度与标准马歇尔稳定度的百分比即为残度与标准马歇尔稳定度的百分比即为残留稳定度。留稳定度。