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1、第四章沥青混合料技术性质铺设沥青混合料路面压实稀浆封层施工沥青路面钻芯检测沥青路面摩擦系数检测沥青路面弯沉值沥青混合料是矿质混合料与沥青结合料经拌制而成的混合料，其中 矿料作为骨架，沥青与填料起胶结和 填充作用。 沥青混合料特点1、良好的力学性质和路用性能路面无 接缝，行车舒适。2、施工方便，开放交通快。3、便于修理和再生利用。1、沥青混合料的分类（1）根据矿质混合料（矿料）的级配组成划分矿料由适当比例的粗集料、细集料和填料组成，根据矿料级配组成的特点及压实后剩余空隙率的大小，可分为：连续密级配沥青混凝土混合料连续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第一节 沥青混合料概述连续密
2、级配沥青混凝土混合料特点：级配为连续密级配，空隙率较低。代表：DAC和ATB类。DAC设计空隙率通常为3%-6%，具体应根据不同的交通类型、气候特点而定，可适用于任何面层结构；ATB设计空隙率也为3%6%，但粒径为粗粒式及特粗式，一般称为密级配沥青稳定碎石混合料（ATB），主要适用于基层。连续半开级配沥青混合料特点：空隙率较大，一般采用10左右，由适当比例的粗、细集料及较少填料（或不加填料） 拌和而成。代表：沥青碎石混合料AM，适用于三级及三级以下公路、乡村公路，此时表面应设置致密的上 封层。开级配沥青混合料特点：矿料级配主要由粗集料组成，细集料和填 料较少；沥青结合料粘度要求较高。代表：排水
3、式沥青磨耗层混合料OGFC，排水式沥 青稳定碎石基层ATPB。 间断级配沥青混合料特点：采用间断级配，即矿料级配组成中缺少一 个或几个档次而形成的级配，粗集料和填料含量较多， 中间集料含量较少。代表：沥青玛蹄脂SMA。（2）按矿料的最大粒径划分集料最大粒径：指筛分试验中，通过百分率为 100的最小标准筛孔尺寸，如DAC-16，其最大粒径为 19mm。集料公称最大粒径：指全部通过或允许少量不 通过的最小一级标准筛筛孔尺寸，如DAC-16，其公称 最大粒径为16mm，实际上沥青混合料名称中的数值即 为公称最大粒径。按公称最大粒径的大小可分： （1）特粗式 D37.5mm （2）粗粒式 D=31.5
4、/26.5mm 用于基层、下面层 （3）中粒式 D=19/16mm 面层或下面层 （4）细粒式 D=13.2/9.5mm 面层 （5）砂粒式 D4.75mm 磨耗层（3）按拌合与铺筑温度划分热拌热铺沥青混合料主要采用粘稠石油沥青作为结合料，与矿料在热态下拌合、摊铺、碾压成型。常温沥青混合料采用乳化沥青、改性乳化沥青或液体沥青作为结合料，在常温下与矿料拌合后铺筑而成的。热拌热铺沥青混合料热拌热铺沥青混合料常温沥青混合料常温沥青混合料（4）根据强度形成原理划分按嵌挤原则构成的沥青混合料的结构强度主要是以矿料颗粒之间的嵌挤力和内摩阻力为主，以沥青结合料的粘结力为辅形成的，如SMA按密实原则构成的沥青
5、混合料主要是以沥青与矿料之间的粘结力为主，矿料间的嵌挤力和内摩阻力为辅。嵌挤原则混合料嵌挤原则混合料密实原则混合料密实原则混合料沥青贯入式、沥青沥青贯入式、沥青 表处治和沥青碎石表处治和沥青碎石一般沥青混合料一般沥青混合料DACDAC一、沥青混合料组成结构的现代理论（1）表面理论表面理论认为混合料是由粗、细集料和填料组配 而成的矿质骨架和沥青组成，沥青分布在矿质骨料表面 ，将矿质骨料胶结成具有强度的整体。胶结作用是一个相当复杂的过程，包括物理吸附 、化学吸附、选择性吸附等。第二节 沥青混合料组成结构与 强度理论物理吸附是固-液界面产生的表面张力作用下，在矿料表面 形成定向吸附和湿润现象，吸附的
6、沥青没有发生任何化学变 化。化学吸附是沥青中的沥青酸及沥青酸酐与矿料表面的金属阳 离子间产生的化学反应，生成了沥青酸盐。选择性吸附主要是由于矿料表面的微孔或毛细孔产生的吸附 作用，使得沥青中的小分子如油分和树脂被吸收而使沥青质 相对增多，增强了沥青的粘结力，从而使沥青与矿料作用更 稳固。注：化学吸附比物理吸附作用更强烈，形成的沥青膜更稳定 。物理吸附、化学吸附和选择性吸附（2）胶浆理论近代胶浆理论认为混合料是一种多级空间网状结构的分散系，如下图所示，以粗集料为分散相分散在沥青砂浆中形 成粗分散系，而沥青砂浆是由细集料为分散相分散到沥青胶浆 中的细分散系，沥青胶浆则以填料为分散相分散在沥青介质中
7、 形成的微分散系。在这种多级分散体系中，因以沥青胶浆为基础，因此 沥青胶浆的组成结构决定了沥青混合料的高低温变形能力。沥青混合料中的多级分散体系一级二相体二级二相体三级二相体粗分散体系：粗集料沥青砂浆细分散体系：细集料沥青胶浆微分散体系：矿粉沥青结合料分散相分散介质二、沥青混合料的组成结构由于材料组成分布、矿料与矿料及矿 料与沥青间的相互作用、剩余空隙率的大小等 不同，可分为悬浮密实结构骨架空隙结构骨架密实结构悬浮密实结构特点：矿料颗粒连续存在，而且细集料含量较多，将 较大颗粒挤开，使大颗粒不能形成骨架，而较小 颗粒与沥青胶浆比较充分，将空隙填充密实，使 大颗粒悬浮于较小颗粒与沥青胶浆之间，形
8、成“ 悬浮-密实”结构。代表类型：DAC型沥青混合料。路用性能特点：由于压实后密实度大，该类混合料水 稳定性、低温抗裂性和耐久性较好；但其高温性 能对沥青的品质依赖性较大，由于沥青粘度降低 ，往往导致混合料高温稳定性变差。 骨架空隙结构特点：采用连续开级配，粗集料含量高，彼此相互接 触形成骨架；但细集料含量很少，不能充分填充 粗集料件的空隙，形成所谓的“骨架-空隙”结构 。 代表类型：沥青碎石AM和开级配磨耗层沥青混合料 OGFC等。 路用性能特点：粗集料的骨架作用，使之高温稳定性 好；由于细集料含量少，空隙未能充分填充，耐 水害、抗疲劳和耐久性能较差，所以一般要求采 用高粘稠沥青，以防止沥青
9、老化和剥落。 骨架密实结构特点：采用间断级配，粗、细集料含量较高，中间料 含量很少，使得粗集料能形成骨架，细集料和沥青 胶浆又能充分填充骨架间的空隙，形成“骨架-密实 ”结构。代表类型：沥青玛蹄脂碎石混合料SMA。路用性能特点：该类混合料高低温性能均较好，具有 较强的疲劳耐久特性；但间断级配在施工拌合过程 中易产生离析现象，施工质量难以保证，使得混合 料很难形成“骨架-密实”结构，要防止混合料生产 、运输和摊铺等施工过程中产生离析。1、沥青混合料的结构强度构成路面破坏原因：高温时，由于沥青混合料抗剪强度不足，引起塑性 变形过大（塑性变形为不可恢复变形，随着时间产生累积） ，使路面产生波浪、车辙
10、、拥包与推移等高温变形破坏。低温时，抗拉强度或抗变性能力不足，由于混合料 收缩受阻产生的拉应力超过了混合料的抗拉强度，而在混合 料内产生裂缝。沥青路面必须具备一定的抗剪切破坏的能力。 二、沥青混合料的强度理论沥青路面设计中抗剪强度可以用摩尔-库伦理 论进行分析，即沥青混合料的结构强度由矿料之间 的嵌锁力（内摩阻力）以及沥青与矿料的粘结力及 沥青自身的内聚力构成，即： c + tg沥青混合料的抗剪强度取决于沥青混合料 的内摩擦角和粘结力c。 沥青混合料的粘结力和内摩阻角可以通过三轴剪切试验确定。应力圆的公切线为墨尔-库伦应力包络线，即抗剪强度曲线，该包络线与纵轴的截距表示沥青混合料的粘结力c，与
11、横轴的交角为沥青混合料的内摩阻角。即可求出混合料的c、值。2. 沥青混合料结构强度的影响因素（1）沥青结合料的粘度 c因为提高，沥青胶团相对运动变难，使沥青混合料的粘滞阻力增大，保持了矿质集料的相对嵌锁作用，使结构强度提高。反映沥青自身的内聚力反映沥青自身的内聚力由图可知，沥青粘度增大，沥青混合料粘结力明显增大，内摩 阻角稍有增加。（2）矿质混合料性能的影响级配：悬浮密实结构强度主要依赖于沥青与矿料 的粘结力，矿料颗粒间的内摩擦力较小；骨架空 隙结构以嵌锁力为主，沥青粘结力为辅；骨架密 实结构以嵌锁力为主，但粘结力也很强，整体强 度高，稳定性好。 表面性质：有棱角、粒径大、表面粗糙且均匀的 矿
12、料嵌锁力与内摩擦角大； 化学性质：采用碱性石料，混合料中矿料间粘结 力大，混合料强度高。 （3）沥青与矿料在界面上的交互作用沥青与矿粉交互作用示意图“自由沥青 ” “结构沥青 ”（4）沥青混合料中矿料比表面积和沥青用量影响a)沥青与矿粉交互作用 b)结构沥青粘结 c)自由沥青粘结沥青膜层厚度对粘结力影响（5）沥青用量影响（1）沥青较少时，不足敷裹集料颗粒表面，使沥青混合料整体强度较低。（2）增加沥青用量，沥青逐渐敷裹矿料表面，结构沥青增加，矿料间的粘结 力增强，混合料整体强度增高，直到整个矿料表面被“结构沥青”所敷裹。（3）当沥青用量进一步增加，形成了 “自由沥青”，将矿料“推开”。这部 分沥
13、青在矿料间不是起粘结作用而是起润滑作用，从而降低沥青混合料的内摩 擦角，使沥青混合料的整体强度下降。 沥青用量对沥青混合料 抗剪强度的影响（6）使用条件的影响环境温度：温度升高，沥青粘度降低，混合料的粘结力下降；同时矿料间的约束减小，使得矿料间的内摩阻力降低，从而混合料整体强度都下降。荷载作用：荷载作用体现在变形速率上，一般沥青混合料粘结力随变形速率增加而显著提高，而内摩阻力变化较小。因此变形速率增加，沥青混合料的粘结力增大，混合料整体强度提高。沥青混合料的路用性能高温稳定性低温抗裂性耐久性（水温度定性 ）抗滑性施工和易性第三节 沥青混合料的技术性质高温条件下或长时间承受荷载作用，混合料 会产
14、生显著的永久变形，从而使沥青路面产生车辙 、波浪及拥包等病害。在交通量大，重车比例高和 经常变速路段的沥青路面上，车辙是最严重、最有 危害的破坏形式之一。（一）高温稳定性1、高温稳定性的评价方法和评价指标评价试验方法：圆柱体试件的单轴静载、动载、重 复荷载试验；三轴静载、动载、重复荷载试验；简 单剪切的静载、动载、重复荷载试验；马歇尔稳定 度、维姆稳定度和哈费氏稳定度；反复碾压模拟试 验如车辙试验。 常用评价方法：马歇尔试验和车辙试验。评定指标：马歇尔试验 稳定度、流值车辙试验 动稳定度沥青混合料搅拌机数控电动标准击实仪恒温水浴马歇尔稳定度测定仪马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验方法是由美国密西
15、西比州公路 局布鲁斯.马歇尔（Brue Marshell）提出的，最初是为 了美国工程兵团快速确定沥青用量之用，后来经过多人 的改进，形成为目前的马歇尔设计体系。马歇尔试验最 大特点设备简单、操作方便，现在已被世界上许多国家 所采用。马歇尔试验用于测定沥青混合料试件的破坏荷载 和抗变形能力，得到马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数 。试件尺寸（1）101.6mm63.5mm（1.3mm，两侧高度差不大于 2mm）。适用于公称最大粒径1影响水稳性因素 沥青路面的水损坏通常与沥青的剥落有关，而沥 青的剥落与沥青和集料间的粘附性相关。集料的组成碱性集料粘附性好，酸性较差。空隙率水分的进入结构内部，在高速行
16、车造成的 动水压力下，集料表面的沥青会发生迁移甚至剥落。沥青膜的厚度沥青膜薄，水分易穿透膜层导致沥 青的剥落。成型方法成型温度低，可能会压得过实，把集料 压碎，或压实不够，空隙率增大。在进行混合料配比设计中，应在满足高温稳定性 前提下，尽量增加沥青膜厚度。（四）抗滑性抗滑性指抵抗车轮打滑的能力。对于交通安全至关重要。评价方法：1.表面构造深度铺砂法2.摩擦系数摆式仪测定法表面构造深度路面抗滑性指标有路面摩擦系数和构造深度。摩擦系数和构造深度越大，说明路面的抗滑性越好。构造深度实验将0.15-0.3mm的干砂25ml倒在试件表面，用粘有像胶片的推平板，由里向外重复作摊铺运动，使砂填入凹凸不平的试件表面空隙中，不得在表面上留有浮动余砂。用钢尺量测砂所构成园的两个垂直方向的直径，取其平均值，计算出混合料的表面构造深度。式中：TD沥青混合料的表面构造深度，mm V 砂的体积，25
