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1、17:29:23,第7章 沥青混合料,南华大学城市建设学院杨建明教授,17:29:23,第7章 沥青混合料,最常用沥青路面包括：沥青表面处冶、沥青贯入式、沥青碎石、沥青混凝土 此外还有沥青玛碲脂碎石路面、透水性沥青路面、塑料格栅沥青路面、半刚性沥青路面。,17:29:23,第7章 沥青混合料,1、定义 沥青混合料是由将粗集料、细集料和矿粉经人工合理选择级配组成的矿质混合料与沥青经拌和而成的均匀混合料。 目前主要使用的沥青混合料如下： （1）密级配沥青混合料 按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料，与沥青结合料拌和而成，设计空隙率较小（对不同交通及气候情况、层位可作适当调整）的密实式沥青混凝
2、土混合料（以AC表示）和密实式沥青稳定碎石混合料(以ATB表示)。按关键性筛孔通过率的不同又可分为细型、粗型密级配沥青混合料等。粗集料嵌挤作用较好的也称嵌挤密实型沥青混合料。,17:29:23,第7章 沥青混合料,（2）开级配沥青混合料 矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较少，设计空隙率18的混合料。 （3）半开级配沥青碎石混合料 由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成，经马歇尔标准击实成型试件的剩余空隙率在612的半开式沥青碎石混合料（以AM表示）。 （4）间断级配沥青混合料 矿料级配组成中缺少1个或几个档次(或用量很少)而形成的沥青混合料。,17:2
3、9:23,第7章 沥青混合料,（5）沥青稳定碎石混合料(简称沥青碎石) 由矿料和沥青组成具有一定级配要求的混合料。按空隙率、集料最大粒径、添加矿粉数量的多少，分为密级配沥青碎石(ATB)，开级配沥青碎石(OGFC表面层及ATPB基层)、半开级配沥青碎石(AM) 。 （6）沥青玛蹄脂碎石混合料 由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体形成的沥青混合料，简称SMA。,17:29:23,第7章 沥青混合料,2. 沥青混合料分类 （1）按材料组成及结构分 1）连续级配沥青混合料 2）间断级配沥青混合料 （2）按矿料级配组
4、成及空隙率大小分 密级配沥青混合料，05% 半开级配沥青混合料，612% 开级配沥青混合料，18%,17:29:23,第7章 沥青混合料,（3）按公称最大粒径的大小可分 特粗式沥青混合料 集料公称最大粒径等于或大于31.5mm的沥青混合料。 粗粒式沥青混合料 集料公称最大粒径26.5mm的沥青混合料。 中粒式沥青混合料 集料公称最大粒径16或19mm的沥青混合料。 细粒式沥青混合料 集料公称最大粒径9.5或13.2mm的沥青混合料。 砂粒式沥青混合料 集料公称最大粒径小于9.5mm的沥青混合料,17:29:23,第7章 沥青混合料,（4）按制造工艺分 热拌沥青混合料 冷拌沥青混合料 再生沥青混
5、合料,17:29:23,7.1 沥青混合料的结构,沥青混合料是一种复合材料：沥青、粗集料、细集料、矿粉、外加剂 一、沥青混合料组成结构现代理论 2、表面理论 沥青结合料 结合料沥青 矿质骨架 粗集料 细集料 填料,17:29:23,7.1 沥青混合料的结构,2、胶浆理论 沥青混合料 分散相粗集料 （粗分散系） 分散介质砂浆（细分散系） 分散介质砂浆 分散相细集料 （细分散系） 分散介质沥青胶结物（微分散系） 分散介质沥青胶结物 分散相填料 （微分散系） 分散介质沥青,17:29:23,7.1 沥青混合料的结构,二、沥青混合料组成结构 （1）悬浮密实结构 C大，小。 （2）骨架空隙结构 C小，大
6、 （3）密实骨架结构 C大，大 （图7.1，图7.2）,17:29:23,图7.1 三种类型矿质混合料级配曲线,17:29:23,图7.2 沥青混合料的结构类型,悬浮密实结构,骨架空隙结构,密实骨架结构,17:29:23,7.2 沥青混合料的强度及其影响因素,一、沥青混合料的强度理论 沥青混合料的抗剪强度主要取决于沥青与矿料相互作用产生的黏聚力以及矿料在沥青混合料中的嵌挤程度不同而产生的内摩阻角。 式中：沥青混合料的抗剪强度（MPa）； 正应力（MPa）； c沥青混合料的黏结力（MPa）； 沥青混合料的内摩擦角（rad）。 由式可知，沥青混合料的抗剪强度主要取决于黏聚力c和内摩擦角两个参数,1
7、7:29:23,7.2 沥青混合料的强度及其影响因素,二、沥青混合料黏聚力和内摩阻角的影响因素 （1）沥青黏度的影响 沥青混合料的黏聚力C是随沥青黏度的提高而增加的，同时内摩擦角亦稍有提高。 （2）沥青与矿料化学性质的影响（图7.3，图7.4） （3）矿料比面的影响 （4）沥青用量（图7.5） （5）矿质集料的级配类型、粒度、表面性质的影响 （6）沥青与初生矿物表面的相互作用 （7）表面活性物质及其作用,17:29:23,图7.3 沥青与矿粉交互作用的结构图,17:29:23,图7.4 不同矿粉的吸附溶化膜结构图,石英石矿粉,石灰石粉,17:29:23,图7.5 不同沥青用量时的沥青混合料结构
8、和c,值变化示意图,17:29:23,7.2 沥青混合料的强度及其影响因素,（8）环境温度和变形速率,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,一、沥青混合料的技术性质 1、高温稳定性 沥青混合料的高温稳定性是指在高温条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作用而不发生过大的累积塑性变形的能力。 1）推移、拥包、搓板等类损坏主要是由于沥青路面在水平荷载作用下抗剪强度不足所引起的，它大量发生在表面处治、贯入式、路拌等次高级沥青路面的交叉口和变坡路段。,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,2）车辙 沥青路面在行车荷载的反复作用下，会由于永久变形的累积而导致路表面出现
9、车辙。车辙致使路表过量的变形，影响了路面的平整度。轮迹处沥青层厚度减薄，削弱了面层及路面结构的整体强度，从而易于诱发其他病害。 3）泛油是同于交通荷载作用使沥青混合料内集料不断挤紧，空隙度减小，最终将沥青挤压到道路表面的现象。,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,我国公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）规定，采用马歇尔稳定度试验（包括稳定度、流值、马歇尔模数）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，通过动稳定度试验检验其车辙能力。 （1）马歇尔稳定度 测定马歇尔稳定度（MS）、流值（FL）、马歇尔模数（T）,17:2
10、9:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,稳定度是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载。 流值是达到最大破坏荷重时试件的垂直变形，以0.1mm计。 马歇尔模数为稳定度除以流值的商，即,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,（2）车辙试验（图7.6） 制成 300mm300mm500mm 60 以一定的荷载的轮子反复行走，形成一定的车辙深度，然后计算试件变形 1mm所需试验车轮行走的次数，即为动稳定度。 d1、d2时间t1、t2变形量，42每分钟行走次数（次/min）,17:29:23,图7.6 车辙试验示意图,17:29:23,7.3 沥
11、青混合料的技术性质和技术标准,2、低温抗裂性 沥青混合料的低温抗裂性是沥青混合料在低温下抵抗断裂破坏的能力 沥青混合料的低温脆化、低温收缩和温度疲劳引起的。 混合料低温脆化一般用不同温度下弯拉破坏试验来评定；低温收缩可采用低温收缩试验来评定；而温度疲劳则可以用低频疲劳试验来评定。,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,3、沥青混合料水稳定性 水能使沥青与矿料分离，并使可溶性化合物溶解流失，使沥青混合料强度降低。 渗入混合料中的水分还会使路面体积膨胀，干燥后路面又再收缩，反复循环导致路面开裂，松散的集料颗粒被滚动的车轮带走，在路表形成独立的大小不等的坑槽，即所谓的沥青路面“水
12、损害”。 沥青混合料的水稳定性除了与沥青的黏附性、矿料的化学性质有关外，还受沥青混合料压实空隙率大小及沥青膜厚度的影响。,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,（1）浸水马歇尔试验 （2）真空饱水马歇尔试验 （3）冻融劈裂试验,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,4、沥青混合料的耐老化性 在沥青混合料使用过程中，受到空气中氧、水、紫外线等介质的作用，促使沥青发生诸多复杂的物理化学变化，逐渐老化或硬化，致使沥青混合料变脆易裂，从而导致沥青路面出现各种裂纹或裂缝。,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,5、沥青混合料的抗滑性 选用质地坚
13、硬具有棱角的石，通常玄武岩。 我国现行规范对抗滑层集料提出磨光值、道瑞磨耗值和冲击值指标。采取适当增大集料粒径、减少沥青用量及控制沥青的含蜡量等措施，均可提高路面的抗滑性。 沥青路面的抗滑性还取决于沥青混合料的表面构造深度。,路面表面的构造深度（TD） 以前称纹理深度，是路面粗糙度的重要指标。 是指一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙 的平均深度。主要用于评定路面表面的宏观 粗糙度、排水性能及抗滑性。 手工铺砂法与T0962电动铺砂法都是将细砂 铺在路面上，计算嵌入凹凸不平的表面空隙 中的砂的体积与覆盖面积之比，从而求得构 造深度。这是目前工程上最为基本也是最为 常用的方法。试验方法：将已知体积
14、的砂， 摊铺在所要测试路表的测点上，量取摊平覆 盖的面积。砂的体积与所覆盖平均面积的比 值，即为构造深度。,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,6、沥青混合料的施工和易性 影响施工和易性的主要材料因素是矿料的级配、沥青用量和矿粉的质量。,17:29:23,7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准,二、沥青混合料的技术标准 公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）对密级配沥青混合料马歇尔试验技术标准如表7.1，7.2所示。该标准按交通性质分为：高速公路、一级公路；其他等级公路；行人道路等三个等级，对马歇尔试验指标（包括稳定度、流值、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度和残
15、留稳定度等）提出不同求。同时按不同气候条件分别提出不同要求。此外公路沥青路面施工技术规范（JTG F402004）还对沥青稳定碎石混合料、OGFC混合料的马歇尔试验技术标准提出要求。,17:29:23,表7.1 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准,17:29:23,表7.2 SMA混合料马歇尔试验配合比设计技术要求,17:29:23,7.4 普通热拌沥青混合料的组成材料,一、沥青 表7.3 二、粗集料 沥青混合料用粗集料，可以采用碎石、破碎砾石和矿渣等。但高速公路和一级公路不得使用筛选砾石和矿渣。 沥青混合料用粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙、接近立方体、无风化、不含杂质。在力学性质方面，
16、压碎值和洛杉矶磨耗率应符合相应道路等级的要求（表7.4） 粗集料的粒径规格应按表7.5的规定生产和使用,17:29:23,表7.3 道路石油沥青的适用范围(JTG F402004),17:29:23,表7.4 沥青混合料用粗集料质量技术要求,17:29:23,表7.5 沥青混合料用粗集料规格,17:29:23,7.4 普通热拌沥青混合料的组成材料,三、细集料 用于拌制沥青混合料的细集料，可采用天然砂、人工砂或石屑。 细集产应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并有适当的级配范围。对细集料的技术要求列表如表7.6、表7.7、表7.8。,17:29:23,表7.6 沥青混合料用细集料质量要求,17:29:23,表7.7 沥青混合料用天然砂规格,17:29:23,表7.8 沥青混合料用机制砂或石屑规格,17:29:23,7.4 普通热拌沥青混合料的组成材料,四、填料 沥青混合料的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，原石料中的泥土杂质
