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1、2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,沥青混合料是指由矿料（粗集料、细集料、矿粉）与适量沥青材料经拌和而成的混合料。(沥青混凝土、沥青碎石混合料),2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,第一节概述 一、 沥青混合料的特点 1.弹-塑-粘性材料，良好的力学性能，一定的高 温稳定性和低温抗裂性，不需设施工缝和伸缩缝。 路面平整且有弹性，行车舒适。 2.有一定的粗糙度，防滑;降噪。路面为黑色，行 车比较安全。 3.施工方便快速。能及时开放交通。 4. 经济耐久。分期改造，再生利用。 5. 缺点：温度敏感性和老化现象。,2011年11月,衢州学院建工学院,第
2、九章 热拌沥青混合料,二、沥青混合料的分类 1、按胶结料品种分 石油沥青、煤沥青混合料 2、按公称最大粒径分 特粗式沥青混合料：Dm37.5mm 粗粒式： Dm=26.5mm 或Dm=31.5mm 中粒式： Dm=16mm 或Dm=19mm 细粒式： Dm=9.5mm 或Dm=13.2mm 砂粒式： Dm9.5mm 3、按矿料级配类型分 连续级配沥青混合料、间断级配。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,4、按矿料级配组成及空隙率大小分类 （1）密级配沥青混合料： 密实式沥青混合料AC、密实式沥青稳定碎石混合 料ATB。 （2）半开级配沥青混合料（适当比例粗集料、细集料
3、 及少量填料或无填料。剩余空隙率612%） 沥青碎石 （3）开级配沥青混合料（粗集料嵌挤组成，细集料及 填料较少。剩余空隙率大于18%）沥青碎石 5、按施工条件（温度）分 热拌、冷拌、再生沥青混合料,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,剩余空隙率小于10%的沥青混合料，称为沥青混凝土（混合料），适用于公路的面层。剩余空隙率大于10%的沥青混合料，称为沥青碎（砾）石（混合料），适用于公路的过渡层和整平层。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,第二节 沥青混合料组成材料的技术要求 1. 沥青材料 (1)沥青种类选择: 按现行公路沥青路面施工技术规范（
4、JTGF402004）规定，道路石油沥青分为A级、B级、C级三个等级，各自的适用范围应符合表9-3 的规定。按规格参照。 (2) 沥青标号: 宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路类型及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，经技术论证后确定。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,高速公路、一级公路、重载交通、山区上坡路-稠度大、粘度大的沥青 冬季寒冷，交通量少-稠度小、低温延度大沥青。温差大-针入度指数大的沥青 高温与低温要求发生矛盾，优先考虑高温。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,2011年11月,衢州学院建工学院,第
5、九章 热拌沥青混合料,2、粗集料（2.36mm）碱性、表面粗糙 1）表面粗糙、足够的高强及耐磨性。立方体（限制 针片状颗粒）具有棱角的颗粒。洁净、干燥、无 风化、不含杂质， 2）碱性的岩石。 3）酸性岩石的石料为保证与沥青的粘附性符合规范 要求，应采用下列抗剥离措施。 用干燥的磨细消石灰或生石灰粉 、水泥作为填 料的一部分 ，其用量宜为矿料总量的12。 在沥青中掺加抗剥离剂。 将粗集料用石灰浆处理后使用。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,3. 细集料 沥青混合料用细集料可采用天然砂、机制砂及石屑。 （1）洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗 粒组成，其质量应符合
6、规范要求(见表9-7)。 （2）细集料应与沥青有良好的粘结能力。与沥青粘 结性能很差的天然砂及用花岗岩、石英岩等酸 性石料破碎的机制砂或石屑不宜用于高速公路、 一级公路、城市快速路、主干路沥青面层。必 须使用时，应采用抗剥离措施。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,4. 填料（0.075mm多为矿粉） （1） 宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石(碱性 岩石，SiO245%, 憎水性石料)经磨细得到的矿粉 （2）矿粉要求干燥、洁净，泥土杂质应除净，其 质量应符合规范要求(见表9-8)。 （3）粉煤灰作为填料使用时，烧失量应小于12， 其余质量要求与矿粉相同。粉煤灰的用量
7、不宜超 过填料总量的50，高速公路、一级公路的沥青 路面不宜采用粉煤灰做填料。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,第三节沥青混合料的组成结构和强度理论 一、沥青混合料的组成结构 沥青混合料是一种复合材料，它是由沥青、粗集料、细集料和矿粉以及外加剂所组成。这些组成材料在混合料中，由于组成材料质量的差异和数量的多少可形成不同的组成结构，并表现为不同的力学性能。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,沥青混合料组成结构类型 悬浮-密实结构、骨架-空隙结构 、骨架-密实结构 (1)悬浮-密实结构: 是指矿质集料由大至小组成连续密级配的混合料结构，混合料中
8、粗集料数量较少，不能形成骨架。如图9-1a这种沥青混合料粘聚力F 较大，内摩阻角 较小，因此高温稳定性较差。按照连续密级配原理设计的AC型沥青混合料是典型的悬浮-密实结构。（密实度强度较高，连续级配不易离析易施工。目前我国沥青混合料主要采用的结构。）,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,a) 悬浮-密实结构 b) 骨架-空隙结构 c) 密实-骨架结构,矿料为连续型密级配,连续型开级配,间断型密级配,图 沥青混合料结构组成示意图,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,(2)骨架-空隙结构: 是指矿质集料属于连续型开级配的混合料结构，矿质集料中粗集料较
9、多，可形成矿质骨架，细集料较少，不足以填满空隙，如图9-1b，所以此结构沥青混合料空隙率大，耐久性差，沥青与矿料的粘聚力差，热稳定较好，这种结构沥青混合料的强度主要取决于内摩阻角。沥青碎石混合料AM和开级配耗层沥青混合料OGFC是典型的骨架一空隙结构,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,(3)骨架-密实结构: 是指此结构具有较多数量的粗集料形成空间骨架，同时又有足够的细集料可填满骨架的空隙，如图9-1c。这种结构的沥青混合料具有较高的粘聚力和较高的内摩阻角，是沥青混合料中最理想的一种结构类型。（由于间断级配易分离，对施工技术要求较高，目前我国应用还较少。）沥青玛蹄脂碎石
10、混合料SMA是典型的骨架一密实结构 。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,沥青混合料的组成结构,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,二、沥青混合料的强度理论 破坏原因：高温时由于抗剪强度不足或塑性变形增大而产生推挤波浪、拥包等现象，和低温时抗拉强度不足或变形能力较差而产生裂缝现象。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。 目前对于沥青混合料强度的研究，一般采用库伦内摩擦理论分析。沥青混合料的抗剪强度主要取决于沥青与矿质集料物理、化学交互作用而产生的粘聚力c，以及矿质集料在沥青混合料中分散程度不同而产生的内摩阻角。如下
11、式所示：,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,三、影响沥青混合料抗剪强度的因素 (1)影响沥青混合料抗剪强度的内因 1)沥青粘度的影响。在其他因素固定的条件下，沥青混合料的粘聚力C是随着沥青粘度的提高而增加的。因为沥青的粘度即沥青内部沥青胶团相互位移时，其分散介质抵抗剪切作用的抗力，所以沥青混合料受到剪切作用时，特别是受到短暂的瞬时荷载时，具有高粘度的沥青能赋予沥青混合料较大的粘滞阻力，因而具有较高抗剪强度。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,2)沥青与矿料在界面上的交互作用 沥青与矿料相互作用后，沥青在矿料表面形成一层扩散结构膜，在此结构膜以
12、内的沥青称为结构沥青，在此结构膜以外的沥青称为自由沥青。如果矿料颗粒之间的粘结力是由结构沥青提供，则粘结力较大，如果矿料颗粒之间的粘结力是由自由沥青提供，则粘结力较小。所以我们在配制沥青混合料时，应控制沥青用量，使混合料能形成结构沥青，减少自由沥青。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,碱性岩石对沥青吸附性强酸性岩石 沥青与矿料相互作用不仅与沥青的化学性质有关，而且与矿粉的性质有关。在不同性质矿粉表面形成不同组成结构和厚度的吸附溶化膜，在石灰石粉表面形成较为发育的吸附溶化膜；而在石英石粉表面则形成发育较差的吸附溶化膜。所以在沥青混合料中，当采用石灰石矿粉时，矿粉之间更有
13、可能通过结构沥青来联结，因而具有较高的粘聚力。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,3)沥青与矿料的用量及比例。（沥青用量） 在固定质量的沥青和矿料的条件下，沥青与矿料的比例(即沥青用量)是影响沥青混合料抗剪强度的重要因素，在沥青用量很少时，沥青不足以形成结构沥青的薄膜来粘结矿料颗粒。随着沥青用量的增加，结构沥青逐渐形成，沥青更为完满地包裹在矿料表面，使沥青与矿料间的粘附力随着沥青的用量增加而增加。当沥青用量足以形成薄膜并充分粘附矿粉颗粒表面时，沥青胶浆具有最优的粘聚力。随后，如沥青用量继续增加，由于沥青用量过多，逐渐将矿料颗粒推开，在颗粒间形成未与矿粉交互作用的“自由
14、沥青”，则沥青胶浆的粘聚力随着自由沥青的增加而降低。当沥青用量增加至某一用量后，沥青混合料的粘聚力主要取决于自由沥青，所以抗剪强度几乎不变。随着沥青用量的增加，沥青不仅起着粘结剂的作用，而且起着润滑剂的作用，降低了粗集料的相互密排作用，因而降低了沥青混合料的内摩擦角。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,沥青用量不仅影响沥青混合料的粘聚力，同时也影响沥青混合料的内摩擦角。通常当沥青薄膜达最佳厚度(亦即主要以结构沥青粘结)时，具有最大的粘聚力；随着沥青用量的增加，沥青混合料的内摩擦角逐渐降低。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,2011年11月,
15、衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,4)矿质集料的级配类型、粒度、表面性质对沥青混合料抗剪强度的影响。 沥青混合料有密级配、开级配和间断级配等不同组成结构类型，因此矿料级配类型是影响沥青混合料抗剪强度的因素之一。 具有显著的面和棱角，各方向尺寸相差不大，近似正立方体以及具有明显细微凸出的粗糙表面的矿质集料，在碾压后能相互嵌挤锁结而具有很大的内摩擦角。在其他条件相同的情况下，这种矿料所组成的沥青混合料较之圆形而表面平滑的颗粒具有较高的抗剪强度。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,许多试验证明，要想获得具有较大内摩擦角的矿质混合料，必须采用粗大、均匀的颗粒. 在其他
16、条件下，矿质集料颗粒愈粗，所配制成的沥青混合料愈具有较高的内摩擦角。相同粒径组成的集料，卵石的内摩擦角较碎石为低。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,(2)影响沥青混合料抗剪强度的外因。 温度 形变速率 随着温度升高，沥青的粘聚力值减小，而变形能力增强。当温度降低，可使混合料粘聚力提高，强度增加，变形能力降低。但温度过低会使沥青混合料路面开裂。由于加荷频率高，可使沥青混合料产生过大的应力和塑性变形，弹性恢复很慢，产生不可恢复的永久变形。,2011年11月,衢州学院建工学院,第九章 热拌沥青混合料,第四节 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 1）定义： 高温稳定性是指沥青混合料在夏季高温(通常为60)条件
