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1、第第6章章 沥青及沥青混合料沥青及沥青混合料概述概述n n沥青路面的构成种类沥青路面的构成种类n n热拌沥青混合料种类1.沥青混合料的定义沥青混合料的定义n n由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。Bituminous mixtures（英）或Asphalt mixtures（美）n n分类uu按组成结构分连续级配、间断级配混合料；uu按级配组成及空隙率分：按级配组成及空隙率分：t t密级配沥青混合料：按密实原则设计，有密级配沥青混合料：按密实原则设计，有连续型密级配和间断密级配沥青混合料，连续型密级配和间断密级配沥青混合料，通常设计空隙率通常设计空隙率 6%6%。t t开级配沥青混合料：
2、属连续或间断开级配开级配沥青混合料：属连续或间断开级配沥青混合料，主要以粗集料嵌挤组成，细沥青混合料，主要以粗集料嵌挤组成，细集料和填料较少，集料和填料较少，通常设计空隙率通常设计空隙率18%18%。t t半开级配沥青混合料：介于密级配和开级半开级配沥青混合料：介于密级配和开级配之间，由适当比例的粗集料、细集料及配之间，由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青拌制而成，少量填料（或不加填料）与沥青拌制而成，剩余空隙率为剩余空隙率为6%6%12%12%。uu按公称最大粒径分：t t特粗式：公称最大粒径37.5 mm t t粗粒式：公称最大粒径 26.5或31.5 mmt t中粒式
3、：公称最大粒径 16或19 mmt t细粒式：公称最大粒径9.5或13.2mmt t砂粒式：公称最大粒径为4.75 mmuu按制造工艺分t t热拌沥青混合料t t冷拌沥青混合料t t再生沥青混合料n n密级配沥青混合料密级配沥青混合料uu按密实级配原理设计组成的各种粒径按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料与沥青拌和而成，设计空颗粒的矿料与沥青拌和而成，设计空隙率较小的密实式沥青混凝土混合料隙率较小的密实式沥青混凝土混合料以以AC表示表示（Asphalt concrete mixture)n n沥青稳定碎石混合料（简称沥青碎石）沥青稳定碎石混合料（简称沥青碎石）uu由矿料和沥青组成具有一定
4、级配要求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、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：密级配沥添加矿粉数量的多少分为：密级配沥青碎石青碎石（ATB）、开级配沥青碎石开级配沥青碎石（OGFC表面层及表面层及ATPB基层基层）、半开、半开级配沥青碎石级配沥青碎石（AM）uuATB密级配沥青稳定碎石混合料密级配沥青稳定碎石混合料uuOGFC大孔隙开级配排水式沥青磨大孔隙开级配排水式沥青磨耗层耗层(Open-graded Friction Courses)uuATPB铺筑在沥青层底部的排水式铺筑在沥青层底部的排水式沥青稳定碎石混合料沥青稳定碎石混合料uuA
5、M半开级配沥青碎石半开级配沥青碎石n n沥青玛蹄脂碎石混合料（沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）Stone Matrix Asphalt or Stone Mastic Asphalt由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集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玛蹄脂填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，组成一体的沥青混合料，简称隙，组成一体的沥青混合料，简称SMA。它的最基本的组成是它的最基本的组成是碎石骨架碎石骨架和和沥青玛蹄沥青玛蹄脂脂结合料两大部分。结合料两大部分。改造完成后的沈大高速公路合徐
6、高速无圩服务区襄（樊）十（堰）高速公路湖北省首条山区高速公路改性湖沥青铺筑的长安街日本高速路美国纽约美国纽约沥青混凝土生产时的集料加热沥青混凝土拌合楼 （ 300t/小时）沥青混合料的摊铺沥青混合料的摊铺沥青混合料的摊铺路面碾压施工彩色沥青彩色沥青混合料混合料断面结构断面结构合肥的首条彩色沥青路面南昌首条彩色沥青路面施工现场沈阳景观路 张家港 广州车坡路 天津开发区 哈尔滨太阳岛彩色景观路 日本彩色人行道彩色人行道彩色人行道彩色人行道的施工彩色人行道的施工2.沥青混合料分类的意义沥青混合料分类的意义n n不同组成、结构的沥青混合料，各自具不同组成、结构的沥青混合料，各自具有不同的性质，以适应不
7、同的路面结构有不同的性质，以适应不同的路面结构层的性质要求。层的性质要求。n n例例uu早期路面设计方法只确定路面层厚度早期路面设计方法只确定路面层厚度而不论用的是何种组成材料而不论用的是何种组成材料uu多层弹性状体系理论多层弹性状体系理论t t路面结构层通常划分为路面结构层通常划分为“面层、基面层、基层、垫层层、垫层。各结构层有其独自的作。各结构层有其独自的作用、指标要求、计算方法和典型的用、指标要求、计算方法和典型的用材。用材。uu如高速公路沥青层结构分为三层如高速公路沥青层结构分为三层t t上层上层中粒式中粒式t t中层中层粗粒式粗粒式t t下层下层黑色沥青碎石黑色沥青碎石不同的路面结构
8、层uu路面结构特点路面结构特点t t承受车载的应力分布为承受车载的应力分布为上大下小上大下小t t结构设置为结构设置为上强下弱上强下弱t t沥青层为三层结构时的状态分析沥青层为三层结构时的状态分析上层（三向压缩区）上层（三向压缩区）以满足抗滑、防噪音、抗低温以满足抗滑、防噪音、抗低温缩裂、排水和抗剪切滑移为主缩裂、排水和抗剪切滑移为主t t沥青层为三层结构时的状态分析沥青层为三层结构时的状态分析中层（竖向压缩区）中层（竖向压缩区）以抗车辙、抗低温缩裂和抗渗以抗车辙、抗低温缩裂和抗渗为主为主下层（两向拉伸区）下层（两向拉伸区）以抗疲劳和抗渗为主以抗疲劳和抗渗为主n n因沥青层的不同，可相应提出各
9、层不同因沥青层的不同，可相应提出各层不同的技术指标和要求的技术指标和要求uu充分发挥各材料潜力，降低成本充分发挥各材料潜力，降低成本uu满足全功能要求的同一沥青混合料其满足全功能要求的同一沥青混合料其实实际上很难做到（如：平整、抗滑实实际上很难做到（如：平整、抗滑抗车辙、抗裂、抗渗、排水、抗疲劳抗车辙、抗裂、抗渗、排水、抗疲劳防噪音防噪音.3.本节要讨论解决的主要问题本节要讨论解决的主要问题n n研究对象研究对象热拌沥青混合料热拌沥青混合料n n沥青混合料的组成结构类型和强度形成沥青混合料的组成结构类型和强度形成原理原理n n沥青混合料的技术性质和标准沥青混合料的技术性质和标准n n沥青混合料
10、的配合比设计方法沥青混合料的配合比设计方法一一 热拌沥青混合料热拌沥青混合料n n针对沥青混合料路面的两种主要病害针对沥青混合料路面的两种主要病害uu高温稳定性不足高温稳定性不足uu低温抗裂性差低温抗裂性差n n研究了解沥青混合料强度形成机理研究了解沥青混合料强度形成机理n n指导：正确的设计方法指导：正确的设计方法 严格的施工操作严格的施工操作 优质的黑色路面（多层结构）优质的黑色路面（多层结构）（一（一 ）组成结构和强度形成机理）组成结构和强度形成机理1.组成结构组成结构（1）沥青混合料组成结构理论）沥青混合料组成结构理论n n表面理论：表面理论：沥青胶结矿质骨架形成整体沥青胶结矿质骨架形
11、成整体n n胶浆理论：胶浆理论：uu沥青和矿粉组成的沥青胶浆沥青和矿粉组成的沥青胶浆是沥青混是沥青混合料高温稳定性和低温抗裂性的关键合料高温稳定性和低温抗裂性的关键n n胶浆理论：胶浆理论：uu沥青混合料是一种沥青混合料是一种多级分散体系多级分散体系粗分散系（沥青砂浆粗分散系（沥青砂浆+粗集料）粗集料）细分散系（沥青胶浆细分散系（沥青胶浆+细集料）细集料）微分散系（沥青微分散系（沥青+矿粉）矿粉）（2）沥青混合料组成结构的构成关系）沥青混合料组成结构的构成关系矿质集料典型的三种级配类型悬浮悬浮密实结构密实结构n n矿料矿料连续级配连续级配n n沥青沥青用量较多用量较多n n粘聚力粘聚力C较高，
12、内摩擦力较高，内摩擦力 较小，受沥青较小，受沥青影响较强，高温稳定性偏差影响较强，高温稳定性偏差骨架骨架空隙结构空隙结构n n矿料矿料连续开级配（细集料少，甚至连续开级配（细集料少，甚至没有，空隙率较大）没有，空隙率较大）n n沥青沥青用量较少用量较少n n粘聚力粘聚力C较低，内摩擦力较低，内摩擦力 较大，高温稳较大，高温稳定性较好，但低温抗裂性和耐久性较差定性较好，但低温抗裂性和耐久性较差骨架骨架密实结构密实结构n n矿料矿料间断密级配间断密级配n n沥青沥青用量适中用量适中n n同时具有较好的粘聚力同时具有较好的粘聚力C和内摩擦力和内摩擦力 2.强度形成机理强度形成机理（1）沥青混合料路面
13、破坏的二种典型情况）沥青混合料路面破坏的二种典型情况高温抗剪强度高温抗剪强度的不足，塑性变形过大，的不足，塑性变形过大，造成推挤现象造成推挤现象低温时抗拉强度不足，允许变形能力较低温时抗拉强度不足，允许变形能力较差，产生开裂裂缝差，产生开裂裂缝（2）沥青混合料抗剪强度的材料参数）沥青混合料抗剪强度的材料参数三轴剪切试验三轴剪切试验vv路面某处的应力状态v垂直压应力垂直压应力L侧向压应力侧向压应力vLoImn通过三轴试验测得的通过三轴试验测得的n n可由下列公式求出粘聚力可由下列公式求出粘聚力C和内摩擦力和内摩擦力 n n式中：式中：I为曲线的截距为曲线的截距 S为曲线的斜率为曲线的斜率（用最小
14、二乘法求得）（用最小二乘法求得）摩尔库仑方程摩尔库仑方程 c + tg 即：在外力作用下材料不发生剪切滑动应即：在外力作用下材料不发生剪切滑动应 具备的条件。具备的条件。式式中：中：是外荷载作用时，在某一面上产是外荷载作用时，在某一面上产 生的剪应力；生的剪应力； c是材料的粘结力；是材料的粘结力； 是外荷载产生的正应力；是外荷载产生的正应力； 是材料的内摩擦阻角；是材料的内摩擦阻角；对圆柱形试件进行三轴剪切试验，从摩尔圆可得材料的应力情况，如图所示。图中应力圆的公切线为摩尔库仑包络线，即抗剪强度曲线。包络线与纵轴相交的截距表示沥青混合料的粘结力C，切线与横轴的交角，表示沥青混合料的内摩擦角
15、。 =c+ tanc（3）影响沥青混合料抗剪强度的因素）影响沥青混合料抗剪强度的因素粘度粘度的影响的影响n ncC C0化学性质化学性质的影响的影响n n由于化学吸附作用，在矿粉表面产生沥由于化学吸附作用，在矿粉表面产生沥青组分在一厚度为青组分在一厚度为0的的“吸附扩散溶剂吸附扩散溶剂化膜化膜”内重新分布，从而形成内重新分布，从而形成 “结结构沥青构沥青”；n n在该膜以外的沥青，由于没有受到化学在该膜以外的沥青，由于没有受到化学吸附作用，其组分没有重新分布，被称吸附作用，其组分没有重新分布，被称为为 “自由沥青自由沥青”。n n沥青组分在矿粉表面的重新分布沥青组分在矿粉表面的重新分布uu活性
16、大的组分活性大的组分 “树脂树脂”更多地被更多地被吸附靠近矿粉表面吸附靠近矿粉表面uu活性小的组分活性小的组分 “油分油分”则被排挤则被排挤在外层，或被矿粉中的毛细孔吸收在外层，或被矿粉中的毛细孔吸收uu因此因此“结构沥青结构沥青”表现为粘度增大表现为粘度增大n n粘度不同的沥青都会有这种现象粘度不同的沥青都会有这种现象n n矿粉的化学成分的影响矿粉的化学成分的影响矿粉的比表面积矿粉的比表面积的影响的影响n n矿粉在沥青混合料中的用量约占矿粉在沥青混合料中的用量约占7 %，但，但是总表面积却占到是总表面积却占到80 %；n n矿粉的比表面积矿粉的比表面积 300 2000 m2 / Kguu细
17、度要求细度要求：0.075 mm 的不能太少的不能太少0.005 mm 的的不宜过多不宜过多n n一般一般越大，形成的结构沥青所占比例越越大，形成的结构沥青所占比例越多，粘聚力多，粘聚力C越大。越大。沥青用量沥青用量q的影响的影响n n沥青偏少沥青偏少 矿料表面沥青粘附不足，矿料表面沥青粘附不足，造成粘聚力造成粘聚力C降低降低n n沥青适量沥青适量 形成一定的形成一定的结构沥青结构沥青，粘，粘度度和粘聚力和粘聚力C都提高，高温抗剪强度较都提高，高温抗剪强度较高高n n沥青偏多沥青偏多 挤开矿料，形成大量的挤开矿料，形成大量的自自由沥青由沥青，反起润滑作用，粘聚力，反起润滑作用，粘聚力C下降，下
18、降，高温抗剪强度降低高温抗剪强度降低C 0 C最佳沥青用量的概念最佳沥青用量的概念在阶段，自由沥青越薄，强度越高q集料的状态集料的状态n n形状：近似正方、圆、棒针、片状形状：近似正方、圆、棒针、片状n n级配：密级配、开级配、间断级配级配：密级配、开级配、间断级配n n棱角、纹理、粗糙度棱角、纹理、粗糙度n n近似正方、坚固、表面粗糙、一定级配近似正方、坚固、表面粗糙、一定级配的集料，相互间紧密嵌挤，增大内摩擦的集料，相互间紧密嵌挤，增大内摩擦阻角阻角 ，从而提高沥青混合料的抗剪强度，从而提高沥青混合料的抗剪强度 矿质混合料的混合料的级配配对沥青混合料粘青混合料粘结力及内摩擦角的影响力及内摩
19、擦角的影响沥青混合料级配类型三轴试验结果内摩擦角 粘结力C/MPa某粗粒式沥青混合料450550.076某细粒式沥青混合料35045300.197某砂粒式沥青混合料33330 0193019300.227温度T的影响n n温度温度T升高升高uu粘聚力粘聚力C降低降低uu内摩擦阻角内摩擦阻角 不变不变uu沥青混合料的高温抗剪强度下降沥青混合料的高温抗剪强度下降C T 形变速率形变速率 的影响的影响C 0 （二（二 ）沥青混合料的技术性质和标准）沥青混合料的技术性质和标准1.技术性质技术性质（1）高温稳定性）高温稳定性马歇尔试验马歇尔试验n n标准击实法标准击实法uu试件尺寸试件尺寸101.6 m
20、m、h 63.5 mm uu试验温度试验温度 600Cn n大型击实法大型击实法uu试件尺寸试件尺寸 152.4 mm、h 95.3 mm马歇尔试验仪马歇尔试件.马歇尔稳定度（马歇尔稳定度（MS）uu试件在加压时的最大破坏荷载（试件在加压时的最大破坏荷载（KN）准确至准确至0.01 KN。.流值（流值（FL）uu试件在最大破坏荷载时的变形试件在最大破坏荷载时的变形（mm）准确至准确至0.1mm。.马歇尔模数（马歇尔模数（T）uu与车辙深度有关，一般与车辙深度有关，一般T越大，车辙越大，车辙深度越小（即抵抗变形的能力越强）深度越小（即抵抗变形的能力越强）沥青混合料的车辙试验沥青混合料的车辙试验n
21、 n试件尺寸试件尺寸 30030050 mm 板块实验室试件板块实验室试件30015050 mm 现场现场切割试件切割试件n n试验温度试验温度 600Cn n试验过程试验过程 以以0.7MPa荷载的轮子在同一荷载的轮子在同一轨迹上作一定时间的反复行走，形成一轨迹上作一定时间的反复行走，形成一定车辙深度，然后计算试件定车辙深度，然后计算试件变形变形 1 mm 所需试验车轮行走次数所需试验车轮行走次数。试试件件成成型型车辙仪轮子试件n n试验结果被称为试验结果被称为“动稳定度动稳定度”（DS）uu式中：式中：d1作用时间作用时间t1(45min)的变形量的变形量mm；d2作用时间作用时间t2(6
22、0min)的变形量的变形量mm;N试验轮往返碾压速度试验轮往返碾压速度(42次次/min)uu式中：式中：c1试验机类型修正系数：试验机类型修正系数：t t变速行走方式为变速行走方式为1.0t t等速行走方式为等速行走方式为1.5c2试件系数：试件系数：t t宽宽300mm的试件为的试件为1.0t t宽宽150mm的试件为的试件为0.8韩国某公司的试验结果比较n n动稳定度技术标准：动稳定度技术标准：uu普通沥青混合料普通沥青混合料 600-1000次次 / mmuu改性沥青混合料改性沥青混合料 1800-2800次次 / mmuuSMA 改性沥青改性沥青 3000次次 / mmuuSMA 非
23、改性沥青非改性沥青 1500次次 / mmuuOGFC 1500-3000次次 / mm（2）低温抗裂性）低温抗裂性n n沥青混合料是一种沥青混合料是一种粘弹塑性体粘弹塑性体uu高温时：呈粘塑性高温时：呈粘塑性uu低温时：呈弹性，而且变形能力大大低温时：呈弹性，而且变形能力大大 降低降低n n裂缝产生原因裂缝产生原因uu重复荷载作用下的疲劳开裂重复荷载作用下的疲劳开裂uu低温收缩开裂低温收缩开裂n n低温抗裂性指标uuJTG F402004 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变技术要求uu沥青混合料低温弯曲试验是将按标准方法制作的长250mm、宽30mm、高35mm的试件在低温下（-10）进行抗弯拉
24、强度试验。uu由破坏时的跨中挠度求得沥青混合料的破坏弯拉应变，并用该指标对沥青混合料的低温抗裂性能进行评价。uu沥青混合料在低温下的破坏弯拉应变越大，说明其低温柔韧性和抗性越好。式中B试件破坏时的最大弯拉应变； h跨中断面试件的高度，mm； L试件的跨径，mm。 d试件破坏时的跨中挠度。 （3）耐久性）耐久性 沥青的化学性质沥青的化学性质耐久性耐久性 矿料的化学成分矿料的化学成分 沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构已经讨论已经讨论硬脆、开裂硬脆、开裂丧失粘结力丧失粘结力脱落、溃散脱落、溃散沥青混合料沥青混合料的老化的老化阳光阳光空气空气热热水水沥青的沥青的老化老化空隙率空隙率沥青饱和度沥
25、青饱和度矿料间隙率矿料间隙率水稳定性水稳定性沥青性质沥青性质沥青的用量沥青的用量矿料性质矿料性质矿料级配矿料级配沥青混合料老化的主要影响因素及相互关系图高等级路面高等级路面沥青混合料沥青混合料最佳沥青用量最佳沥青用量的选择确定的选择确定空隙率的影响（体积指标）空隙率的影响（体积指标）n n沥青的老化取决于沥青的老化取决于沥青的老化取决于沥青的老化取决于n n这与矿料的级配、沥青用量及密实程度有关这与矿料的级配、沥青用量及密实程度有关这与矿料的级配、沥青用量及密实程度有关这与矿料的级配、沥青用量及密实程度有关n n一般留有一般留有一般留有一般留有3% 6%3% 6%的空隙，以备高温膨胀的空隙，以
26、备高温膨胀的空隙，以备高温膨胀的空隙，以备高温膨胀n n当沥青用量少于最佳用量当沥青用量少于最佳用量当沥青用量少于最佳用量当沥青用量少于最佳用量0.5%0.5%时，其使用年限时，其使用年限时，其使用年限时，其使用年限缩短缩短缩短缩短n n其它体积指标：其它体积指标：其它体积指标：其它体积指标：沥青饱和度沥青饱和度沥青饱和度沥青饱和度和和和和矿料间隙率矿料间隙率矿料间隙率矿料间隙率水稳定性试验水稳定性试验n n马歇尔试件在达到规定温度恒温水槽中马歇尔试件在达到规定温度恒温水槽中保温保温48小时浸水，测其小时浸水，测其残留稳定度残留稳定度，用，用以检验其以检验其抗剥落能力抗剥落能力。n沥青混合料冻
27、融劈裂试验沥青混合料冻融劈裂试验：在规定条件：在规定条件下，对沥青混合料进行冻融循环，测定下，对沥青混合料进行冻融循环，测定试件在受到水损害前后劈裂破坏的强度试件在受到水损害前后劈裂破坏的强度比，以评价其比，以评价其水稳定性水稳定性。n沥青混合料渗水试验沥青混合料渗水试验：检验由于路面渗：检验由于路面渗水而可能导致基层承载力的下降。水而可能导致基层承载力的下降。n nJTG F402004 沥青混合料试件渗水系数（ml/min）技术要求 级配类型级配类型渗水系数要求渗水系数要求 试验方法试验方法密级配沥青混凝土，不大密级配沥青混凝土，不大于于 120 120SMASMA混合料，不大于混合料，不
28、大于 80 80 T 0730 T 0730OGFCOGFC混合料，不小于混合料，不小于 实测实测沥青用量的影响沥青用量的影响n n沥青太少，空隙率大，老化快，脆性增沥青太少，空隙率大，老化快，脆性增加，抗剥落能力下降加，抗剥落能力下降n n沥青太多，高温稳定性下降，容易泛油，沥青太多，高温稳定性下降，容易泛油，抗滑性能下降。抗滑性能下降。耐久性评价指标耐久性评价指标n n沥青混合料的空隙率沥青混合料的空隙率VV(%)n n沥青混合料的饱和度（即沥青填隙率）沥青混合料的饱和度（即沥青填隙率）VFA(%)n n沥青混合料的残留稳定度沥青混合料的残留稳定度MS0(%)n沥青混合料冻融劈裂试验沥青混
29、合料冻融劈裂试验n沥青混合料渗水试验沥青混合料渗水试验（4）沥青混合料的抗滑性）沥青混合料的抗滑性n n采用软、硬集料组成的复合集料，并增采用软、硬集料组成的复合集料，并增强其抗剥落措施（强其抗剥落措施（抗剥落剂抗剥落剂）n n技术指标技术指标uu主要针对集料的有：磨光值、道瑞磨主要针对集料的有：磨光值、道瑞磨耗值、冲击值；耗值、冲击值；uu沥青用量超过沥青最佳用量的沥青用量超过沥青最佳用量的0.5%，其抗滑性降低；其抗滑性降低；uu含蜡量含蜡量 3%（5）施工和易性）施工和易性n n沥青的粘度（尤其是改性沥青，并非粘沥青的粘度（尤其是改性沥青，并非粘度越大也好）度越大也好）n n集料的级配集
30、料的级配n n沥青的用量沥青的用量n n矿粉的细度和用量矿粉的细度和用量2.热拌沥青混合料的技术标准热拌沥青混合料的技术标准n n密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准术标准n n沥青稳定碎石混合料马歇尔试验配合比设计技术标准（省略）n n沥青玛蹄脂碎石（SMA）混合料马歇尔试验配合比设计技术要求（省略）n n大孔隙开级配排水式沥青磨耗层（OGFC）混合料技术要求（省略）密密级配配沥青混凝土混合料青混凝土混合料马歇歇尔试验技技术标准准试验指指标单位位高速公路、一高速公路、一级公路公路其他其他等等级公路公路行人行人道路道路夏炎夏炎热区（区（1-1、1-2、1-
31、3、1-4区）区）夏夏热区及夏凉区区及夏凉区（2-1、2-2、2-3、2-4、3-2区）区）中中轻交交通通重重载交交通通中中轻交交通通重重载交交通通击实次数（双次数（双面）面）次次755050试件尺寸件尺寸mm101.6mm63.5mm空隙空隙率率VV深深90mm以内以内%3 54 62 43 53 62 4深深90mm以下以下%3 62 43 63 6稳定度定度MS不小不小于于KN853流流值 FLmm2 41.5 42 4.52 42 4.52 5矿料料间率率VMA（%）不）不小于小于设计空空隙率隙率（%）相相应于以下公称最大粒径（于以下公称最大粒径（mm）的最小）的最小VMA及及VFA技
32、技术要要求（求（%）26.5191613.29.54.752101111.51213153111212.51314164121313.51415175131414.51516186141515.5161719沥青青饱和度和度VFA（%）55 7065 7570 85以以密密级级配配沥沥青青混混凝凝土土混混合合料料技技术术标标准准为为例例（三）沥青混合料组成材料（三）沥青混合料组成材料的技术要求的技术要求1.沥青的要求沥青的要求n n气候条件：气候条件：沥青路面的温度分区表沥青路面的温度分区表n n交通性质：中、轻交通；重交通；交通性质：中、轻交通；重交通；n n沥青混合料类型、结构层位；沥青混
33、合料类型、结构层位；n n标准：标准：道路石油沥青技术要求道路石油沥青技术要求n n沥青标号选用要求： 宜根据公路等级、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、施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后确定。沥青路面的温度分区青路面的温度分区气候区名气候区名最最热月平均最月平均最高气温（高气温（）年极端最低气年极端最低气温（温（）备注注11夏炎夏炎热冬冬严寒寒30-37.012夏炎夏炎热冬寒冬寒-37.0 -21.513夏炎夏炎热冬冷冬冷-21.5 -9.014夏炎夏炎热冬温冬温-9.021夏夏热冬冬严寒寒20 30-37.022夏夏热冬寒冬寒-37.0 -21.523夏夏
34、热冬冷冬冷-21.5 -9.024夏夏热冬温冬温-9.031夏凉冬夏凉冬严寒寒20-37.0不存在不存在32夏凉冬寒夏凉冬寒-37.0 -21.533夏凉冬冷夏凉冬冷-21.5 -9.0不存在不存在34夏凉冬温夏凉冬温-9.0不存在不存在沥沥青青路路面面的的温温度度分分区区表表道路石油沥青技术要求取自公路沥青路面施工技术规范取自公路沥青路面施工技术规范Technical Specifications for Construction Technical Specifications for Construction of Highway Asphalt Pavements of Highway
35、 Asphalt Pavements JTG F40 2004JTG F40 2004指标单位等级沥青标号沥青标号160号130号110号90号70号50号30号针入度250.1mm140 200120 140100 12080 10060 8040 6020 40适用气候分区2-12-23-21-11-21-32-22-31-31-42-22-32-4针入度指数PIA-1.5 +1.0B-1.8 +1.0软化点(R&B)不小于A384043454446454955B36394243 4244434653C3537414243455060动力粘度不小于PaSA60120160 140180 1
36、60200260指标单位等级沥青标号（续上表）沥青标号（续上表）160号130号110号90号70号50号30号10延度不小于cmA505040453020302020152520151510B3030303020152015151020151010815延度不小于cmA,B100C80806050403020蜡含量不大于%A2.2B3.0C4.5闪点 不小于230245260溶解度不小于%99.5密度（15） g/cm实测记录指标单位等级沥青标号（续上表）沥青标号（续上表）160号130号110号90号70号50号30号TFOT（或RTFOT）后质量变化不大于%0.8残留针入度比不小于%A4
37、8545557616365B45505254586062C40454850545860残留延度(10)cmA121210864B10108642残留延度(15)cmC4035302015102.粗集料的技术要求粗集料的技术要求n n粗集料质量要求（技术要求）粗集料质量要求（技术要求）n n粗集料粘附性、磨光值要求粗集料粘附性、磨光值要求n n粗集料规格要求粗集料规格要求沥青混合料用粗集料青混合料用粗集料质量要求量要求指标单位高速公路及一级公路其他等级公路表面层其他层次石料压碎值，不大于%262830洛杉矶磨耗损失，不大于%283035表观相对密度，不小于2.602.502.45吸水率，不大于%
38、2.03.03.0坚固性，不大于%1212针片状颗粒含量（混合料），不大于其中粒径大于9.5mm，不大于其中粒径小于9.5mm，不大于%15121818152020水洗法0.075mm颗粒含量，不大于%111软石含量，不大于%355粗集料与粗集料与沥沥青的粘附性、磨光青的粘附性、磨光值值的技的技术术要求要求雨量气候区1（潮湿区）2（润湿区）3（半干区）4（干旱区）年降雨量/mm10001000500500250250粗集料的磨光值PVS，不小于高速公路、一级公路表面层42403836粗集料与沥青的粘附性，不小于高速公路、一级公路表面层高速公路、一级公路的其他层次及其他等级公路的各个层次5444
39、4333规格规格公称公称粒径粒径37.537.531.531.526.526.519.019.013.213.29.59.54.754.752.362.360.60.6S1S140-7540-750-150-150-50-5S2S240-6040-600-150-150-50-5S3S330-6030-600-150-150-50-5S4S425-5025-500-150-150-50-5S5S520-4020-4090-10090-1000-150-150-50-5S6S615-3015-3010010090-10090-1000-150-150-50-5S7S710-3010-301001
40、0090-10090-1000-150-150-50-5S8S810-2510-2510010090-10090-1000-150-150-50-5S9S910-2010-2010010090-10090-1000-150-150-50-5S10S1010-1510-1510010090-10090-1000-150-150-50-5S11S115-155-1510010090-10090-10040-7040-700-150-150-50-5S12S125-105-1010010090-10090-1000-150-150-50-5S13S133-103-1010010090-10090-1
41、0040-7040-700-200-200-50-5S14S143-53-510010090-10090-1000-150-150-30-3粗集料规格要求粗集料规格要求3.细集料技术要求细集料技术要求n n细集料品种：细集料品种：天然砂、机制砂、石屑。天然砂、机制砂、石屑。n n细集料质量要求指标细集料质量要求指标uu表观相对密度、坚固性、含泥量、砂表观相对密度、坚固性、含泥量、砂当量、亚甲蓝值、棱角性等。当量、亚甲蓝值、棱角性等。n n细集料的级配细集料的级配uu与水泥混凝土用砂相同与水泥混凝土用砂相同沥青混合料用青混合料用细集料集料质量要求量要求单位高速公路、一级公路其他等级公路表观相对密
42、度，不小于2.502.45坚固性（0.3mm部分），不小于%12含泥量（小于0.075mm的含量），不大于%35砂当量，不小于%6050亚甲蓝值，不大于g/kg25棱角性（流动时间），不小于s30uu关于细集料砂当量（关于细集料砂当量（关于细集料砂当量（关于细集料砂当量（SESE）细集料砂当量是评定细集料中小于细集料砂当量是评定细集料中小于0.0750.075mmmm颗粒的塑性部分的一个重要鉴别试颗粒的塑性部分的一个重要鉴别试验。验。uu用水洗法测定小于用水洗法测定小于0.0750.075mmmm颗粒含量可达颗粒含量可达10.2%10.2%11.7%11.7%，这是一个不可忽视的数据，这是一个
43、不可忽视的数据，这些颗粒是粘土还是矿粉，用水洗法是不能这些颗粒是粘土还是矿粉，用水洗法是不能确定的。（砂当量我国标准为确定的。（砂当量我国标准为60%60%）。）。uu细集料的洁净程度，天然砂以小于细集料的洁净程度，天然砂以小于0.075mm0.075mm含量的百分数表示，石屑和机制砂以砂当量含量的百分数表示，石屑和机制砂以砂当量（适用于（适用于04.75mm04.75mm）或亚甲蓝值（适用于）或亚甲蓝值（适用于02.36mm02.36mm或或00.15mm00.15mm）表示。）表示。4.填料（矿粉）的技术要求填料（矿粉）的技术要求n n技术要求技术要求uu表观密度、含水率、粒度范围、亲水表
44、观密度、含水率、粒度范围、亲水系数、塑性指数、加热安定性等。系数、塑性指数、加热安定性等。沥青混合料用青混合料用矿粉粉质量要求量要求项目单位高速公路、一级公路其他等级公路表观密度，不小于t/m32.502.45含水量，不大于%11粒度范围0.6mm 0.15mm 0.075mm%10090 10075 10010090 10070 100外观无团粒结块亲水系数1塑性指数4加热安定性实测记录（四）矿质混合料的组成设计（四）矿质混合料的组成设计1.级配理论级配理论（1）级配曲线连续级配曲线连续级配曲线n n定义定义 是一种各级粒径颗粒均有，由是一种各级粒径颗粒均有，由大到小且相互有一定比例关系的平
45、滑曲大到小且相互有一定比例关系的平滑曲线线。n n横坐标用粒径尺寸的对数表示lgdin n纵坐标用通过百分率Pi（%）表示，常用坐标。P(%)通过率通过率粒径尺寸粒径尺寸 lg d0连续级配曲线100n n筛分析参数：uu分计筛余百分率ai（%）uu累计筛余百分率Ai（%）uu通过百分率Pi（%）n n根据集料通过标准筛筛分后的计算关系，通过百分率和累计筛余百分率的和为100%（即Pi+Ai=100)。 间断级配曲线n n定义定义 是一种剔除了一个或几个中间是一种剔除了一个或几个中间粒径分级，形成一种颗粒尺寸不连续的粒径分级，形成一种颗粒尺寸不连续的矿质混合料曲线。矿质混合料曲线。P(%)通过
46、率通过率粒径粒径lgd0d1d2P间断级配曲线连续级配与间断级配空隙率连续级配与间断级配空隙率随分级数目变化的比较随分级数目变化的比较间断级配的优劣n n间断级配具有在较少分级条件下，迅速使集料达到密实的特点；n n但在实际应用中，最大粒径Dmax会受到限制，其分级数也会受到限制；n n例：（当D2/D1=1/8 时）粒径分布为 320 40 5 0.625 0.078n n这会因为颗粒尺寸相差过大时会在流动性较大的拌和物中易产生“离析”现象，造成结构不密实均匀。间断级配的实用方法n n以一个连续级配的粗集料为骨架，在保证骨架不被挤开的条件下，用另一连续级配的细集料来填充粗集料间的空隙，亦可形
47、成一个既具高密实度，又具较高内摩擦阻力的密实骨架结构。连续级配连续级配（粗集料）（粗集料）连续级配连续级配（细集料）（细集料）间断级配间断级配混合料混合料（2）典型级配理论最大密实度曲线 （富勒公式）n n理想级配曲线抛物线dmax=DD/2D/4D/80D/16100P（%）80604020常用坐标中为一抛物线常用坐标中为一抛物线0lg D100P（%）50D/4D/16D/64D/256D半对数坐标中为一曲线半对数坐标中为一曲线最大密度曲线n幂公式（泰波公式）n nn实验指数在0.3 0.7 之间n n该公式给出了一个较好的骨料级配的实际应用范围。取=0.35、0.40、0.45、0.50
48、、0.55时五种级配组成见下表（3）矿料级配曲线图的绘制半对数横坐标的确定半对数横坐标的确定uu确定矿料的最大粒径确定矿料的最大粒径D Dmaxmax和横坐标长度和横坐标长度L L；uu求出各粒径尺寸的对数数值求出各粒径尺寸的对数数值 lg dlg di i；uu求出粒径间距求出粒径间距 lg dlg di i lg dlg di-1i-1；uu求出间距系数求出间距系数 k ki i；uuk ki i与横坐标长度与横坐标长度L L相乘，求出各粒径间距相乘，求出各粒径间距L Li i= K= Ki iL L；uu在横坐标上标出各粒径的相应坐标位置。在横坐标上标出各粒径的相应坐标位置。 泰勒横坐标
49、法泰勒横坐标法（幂指数坐标法）（幂指数坐标法）uu公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定，按T 0725 (沥青混合料的矿料级配检验方法)执行。uu求出各粒径尺寸的0.45次方，即di0.45；uu横坐标即为x=di0.45；uu统一按一定倍数（如：45倍）放大。t t如：0.0750.45=0.312t t如：190.45=3.762（以mm 为单位太小，作图不方便）d di i0.0750.0750.150.150.30.30.60.61.181.182.362.364.754.759.59.5X=dX=di i0.450.450.3120.3120.4260.4260.5820.5820.
50、7950.7951.0071.0071.4721.4722.0162.0162.7542.754d di i13.213.21616191926.526.531.531.537.537.553536363X=dX=di i0.450.453.1933.1933.4823.4823.7623.7624.3704.3704.7234.7235.1095.1095.9695.9696.4526.452泰勒横坐标计算表（泰勒横坐标计算表（x=di0.45）n n现代工程认为沥青混合料的最佳矿料级配是：现代工程认为沥青混合料的最佳矿料级配是：uuP=100(d/D)P=100(d/D)0.450.45n
51、 n由公式由公式P=100(d/D)P=100(d/D)0.45 0.45 计算的各粒径计算的各粒径d di i与通过率与通过率P Pi i之间的数值关系如下表。之间的数值关系如下表。n n即可得泰勒横坐标图（主要用于配合比设计）即可得泰勒横坐标图（主要用于配合比设计）d di i0.0750.0750.150.150.30.30.60.61.181.182.362.364.754.759.59.513.213.21616P Pi i%8.958.9512.212.2 16.716.7 22.822.8 30.930.9 42.342.3 57.957.9 79.179.1 91.791.7
52、100100 0 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 P（%） di0.45泰勒横坐标图最佳工程级配P=100(d/D)0.45n当试验指数 n=0.45 时，泰波公式可写成p=100(d/D)0.45 当d=D时，p=100；当d=0时，p=0； 从上述分析可知，工程最大密度曲线的横坐标可以用筛孔尺寸的0.45次幂次幂表示，是通过坐标原点和矩形图右上顶点的一条直线（对角线）。n采用幂指数横坐标，取实验指数n=0.35，0.40，0.45，0.50，0.55得到曲线形式如图
53、：采用幂指数的坐标幂指数的坐标，便于分析集料级配的技术特性，评价各级配组成结构变化趋势，因而是各种不同级配曲线同最大理论密度曲线联系起来的最佳表述方式。2.矿质混合料的组成设计方法矿质混合料的组成设计方法问题的提出问题的提出P%0Lg dminLg dABC100100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 P（%） di0.450 0.075 0.15 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16ABCD问题的提出问题的提出n n要把A、B、C三种不符合级配范围要求的集料，通过按适当比例配合，使其混合料的级配在级配范围的区域内。n n用什么方法去配
54、制呢？级配曲线在图中的位置和形状所反映的集级配曲线在图中的位置和形状所反映的集料的级配性质料的级配性质12345级配曲线在图中的位置和形状所反映的集级配曲线在图中的位置和形状所反映的集料的级配性质料的级配性质曲线1：连续级配曲线2：间断级配曲线3：粗集料的级配曲线4：细集料的级配曲线5：单一粒径集料的级配目前工程应用上的常用集料分类：n n1#料：9.5 13.2 mmn n2#料：4.75 9.5 mmn n3#料：2.36 4.75 mmn n4#料：2.36 mmn n矿粉：0.075 mm（占70% 100%）级配级配类型类型通过下列筛孔（通过下列筛孔（mm）的质量百分率（的质量百分率
55、（%）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075粗粒粗粒式式AC-2510090-10075-9065-8357-7645-6524-5216-4212-338-245-174-133-7中中粒粒式式AC-2010090-10078-9262-8050-7226-5616-4412-338-245-174-133-7AC-1610090-10076-9260-8034-6220-4813-369-267-185-144-8细细粒粒式式AC-1310090-10068-8538-6824-5015-3810-282-205-154-8AC-101
56、0090-10045-7530-5820-4413-329-236-164-8砂粒砂粒式式AC-510090-10055-7535-5520-4012-287-185-10密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围密级配沥青混凝土混合料矿料级配范围（1）数解法试算法n n有A、B、C三种集料，要配制成M混合料，求出各自的比例X%、Y%、Z%。求解特点n n利用某一集料在某一粒径上占优势的特点，而忽略其他两种集料在这一粒径上的含量。把三元一次方程化简为二元一次方程。最后求解。矿料级配曲线示例某道路工程的“目标配合比” 0.075 0.1
57、5 0.3 0.6 1.18 2.36 4.75 9.5 13.2 16.0 19.0 26.5 31.5最佳级配实际筛分曲线某道路工程的“生产配合比”级配曲线的调整方法：n n应使0.075mm（控制矿粉量）、2.36mm（控制细集料量）、4.75mm（控制粗集料量）筛孔在内的较多筛孔的通过百分率接近工程设计级配要求值。n n对交通量大、轴载重的公路，宜偏向级配范围的下（粗）限；对中小交通量或人行道路等宜偏向级配范围的上（细）限。级配曲线的调整方法：n n合成的级配曲线应接近连续或合理的间断级配，不得有太多的锯齿形交错。n n在0.3 0.6 mm范围内不得出现“驼峰”。n n当反复调整不能
58、满意时，宜更换材料重新设计级配配比。uu问题：出现0.3 0.6 mm范围内的“驼峰”，意味着什么？（1）数解法正规方程法n n解线性方程组（电算法）n n并不一定能反应真实的情况，也需要调整。Excel电子表格法n n该方法利用试算法原理，可根据矿料级配曲线及时作出试算和调整，直到满足要求。（该方法在此省略）（该方法在此省略）（2）图解法n n修正平衡面积法n n图解法步骤：uu假设有A、B、C、D四种规格的矿质集料和已知的工程级配要求范围。uu通过筛分析已知它们各自的通过百分率（%）。uu用修正平衡面积法求出满足工程级配要求的矿质混合料配合比。绘出一矩形框，从0100标出纵坐标。01005
59、0作一对角线010050用级配范围中值PZ( i )经过对角线确定横坐标di的位置010050Pz1Pz2Pzid1d2di在坐标图中绘出各集料的级配曲线010050P1P2Pid1d2diABCD用作图法确定各集料混合后的百分比用量x%、y%、z%、w%。010050P1P2Pid1d2diaabb作图的确定原则n n根据相邻两条曲线的尾和头的位置情况来判定。相交等分（集料相交等分（集料A与与B）相接连分（集料相接连分（集料B与与C）相间平分（集料相间平分（集料C与与D）确定x%、y%、z%、w%；050P1P2Pid1d2diaabbX%Y%Z%W%100矿质混合料配合比结果n nA集料的
60、配合比为X%；n nB集料的配合比为Y%；n nC集料的配合比为Z%；n nD集料的配合比为W%。调整校核n n在用作图法求出x%、y%、z%、w%后，要用计算表格进行调整校核，使集料混合料的级配曲线应在所要求满足的级配范围之内，并尽量使其曲线平滑。n n若不能满足工程级配要求，需要一一进行计算调整。作图法注意重点作图法注意重点n n修正平衡面积法的修正平衡面积法的横坐标横坐标与级配曲线的与级配曲线的横坐标横坐标是不同的！是不同的！n n修正平衡面积法的横坐标单位是修正平衡面积法的横坐标单位是d=dn；级配中值曲线方程是级配中值曲线方程是一直线一直线（对角线）；（对角线）；n n半对数坐标的级配曲线图的横坐标单位半对数坐标的级配曲线图的横坐标单位是是lgd；其级配中值曲线方程是其级配中值曲线方程是一条曲线一条曲线。
