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1、 沥青及沥青混合料沥青及沥青混合料n n7.1 7.1 沥青材料沥青材料沥青材料沥青材料7.1.17.1.1石油沥青石油沥青（Petroleumasphalt）7.1.27.1.2沥青的主要性质及其测试方法沥青的主要性质及其测试方法7.1.37.1.3沥青的掺配改性及主要沥青制品沥青的掺配改性及主要沥青制品n n7.2 7.2 沥青混合料沥青混合料沥青混合料沥青混合料7.2.17.2.1沥青混合料的组成结构及其对性能的影响沥青混合料的组成结构及其对性能的影响7.2.27.2.2沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质7.2.37.2.3沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计定义：n n沥青材
2、料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫，氮）的衍生物所组成的混合物。沥青aspasphalthalt地地沥沥青青天然沥青天然沥青nativeasphaltnativeasphalt由地表或岩石中直接采集、由地表或岩石中直接采集、提炼加工后得到的沥青提炼加工后得到的沥青石油沥青石油沥青BitumenBitumen(petroleum(petroleumasphalt)asphalt)由提炼石油的残留物制得由提炼石油的残留物制得的沥青，其中包含石油中的沥青，其中包含石油中所有的重组份。所有的重组份。焦焦油油沥沥青青页岩沥青页岩沥青由页岩焦油蒸馏后的残留由页岩焦油蒸馏
3、后的残留物制取的沥青物制取的沥青煤沥青煤沥青由煤焦油蒸馏后的残留物由煤焦油蒸馏后的残留物制取的沥青制取的沥青7.1沥青材料沥青材料7.1.1石油沥青石油沥青n n1.石油沥青的组分和结构n n（1）石油沥青的组分n 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”。n n其化学组分，许多研究者曾提出不同的分析方法。我国现行标准JTJ0522000公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定有三组分和四组分两种分析方法。三组分分析法：三组分分析法是
4、将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质油分、树脂和沥青质三个组分。四组分分析法：四组分分析法是将沥青分离为沥青质、饱和分、芳香分和胶质。三组分分析法性性状状外观特外观特性性平均平均分子分子量量碳氢化碳氢化 含含量量物化特性物化特性油油分分 淡黄色淡黄色透明液透明液体体2002007007000.50.50.70.745457070几乎溶于大部分有机溶剂，几乎溶于大部分有机溶剂，具有光学活性，常发现有荧具有光学活性，常发现有荧光相对密度约光相对密度约0.70.71.0g/cm1.0g/cm3 3树树脂脂红褐色红褐色粘稠半粘稠半固体固体800800300030000.70.70.80.81515303
5、0温度敏感性高，熔点低于温度敏感性高，熔点低于100100，相对密度大于，相对密度大于1.01.01.1g/cm1.1g/cm3 3沥沥青青质质深褐色深褐色固体微固体微粒粒10001000550000000.80.81.01.05 5 3030加热不熔化而碳化，相对密加热不熔化而碳化，相对密度度1.11.11.5g/cm1.5g/cm3 3n n沥青中各组分的主要特性简述如下：n 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
6、中，但不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性。n 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
7、粘结性。n 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
8、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。n n1.2 石油沥青的胶体结构n 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 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 n（1 1）溶胶结构。地沥青质含量较少，胶团间）溶胶结构。地沥青质含量较少
9、，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作用下随时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。的结构多为溶胶结构。（直馏沥青是石油原油提炼出汽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油、煤油、中油、重油等产品剩余的残渣. .）n n（2 2） 凝胶结构。凝胶结构地沥青质含量很多，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。氧化网格之间，在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属
10、于凝胶结构。沥青多属于凝胶结构。（氧化沥青是直馏沥青在氧化釜（氧化沥青是直馏沥青在氧化釜内加温注氧后形成的内加温注氧后形成的. .二者的主要区别除含氧量不同外二者的主要区别除含氧量不同外, ,在常温下在常温下氧化沥青无挥发性物质逸出氧化沥青无挥发性物质逸出, ,但粘滞性提高但粘滞性提高 。）。）n 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 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。图7-1胶体结构n n （a a）溶胶结构溶胶结
11、构溶胶结构溶胶结构 （b b）溶溶溶溶- -凝胶结凝胶结凝胶结凝胶结构构构构（c c）凝胶结凝胶结凝胶结凝胶结构构构构3.石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质n n(1) (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 n石油沥青的粘滞性又称粘性。n 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（penetrationpenetration）表示，对液体石油沥青则用粘滞度表示。n n沥青材料在外力作用下沥青粒子产
12、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 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 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1/10mm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度下经一定直径的小孔流出50cm3所需的所需的时间，以秒
13、表示。常用符号时间，以秒表示。常用符号“CdtT”表示表示粘滞度，其中为小孔直径（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沥青的时间。沥青的时间。有有10、mm三种，通常为三种，通常为25或或60。表示方法：常用符号“CdtT”表示粘滞度。例如： C525100粘滞度测定示意图粘滞度测定示意图针入度、软化点、延伸仪针入度、软化点、延伸仪自动数显延伸仪自动数显延伸仪 软化点仪软化点仪针针入入度度仪仪n n 塑性塑性n 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
14、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
15、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温度敏感性n 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 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
16、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
17、用性能最常用的经验指标，所以通称“三大指标”。 大气稳定性大气稳定性n 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。|石油沥青的大气稳定性以加热蒸发损失百石油沥青的大气稳定性以加热蒸发损失百分率和加热前后针入度比来评定。分率和加热前后针入度比来评定。|其测定方法是：先测定沥青试样的质量及其测定方法是：先测定沥青试样的质量及其针入度，然后将试样置于烘箱中，在其针入度，然后将试样置于烘箱中，在160下加
18、热蒸发下加热蒸发h,，待冷却后再测定其，待冷却后再测定其质量及针入度。计算出蒸发损失质量占原质质量及针入度。计算出蒸发损失质量占原质量的百分数，称为蒸发损失百分率；测得蒸量的百分数，称为蒸发损失百分率；测得蒸发后针入度占原针入度的百分数，称为蒸发发后针入度占原针入度的百分数，称为蒸发后针入度比。后针入度比。|蒸发损失百分数愈小和蒸发后针入度比愈大，蒸发损失百分数愈小和蒸发后针入度比愈大，则表示沥青的大气稳定性愈好，即则表示沥青的大气稳定性愈好，即老化老化”愈慢。愈慢。沥青的其他性质沥青的其他性质n 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。n nA.溶解度溶解度溶解度
19、指石油沥青在三氯乙烯、四氯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. 闪点和燃点闪点和燃点n 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。沥青闪燃点仪沥青闪燃点仪沥青闪燃点仪沥青闪燃点仪n n沥青闪燃点仪沥青闪燃点仪4.石油沥青的技术标准及选用石
20、油沥青的技术标准及选用n 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 n(1)石油沥青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。建筑石油沥青技术要求建筑石油沥青技术要求 Asphalt used in roofing(2)沥青的掺配n n在工程中，往往一种牌号的沥青不能满足工程要求，因此常常需要用不同牌号的沥青进行掺配。在进行掺配时，为了不使掺配后的沥青胶体结构破坏，应选用表面张力相近和化学性质相似的沥青。试验证明同产源的沥青容
21、易保证掺配后的沥青胶体结构的均匀性。所谓同源是指同属石油沥青或同属于煤沥青。沥青掺配公式沥青掺配公式Q1较软沥青用量，；Q2较硬沥青用量，；T掺配后的沥青软化点;T1较软沥青软化点，;T2较硬沥青软化点，。彩色沥青首现北京东二环彩色沥青首现北京东二环 抗侧滑尚在试抗侧滑尚在试验验n n彩色沥青主要起提示作用（2003）7.1.2煤焦油简介煤焦油简介n 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 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。煤沥青特点煤沥青特点与石
22、油沥青相比，由于两者的成分不同，煤沥青有如下特点：n 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 n(2)含挥发性成分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。煤沥青特点煤沥青特点n n(3)含有较多的游离碳，塑性较差，容易因变形而开裂。n 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。鉴别方法鉴别方法 由于煤沥青和石油沥青相似，使用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：时
23、必须加以区别，方法见下表：鉴别方法鉴别方法煤沥青煤沥青石油沥青石油沥青密度密度1.1(1.1(约为约为1.251.25）接近接近1.01.0锤击锤击音清脆，韧性差音清脆，韧性差音哑，富有弹性，韧性好音哑，富有弹性，韧性好燃烧燃烧烟呈黄色，有刺激烟呈黄色，有刺激味味烟无色，无刺激性臭味烟无色，无刺激性臭味溶液颜色溶液颜色用用30-5030-50倍的汽油倍的汽油或煤油溶解后，或煤油溶解后，将溶液滴于滤纸将溶液滴于滤纸上，斑点分为内上，斑点分为内外两圈，城内黑外两圈，城内黑外棕或黄色外棕或黄色溶解方法同左，斑点完全均溶解方法同左，斑点完全均匀散开，呈棕色。匀散开，呈棕色。八达岭高速货车侧翻泄漏煤焦油
24、逼近备用水库n n事故现场：河水变成红褐色（事故现场：河水变成红褐色（2004.82004.8）n n煤焦油易溶于水，它不像其他油品浮于水面易于清理。煤焦油易溶于水，它不像其他油品浮于水面易于清理。煤烟灰和煤焦油中含有环状碳氢化合物，这种物质具煤烟灰和煤焦油中含有环状碳氢化合物，这种物质具有致癌作用。有致癌作用。7.1.3改性石油沥青n 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橡胶改性沥青橡胶改性沥青n n橡胶是沥青的重要改性材料，它和沥青有较好的
25、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)氯丁橡胶改性沥青氯丁橡胶改性沥青n 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)热塑性弹性体热塑性弹性体(SBS)改性沥青改性沥青n 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
26、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改性沥青防水卷材改性沥青防水卷材n n SBSSBS是三元嵌段聚合物，是一种受世界推崇的热塑弹性体，在是三元嵌段聚合物，是一种受世界推崇的热塑弹性体，在常温下它呈强韧的高弹性体，在高温下呈接近线性聚合物的流体状常温下它呈强韧的高弹性体，在高温下呈接近线性聚合物的流体状态态。 SBSSBS改性沥青防水卷材，填补了国内建筑防水的一项空白。它改性沥青防水卷材，填补了国内建
27、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、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、有效防水年限达广、造价低、荷重轻、维修量小且方便、有效防水年限达1515年以上年以上，因此受到广大用户的青睐。，因此受到广大用户的青睐。 2树脂改性沥青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
28、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改性沥青橡胶和树脂同时用于改善沥青的性质，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矿物填充料改性沥青n n为了提高沥青的粘结能力和耐热性数量为了提高沥青的粘结能力和耐热性数量的矿物填充料。的矿物填充料。n n(1)(1)矿物填充料的品种矿物填充料的品种n n常用的矿物填充料大多是粉状的和纤维状的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。硅藻土和石棉等。n n如：滑石粉；石灰石粉如：滑石粉
29、；石灰石粉 ；白云石粉、磨细；白云石粉、磨细砂、粉煤灰、砂、粉煤灰、水泥水泥、高岭土粉、白垩粉等均可、高岭土粉、白垩粉等均可作沥青的矿物填充料。作沥青的矿物填充料。(2)矿物填充料的作用机理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 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。n n另外，具有离子键结合的矿物盐、盐、硅酸盐等，属亲水性矿物，即有憎油性。但是，因沥青中含有
30、酸性树脂，它是一种表面活性物质，能够与矿物颗粒表面产生较强的物理吸附作用。如石灰石粉颗粒表面上的钙离子和碳酸根离子；对树脂的活性基团有较大的吸附力，还能与沥青酸或环烷酸发生化学反应形成不溶于水的沥青酸钙或环烷酸钙，产生化学吸附力，故石灰石粉与沥青也可形成稳定的混合物。n n从以上分析可以认为，由于沥青对矿物填充料的润湿和吸附作用，沥青可能成单分子状排列在矿物颗粒(或纤维)表面，形成结合力牢固的沥青薄膜，有的将它称为结构沥青结构沥青(如图72所示)。结构沥青具有较高的粘性和耐热性等。因此，沥青中掺入的矿物填充料的数量要适当，以形成恰当的结构沥青膜层。沥青与矿粉相互作用的结构图式沥青与矿粉相互作用
31、的结构图式沥青与矿粉相互作用的结构图式沥青与矿粉相互作用的结构图式n n图图7272沥青与矿粉相互作用的结构图式沥青与矿粉相互作用的结构图式n n1 1一自自沥青；一自自沥青；2 2一结构沥青；一结构沥青；n n3 3一钙质薄膜；一钙质薄膜；4 4一矿粉颗粒一矿粉颗粒沥青制品沥青制品n n沥青制品沥青制品沥青制品沥青制品冷底子油冷底子油冷底子油是用稀释剂（汽油、柴油、煤油、苯冷底子油是用稀释剂（汽油、柴油、煤油、苯等）对沥青进行稀释的产物。它多在常温下用于防等）对沥青进行稀释的产物。它多在常温下用于防水工程的底层，故称冷底子油。水工程的底层，故称冷底子油。沥青胶沥青胶沥青胶属于矿物填充料改性沥
32、青，是在沥青中沥青胶属于矿物填充料改性沥青，是在沥青中掺入适量的粉状或纤维状矿物填充料经均匀混合而掺入适量的粉状或纤维状矿物填充料经均匀混合而制成，又称制成，又称沥青玛蹄脂沥青玛蹄脂。沥青胶有热用和冷用两种。沥青胶有热用和冷用两种。沥青胶n n沥青胶属于矿物填充料改性沥青，是在沥青中沥青胶属于矿物填充料改性沥青，是在沥青中掺入适量的粉状或纤维状矿物填充料经均匀混合而掺入适量的粉状或纤维状矿物填充料经均匀混合而制成，又称制成，又称沥青玛蹄脂沥青玛蹄脂。常用的矿物填充料主要有。常用的矿物填充料主要有滑石粉、石灰石粉、木屑粉、石棉粉等。滑石粉、石灰石粉、木屑粉、石棉粉等。沥青胶中掺入填充料，不仅可以
33、节约沥青，更沥青胶中掺入填充料，不仅可以节约沥青，更主要的是改善了沥青的性能。与纯沥青相比，沥青主要的是改善了沥青的性能。与纯沥青相比，沥青胶具有较好的粘性、耐热性和柔韧性，主要用于粘胶具有较好的粘性、耐热性和柔韧性，主要用于粘贴卷材、嵌缝、接头、补漏及做防水层的底层。贴卷材、嵌缝、接头、补漏及做防水层的底层。n n沥青胶有热用和冷用两种。热用沥青胶粘结效果好，但需现场加热，造成环境污染，施工也不方便；冷用沥青胶可在常温下使用，施工方便，但需加稀释剂，成本较高。冷底子油冷底子油n n冷底子油是用稀释剂（汽油、柴油、煤油、苯等）冷底子油是用稀释剂（汽油、柴油、煤油、苯等）对沥青进行稀释的产物。它
34、多在常温下用于防水工程对沥青进行稀释的产物。它多在常温下用于防水工程的底层，故称冷底子油。的底层，故称冷底子油。冷底子油粘度小，具有良好的流动性。涂刷在混冷底子油粘度小，具有良好的流动性。涂刷在混凝土、砂浆或木材等基面上，能很快渗入基层孔隙中，凝土、砂浆或木材等基面上，能很快渗入基层孔隙中，待溶剂挥发后，便与基面牢固结合。冷底子油形成的待溶剂挥发后，便与基面牢固结合。冷底子油形成的涂膜较薄，一般不单独作防水材料使用，只作某些防涂膜较薄，一般不单独作防水材料使用，只作某些防水材料的配套材料。施工时在基层上先涂刷一道冷底水材料的配套材料。施工时在基层上先涂刷一道冷底子油，再刷沥青防水涂料或铺油毡。
35、冷底子油可封闭子油，再刷沥青防水涂料或铺油毡。冷底子油可封闭基层毛细孔隙，使用基层形成防水能力；使基层表面基层毛细孔隙，使用基层形成防水能力；使基层表面变为憎水性，为粘结同类防水材料创造了有利条件。变为憎水性，为粘结同类防水材料创造了有利条件。冷底子油应涂刷于干燥的基面上，不宜在有雨、冷底子油应涂刷于干燥的基面上，不宜在有雨、雾、露的环境中施工，通常要求与冷底子油相接触的雾、露的环境中施工，通常要求与冷底子油相接触的水泥砂浆的含水率水泥砂浆的含水率1010。7.2沥青混合料的组成与性质沥青混合料的组成与性质n n1) 1) 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的定义与分类沥青
36、混合料的定义与分类沥青混合料沥青混合料沥青混合料沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成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的混合料的总称。工程上最常用的沥青混合料有两类：两类：n n沥青混凝土混合料沥青混凝土混合料是由适当比例的粗集是由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合料、细集料及填料组成的符合规定级配规定级配的矿料，的矿料，与沥青结合料拌和而制成的符合技术标准的沥青与沥青结合料拌和而制成的符合技术标准的沥青混合料混合料(Asphaltconcretemixture(Asphaltconcretemixture，简称简称ACAC，采采用圆孔筛时用用圆孔筛
37、时用LHLH表示表示) )。沥青碎石混合料沥青碎石混合料n n沥青碎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：沥青混合料的特点：沥青混合料的特点：1 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、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，路面低温抗裂性。不需设施工缝和伸缩缝，路面低温抗裂性
38、。不需设施工缝和伸缩缝，路面 平整有弹性。平整有弹性。平整有弹性。平整有弹性。2 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 3、施工方便，速度快，养护期短。、施工方便，速度快，养护期短。、施工方便，速度快，养护期短。、施工方便，速度快，养护期短。4 4、可分期改造和再生利用。、可分期改造和再生利用。、可分期改造和再生利用。、可分期改造和再生利用。5 5、密密密密实实实实的的的的沥沥沥沥青青青青混混混混凝凝凝凝土土土土透透透透水水水水性性性性小小小小，防防防防止止止止路路路路表表表表水
39、水水水进进进进入入入入基基基基层层层层和和和和路路路路基基基基，提提提提高高高高了了了了路路路路面面面面结结结结构构构构的的的的整整整整体体体体强强强强度度度度和和和和稳稳稳稳定性。定性。定性。定性。6 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、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，引起路面破破破破坏坏坏坏，由由由由于于于于设设设设计计计计施施施施工工工工等等等等原原原原因因因因，水水水水分分分分一一一一旦旦旦旦进进进进入入入入基基基基层层层层和和和和路路路路基基基基就就就就难难难难排排排排出出出出去去去去，如如如如遇遇遇遇水水
40、水水温温温温性性性性较较较较差差差差的的的的基基基基层层层层材材材材料料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。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 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。、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沥青混合料的特点沥青混合料分类沥青混合料分类分类方法分类方法种类种类结合料结合料石油沥青混合料石油沥青混合料煤沥青混合料煤沥青混合料最大粒径最大粒径
41、特粗式特粗式粗粒式粗粒式中粒式中粒式 细粒式细粒式砂粒砂粒式式矿料级配矿料级配密级配密级配沥青混沥青混凝土混凝土混合料合料半开级半开级配沥青配沥青混合料、混合料、开级配开级配沥青混沥青混合料合料间断级配沥青间断级配沥青混合料混合料施工条件施工条件热拌热热拌热铺沥青铺沥青混合料混合料热拌冷热拌冷铺沥青铺沥青混合料混合料冷拌冷铺沥青混合料冷拌冷铺沥青混合料沥青混合料的分类n n (1) 按分类按分类n n 石油沥青混合料以石油沥青为结合料的沥青混合料（包括：粘稠石油沥青、乳化石油沥青及液体石油沥青）。n n煤沥青混合料以煤沥青为结合料的沥青混合料。(2)按施工温度分类n n 按沥青混合料拌制和摊铺
42、温度分为：n n热拌热铺沥青混合料简称热拌沥青混合料。沥青与矿料在热态拌和、热态铺筑的混合料。n n常温沥青混合料以乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌制、铺筑的混合料。(3)按矿质集料级配类型分类n n连续级配沥青混合料沥青混合料中的矿料是按级配原则，从大到小各级粒径都有，按比例相互搭配组成的混合料，称为连续级配混合料。n n间断级配沥青混合料连续级配沥青混合料矿料中缺少一个或两个档次粒径的沥青混合料称为间断级配沥青混合料。(4)按混合料密实度分类n n密级配沥青混凝土混合料按密实级配原则设计的连续型密级配沥青混合料，但其粒径递减系数较小，剩余空隙率小于10。密级配沥青混凝土混合料按其剩余
43、空隙率又可分为I型沥青混凝土混合料：剩余空隙率37；II型沥青混凝土混合料：剩余空隙率410。n n开级配沥青混凝土混合料按级配原则设计的连续型级配混合料，但其粒径递减系数较大，剩余空隙率大于15。亦有将剩余空隙率介于密级配和开级配之间的（即剩余空隙率1015）混合料称为半开级配沥青混合料。(5)按最大粒径分类n n沥青混凝土混合料的集料最大粒径可分为下列4类：n n粗粒式沥青混合料集料最大粒径等于或大于26.5mm（圆孔筛30mm）的沥青混合料。n n中粒式沥青混合料集料最大粒径为16mm或19mm（圆孔筛20mm或25mm）的沥青混合料。n n细粒式沥青混合料集料最大粒径为9.5mm或13
44、.2mm（圆孔筛10mm或15mm）的沥青混合料。砂粒式沥青混合料集料最大粒径等于或小于4.75mm（圆孔筛5mm）的沥青混合料，也称为沥青石屑或沥青砂。n n沥青碎石混合料除上述4类外，尚有：特粗式沥青碎石混合料，集料最大粒径37.5mm（圆孔筛40mm）以上。n n热拌沥青混合料是沥青混合料中最典型的品种，其它各种沥青混合料均为由其发展而来的亚种。本节主要详述它的组成结构、技术性质、组成材料和设计方法。7.2.1沥青混合料的组成结构n 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 n沥青混合料的组成结构有两种相互对立的理论：表面
45、理论和胶浆理论。悬浮密实结构n n悬浮密实结构悬浮密实结构悬浮密实结构悬浮密实结构连续密级配连续密级配的沥青混合料，由于细集料的的沥青混合料，由于细集料的数量较多，粗集料被细集料挤开，因此，粗集数量较多，粗集料被细集料挤开，因此，粗集料以悬浮状态位于细集料之间。这种结构的沥料以悬浮状态位于细集料之间。这种结构的沥青混合料的青混合料的密实度较高，但稳定性较差密实度较高，但稳定性较差。对双。对双层或三层结构的沥青路面，其中至少必须有一层或三层结构的沥青路面，其中至少必须有一层层型密级配沥青配合料。对干燥地区的高等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级公路，也
46、可采用这种结构的沥青混合料做表层。层。骨架空隙结构n n骨架空隙结构骨架空隙结构骨架空隙结构骨架空隙结构连续开级配连续开级配的沥青混合料，由于细集料的的沥青混合料，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，的变化影响较小，稳定性较好，稳定性较好，但沥青与矿料但沥青与矿料的粘结力较小，空隙率大，的粘结力较小，空隙率大，耐久性差耐久性差。当沥青。当沥青路面采用这种形式的沥青混
47、合料时，沥青面层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。下必须做下封层。骨架密实结构n n骨架密实结构骨架密实结构骨架密实结构骨架密实结构间断密级配间断密级配的沥青混合料，是上面两种结的沥青混合料，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，这种结构的沥青混料之间的空隙中去，因此，这种结构的沥青混合料的合料的密实度、强度和稳定性都比较好密实度、强度和稳定性都比较好。目前，目前，这种结构形式的沥青混合料路面还用得比较少，这种结构形
48、式的沥青混合料路面还用得比较少，处于研究阶段。处于研究阶段。 沥青混合料的典型组成结构n na a悬浮密实结构；悬浮密实结构；悬浮密实结构；悬浮密实结构；b b骨架空隙结构；骨架空隙结构；骨架空隙结构；骨架空隙结构；c c骨架密实结构骨架密实结构骨架密实结构骨架密实结构 表面理论和胶浆理论n n随着对沥青混合料组成结构研究的深入，随着对沥青混合料组成结构研究的深入，目前对传统的理论提出不同看法。因此，对沥青目前对传统的理论提出不同看法。因此，对沥青混合料的组成结构有下列两种互相对立的理论。混合料的组成结构有下列两种互相对立的理论。凡不冠以特加说明的沥青混合料均指热拌沥凡不冠以特加说明的沥青混合
49、料均指热拌沥青混合料。其它类型的沥青混合料必须冠以说明，青混合料。其它类型的沥青混合料必须冠以说明，如：常温沥青混合料等。如：常温沥青混合料等。n n表面理论表面理论表面理论表面理论（SurfacetheorySurfacetheory）按传统的理按传统的理解，沥青混合料是由粗集料、细集料和填料经人解，沥青混合料是由粗集料、细集料和填料经人工组配成密实的级配矿质骨架，此矿质骨架由稠工组配成密实的级配矿质骨架，此矿质骨架由稠度较稀的沥青混合料分布其表面，而将它们胶结度较稀的沥青混合料分布其表面，而将它们胶结成为一个具有强度的整体。这种理论认识可图解成为一个具有强度的整体。这种理论认识可图解如下如
50、下：胶浆理论n n（Mortartheory）近代某些研究从胶浆理论出发，认为沥青混合料是一种多级空间网状结构的分散系。它是以粗集料为分散相而分散在沥青砂浆的介质中的一种粗分散系；同样，砂浆是以细集料为分散相而分散在沥青胶浆介质中的一种细分散系；而胶浆又是以填料为分散相而分散在高稠度的沥青介质中的一种微分散系。这种理论认识可图解如下：两种理论的主要区别是，表面理论重点突出矿质骨料的骨架作用，强度的关键首先是矿质骨料的强度和密实度；而胶浆理论则突出沥青胶结构在混合料中的作用，以及沥青与填充料之间的关系，这对沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性的影响尤为重要。7.2.2沥青混合料的技术性质n n(1
51、) 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 n矿粉粒径小于0.074毫米的矿质粒料。多用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 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
52、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.高温稳定性高温稳定性n n沥青混合料高温稳定性，是指沥青混合沥青混合料高温稳定性，是指沥青混合料在夏季高温（通常为料在夏季高温（通常为6060）条件下，经车辆）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荷载长期重复作用后，不产生车辙和波浪等病害的性能。害的性能。n n我国现行国标采用我国现行国标采用马歇尔稳定度马歇尔稳定度马歇尔稳定度马歇尔稳定度试验试验来评来评价沥青混合料高温稳定性；对高速公路、一级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，还公
53、路、城市快速路、主干路用沥青混合料，还应通过应通过车辙试验车辙试验检验其抗车辙能力。检验其抗车辙能力。n 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。马歇尔稳定度马歇尔稳定度是是将选定级配组成的矿质混合科，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，击实成直径料，击实成直径101.6mm101.6mm，高，高63.5mm63.5mm的圆柱形试件，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按规定条件保温，然后把试件迅速卧放在弧形加荷头内，以荷头内，以50.5mm50.5mmminmin的速度加压
54、。当试件达到的速度加压。当试件达到破坏时的最大荷载即为稳定度（破坏时的最大荷载即为稳定度（kNkN），），；流值流值是达到最大破坏荷载时试件的垂直变形是达到最大破坏荷载时试件的垂直变形(0.1mm)(0.1mm)。n n车辙试验测定的是动稳定度动稳定度。沥青混合料的沥青混合料的动稳定度动稳定度是指标准试件在规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迹上，在一定时间内反复行走( (形成一定的形成一定的车辙深度车辙深度) )产生产生lmmlmm变形所需的行走次数变形所需的行走次数( (次次mm)mm)。n n 点击观看马歇尔
55、稳定度试验点击观看马歇尔稳定度试验n 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马歇尔稳定度和流值试验2.低温抗裂性低温抗裂性n n沥青混合料不仅应具备高温的稳定性同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，时，还要具有低温的抗裂性，以保证路面在冬季以保证路面在冬季低温时不产生裂缝。低温时不产生裂缝。n n沥青混合料是粘沥青混合料是粘弹弹塑性材料，其物理性塑性材料，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。青混合料表现为弹性性质，变形能力大大降低。在外部
56、荷载产生的应力和温度下降引起的材料的在外部荷载产生的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，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。产生低温裂缝。n 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.耐久性耐久性n n沥青混合料在路面中，长期受自然因素沥青混合料在路面中，长期受自然因素( (阳光、热、水分等阳光、热、水分等) )的作用，为使路面具有较的作用，为使路面具有较长的使用年限，必须具有较好的耐久性
57、。长的使用年限，必须具有较好的耐久性。n n沥青混合料的耐久性与沥青混合料的耐久性与组成材料的性质组成材料的性质和配合比有密切关系和配合比有密切关系，首先，沥青在大气因素，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，沥面的使用品质下降。其次，以耐久性考虑，沥青混合料应有较高的密实度和较小的空隙率，青混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但是，空隙率过小，将影响沥青混合料的高温稳定性。
58、因此，在我国的有关规范中，对空隙稳定性。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。率和饱和度均提出了要求。影响沥青混合料耐久性的主要因素影响沥青混合料耐久性的主要因素n n孔隙率孔隙率一定量的空隙率是必要的；一定量的空隙率是必要的；空隙率太大对力学性能和耐久性不利。空隙率太大对力学性能和耐久性不利。n n耐水性耐水性耐水性：沥青混合料饱水后，矿料与沥青粘结力降低，剥耐水性：沥青混合料饱水后，矿料与沥青粘结力降低，剥落，体积膨胀。落，体积膨胀。评定指标：残留稳定度评定指标：残留稳定度耐水性差，耐久性也差耐水性差，耐久性也差n n填隙率填隙率沥青用量过少，塑性降低，空隙率增大，耐水性
59、下降；沥青用量过少，塑性降低，空隙率增大，耐水性下降；沥青用量过多，降低高温稳定性和抗滑能力。沥青用量过多，降低高温稳定性和抗滑能力。4.抗滑性抗滑性 n n 随着现代交通车速不断提高，对沥青路面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。的抗滑性提出了更高的要求。沥青路面的抗滑沥青路面的抗滑性能与集料的表面结构性能与集料的表面结构( (粗糙度粗糙度) )、级配组成、级配组成、沥青用量等因素有关。沥青用量等因素有关。为保证抗滑性能，面层为保证抗滑性能，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
60、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用且及控制沥青的含蜡量等措施均可提高路面的抗滑性。面的抗滑性。 5.施工和易性施工和易性n 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 n从混合料的材料性质看，影响施工和易性的是混合料的级配和沥青用量。n n如粗、细集料的颗粒大小相差过大，缺乏中如粗、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集料太少，沥青层不容易均匀的留在粗
61、颗粒表面；如细集料过多，则使拌和困难。如沥表面；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，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，或矿物质量不好，则混合料容易粘结成块，不易摊铺。不易摊铺。7.3沥青混合料配合比设计n n7.3.17.3.1沥青混合料组成材料的技术性质沥青混合料组成材料的技术性质n n1 1沥青材料沥青材料n n不同型号的沥青材料，具有不同的技术指标，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，在选择沥适用于不同
62、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、青材料的时候，要考虑到气候条件、交通量、施工方法等情况，施工方法等情况，寒冷地区宜选用稠度较小，寒冷地区宜选用稠度较小，延度较大的沥青，以免冬季裂缝；较热地区选延度较大的沥青，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，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。和联结层宜用较稀的沥青。2粗集料粗集料n 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
63、岩石轧制成接近于立方体、表面粗糙、具有棱角的颗粒。n 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细集料细集料n n沥青混合料的细集料可根据当地条件及混合沥青混合料的细集料可根据当地条件及混合料级配要求选用天然砂或人工砂，在缺少砂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、粘土含量不大于净、粘土含量不大于3 3
64、。4矿粉矿粉n 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沥青混合料配合比设计n n沥青混合料配合比设计通常按下列两步进行，沥青混合料配合比设计通常按下列两步进行，首先首先选择矿质混合料的配合比例，使矿质混合料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；适当的配合比例；然后然后确定矿料与沥青的用量比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
65、波例，即最佳沥青用量。在混合料中，沥青用量波动动0.50.5的范围可使沥青混合料的热稳定性等技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、空隙率、饱和度等试验数值选过稳定度、流值、空隙率、饱和度等试验数值选择出最佳沥青用量。择出最佳沥青用量。（一一一一）、沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料配配配配合合合合比比比比设设设设计计计计的的的的任任任任务务务务：就就就就是是是是通通通通过过过过确确确确定定定定粗粗粗粗集集集集料料料料、细细细细集集集集料料料料、矿矿矿矿粉粉粉粉和和和和沥沥沥沥青青青青之之之之间间
66、间间的的的的比比比比例例例例关关关关系系系系，使使使使沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料的的的的各各各各项项项项指指指指标标标标达达达达到到到到工工工工程程程程要要要要求求求求，让让让让沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料的的的的强强强强度度度度、稳稳稳稳定定定定性性性性、耐耐耐耐久久久久性性性性、平平平平整整整整度度度度等各项要求，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。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。（二二二二）沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料配配配配合合合合比比比比设设设设计计计计包包包包括括括括：试试试试验验
67、验验室室室室配配配配合合合合比比比比设设设设计计计计、生生生生产产产产配配配配合合合合比比比比设设设设计计计计和和和和试试试试拌拌拌拌试试试试铺铺铺铺配配配配合合合合比比比比调调调调整整整整等三个阶段。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。等三个阶段。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。 试试试试验验验验室室室室配配配配合合合合比比比比设设设设计计计计分分分分为为为为矿矿矿矿质质质质混混混混合合合合料料料料配配配配合合合合组组组组成成成成和和和和沥沥沥沥青最佳用量确定两部分。青最佳用量确定两部分。青最佳用量确定两部分。青最佳
68、用量确定两部分。1 1、矿矿矿矿质质质质混混混混合合合合料料料料的的的的组组组组成成成成设设设设计计计计：是是是是让让让让各各各各种种种种矿矿矿矿料料料料以以以以最最最最佳佳佳佳比比比比例例例例相相相相混混混混合合合合，从从从从而而而而在在在在加加加加入入入入沥沥沥沥青青青青后后后后，使使使使沥沥沥沥青青青青混混混混凝凝凝凝土土土土既既既既密密密密实实实实，又又又又有有有有一一一一定定定定的的的的空空空空隙隙隙隙，供供供供夏夏夏夏季季季季沥沥沥沥青青青青的的的的膨膨膨膨胀胀胀胀，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：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
69、分下列几步：1 1）. .确定沥青混合料类型确定沥青混合料类型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沥青混合料用于什么样的公路等级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沥青混合料用于什么样的公路等级路路路路面面面面类类类类型型型型及及及及哪哪哪哪一一一一结结结结构构构构层层层层，根根根根据据据据各各各各层层层层的的的的不不不不同同同同要要要要求求求求，选择沥青混合料类型。选择沥青混合料类型。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
70、（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与与最最大大粒粒径径D之之比比应应控控制制在在hD23。3 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根根据据据据确确确确定定定定下下下下来来来来的的的的沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料
71、料料料类类类类型型型型，参参参参照照照照公公公公路路路路沥沥沥沥青青青青路路路路面面面面施施施施工工工工技技技技术术术术规规规规范范范范（GBJ92-93GBJ92-93）推推推推荐荐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。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 4）测测测测出出出出矿矿矿矿质质质质集集集集料料料料的的的的密密密密度度度度、吸吸吸吸水水水水率率率率、筛筛筛筛分分分分情情情情况况况况以以以以及沥青的密度。及沥青的密度。及沥青的密度。及沥青的密度。5 5）采采采采用用用用图图图图解解解解法法法法或或或或数数数数解解解解法法法法
72、，求求求求出出出出已已已已知知知知级级级级配配配配的的的的粗粗粗粗集集集集料料料料、细细细细集集集集料料料料和和和和矿矿矿矿粉粉粉粉之之之之间间间间的的的的比比比比例例例例关关关关系系系系，求求求求得得得得的的的的合合合合成成成成级配应根据下列要求作必要的配合比调整。级配应根据下列要求作必要的配合比调整。级配应根据下列要求作必要的配合比调整。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
73、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 1）按按按按所所所所设设设设计计计计的的的的矿矿矿矿料料料料配配配配合合合合比比比比配配配配制制制制五五五五组组组组矿矿矿矿质质质质混混混混合合合合料料料料，每每每每组组组组按按按按规规规规范
74、范范范推推推推荐荐荐荐的的的的沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量（或或或或油油油油石石石石比比比比）范范范范围围围围加加加加入入入入适适适适量量量量沥沥沥沥青青青青，沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量按按按按0.50.5间间间间隔隔隔隔递递递递增增增增，拌拌拌拌和和和和均匀，制成马歇尔试件。均匀，制成马歇尔试件。均匀，制成马歇尔试件。均匀，制成马歇尔试件。2 2）根根根根据据据据集集集集料料料料吸吸吸吸水水水水率率率率大大大大小小小小和和和和沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料的的的的类类类类型型型型采采采采用用用用合合合合适适适适的的的的方方方方法法法法，测测测测出出出出试试试试件件件件的的
75、的的实实实实测测测测密密密密度度度度，并并并并计计计计算算算算理理理理论密度、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。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 3）进进进进行行行行马马马马歇歇歇歇尔尔尔尔试试试试验验验验，测测测测定定定定稳稳稳稳定定定定度度度度和和和和流流流流值值值值这这这这二二二二个个个个力学指标。力学指标。力学指标。力学指标。4）以以以以沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量为为为为横横横横坐坐坐坐标标标标，以以以以实实实实测测测测密密密密度度度度、空空空空隙隙隙隙率率率率、饱饱饱饱和和和和度度度度、稳稳稳稳定定
76、定定度度度度、流流流流值值值值为为为为纵纵纵纵坐坐坐坐标标标标，分分分分别别别别将将将将试试试试验验验验结结结结果果果果点点点点入入入入坐坐坐坐标标标标中中中中，沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量与与与与这这这这些些些些指指指指标标标标之之之之间间间间连连连连成成成成关关关关系曲线。系曲线。系曲线。系曲线。从从从从图图图图中中中中取取取取相相相相应应应应于于于于密密密密度度度度最最最最大大大大值值值值的的的的沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量 ，相相相相应应应应于于于于稳稳稳稳定定定定度度度度最最最最大大大大值值值值的的的的沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量 ，相相相相应应应应于于于于规规规规定定定
77、定空空空空隙隙隙隙率率率率范范范范围围围围的的的的中中中中值值值值的的的的沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量 。以以以以三三三三者者者者平平平平均均均均值作为最佳沥青用量的初始值。值作为最佳沥青用量的初始值。值作为最佳沥青用量的初始值。值作为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（
78、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根根据据据据沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料马马马马歇歇歇歇尔尔尔尔试试试试验验验验技技技技术术术术标标标标准准准准，确确确确定定定定各各各各关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线上上上上沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量范范范范围围围围 ，取取取取各各各各沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量范范范范围围围围的的的的共共共共同同同同部部部部分分分分，即即即即为为为为沥沥沥沥青青青青最最
79、最最佳佳佳佳用用用用量量量量范范范范围围围围，求其中值求其中值求其中值求其中值 。按按按按最最最最佳佳佳佳沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量初初初初始始始始值值值值 ，在在在在上上上上述述述述关关关关系系系系曲曲曲曲线线线线中中中中取取取取相相相相应应应应的的的的各各各各项项项项指指指指标标标标值值值值，当当当当各各各各项项项项指指指指标标标标值值值值均均均均符符符符合合合合马马马马歇歇歇歇尔尔尔尔试试试试验验验验技技技技术术术术标标标标准准准准时时时时，由由由由 和和和和 确确确确定定定定最最最最佳佳佳佳沥沥沥沥青青青青用用用用量量量量，如如如如不不不不能能能能符符符符合合合合规规规规定定定定
80、时时时时，应应应应重重重重新新新新进进进进行行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。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。 沥青混合料试件的饱和度沥青混合料试件的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
81、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：空空空空隙隙隙隙率率率率：是是是是指指指指空空空空隙隙隙隙的的的的体体体体积积积积占占占占沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料总总总总体体体体积积积积的百分率，它是由理论密度和实测密度求得。的百分率，它是由理论密度和实测密度求得。的百分率，它是由理论密度和实测密度求得。的百分率，它是由理论密度和实测密度求得。 空空空空隙隙隙隙率率率率是是是是评评评评价价价价沥沥沥沥青青青青混混
82、混混合合合合料料料料压压压压实实实实程程程程度度度度的的的的指指指指标标标标。空空空空隙隙隙隙率率率率的的的的大大大大小小小小，直直直直接接接接影影影影响响响响沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料的的的的技技技技术术术术性性性性质质质质，空空空空隙隙隙隙率率率率大大大大的的的的沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料，其其其其抗抗抗抗滑滑滑滑性性性性和和和和高高高高温温温温稳稳稳稳定定定定性性性性都都都都比比比比较较较较好好好好，但但但但其其其其抗抗抗抗渗渗渗渗性性性性和和和和耐耐耐耐久久久久性性性性明明明明显降低，而且对强度也有影响。显降低，而且对强度也有影响。显降低，而且对强度也有影响。显降低，而且对强度也有影响。残留稳定度n 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，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定度与标准马歇尔稳定度的百分比即为残留稳定度。残留稳定度。
