道路建筑材料第五章

（3）按沥青混合料拌合与施工温度
热拌热铺沥青混合料 冷拌冷铺沥青混合料 热拌冷铺沥青混合料 温拌沥青混合料 HMA
第一节
1、矿料的体积与密度
1）矿料的合成密度
沥青混合料技术性质
一、 沥青混合料体积参数
2）矿料的有效体积与有效密度
有效体积：混合料中矿料实体体积、闭口孔隙体积和未吸沥青的 开口孔隙体积之和。
影响因素：
（1）矿料性质
（2）沥青的高温粘度
（3）沥青用量 ⒉低温抗裂性： 评价方法：低温蠕变试验 低温弯曲试验 影响因素：沥青粘度、温度敏感性
⒊耐久性：
影响因素：沥青自身的化学成分、性质； 矿料矿物成分及沥青混合料组成结构（空隙、填隙率）
**应存留残留孔隙率3～6%——膨胀
沥青用量减少0.5%，寿命减少一半。
②车辙试验：60°，同一轮迹，反复行走，产生1 mm变形所 需试验车轮行车次数。动稳定度。
马歇尔试验示意图
• 马歇尔稳定度MS：试件破坏时的最大荷载 • 流值FL ：达到最大荷载时，试件所产生的 垂直流动变形值（以0.1mm计） •马歇尔模数：T= MS 10 FL
马歇尔试验仪
马歇尔自动击实仪
沥青路面的车辙现象
沥青路面车辙形成过程
沥青路面的车辙现象
沥青路面车辙形成过程
沥青路面的车辙现象
压密变形 剪切 流动
沥青路面车辙形成过程
车辙试验
动稳定度 DS
t2 t1 42 c DS
d 2 d1
1 c2
DS——沥青混合料动稳定度(次/mm) d1，d2——时间t1和t2的变形量(mm) 42——每分钟行走次数(次/mm) c1，c2——试验机或试样修正系数
4）.矿料比面和沥青用量 ① 矿料比面 沥青膜薄——较薄,形成结构沥青比例愈大，粘聚力大。 比表面积（比面）：单位质量集料总表面积 ②沥青用量： 不足——不足以形成结构沥青（包裹） 过多——矿料推开——自由沥青（降低） 最佳沥青用量——足以形成薄膜、并能充分粘附矿料颗粒表面， 形成结构沥青，沥青混合料具有最佳粘结力。此时沥青用 量为最佳沥青用量 设计：提出推荐值——试验——图解 计算出最佳沥青用量。
沥青混凝土混合料 由适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规 定级配的矿料，与沥青结合料拌和而制成的符合技 术标准的沥青混合料。 密级配沥青混凝土混合料 各种粒径的颗粒级配连续、相互嵌挤密实的矿料， 与沥青结合料拌和而成，压实后剩余空隙率小于 １０％的沥青混合料。 剩余空隙率３％～６％（行人道路为２％～６％） 的为Ⅰ型密实式沥青混凝土混合料， 剩余空隙率４％～１０％的为Ⅱ型半密实式沥青混 凝土混合料。
③骨架—密实结构： 级配为理想的最佳级配
特点：强度高、热稳定性好、耐久性好。 原因：具有较大的粘聚力和内摩阻角。
沥青玛蹄脂碎石混合料SMA是典型的骨架-密实结构。
二
沥青混合料的强度理论
⒈抗剪强度参数：
主要取决于粘聚力C、摩擦角φ
τ=f（c，φ） τ=c+σtanφ 破坏——主要高温时由于抗剪强度不足，塑性变形过剩而产 生推挤等现象，以及低温脆裂。 （破坏现象：波浪、拥包） 要求：破裂面上可能产生的应力τa不大于沥青混合料的允许 剪应力τR。 即： τa ≤ τR
胶体理论——多级空间网络状结构的多级分散系
2.组成结构类型 ①悬浮—密实结构：细集料多，依靠沥青粘结力； 特点：密实度好、水稳定性好、低温抗裂性和耐久性好； 热稳定差，高温时强度和稳定性下降。 粘聚力较大、摩阻角较小。
②骨架—孔隙结构：粗骨料多，形成骨架；不密实。 特点： 强度高、热稳定性好、耐久性不好。 粘聚力较小、摩阻角较大。

半开级配沥青混合料 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，压实后剩余空 隙率在１０％以上的半开式沥青混合料，也称为 沥青碎石混合料（以ＡＭ表示） 开级配沥青混合料 矿料级配主要由粗集料组成，细集料较少，矿料 相互拨开，压实后空隙率大于１５％的开式沥青 混合料。
二、OGFC混合料
OGFC混合料是开级配抗华磨耗层的缩写，是一种采用高粘度
沥青结合料、高含量粗集料、少量细集料和填料组成的混 合料，设计孔隙率一般在18~25%之间。 技术性质
1.高温稳定性好，抗车辙能力高 2.沥青膜厚度大，良好的耐久性
3.较好的排水性
4.抗滑性能好 适用于行驶快速、中轻型车辆的高速公路、城市快速路和高 架桥、隧道铺面等。
第五章
沥青混合料
1、定义：沥青混合料是矿质混合料与沥青结合料拌和而 成的混合料。 2、分类： （1）按矿质材料的级配类型及混合料的密实度分类
连续密级配沥青混合料
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
AC、ATB
AM
OGFC、ATPB SMA
（2）.按集料公称最大粒径分类 特粗式 粗粒式 中粒式 细粒式 砂粒式
5、沥青混合料试件的矿料间隙率 指压实沥青混合料试件中矿质混合料实体以外的空间体积占 试件总体积的百分率。 6、沥青混合料试件的沥青饱和度（填隙率）
指压实沥青混合料试件中沥青实体体积占矿料骨架实体外的 空间体积的百分率。
大，易泛油、车辙
小，耐久性不好
二、 沥青混合料组成结构 作用： 矿质骨架——粗集料、细集料 结 合 料——沥青 填 料——矿粉，填充和提高沥青的粘结力 1.结构理论有两种： 表面理论——利用沥青胶结料的粘聚力（骨架）

三、热拌沥青混合料配合比设计标准
参数：密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度
验证指标：高温稳定性、水稳定性、低温抗裂性
★四、沥青混合料配合比设计
沥青混合料配合比设计包括（三个阶段） 目标配合比、生产配合比、生产配合比验证。 1.矿质混合料的配合组成设计 1)确定沥青混合料类型
2)确定矿质混合料的级配范围
⒋抗滑性：
影响因素：矿质集料的微表面性质、混合料的级配组成、沥 青用量
超过沥青最佳用量增加0.5%，抗滑性能显著降低。
**酸性、多棱角、含蜡量控制
⒌施工和易性 影响因素：级配、沥青用量、矿粉（过多不宜压实）。
第二节 热拌沥青混合料的组成设计
热拌沥青混合料是由矿料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成， 用保温运输设备运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实 的混合料。HMA
2.确定沥青混合料的最佳沥青用量（马歇尔法）
1）制备试样（φ101.6mm×63.5mm） 2）测定试样的物理指标（密度、空隙率、矿料间隙率、沥青饱和 度） 3）测定力学指标（马歇尔稳定度、流值） 4）测试结果分析，确定OAC
Hale Waihona Puke Baidu
（1）绘制沥青用量与物理力学指标关系图
（2）根据稳定度、密度、沥青饱和度、空隙率确定OAC1 （3）根据各项技术指标要求确定OAC2
3）沥青与矿料在界面上交互作用 在矿料表面形成一层厚度为δo的吸附溶化膜，在此膜厚度以 内的沥青称为“结构沥青”，在此膜厚度以外的沥青称为“自 由沥青”。 结构沥青 膜较薄, 粘度较高, 与矿料之 间有较强 的粘结力。 保持沥青初 始内聚力
碱性岩石（石灰岩等）对石油沥青的吸附性强。
加矿粉——膜变薄。
一、沥青混合料使用性能的气候分区
指标：高温（3个）、低温（4个）、湿度（4个）
某地区气候分区为2-3-2？？？


二、沥青混合料组成材料的技术要求 1.沥青材料 标号选择考虑因素：
气候条件： 公路等级： 交通条件：渠化交通、上坡路段多 结构层中的位置：上面层 稠 下面层 稀
3)矿质混合料配合比设计
（1）组成材料的原始数据测定：筛分曲线、相对密度
（2）计算组成材料的配合比
（3）调整配合比
矿质混合料配合比设计（图解法）P23
纵坐标：10cm 横坐标：15cm. 对角线： 级配中值。 筛孔尺寸确定： 通过百分率——中 值。
图解法：平衡面积法
首尾关系： ①重叠 ②相交 ③相离
2.优良的抗裂性能
3.良好的耐久性 4.较好的抗滑性 5.摊铺和压实性能好 6.能见度好 7.降低噪声
（二）SMA的组成材料 1.沥青——纤维作为稳定剂沥青用量多。
2.集料——粗－轧制碎石（抗剥落剂）；细—机制
砂； 填料-石灰石等碱性岩石磨细的矿粉。 3.纤维——稳定、吸油、增强 （三）SMA的应用 高速公路、城市快速路、干线道路的抗滑表层、公 路重交通路段、交叉口等。
稠
2.粗集料
碎石、破碎砾石、矿渣 1）物理性质：洁净、干燥、无风化、不含杂质 耐 磨性好、表面粗糙、形状近正方体 2）与沥青的粘附性要求
抗剥落方法：？？
3）粒径规格 表3-8
3.细集料
采用天然砂、机制砂和石屑
4.填料(碱性矿粉) 要求：干燥、洁净 使用粉煤灰作为填料时，其用量不得超过填料总量的50%， 烧失量小于12%。
2、沥青混合料试件的毛体积密度
指沥青混合料单位毛体积的干质量。
毛体积包括：沥青体积、矿料有效体积、混合料空隙体积
3、沥青混合料最大理论相对密度 最大理论密度是假设沥青混合料试件被压实至完全密实， 没有空隙的理想状态下单位体积的质量。
油石比？ 沥青含量？ 4、沥青混合料的空隙率 空隙率：指压实状态下沥青混合料内矿料和沥青实体之 外的空隙的体积占试件总体积的百分率。 影响因素：沥青用量、粗集料数量、压实温度 对混合料路用性能的影响：稳定性、耐久性
（4）根据OAC1和OAC2确定OAC
（5）根据气候条件和交通特性调整最佳沥青用量
3、沥青混合料性能检验
水稳定性、高温稳定性、低温抗裂性
第三节
其它沥青混合料
一、沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA） 沥青+少量纤维稳定剂+细集料+填料＋间断级配的粗集料 （一）SMA技术性质 1.高温稳定性好，抗车辙能力高
2、影响沥青混合料抗剪强度的因素
内部因素： 1）.沥青粘度
沥青混合料的粘聚力c是随着沥青的粘度的提高而增加;同时内摩阻 角随着沥青的粘度的提高而提高。
粘度大沥青内部的胶团相互位移时，分散介质抵抗剪切作用力大。
2）矿质混合料的性能 ①级配是影响之一：级配良好。 符合要求：密级配（c大，φ小）、开级配（c小，φ大）、 间断级配（c大，φ大） ②粗度和形状： 粒径大且均匀、 颗粒有棱角，近正立方体，内摩阻角大。

沥青混凝土混合料面层宜采用双层或三层式结构， 其中应有一层及一层以上是Ⅰ型密级配沥青混凝 土混合料。当各层均采用沥青碎石混合料时，沥 青面层下必须做下封层。
外部因素： 5）.温度 随着温度升高—粘聚力值减小，变形能力增强。 随着温度降低—粘聚力值提高，变形能力降低，强度增加， 过低会使路面开裂。
6）变形速率
变形速率增加则粘聚力显著提高，内摩擦角变化不大
三
沥青混合料的技术性质
⒈高温稳定性： 定义：高温条件下，沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形 的能力。（夏季高温、车辙重复、不产生车辙波浪） ①马歇尔稳定度测定：稳定度、流值、马歇尔模数三项指数