沥青混合料 第四章 沥青混合料性能

按制造工艺分类

热拌沥青混合料：经人工组配的矿质混合料与粘 稠沥青在专门设备中加热拌和而成，保温运输至 施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料。 冷拌沥青混合料：在常温下拌和、铺筑的沥青混 合料，所用结合料通常为液体沥青或乳化沥青。 再生沥青混合料：把由路面上清除下来的旧沥青 混凝土进行加工处理后的混合料。

特点：较高的粘聚力和内摩阻角，结构的密实度、 强度、稳定性都比较好。理想型。
2.3 沥青混合料的强度理论

路面破坏的主要原因：高温时抗剪强度不足或 塑性变形过剩而产生推及低温时抗拉强度不足 或变形能力较差而产生裂缝。

沥青混合料的三轴试验表明：沥青混合料的抗 剪强度主要取决于粘聚力c和内摩擦角φ。

提高沥青混合料的粘聚力可以采取以下列
措施：改善矿料的级配组成，以提高其压
实后的密实度；增加矿粉含量；采用稠度
较高的沥青；改善沥青与矿料的物理-化学 性质及其相互作用过程。
第三节 沥青混合料的技术性质
高温稳定性 马歇尔试验— 稳定度（0.1mm） 流值 车辙试验— 动稳定度（次／mm） 低温抗裂性 低温弯曲试验 浸水马歇尔试验— 残留稳定度（%） 水稳性
按集料公称最大粒径分类


最大粒径：指要求集料100％通过的最小的标准筛 筛孔尺寸。 公称最大粒径：混合料中筛孔通过百分率为90%100%的最小标准筛孔尺寸。 分类： 1、特粗式：公称最大粒径大于31.5mm。 2、粗粒式：公称最大粒径为26.5mm或31.5mm。 3、中粒式：公称最大粒径为16mm或19mm。 4、细粒式：公称最大粒径为9.5mm或13.2mm 5、砂粒式：公称最大粒径小于9.5mm。


第二节 沥青混合料的组成结构与强度理论
2.1沥青混合料组成结构的现代理论 表面理论认为，沥青混合料是由粗、细集料和矿 粉，大小不同粒径组成密实矿质混合料的骨架， 利用沥青胶结料的粘聚力，在加热状态下施工， 使沥青包裹在矿料的表面，经过压实固结后，将 松散的矿质颗粒胶结成具有一定强度的整体。 胶浆理论认为，沥青混合料是一种具有空间网络 状结构的多级分散体系。它是以粗集料为分散相， 沥青砂浆为分散介质的粗分散系；沥青砂浆又以 细浆料为分散相，沥青胶结物为分散介质的细分 散系；而沥青胶结物又以矿粉为分散相，沥青为 分散介质的微分散系。
冻融劈裂试验— 残留强度比（%）
技术性质
耐久性
耐老化性
耐疲劳性
抗滑性
施工和易性
马歇尔试验指标要求 参考规范
技术标准
《公路沥青路面施工技术规范》 JTG F40-2004
一、高温稳定性

高温稳定性是指在夏季高温条件下，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。
温度（℃） 50 20 0 －10 －35

连续级配沥青混合料：矿料级配组成中从大到 小各级粒径都有，按比例相互搭配组成的沥青 混合料。 间断级配沥青混合料：矿料级配组成中缺少1个 或几个粒径档次而形成的沥青混合料。

按矿料级配组成及空隙率大小分类



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合而成、设 计空隙率较小（3%-6%）的密实式沥青混凝土混合 料（以AC表示）和密实式沥青稳定碎石混合料 （以ATB表示）。 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 6%-12％的半开 式沥青碎石混合料（以AM表示）。 开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料嵌挤 组成，细集料较少，设计空隙率不小于18％的沥 青混合料。
动稳定度：计算试件产生1mm车辙,所需试验车轮 行走次数。

DS
( t1 t2 )42 d1 d 2
c1 c2
(次/mm)
式中：d１、d２——为时间t1、t2的变形量 42——每分钟行走的次数（次／min） c1、c2——试验机或试样修正系数 碾压速度42±1次/min
车轮
行走距离230 ±1mm 600C恒温室中
直径 101.6mm 高63.5mm
下压头
变形F（1/mm）
F1 F1直线流值 FX中间流值 Fm总流值 FX Fm
600C保温45min(模,试件) 加荷速度505mm/min 3--6个试件平均值
b、车辙试验

车辙试验：用标准成型方法，制成300x300x500mm 的沥青混合料试件，在600C温度条件下，以一定 荷载的轮子在同一轨迹上作一定时间的反复行走， 测试试件表面在试验轮反复作用下所形成的车辙 深度。

特点：空隙率大，耐久性差，沥青与矿料的粘聚 力差，热稳定性较好，其强度主要取决于内摩阻 角。当沥青路面采用这种形式的沥青混合料时， 沥青面层下必须作下封层。
３、骨架密实结构
采用间断级配的沥青混合料，综合以上两种结 构之长，既有一定数量的粗骨料形成骨架，又根 据粗集料空隙的多少加入细集料，形成较高的密 实度。这种结构的沥青混合料的密实度、强度和 稳定性都较好，是较理想的结构类型。

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。 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。

马歇尔稳定度是指标准尺寸试件在规定温度和加 荷速度下，在马歇尔仪中所能承受的最大破坏荷 载（kN）； 流值是达到最大破坏荷重时试件的垂直变形（以 0.lmm计）； 马歇尔模数为稳定度除以流值的商，即



马歇尔模数愈大，车辙深度愈小，高温稳定性好。
a.马歇尔试验（三项指标）
荷载 P(KN)
上压头

5、影响沥青混合料强度的外因 1）温度的影响 沥青混合料是一种热塑性材料，它的抗剪强度随 着温度的升高而降低。在材料参数中，粘聚力随温 度升高而显著降低，但是内摩擦角受温度变化的影 响较少。 2）形变速率的影响 沥青混合料是一种粘-弹性材料，它的抗剪强度与 形变速率有密切关系。在其他条件相同的情况下， 变形速率对沥青混合料的内摩擦角影响较小，而对 沥青混合料的粘聚力影响较为显著。试验资料表明， 粘聚力随变形速率的减小而显著提高，而内摩擦角 随变形速率的变化很小。
沥青混合料
第四章 沥青混合料技术性质
第一节 沥青混合料概述

定义：将一定级配的矿质混合料与具有一定粘度 和适当用量的沥青结合料，经充分拌和而形成的 混合料。 分类： 1、按矿质集料级配类型分类； 2、按矿料级配组成及空隙率大小分类； 3、按集料公称最大粒径分类； 4、按制造工艺分类。

按矿质集料级配类型分类

如果颗粒之间接触处由扩散结构膜所联结(如图61b所示），则促成沥青具有更高的粘滞度和更大 的扩散结构膜的接触面积，从而可以获得更大的 颗粒粘着力。反之，如颗粒之间接触处为自由沥 青所联结(如图6-1c所示），则具有较小的粘着力。

沥青与矿料表面的相互作用对沥青混合料 的粘结力和内摩阻角有重要影响，矿料与 沥青的成分不同会产生不同的效果，石油 沥青与碱性石料将产生较多的结构沥青， 有较好的粘附性；而石油沥青与酸性石料 产生较少的结构沥青，粘附性较差。
4、沥青混合料中矿料比面积和沥青用量的影响
由前述沥青与矿粉交互作用的原理可知，结构 沥青的形成主要是由于矿料与沥青的交互作用， 而引起沥青化学组分在矿料表面的重分布。所以 在相同的沥青用量条件下，与沥青产生交互作用 的矿料表面积愈大，则形成的沥青膜愈薄，则在 沥青中结构沥青所占的比率愈大，因而沥青混合 料的粘聚力也愈高。



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 矿料颗粒表面时，沥青胶浆具有最优的粘聚力。 随后，如沥青用量继续增加，则由于沥青用量过 多，逐渐将矿料颗粒推开，在颗粒间形成未与矿 料交互作用的“自由沥青”，则沥青胶浆的粘聚 力随着自由沥青的增加而降低。
平均抗压强度（MPa） 1.0～2.0 2.5～5.0 8.0～13.0 10.0～17.0 18.0～30.0

评价方法
1、马歇尔试验
2、车辙试验

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，对于高速公路、一级公路、 城市快速路、主干路用沥青混合料，还应 通过动稳定度试验检验其抗车辙能力。

提高沥青混合料强度的措施 提高沥青混合料的强度包括两个方面：一是提 高矿质骨料之间的嵌挤力与摩阻力；一是提高沥 青与矿料之间的粘结力。

为了提高沥青混合料的嵌挤力和摩阻力，要选用 表面粗糙、形状方正、有棱角的矿料，并适当增 加矿料的粗度。此外，合理地选择混合料的结构 类型和组成设计，对提高沥青混合料的强度也具 有重要的作用。
0.7MPa
至少三个试件
沥青混合料高温稳定性的影响因素


矿料性质的影响
矿料级配的影响
矿粉的影响
沥青粘度的影响 沥青用量的影响 沥青混合料剩余空隙率、矿料间隙率的影响
二、低温抗裂性

定义：沥青混合料在低温下抵抗断裂破 坏的能力，称为低温抗裂性能。 低温裂缝分类
1、面层低温缩裂

2、温度疲劳裂缝

例如1kg的粗集料的表积约为0.5-3m2，它的比面 即为0.5-3m2/kg，而矿粉用量虽只占7%左右，而 其表面积却占矿质混合料的总表面积的80%以上， 所以矿粉的性质和用量对沥青混合料的强度影响 很大。为增加沥青与矿料物理-化学作用的表面， 在沥青混合料配料时，必须含有适量的矿粉。 提高矿粉细度可增加矿粉比面，所以对矿粉细度 也有一定的要求。希望<0.075mm粒径的含量不要 过少；但是<0.005mm部分的含量亦不宜过多，否 则将使沥青混合料结成团块，不易施工相互作用后， 沥青在矿料表面产生化学组分的重新排列，在矿 料表面形成一层扩散结构膜（如图6-1a所示）， 在此膜厚度以内的沥青称为结构沥青。此膜以外 的沥青称为自由沥青。结构沥青与矿料之间发生 相互作用，并且沥青的性质有所改变；而自由沥 青与矿料距离较远，没有与矿料发生相互作用， 仅将分散的矿料粘结起来，并保持原来性质。