土木工程材料6 沥青混凝土

温度对沥青混合料抗剪强度的影响
c
400 300
ϕ
0.6 0.5 0.4
ϕ=f(T) c=f(T)
200 100
0.3 0.2
10
20
30
40
50 60
T(°C)
沥青混合料的强度构成

形变速率对沥青混合料抗剪强度的影响
c
400 0.6 300 0.5 0.4 0.3 0.2 ϕ
c=f(v) ϕ=f(v)
密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准
高速公路、一级公路 试验指标 单位 夏炎热区 夏热区及夏凉区（2-1、2-2、 （1-1、1-2、1-3、1-4区） 2-3、2-4、3-2区） 中轻交通 击实次数（双面） 试件尺寸 深约9Omm 以内 空隙率VV 深约90mm 以下 稳定度MS 不小于 流值FL 设计空隙 率 /% 矿料 间隙率 VMA/% 不小于 2 3 4 5 6 沥青饱和度VFA/% 次 mm % % kN mm 2～4 1.5～4 3～5 3～6 8 2～4.5 2～4 4～6 重载交通 75 Ф101.6mm×63.5mm 2～4 2～4 3～5 3～6 3～6 3～6 5 2～4.5 2～ 4 — 3 2～ 5 4.7 5 15 16 17 18 19 中轻交通 重载交通 50 其他等级 公路 行 人 道 路 50
马歇尔稳定度试验 沥青混合料试件制作方 法 试件尺寸与集料公称最 大粒径的关系 沥青的粘度与温度关系 沥青混合料拌和与试件 击实
沥青混合料的技术指标

沥青混合料的物理指标

油石比

沥青质量与矿料质量的比例 试件吸水体积占沥青混合料毛体积的百分率
吸水率

表观密度与毛体积密度 理论最大相对密度
（1）按结合料分类：石油沥青混合料
煤沥青混合料
（2）按沥青混合料制造工艺分类：
热拌热铺沥青混合料、温拌沥青混合料 常温冷拌沥青混合料、再生沥青混合料
（3）按矿质集料级配类型分类：
连续级配沥青混合料 间断级配沥青混合料
沥青混合料的应用与分类
(4)按混合料密实度分类： 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， 与沥青结合料拌和而成，设计空隙率较小的密实式 沥青混合料。 矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较 少，设计空隙率18％的混合料。 空隙率在6％～12％的半开式沥青混合料。

表面理论
沥青混合料

胶浆理论
分散相—粗集料
粗集料 矿质骨架 细集料 填 料 结合料—沥青
沥青混合料（粗分散系） 分散介质—砂浆（细分散系）
分散相—细集料 分散相—填料 分散介质—沥青胶结物（微分散系） 分散介质—沥青
二、沥青混合料的强度构成
沥青混合料组成结构按其矿质混合料的组成分为：
（1）悬浮-密实结构:连续型密级配 （2）骨架-空隙结构:连续型开级配 （3）密实-骨架结构:间断型密级配
马歇尔试验 三项指标：马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数。 ① 稳定度：指标准试件在规定温度和加荷速度下，在马歇 尔仪中最大的破坏荷载，单位：kN。 ② 流值：达到最大破坏荷重时试件的垂直变形，单位： mm 。 ③ 马歇尔模数：由稳定度和流值计算得到，即为稳定度除 以流值的商。可以间接地反映沥青混合料的抗 车辙能力。
内磨擦力
沥青混合料
影响车辙深浅的主要因素
1．行车荷载（轴重，轮胎压力） 2．交通量和渠化程度 交通和气候条件 3．荷载作用时间和水平力（交叉口） 4．路面温度（气温、日照等） 沥青层厚度和结构类型（柔性路面或半刚性路面）
粘结力
返回
沥青混合料的低温抗裂性
沥青混合料在低温下抵抗断裂破坏的能力
沥青混合料的低温抗裂性
Vacuum Saturation
沥青路面的水稳定性

减小沥青路面水害的技术措施

路面结构措施 材料选择对策 掺加抗剥离剂

消石灰 有机分子材料抗剥离剂

沥青混合料配合比设计对策 施工注意事项
返回
沥青混合料的疲劳特性
AC Mix Base
εt
Subgrade Longitudinal pavement profile

（2）强度理论：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。

由于沥青与集料间产生的粘结力； 由于骨料与骨料间产生的内摩阻力
τ = c + σtgφ
τ = f ( c, ϕ )
沥青混合料的强度构成
影响沥青混合料强度的因素

1）影响沥青混合料抗剪强度的内因
① 沥青粘度的影响： 沥青混合料的粘聚力Ｃ随沥青粘度的增加而增加， 同时内摩擦角稍有提高。 ② 沥青与矿料化学性质的影响： 沥青与矿料相互作用与沥青的化学性质和矿粉性质 有关。当矿粉颗粒之间由结构沥青膜所联结时,可以获 得更大的粘聚力。若颗粒之间是自由沥青所联结时： 则具有较小的粘聚力。
AC-25 ATB-25 中粒式 AC-20 AC-16 细粒式 砂粒式 设计空隙 率 (％ ) AC-13 AC-10 AC-5 3～5 － － － － － 3～6
SMA-16 OGFC-16 SMA-13 OGFC-13 SMA-10 OGFC-10 3～4 >18
沥青混合料的强度构成

沥青混合料的组成结构
沥青混合料的高温稳定性
1）定义： 是指沥青混合料在夏季高温（通常为60℃） 条件下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生 车辙和波浪等病害的性能。
沥青混合料的高温稳定性
沥青混合料的高温稳定性
沥青混合料的高温稳定性
沥青混合料的高温稳定性
2）评价方法：马歇尔稳定度、动稳定度等 25
Permanent Deform., mm
沥青混合料的强度构成

沥青与矿料之间 的相互作用

物理吸附 化学吸附 组分扩散
沥青混合料的强度构成

③沥青用量的影响：
不同沥青用量时的沥青混合料结构和C，φ值变化示意图 a) 沥青用量不足；b) 沥青用量适中；c) 沥青用量过量
沥青混合料的强度构成


④ 矿料比表面积的影响： 矿料的比表面积越大，形成的沥青膜越薄，结构沥 青所占的比例越大，凝聚力越大。 ⑤矿质集料的级配类型、粒度、表面性质的影响
200 100
1
2
3
4
5
V
沥青混合料的强度构成

提高沥青混合料强度的措施

提高集料间的嵌挤力与摩阻力 提高沥青与集料间的粘聚力
三、沥青混合料的技术性质


公路沥青路面应具有平整、密实、抗滑、耐久的品质， 并具有高温抗车辙、低温抗开裂，以及良好的抗水损 害能力。 沥青混合料的高温稳定性 沥青混合料的低温抗裂性 沥青路面的水稳定性 沥青混合料的耐久性 沥青混合料的疲劳特性
矿料的有效相对密度

“因为矿质集料表面是多空隙的，并能不同程度地吸收水分和沥青， 而且水分与沥青的吸收比例随每一种集料而异”[3]。
集料表面空隙空隙
集料颗粒
水能够渗透但沥青 不能渗透的空隙
沥青能够渗透的空隙
沥青混合料的技术指标
Va VMA
Vb
Vba
Vmb
Vse
Vmm
Vsb
沥青混合料的技术指标

沥青混合料的温度收缩系数试验 σ 劲度模量 S (T ⋅ t ) = (T ⋅ t ) ε 沥青混合料的抗拉强度 沥青混合料的极限应变
返回
沥青路面的水稳定性
沥青路面的水稳定性

沥青路面水稳性的测试方法：

浸水马歇尔、冻融劈裂
Heating Pills in Hot Water Bath Applying Load
土木工程材料
沥青混合料
一、沥青混合料的应用与分类

沥青混合料 将粗集料、细集料和填料经人工合理选择级配 组成的矿质混合料与适量的沥青材料经拌和而 成的均匀混合料
矿质混合料 + 粘结材料
(粗集料+细集料+填料）（沥青） （适当比例拌和）
沥青混合料
使用十年的 SMA
使用两年的普 通沥青路面
沥青混合料的应用与分类
沥青混合料的应用与分类

（5）按集料公称最大粒径的大小分类： 特粗式：公称最大粒径等于或大于31.5mm 粗粒式：公称最大粒径26.5mm 中粒式：公称最大粒径16或19mm 细粒式：公称最大粒径9.5或13.2mm 砂粒式：公称最大粒径小于9.5mm
热拌沥青混合料种类
密级配 连续级配 间断级配 开级配 间断级配 半开级 配

开级配沥青混合料


半开级配沥青碎石混合料

粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率
用以分类 粗型密级配 细型密级配 公称最大 的 名称 关键性筛孔通 混合料 粒径 关键性筛孔通 关键性筛 名称 过率 ( ％ ) (mm) 类型 过率(％) 孔(mm) AC-25 AC-25C <40 26.5 4.75 AC-25F >40 AC-20 AC-16 AC-13 AC-10 19 16 13.2 9.5 4.75 2.36 2.36 2.36 AC-20C AC-16C AC-13C AC-10C <45 <38 <40 <45 AC-20F AC-16F AC-13F AC-10F >45 >38 >40 >45
沥青混合料的疲劳特性

沥青混合料疲劳试验

疲劳强度 疲劳寿命
1 N f = K σ
n
沥青混合料的疲劳特性
Fixed
Movable
返回
沥青混合料的技术性质

沥青路面的表面抗滑性 沥青混合料的施工和易性
摩擦系数
四、沥青混合料的技术指标

沥青混合料的力学指标 及体积指标

20 15 10 5 0 0 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 Wheel Passes
Tertiary Secondary
Primary
沥青混合料的高温稳定性
3）车辙试验
动稳定度: 将沥青混合料制成30Omm×30Omm×50mm 的标准试件，在60℃的温度条件下，以一 定荷载的轮子（轮压0.7MPa）,在同一轨迹 上作一定时间的反复行走，形成一定的车 辙深度，然后计算试件变形1mm所需试验车 轮行走的次数。
公称最 最大 大粒径 粒径 混合料类 沥青稳 排水式沥 (mm) (mm) 型 沥青 沥青稳 沥青玛蹄 排水式沥 定碎石 青碎石基 混凝土 定碎石 脂碎石 青磨耗层 层 特粗式 粗粒式 － － ATB-40 ATB-30 SMA-20 ATPB-40 ATPB-30 ATPB-25 >18 － － － AM-20 AM-16 AM-13 AM-10 AM-5 6～12 37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 53.0 37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5
相应于以下公称最大粒径/mm的最小VMA及VFA技术要求/% 26.5 10 11 12 13 14 55～70 19 11 12 13 14 15 16 11.5 12.5 13.5 14.5 15.5 65～75 13.2 12 13 14 15 16 9.5 13 14 15 16 17 70～85
(t 2 − t1 ) ⋅ 42 DS = ⋅ c1 ⋅ c2 d 2 − d1
沥青混合料的高温稳定性

4）其他试验
沥青混合料的高温稳定性

车辙影响因素
1．矿料的最大粒径，5mm 以上的碎石含量 2．碎石的纹理深度， （表面粗糙度）和颗粒形状 3．沥青用量 4．沥青混合料的级配和密实度 1．沥青的标号和高温粘度 2．沥青的感温性 3．沥青与矿料的粘结力 4．沥青矿粉比和矿粉的种类 5．沥青用量 6．混合料的级配和密实度
沥青混合料的强度构成

2）影响沥青混合料抗剪强度的外因

① 温度的影响：
抗剪强度随温度的升高而降低， 粘聚力随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦 角的影响较小。

② 形变速率的影响：
变形速率对沥青混合料的内摩擦角（ ϕ ）影响较小， 而对沥青混合料的粘聚力 （c）影响则较为显著。
沥青混合料的强度构成

压实沥青混合料试件全部为矿料(包括矿料自身内容的孔 隙)及沥青所占有时(空隙率为零)的最大密度(g/cm3)
沥青混合料的技术指标
wenku.baidu.com
沥青混合料的物理指标




试件空隙率 压实沥青混合料内矿料及沥青以外的空隙(不包括自身内部 的孔隙)的体积占试件总体积的百分率 沥青体积百分率 压实沥青混合料内沥青部分的体积占试件总体积的百分率 沥青饱和度 沥青部分的体积占矿料骨架以外的空隙部分体积的百分率 矿料间隙率 矿料部分以外体积(沥青及空隙体积)占试件总体积的百分率
100
密级配
开级配 间断级配
50
0 0.075 0.3 1.18 4.75 19
沥青混合料的强度构成

（1）沥青路面的主要破坏 形式 高温产生车辙——高温时由 于抗剪强度不足或塑性变形 过大而产生推挤等现象 低温出现裂缝——由于低温 时抗拉强度不足或变形能力 较差而产生裂缝现象


沥青混合料的强度构成