第三章沥青混合料2

Ⅳ）除排水式混合料外，每一层都应考虑密水性， 当上层为渗水性结构层时，层间或下层应采取防 渗水或排水措施。 Ⅴ）高速公路紧急停车带、硬路肩应采用与行车道 相同的结构，且表面宜采用密级配混合料铺筑。
2.马歇尔试验配合比设计技术标准
1）沥青混合料的体积特征参数 沥青混合料的体积特征参数有密度、空隙率、矿料间隙 率和沥青饱和度等。
②公称最大粒径确定 一般热拌热铺密级配沥青混合料一层压实厚度不 应小于集料公称最大粒径的2.5倍。对高、一级公 路则不宜小于3倍；SMA、OGFC等混合料则不宜 小于公称最大粒径的2-2.5倍。目的就是保证压实 度，减少集料离析。
③混合料结构组合
各层沥青混合料除考虑路用性能外，还应注意 以下几点： （1）沥青面层宜采用双层或三层式结构，各层之 间应联结成整体，沥青层下洒透层油，沥青层间 洒粘层油。 （2）沥青面层应该是耐久、抗车辙、抗裂、密水、 抗滑等多方面性能要求，且便于施工，还应根据 施工机械、工程造价等综合选择混合料种类。 （3）对高、一级公路为了提高使用寿命或普通沥 青不满足要求时，要对上面层或中面层采取改性 措施，或采用SMA混合料，如需要，二级公路也 可采用SMA或改性沥青。
5.施工和易性
混合料易于拌和、摊铺和 碾压 影响因素 • • • • 混合料的级配 沥青用量 沥青粘度 施工条件：气候温度 、 风速 • 施工设备：拌和设备 、 摊铺机械和压实工具等
第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计
一、沥青路面使用性能的气候分区 1.气候分区指标 按照设计高温指标，一级区划分为3个区； 按照设计低温指标，二级区划分为4个区； 按照设计雨量指标，三级区划分为4个区。 2.气候分区的确定 每个气候分区用3个数字表示：第一个数字代表高温 分区，第二个代表低温分区，第三个代表雨量分区。
（2）沥青混合料的水稳定性与其评价方法
定义：沥青混合料在受水作用后，强度和刚度 保持稳定的能力。 水稳定性不足的表现：混合料颗粒剥落、坑槽、 动水压力作用。
评价方法：
①沥青与集料的粘附试验 水煮法：沸煮3min。 静态水浸法：80℃水浸30min。 光电比色法：光强度比。 搅动水净吸附法：加搅动棍。 详见第二章相关内容。
①
AC适用于各级公路沥青面层的任何结构层。 SMA适用于铺筑新建公路的表、中面层或旧路 面加铺磨耗层。 AM（vv=6-12%）仅适用于混合料拌和设备缺 乏添加矿粉装置或采用人工砂料情况下的三级及 三级以下公路。 ATB（VV=3-6%）仅适用于路面的基层。 ATPB（VV>18%）适用于排水基层。 OGFC（ VV>18% ）适用于高速行车、多雨潮 湿、不易污染、非冻地区的磨耗层。
0.2936 x 0.9393
1
矿料的合成吸水率： x (
sb

1
sa
)
改性沥青混合料：计算 普通沥青混合料：真空法实测
• “BIG BILL”理论密度仪
测试条件：
① 振动频率为120rpm ② 抽真空时间为15～25 min
③ 试验水温为室温
硬石料来源缺乏的情况下，允许掺加一定比例普通集 料作为中等或小颗粒的粗集料，但掺加比例不应超过
粗集料总质量的40％。质量技术要求见表3-7
3. 细集料：一般采用天然砂或人工砂，在缺少砂的 地区，也可以用石屑代替。但对于高等级公路的 面层或抗滑表层，石屑的用量不宜超过砂的用量。 质量技术要求见表3-9。
speed
( 2 1 ) /(t2 t1 )
0
speed ——沥青混合料的低温蠕变速率（1/s· MPa）
σ 0 —— 沥 青 混合料小梁试件下缘的蠕变弯拉应力
（MPa）；
t 1 和 t 2 —— 分别为蠕变稳定期的初始时间和终止时间 （s）； ε1和ε2——分别与时间t1和t2对应的跨中梁底应变。
油石比Pa：沥青质量占矿质混合料（集料）质量百分含 量 沥青质量 Pa 100% 矿质集料质量 Pa 沥青混合料＝沥青质量＋集料质量＝Pa＋∑Pi＝ Pa＋ 100 100 沥青含量Pb ：沥青质量占沥青混合料质量的百分含量
沥青质量 Pb 100% 沥青质量＋矿质集料质 量
Pb 100-Pb
空隙率VV 沥青体积VA 矿料间隙率 VMA＝VV+VA
（1）沥青混合料的密度
①沥青混合料的理论最大密度 假设沥青混合料试件被压实至完全密实，即空 隙率为零的理想状态下单位体积混合料的质量。 对于非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔 试件的同时，以给定的沥青用量拌和2组混合料， 采用真空实测最大相对密度。
2.粗集料
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。 对路面抗滑表层的粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击 性好的碎石或破碎砾石，不可使用筛选砾石、矿渣及
软质集料。用于高速公路、一级公路、城市快速道路、
主干路沥青路面表面层及各类道路抗滑层用的粗集料，
应符合磨光值、道瑞磨耗值和冲击值的要求，对于坚
沥青混合料质量＝沥青质量＋集料质量＝Pb＋∑Pi＝100
对于改性沥青混合料、 SMA 、纤维沥青混合料则 采用（JTG F40－2004）计算理论密度的方法
按油石比计算：
100 P a t 100 P a se a
100 t 按沥青用量计算： (100 Pb )
二、沥青混合料组成材料的技术要求 1、沥青材料：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。在选择沥青材料的时候，要 考虑到交通量（重）、气候条件（热）、 施工方法、沥青面层类型、材料来源等各 种情况选择沥青，这样才能使拌制的沥青 混合料具有较高的力学强度和较好的耐久 性。 可参照第二章表2-6选择沥青。
4.抗滑性
汽车行驶时，路面与车轮间有一定的附着力，阻止 车辆制动时的滑动。
评价方法与指标 构造深度——铺砂法 摩阻系数——摆式摩阻 仪 横向力系数——SFC
影响因素
集料的表面构造：粗糙，抗滑性好（磨光值） 集料的级配组成：粗粒优于细粒 沥青用量：超过标准值，抗滑性就会下降 沥青含量：蜡含量升高则抗滑性降低
第一阶段－蠕变迁移阶段
第二阶段－蠕变稳定阶段 第三阶段－蠕变破坏阶段
③低温弯曲试验：在试验温度-10±0.5℃的条件下， 以50mm/min速率，对沥青混合料小梁试件跨中 施加集中荷载至断裂破坏，记录试件跨中荷载与 挠度的关系曲线。 由破坏时的跨中挠度计算沥青混合料的破坏弯 拉应变。破坏弯拉应变越大，低温柔韧性越好， 抗裂性越好。我国行业标准中，采用低温弯曲试 验的破坏应变指标作为评价改性沥青混合料的低 温抗裂性能。
1 TSR 100% 0
劈裂强度测试
④沥青混合料水稳定性的影响因素
Ⅰ）沥青的性质：沥青酸与沥青酸酐的含量，沥青 的粘度等。
Ⅱ）石料的性质：由SiO2含量决定的石料的酸性、 碱性和中性。
Ⅲ）压实空隙率：＜7%为密水 8%-15% 易水 ＞15%为透水 Ⅳ）车辆荷载 设计中主要考虑：选择原材料，混合料设计中 保证空隙率和饱和度，混合料水稳定性验证。
①预估沥青混合料的开裂 温度：a.间接拉伸试验或 直接拉伸试验可以得出 低温抗拉强度与稳定的 关系。b.混合料劲度模量、 温度收缩系数及降温幅 度计算沥青面层的温度 应力与温度的关系。由 二者交叉得出临界开裂 温度Tp，Tp越低，沥青 混合料的开裂温度越低， 低温抗裂性越好。
应力与温度的关系
②低温蠕变试验：以蠕变变形曲线三阶段中的稳定阶 段的蠕变速率评价沥青混合料的低温性能。蠕变速 率越大，沥青混合料在低温下的变形能力越大，松 弛能力越强，低温抗裂性能越好。
（4）高、一级公路等选择级配类型、确定矿料级 配和最佳沥青用量时，应首先保证各层的组合不 该产生早期破坏。一般： Ⅰ）表面层应具有良好的表面功能、密水、耐久、 抗车辙、抗裂、潮湿区和湿润区应符合潮湿条件 下的抗滑要求，若不满足要求时，宜铺筑抗滑磨 耗层，寒冷地区，还应考虑低温抗裂要求。 Ⅱ）三层式的中面层或双层式下面层应重点考虑高 温抗车辙性能。 Ⅲ）下面层应在考虑高温性能基础上，重点考虑抗 疲劳与抗裂性要求。
（1）评价方法和评价指标 评价方法： ①预估沥青混合料的低温开裂温度； ②评价沥青混合料低温变形能力或应力松弛能 力； ③评价沥青混合料断裂能。 试验方法：等应变加载的破坏试验：间接拉伸 试验、直接拉伸试验；低温收缩试验；低温蠕变 弯曲试验；受限试件温度应力试验；应力松弛试 验；三点弯曲定积分试验；c*积分试验等。
③路面结构尺寸 一般认为窄路面比宽路面的温度裂缝间距近。 ④基层的影响 基层与面层的结合是否连续，保证连续要洒透 层油。 影响沥青混合料低温性能的最主要因素是沥 青的低温劲度，而沥青粘度和温度敏感性是决定 沥青劲度的主要指标，针入度较大、温度敏感性 较低的沥青低温劲度越小，抗裂能力较强。
3.耐久性
受限试件温度应力试验
转折点温度 破裂温度
（2）影响沥青混合料低温性能的因素 ①沥青的性质 感温性：在低温时不至于劲度过大，感温性较低， 劲度变化小。 劲度：劲度越小，抗裂性越好。 针入度：针入度越大，裂缝越少。 延度：0℃延度越好，抗裂性越好。 老化性：老化越严重，劲度越大，开裂越早。
②混合料组成 沥青用量：一般在最佳用量0.5%—-1.0%内波 动对抗裂性能影响不大，但增加沥青用量可降低 混合料劲度。 矿料性质与级配： 吸水性大的骨料，引起裂缝 较多。粗粒径、大空隙的混合料应力松弛能力越 好，但强度低。中粒式比细粒式温度应力小。密 级配强度大，但收缩系数比大空隙的大。一般认 为级配影响不明显。 剥落率：混合料易剥落，则易产生裂缝。
概念：沥青混合料抵抗长时间自然因素（风、日光、 温度、水分等）和行车荷载反复作用的能力。包括 抗老化、水稳定性和抗疲劳性等。
（1）沥青混合料的抗老化性
沥青混合料在使用过程中，受到空气中氧、水、 紫外线等介质的作用，促使沥青逐渐老化或硬化， 致使沥青混合料变脆易裂，从而使沥青路面出现 裂纹或裂缝。 影响因素：外界环境因素：气候温度，日照时 间，紫外线强弱等；沥青性质：抗老化性；压实 空隙率；施工条件：施工温度，拌和时间，沥青 储存温度与时间。 评价方法：延迟老化特性 美国SHRP：短期老化采用强制通风烘箱 （135℃） 老化4h或压实强度2h；长期老化采用 压实试件85 ℃，5d；老化后两试件的强度比。