沥青混合料的结构
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沥青混合料的结构
是由矿物骨架和沥青结合料所构成的、具有空间网络结构的一种多 项分散体系。
按残留孔隙率划分： 1 密实式（n≤5%） 2 半密实（5%＜n≤10%） 3 半开式（10%＜n≤15%） 4 开 式 （ n >15%）
沥青混合料结构特点： 1 悬浮密实结构 2 骨架空隙结构 3 骨架密实结构
沥青混合料单轴压缩试验确定静回弹模量（T0713-2000）
◆目的与适用范围
本方法适用于测定热拌沥青混合料的抗压回弹模量和抗压强度。按照《公路
沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）确定沥青混合料结构层的设计参数时
应按本方法执行。如无特殊规定，用于计算弯沉的抗压回弹模量的标准试验温度 为20℃，用于验算弯拉应力的抗压回弹模量的标准试验温度为15 ℃。加载速率
0.6~1.0 0.6~1.0 — —
SMA AC-10 AC-20
AC-25 ATB-25 ATB-35 AM-25 AM40 —
沥青贯入式
表5.5.14-2 常用沥青混合料20°C条件下回弹模量取值范围（MPa）（ 新规 ）
沥青种类
沥青混合料类型 70号 90号 道路石油沥 道路石油沥 青 青 110号 道路石油沥 青 SBS 改性沥青
沥青玛蹄脂碎石 中粒式沥青混凝土
密级配粗粒式沥青混凝土 沥青碎石基 层 密级配 半开级配
1200~1600 1000~1400
800~1200 1000~1400 600~800 400~600
1600~2000 1600~2000
1000~1400 1200~1600 — —
1.4~1.9 0.8~1.2
贯入试验压头
试验仪器与试件准备
（3） 可室内成型试件，也可现场钻取芯样后室内切割成型试件。试件标 准直径为150mm，混合料最大公称粒径小于等于16mm时直径可采用 100mm；试件高度为100mm。 （4） 当在拌和厂取样时，应将混合料装在保温桶中，在混合料温度下降 至成型温度前迅速成型试件，不得采用混合料冷却后二次加热制作的试件。 （5） 试件脱模后应测定密度并计算空隙率。 （6） 道路石油沥青混合料试件在常温下放置时间不应小于12h，改性沥 青混合料试件在常温下放置时间宜为48h，且放置时间不应超过7d。
沥青混合料类型 SMA10/SMA13/SMA1 6
AC10/ AC13
AC16/ AC20/AC25 ATB25
8000~12000
9000~13500 7000~11000
7500~11500
8500~13000 -
7000~10500
7500~12000 -
8500~12500
9000~13500 -
Sb ：沥青的劲度模量
上式仅适用当沥青混合料孔隙率 VV=3%, CV =0.7~0.9时，否则进行如下修正： ������ = ������
������������ 1 + (0.01������ ������ − 0.03)
[3] 沥青混合料的强度
抗剪强度
������������ = ������ + ������ ������������������ ∅
注：ATB25为5Hz条件下回弹模量，其他沥青混合料为10Hz条件下回弹模量。
沥青混合料单轴压缩动态模量试验（T0738-2011）
1 目的与适用范围 1.1 本方法适用于测定沥青混合料在线黏弹性范围内的单轴压缩动态模量。在无 侧限条件下，按一定的温度和加载频率对试件施加偏移正弦波或半正矢波轴向压应 力，量测试件可恢复的轴向应变。本方法适用在-10℃、5 ℃、20 ℃、35 ℃及50 ℃条件下采用0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、25Hz的加载频率进行测试。 1.2 本方法适用于试验室制备的直径为100mm±2mm、高为150mm±2.5mm的 沥青混合料圆柱体试件。集料的最大公称粒径不得大于37.5mm。 2.1 材料试验机：能施加偏移正弦波或半正矢形式荷载的加载设备，施加荷载的 频率在0.1—25Hz范围，且施加的最大应力水平应达到2800kPa。加载分辨率能达 到5N。
Sb
弹性S=E
St,T :劲度模量 (MPa ） σ: 应力 ε：总应变 t：荷载作用时间 T：材料的温度
10 ℃ 20 ℃
黏性 S
45 °
3 t
10-8
10-6
10-4 10-2
1
102
104
106 108
荷载作用时间/s
范德普对密集配沥青混合料研究成果：
2.5 ������������ ������ ������������ = ������������ [1 + ] ������ 1 − ������������ ������������ :沥青混合料的劲度模量 4 × 104 ������ = 0.83lg ( ) Sb ������������ :集料的集中系数，即 ������������ = 集料的体积 集料的体积 + 沥青的体积
方法与步骤 （1） 将试件置于烘箱中，环境温度应稳定在60℃±0.5℃，保温不应少于 5h且不超过12h。 （2）将试件置于试验台上，调整试件位置使压头对准试件中心。粗调压头 位置使其距离试件表面约为1mm，在继续微调压头位置使其与试件接触， 直至接触压力接近0.05KN，接触压力不可超过0.05KN。启动加载，加载速 度为1mm/min，记录压力和位移，当应力值降为应力极值点90%时，停止 试验。取破坏极值点强度作为试件贯入强度，如图所示。 (3) 对非标准试件（如现场取样）应进行修正。方法见新规范
破坏阶段 3.0 压密阶段 2.5 弹性工作阶段
彻底破坏阶段
应力（MPa）
F R f p f A
Rτ——抗剪强度（MPa）；
2.0 1.5
1.0
0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5
破坏极限
σp——贯入强度（MPa）；
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
F——施加荷载极限值（N）； A——压头横截面面积（mm2）； f ——剪应力系数，对直径150mm 试件，f＝0.35， 对直径100mm试件， f =0.34
量测各实验条件下最后5次加载循环中荷载的平均幅值 Pi 和可恢复轴向变形平均 幅值 △i 及同一加载循环下变形峰值与荷载峰值的平均滞后时间 ti，然后根据下列各 式计算测试沥青混合料的动态模量及相位角。
0
Pi A
式中： σ0——轴向应力幅值（MPa）； Pi——最后5次加载循环中轴向试件荷载平均幅值（N）； A——试件径向横截面面积（可取试件上下端面面积平均值）（mm2）
(a)悬浮-密实结构
(b)骨架-空隙结构
(c)密实-骨架结构
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
① 连续型密级配 ② 连续型开级配
③ 间断型断级配
通过百分率/%
0.008
0.1
0.3
0.6
1.18
2.36
4.75
9.5 13.216 19
筛孔尺寸/mm
3 沥青混合料的力学特征和参数
i 0 l0
式中：
ε0——轴型应变幅值（mm/mm）；
△i——最后5次加载循环中可恢复轴向变形平均幅值（mm）； l0——试件上位移传感器的量测间距（mm）。
E
0 0
式中：∣E*∣——沥青混合料动态模量（MPa）； σ 0 ——轴向应力幅值（MPa）； ε0——轴向应变幅值（mm/mm）。
0.032 T 0.150.14lg f VCADRC f 0.21 0.0031f Pa 0.00012 T V
捣实状态下粗集料 的松装间隙率（%） 压实沥青混合料 的空隙率（%）
第三水平：查表确定回弹模量。
常用沥青混合料20°C条件下回弹模量取值范围（MPa）
沥青种类 70号 道路石油沥青 90号 道路石油沥青 110号 道路石油沥青 SBS 改性沥青 7500~12000
中粒式（AC-20,Superpave-20、AC-16 等）、
细粒式（AC-13,Superpave-13、OGFC-13、OGFC-9.5等）； 按级配类型分：
连续级配（密级配如AC、Superpave）、
开级配(如OGFC)、半开级配（如SMA）； 按粗细分：
C型（粗型）、F型（细型）
按混合料组成结构分： 悬浮密实型、骨架密实型、骨架孔隙型； 按拌合及摊铺温度分：热拌沥青混凝土、温拌沥青混凝土、冷拌沥青混凝 土。
沥青混合料回 弹模量（MPa） 试验温度
试验 频率 60 ºC、10rad/s下沥青 剪切模量（kPa） 沥青混合料 的油石比（%）
lg Ea 5.23 0.032 T 0.02 f 2.58G * 0.14Pa
0.041 V 0.03 VCADRC 3.06T 0.0480.033 lg f G * f 0.06
3-1 沥青混合料的基本特征
◆沥青混合料的颗粒性
（1）力学性能与压实度 （2）力学性能与围压
◆粘弹塑性综合体 （1）力学性能与加载速度 （2）力学性能与温度 （3）蠕变和松弛
3 沥青混合料类型
来自百度文库
SAC:多碎石沥青混凝土 AK:抗滑表层沥青混合料
按集料最大粒径尺寸分： 粗粒式（ATB-25，LASM-25，AC-25,Superpave-25等）、
SMA10/SMA13/SM A16
-
-
7000~10500 7500~12000 -
7500~12000
8500~12500 9000~13500 -
AC10/ AC13 8000~12000 7500~11500 AC16/ AC20/AC25 9000~13500 8500~13000 ATB25 7000~11000 -
为2mm／min。
确定加载级别，按3.2的方法测试抗压强度 平均值P，大体均匀地分成10级荷载，分别取 0.1P，0.2P，0.3P……0.7P七级（可取成） 接近的整数作为试验荷载。
4 Pi qi 2 d q5 h E L5
式中：
（T 0713 - 2） （T 0713 - 3）
qi——相应于各级实验荷载 Pi作用下的压强（MPa）；
Pi——施加于试件的各级荷载值（N）； E ——抗压回弹模量（MPa）； q5——相应于第5级荷载（0.5P）时的荷载压强（MPa）； h——试件轴心高度（mm）； △L5 ——相应于第5级荷载（0.5P）时经原点修正后的回弹变形（mm）
沥青混合料单轴压缩动态模量试验（新规）
沥青结合料： 采用三种水平确定沥青混合料回弹模量。 1 第一水平，采用现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20） T0738规定测试回弹模量，试验温度采用20℃，面层沥青混合料加载频率采用 10Hz，基层沥青稳定类材料加载频率采用5Hz。 2 第二水平：采用公式计算确定回弹模量。
ti 360 tp
式中： φ ——相位角（°）； ti——最后5次加载循环中变形峰值与荷载峰值的平均滞后时间（s）； tp ——最后5次加载循环的平均加载周期（s）。
[2] 劲度模量
沥青的劲度
St,T σ = ( )t,T ε
劲度模量/MPa 104 103 102 10 1 10-1 10-2 10-3 10-4 50 ℃ 弹-黏性
������������ 抗剪强度
∅ 矿料的内摩擦角
c 沥青的粘聚力
单轴贯入试验-沥青混合料抗剪切强度试验方法（新规范）
适用范围
（1）本方法适用于测定沥青混合料抗剪切强度，可用于沥青混合料配合比 设计或施工完成后检验沥青混合料抗剪强度。
（2）可室内成型或现场钻取试件。
试验仪器与试件准备
（1） 应采用伺服液压或气压材料试验系统， 测量精度不应低于±1%，加载速度应由微机控 制，最大量程不应小于100kN。 （2） 贯入压头材质应为Q235不锈钢，洛氏硬 度HRC应在10~30之间。压头上部为长×宽×厚 （mm）=50×50×10的薄板形；下部为圆柱体，对 直径150mm试件，圆柱体直径×高（mm） =42×50，对直径150mm试件，圆柱体直径×高 （mm）=Ф 28.5×50，如图所示。
e
低应力下，表现为粘弹性
v
t
高应力下，粘弹塑性
t
06规范中推荐参数
材料名称 细粒式沥青 混凝土 密级配 开级配 抗压回弹模量（MPa） 20℃ 1200~1600 700~1000 15℃ 1800~2200 1000~1400 15℃劈裂强 度（MPa） 1.2~1.6 0.6~1.0 备注 AC-10 AC-13 OGFC
是由矿物骨架和沥青结合料所构成的、具有空间网络结构的一种多 项分散体系。
按残留孔隙率划分： 1 密实式（n≤5%） 2 半密实（5%＜n≤10%） 3 半开式（10%＜n≤15%） 4 开 式 （ n >15%）
沥青混合料结构特点： 1 悬浮密实结构 2 骨架空隙结构 3 骨架密实结构
沥青混合料单轴压缩试验确定静回弹模量（T0713-2000）
◆目的与适用范围
本方法适用于测定热拌沥青混合料的抗压回弹模量和抗压强度。按照《公路
沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）确定沥青混合料结构层的设计参数时
应按本方法执行。如无特殊规定，用于计算弯沉的抗压回弹模量的标准试验温度 为20℃，用于验算弯拉应力的抗压回弹模量的标准试验温度为15 ℃。加载速率
0.6~1.0 0.6~1.0 — —
SMA AC-10 AC-20
AC-25 ATB-25 ATB-35 AM-25 AM40 —
沥青贯入式
表5.5.14-2 常用沥青混合料20°C条件下回弹模量取值范围（MPa）（ 新规 ）
沥青种类
沥青混合料类型 70号 90号 道路石油沥 道路石油沥 青 青 110号 道路石油沥 青 SBS 改性沥青
沥青玛蹄脂碎石 中粒式沥青混凝土
密级配粗粒式沥青混凝土 沥青碎石基 层 密级配 半开级配
1200~1600 1000~1400
800~1200 1000~1400 600~800 400~600
1600~2000 1600~2000
1000~1400 1200~1600 — —
1.4~1.9 0.8~1.2
贯入试验压头
试验仪器与试件准备
（3） 可室内成型试件，也可现场钻取芯样后室内切割成型试件。试件标 准直径为150mm，混合料最大公称粒径小于等于16mm时直径可采用 100mm；试件高度为100mm。 （4） 当在拌和厂取样时，应将混合料装在保温桶中，在混合料温度下降 至成型温度前迅速成型试件，不得采用混合料冷却后二次加热制作的试件。 （5） 试件脱模后应测定密度并计算空隙率。 （6） 道路石油沥青混合料试件在常温下放置时间不应小于12h，改性沥 青混合料试件在常温下放置时间宜为48h，且放置时间不应超过7d。
沥青混合料类型 SMA10/SMA13/SMA1 6
AC10/ AC13
AC16/ AC20/AC25 ATB25
8000~12000
9000~13500 7000~11000
7500~11500
8500~13000 -
7000~10500
7500~12000 -
8500~12500
9000~13500 -
Sb ：沥青的劲度模量
上式仅适用当沥青混合料孔隙率 VV=3%, CV =0.7~0.9时，否则进行如下修正： ������ = ������
������������ 1 + (0.01������ ������ − 0.03)
[3] 沥青混合料的强度
抗剪强度
������������ = ������ + ������ ������������������ ∅
注：ATB25为5Hz条件下回弹模量，其他沥青混合料为10Hz条件下回弹模量。
沥青混合料单轴压缩动态模量试验（T0738-2011）
1 目的与适用范围 1.1 本方法适用于测定沥青混合料在线黏弹性范围内的单轴压缩动态模量。在无 侧限条件下，按一定的温度和加载频率对试件施加偏移正弦波或半正矢波轴向压应 力，量测试件可恢复的轴向应变。本方法适用在-10℃、5 ℃、20 ℃、35 ℃及50 ℃条件下采用0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、25Hz的加载频率进行测试。 1.2 本方法适用于试验室制备的直径为100mm±2mm、高为150mm±2.5mm的 沥青混合料圆柱体试件。集料的最大公称粒径不得大于37.5mm。 2.1 材料试验机：能施加偏移正弦波或半正矢形式荷载的加载设备，施加荷载的 频率在0.1—25Hz范围，且施加的最大应力水平应达到2800kPa。加载分辨率能达 到5N。
Sb
弹性S=E
St,T :劲度模量 (MPa ） σ: 应力 ε：总应变 t：荷载作用时间 T：材料的温度
10 ℃ 20 ℃
黏性 S
45 °
3 t
10-8
10-6
10-4 10-2
1
102
104
106 108
荷载作用时间/s
范德普对密集配沥青混合料研究成果：
2.5 ������������ ������ ������������ = ������������ [1 + ] ������ 1 − ������������ ������������ :沥青混合料的劲度模量 4 × 104 ������ = 0.83lg ( ) Sb ������������ :集料的集中系数，即 ������������ = 集料的体积 集料的体积 + 沥青的体积
方法与步骤 （1） 将试件置于烘箱中，环境温度应稳定在60℃±0.5℃，保温不应少于 5h且不超过12h。 （2）将试件置于试验台上，调整试件位置使压头对准试件中心。粗调压头 位置使其距离试件表面约为1mm，在继续微调压头位置使其与试件接触， 直至接触压力接近0.05KN，接触压力不可超过0.05KN。启动加载，加载速 度为1mm/min，记录压力和位移，当应力值降为应力极值点90%时，停止 试验。取破坏极值点强度作为试件贯入强度，如图所示。 (3) 对非标准试件（如现场取样）应进行修正。方法见新规范
破坏阶段 3.0 压密阶段 2.5 弹性工作阶段
彻底破坏阶段
应力（MPa）
F R f p f A
Rτ——抗剪强度（MPa）；
2.0 1.5
1.0
0.5 0.0 0.0 0.5 1.0 1.5
破坏极限
σp——贯入强度（MPa）；
2.0 2.5 3.0 3.5 4.0
F——施加荷载极限值（N）； A——压头横截面面积（mm2）； f ——剪应力系数，对直径150mm 试件，f＝0.35， 对直径100mm试件， f =0.34
量测各实验条件下最后5次加载循环中荷载的平均幅值 Pi 和可恢复轴向变形平均 幅值 △i 及同一加载循环下变形峰值与荷载峰值的平均滞后时间 ti，然后根据下列各 式计算测试沥青混合料的动态模量及相位角。
0
Pi A
式中： σ0——轴向应力幅值（MPa）； Pi——最后5次加载循环中轴向试件荷载平均幅值（N）； A——试件径向横截面面积（可取试件上下端面面积平均值）（mm2）
(a)悬浮-密实结构
(b)骨架-空隙结构
(c)密实-骨架结构
100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
① 连续型密级配 ② 连续型开级配
③ 间断型断级配
通过百分率/%
0.008
0.1
0.3
0.6
1.18
2.36
4.75
9.5 13.216 19
筛孔尺寸/mm
3 沥青混合料的力学特征和参数
i 0 l0
式中：
ε0——轴型应变幅值（mm/mm）；
△i——最后5次加载循环中可恢复轴向变形平均幅值（mm）； l0——试件上位移传感器的量测间距（mm）。
E
0 0
式中：∣E*∣——沥青混合料动态模量（MPa）； σ 0 ——轴向应力幅值（MPa）； ε0——轴向应变幅值（mm/mm）。
0.032 T 0.150.14lg f VCADRC f 0.21 0.0031f Pa 0.00012 T V
捣实状态下粗集料 的松装间隙率（%） 压实沥青混合料 的空隙率（%）
第三水平：查表确定回弹模量。
常用沥青混合料20°C条件下回弹模量取值范围（MPa）
沥青种类 70号 道路石油沥青 90号 道路石油沥青 110号 道路石油沥青 SBS 改性沥青 7500~12000
中粒式（AC-20,Superpave-20、AC-16 等）、
细粒式（AC-13,Superpave-13、OGFC-13、OGFC-9.5等）； 按级配类型分：
连续级配（密级配如AC、Superpave）、
开级配(如OGFC)、半开级配（如SMA）； 按粗细分：
C型（粗型）、F型（细型）
按混合料组成结构分： 悬浮密实型、骨架密实型、骨架孔隙型； 按拌合及摊铺温度分：热拌沥青混凝土、温拌沥青混凝土、冷拌沥青混凝 土。
沥青混合料回 弹模量（MPa） 试验温度
试验 频率 60 ºC、10rad/s下沥青 剪切模量（kPa） 沥青混合料 的油石比（%）
lg Ea 5.23 0.032 T 0.02 f 2.58G * 0.14Pa
0.041 V 0.03 VCADRC 3.06T 0.0480.033 lg f G * f 0.06
3-1 沥青混合料的基本特征
◆沥青混合料的颗粒性
（1）力学性能与压实度 （2）力学性能与围压
◆粘弹塑性综合体 （1）力学性能与加载速度 （2）力学性能与温度 （3）蠕变和松弛
3 沥青混合料类型
来自百度文库
SAC:多碎石沥青混凝土 AK:抗滑表层沥青混合料
按集料最大粒径尺寸分： 粗粒式（ATB-25，LASM-25，AC-25,Superpave-25等）、
SMA10/SMA13/SM A16
-
-
7000~10500 7500~12000 -
7500~12000
8500~12500 9000~13500 -
AC10/ AC13 8000~12000 7500~11500 AC16/ AC20/AC25 9000~13500 8500~13000 ATB25 7000~11000 -
为2mm／min。
确定加载级别，按3.2的方法测试抗压强度 平均值P，大体均匀地分成10级荷载，分别取 0.1P，0.2P，0.3P……0.7P七级（可取成） 接近的整数作为试验荷载。
4 Pi qi 2 d q5 h E L5
式中：
（T 0713 - 2） （T 0713 - 3）
qi——相应于各级实验荷载 Pi作用下的压强（MPa）；
Pi——施加于试件的各级荷载值（N）； E ——抗压回弹模量（MPa）； q5——相应于第5级荷载（0.5P）时的荷载压强（MPa）； h——试件轴心高度（mm）； △L5 ——相应于第5级荷载（0.5P）时经原点修正后的回弹变形（mm）
沥青混合料单轴压缩动态模量试验（新规）
沥青结合料： 采用三种水平确定沥青混合料回弹模量。 1 第一水平，采用现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20） T0738规定测试回弹模量，试验温度采用20℃，面层沥青混合料加载频率采用 10Hz，基层沥青稳定类材料加载频率采用5Hz。 2 第二水平：采用公式计算确定回弹模量。
ti 360 tp
式中： φ ——相位角（°）； ti——最后5次加载循环中变形峰值与荷载峰值的平均滞后时间（s）； tp ——最后5次加载循环的平均加载周期（s）。
[2] 劲度模量
沥青的劲度
St,T σ = ( )t,T ε
劲度模量/MPa 104 103 102 10 1 10-1 10-2 10-3 10-4 50 ℃ 弹-黏性
������������ 抗剪强度
∅ 矿料的内摩擦角
c 沥青的粘聚力
单轴贯入试验-沥青混合料抗剪切强度试验方法（新规范）
适用范围
（1）本方法适用于测定沥青混合料抗剪切强度，可用于沥青混合料配合比 设计或施工完成后检验沥青混合料抗剪强度。
（2）可室内成型或现场钻取试件。
试验仪器与试件准备
（1） 应采用伺服液压或气压材料试验系统， 测量精度不应低于±1%，加载速度应由微机控 制，最大量程不应小于100kN。 （2） 贯入压头材质应为Q235不锈钢，洛氏硬 度HRC应在10~30之间。压头上部为长×宽×厚 （mm）=50×50×10的薄板形；下部为圆柱体，对 直径150mm试件，圆柱体直径×高（mm） =42×50，对直径150mm试件，圆柱体直径×高 （mm）=Ф 28.5×50，如图所示。
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低应力下，表现为粘弹性
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高应力下，粘弹塑性
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06规范中推荐参数
材料名称 细粒式沥青 混凝土 密级配 开级配 抗压回弹模量（MPa） 20℃ 1200~1600 700~1000 15℃ 1800~2200 1000~1400 15℃劈裂强 度（MPa） 1.2~1.6 0.6~1.0 备注 AC-10 AC-13 OGFC