第三章 沥青混合料第一节

（3）沥青与矿料在界面上的交互作用 ①物理吸附 与沥青表面活性物质含量有关，另外， 与沥青表面活性物质含量有关，另外，碎石干 燥时才产生物理吸附。 燥时才产生物理吸附。 ②化学吸附 列宾捷尔认为，沥青与矿料交互作用后， 列宾捷尔认为，沥青与矿料交互作用后，因 化学组分重排列，形成沥青扩散膜。 化学组分重排列，形成沥青扩散膜。在此膜厚度以 结构沥青。 自由沥青。 内的称为结构沥青 以外的称为自由沥青 内的称为结构沥青。以外的称为自由沥青。
骨架—空隙结构 （b）骨架 空隙结构
属于连续开级配， 属于连续开级配， 粗集料多，细集料少。 粗集料多，细集料少。
代表类型：沥青碎石AM和OGFC等。 代表类型：沥青碎石AM和OGFC等 AM 力学特点：大颗粒形成骨架，内摩阻力ф值较大； 力学特点：大颗粒形成骨架，内摩阻力ф值较大； 小颗粒与沥青胶浆含量不充分，粘结力C值较低。 小颗粒与沥青胶浆含量不充分，粘结力C值较低。 路用性能特点：粗集料的骨架作用， 路用性能特点：粗集料的骨架作用，使之高温稳 定性好；由于细集料含量少，空隙未能充分填充， 定性好；由于细集料含量少，空隙未能充分填充，耐 水害、抗疲劳和耐久性能较差， 水害、抗疲劳和耐久性能较差，所以一般要求采用高 粘稠沥青，以防止沥青老化和剥落。 粘稠沥青，以防止沥青老化和剥落。
－ － － SMA-20 SMA-16 SMA-13 SMA-10 － 3~4
பைடு நூலகம்
－ － － － OGFC—16 OGFC—13 OGFC—10 － >18
ATPB-40 ATPB-30 ATPB-25 － － － － － >18
－ － － AM-20 AM-16 AM-13 AM-10
37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75
表3-1 热拌沥青混合料种类
密级配 混合料 类型 连续级配 沥青混凝 土 沥青稳定 碎石 间断级配 沥青玛蹄 脂碎石 开级配 间断级配 排水式沥青磨 耗层 排水式沥青 碎石基层 沥青碎石 半开级配 最大 公称最 大粒径 粒径 （mm） （mm） ） ）
特粗式
－ －
ATB-40 ATB-30 ATB-25 － － － － － 3~6
第一节 沥青混合料的技术性质
授课目的：了解沥青混合料的类型、特点、 授课目的：了解沥青混合料的类型、特点、组成结 构和强度理论及其路用性能。 构和强度理论及其路用性能。 重 点： 沥青混合料特点及结构沥青概念。 沥青混合料特点及结构沥青概念。
沥青混合料定义 沥青混合料是经人工合理选择级配组成的矿质混 合料与适量沥青材料， 合料与适量沥青材料，在一定温度下经拌和而成的高 等级路面材料。 等级路面材料。 沥青混凝土混合料（Asphalt concrete 沥青混凝土混合料（ mixture）： 粗集料+细集料+填料+沥青] 简称AC ）：[ AC。 mixture）：[粗集料+细集料+填料+沥青] 简称AC。 沥青碎石混合料（ 沥青碎石混合料（Asphalt macadan mixture）:[粗集料+细集料+填料( 沥青] mixture）:[粗集料+细集料+填料(少）+沥青] 简 粗集料 AM。 称AM。
ϕ 间断级配： 间断级配：C大， 大
开级配： 开级配：C小，ϕ 大
矿料表面特性影响：矿料尺寸近似立方体，粗糙，多棱角， 矿料表面特性影响：矿料尺寸近似立方体，粗糙，多棱角，矿 料间嵌挤索结能力好， 较大 采用碱性石料， 较大； 料间嵌挤索结能力好，φ较大；采用碱性石料，混合料中矿料 间粘结力大，混合料强度高。 间粘结力大，混合料强度高。
一、沥青混合料的类型及组成结构 1、沥青混合料分类 （1）根据矿质混合料的级配组成分类 ①连续密级配沥青混凝土混合料 特点：级配为连续密级配，空隙率较低。 特点 级配为连续密级配，空隙率较低。 级配为连续密级配 主要代表混合料：AC和ATB类 主要代表混合料：AC和ATB类。 ②连续半开级配沥青混合料 特点：空隙率较大，一般采用10％左右， 特点：空隙率较大，一般采用10％左右，粗细集料 10 含量相对密级配要多，填料较少或不加填料。 含量相对密级配要多，填料较少或不加填料。 主要代表混合料：沥青碎石混合料AM。 主要代表混合料：沥青碎石混合料AM。 AM
第三章
沥青混合料
学习的目的与任务： 学习的目的与任务：本章应掌握热拌沥青混合料的 组成结构、体积特征参数、 组成结构、体积特征参数、强度形成原理及其影响 因素，熟练掌握沥青混合料的路用性能 路用性能、 因素，熟练掌握沥青混合料的路用性能、影响路用 性能的因素和评价方法， 性能的因素和评价方法，特别要重点把握普通热拌 沥青混合料的组成设计方法 包括组成材料的选择、 组成设计方法（ 沥青混合料的组成设计方法（包括组成材料的选择、 矿料配合比设计和最佳沥青用量确定方法），了解 矿料配合比设计和最佳沥青用量确定方法），了解 ）， 其他沥青混合料（ SMA、 其他沥青混合料（如SMA、常温沥青混合料和桥面 铺装等）的技术特点、 铺装等）的技术特点、组成材料及配合比设计的特 点和基本要求。 点和基本要求。
在这种多级分散体系中，以沥青胶浆最为基础， 在这种多级分散体系中，以沥青胶浆最为基础，也 最为重要， 最为重要，因此沥青胶浆的组成结构决定了沥青混合料 的高低温变形能力。 的高低温变形能力。 胶浆理论主要研究矿粉的矿物组成、 胶浆理论主要研究矿粉的矿物组成、矿粉级配 尤其是<0.075mm的成分）、 <0.075mm的成分）、沥青与矿粉间的交互作 （尤其是<0.075mm的成分）、沥青与矿粉间的交互作 高稠度的沥青、 特别强调采用高稠度的沥青 用，特别强调采用高稠度的沥青、大的沥青用量和间 断级配的矿质混合料。 断级配的矿质混合料。
（2）按矿料公称最大粒径可分为以下几种 1）特粗式 D>31.5mm 2）粗粒式 D >= 26.5mm 3）中粒式 D >= 16mm 4）细粒式 D >= 9.5mm 用于基层 用于基层、 用于基层、下面层
面层或下面层 面层
5）砂粒式 D<9.5mm 磨耗层
（3）根据沥青混合料拌和与铺筑温度分 类 热拌热铺沥青混合料 常温沥青混合料 （4）按胶凝材料种类 石油沥青混合料 煤沥青混合料
53.0 37.5 31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 －
粗粒式 中粒式
AC—25 AC—20 AC—16 AC—13
细粒式 砂粒式 设计孔 隙率
AC—10 AC—5 3~2
6~12
－
2、沥青混合料的组成结构 表面理论 （1）沥青混合料组成结构的现代理论 胶浆理论 （a）表面理论 传统的表面理论认为：混合料是由粗、细集料和 传统的表面理论认为：混合料是由粗、 填料组配而成的矿质骨架和沥青组成， 填料组配而成的矿质骨架和沥青组成，沥青分布在矿 质骨料表面，将矿质骨料胶结成具有强度的整体。 质骨料表面，将矿质骨料胶结成具有强度的整体。
混合料的性能主要由结构沥青决定。 混合料的性能主要由结构沥青决定。 结构沥青决定 碱性石料 如石灰岩）的混合料其“结构沥青” 碱性石料（如石灰岩）的混合料其“结构沥青” 所占比例比酸性石料的要高。 所占比例比酸性石料的要高。所以碱性石料的沥青混 合料强度和稳定性比酸性石料的好。 合料强度和稳定性比酸性石料的好。 （4）矿料比面和沥青用量的影响 相同沥青用量条件下， 相同沥青用量条件下，与沥青产生交互作用的矿 愈薄， 料表面积愈大，则形成的沥青膜愈薄 在沥青中结 料表面积愈大，则形成的沥青膜愈薄，在沥青中结 构沥青所占比例越大，则粘聚力也愈高。 构沥青所占比例越大，则粘聚力也愈高。 所占比例越大 比表面积（简称比面）： ）：单位质量集料的总表面 比表面积（简称比面）：单位质量集料的总表面 积。
悬浮—密实结构 悬浮 密实结构
(2)沥青混合料组成结构类型 2)沥青混合料组成结构类型 2)
骨架—空隙结构 骨架 空隙结构 骨架—密实结构 骨架 密实结构
悬浮—密实结构 （a）悬浮 密实结构
由连续级配形成， 由连续级配形成， 粗集料较少
代表类型：按照连续密级配原理设计的AC AC型 代表类型：按照连续密级配原理设计的AC型。 力学特点：大颗粒未形成骨架，内摩阻力ф值较小； 力学特点：大颗粒未形成骨架，内摩阻力ф值较小； 小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值较大。 小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值较大。 路用性能特点：水稳定性、 路用性能特点：水稳定性、低温抗裂性和耐久性较 但其高温性能对沥青的品质依赖性较大， 好；但其高温性能对沥青的品质依赖性较大，由于沥 青粘度降低，往往导致混合料高温稳定性变差。 青粘度降低，往往导致混合料高温稳定性变差。
二、沥青混合料的结构强度及其影响因素 1．沥青混合料结构强度构成 要求沥青混合料在高温时，必须具备一定的抗剪 要求沥青混合料在高温时， 强度和抵抗变形的能力，一般采用库伦理论。 强度和抵抗变形的能力，一般采用库伦理论。
τ ≤ c + σ tan φ
2.影响沥青混合料抗剪强度的因素 2.影响沥青混合料抗剪强度的因素
骨架—密实结构 SMA） 密实结构（ （c）骨架 密实结构（SMA）
间断级配,粗 细集料含 间断级配 粗.细集料含 量较高， 量较高，中间料较少
代表类型：沥青玛蹄脂碎石混合料SMA。 代表类型：沥青玛蹄脂碎石混合料SMA。 SMA 力学性能特点：粗集料的骨架作用， 力学性能特点：粗集料的骨架作用，内摩阻力 值较大；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C ф值较大；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值 也较大，综合力学性能较优。 也较大，综合力学性能较优。 路用性能特点：该类混合料高低温性能均较好， 路用性能特点：该类混合料高低温性能均较好， 具有较强的疲劳耐久特性； 具有较强的疲劳耐久特性；但间断级配在施工拌合 过程中易产生离析现象，施工质量难以保证， 过程中易产生离析现象，施工质量难以保证，使得 混合料很难形成“骨架-密实”结构。 混合料很难形成“骨架-密实”结构。
课后小结： 课后小结： 热拌沥青混合料的强度有很多方面， 热拌沥青混合料的强度有很多方面，目前重点研 究其在高温时的抗剪强度。混合料中结构沥青 结构沥青的比例 究其在高温时的抗剪强度。混合料中结构沥青的比例 是影响强度的最重要的因素，通过控制沥青用量及矿 是影响强度的最重要的因素， 粉用量等手段来实现。 粉用量等手段来实现。
沥青用量过少： 沥青用量过少：不足以包裹矿料表面 增加沥青， 增加沥青，逐渐形成结构沥青 沥青用量过多： 沥青用量过多：形成自由沥青 最佳沥青用量这个概念。 故存在着 最佳沥青用量这个概念。 （5）使用条件的影响 温度和荷载条件对沥青混合料抗剪强度影响 变形速率增加： 显著提高， 变形速率增加：C显著提高，ϕ 变化相对较小 温度升高： 降低， 温度升高：C 降低，ϕ 变化幅度小
沥青粘度的影响 矿料级配类型及表面状态的影响 沥青与矿料之间的吸附作用 沥青用量 矿料比面的影响 温度和加荷速度
（1）沥青粘度的影响
通常沥青的粘度越高， 通常沥青的粘度越高，沥青混合料的抗剪强度 越高。 ϕ 随着沥青粘度升高而升高。 越高。C、 随着沥青粘度升高而升高。 （2）矿质混合料性能的影响 密级配： 密级配：C大，ϕ 小
（b）胶浆理论 近代胶浆理论认为混合料是一种多级空间网状结构 近代胶浆理论认为混合料是一种多级空间网状结构 的分散系。 的分散系。 粗分散系： 粗分散系：以粗集料为分散相分散在沥青砂浆中形 成。 细分散系： 细分散系：沥青砂浆是由细集料为分散相分散到沥 青胶浆 。 微分散系:沥青胶浆则以填料为分散相分散在沥青 微分散系: 介质中形成的微分散系。 介质中形成的微分散系。
③开级配沥青混合料 特点：矿料级配主要由粗集料组成， 特点：矿料级配主要由粗集料组成，细集料和填料 较少；沥青结合料粘度要求较高。 较少；沥青结合料粘度要求较高 主要代表混合料：排水式沥青磨耗层混合料OGFC， 主要代表混合料：排水式沥青磨耗层混合料OGFC， OGFC 排水式沥青稳定碎石基层ATPB。 排水式沥青稳定碎石基层ATPB。 ATPB ④间断级配沥青混合料 特点：采用间断级配，粗集料和填料含量较多， 特点：采用间断级配，粗集料和填料含量较多，中 间集料含量较少。 间集料含量较少。 代表混合料：沥青玛蹄脂SMA。 代表混合料：沥青玛蹄脂SMA SMA