[工学]道路工程材料-第3章沥青混合料.ppt

规定：高速公路，不宜小于800次/mm
一级公路、城市主干道，不宜小于600次/mm
影响混合料高温稳定性的因素：
沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状
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第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
2.1 高温稳定性
车辙实验方法首先是英国运输与道路研究试验所(TRRL) 开发的，并经过了法国、日本等道路工作者的改进与完善。
沥青混合料的抗剪强度与形变速率也有关，粘聚力 C 值随 形变速率的增加而显著提高，内摩阻角随形变速率的变化很 小。
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第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
高温稳定性 低温抗裂性 疲劳特性 耐久性 水稳定性 抗滑性 施工和易性
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第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
在沥青用量固定的情况下，矿粉的用量多少也直接影响沥
青混合料的密实程度及粘结力，矿粉用量不能过多，否则使沥
青混合料结团成块，不易施工。
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第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.6 沥青混合料的结构强度理论 影响抗剪强度τ的因素 矿料的级配类型及表面性质对沥青混合料抗剪强度的影 响
粗、细骨料及填料 较稀沥青分布其间
密实级配的矿质骨架 沥青混合料
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第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.5 沥青混合料的组成结构类型
胶浆理论：(现代理论) 将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆－微分散体系 将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆－细分散体系 将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料－粗分散体系
特点: 高稠度沥青 / 沥青用量大 / 间断级配
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第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.5 沥青混合料的组成结构类型 两种理论的主要区别 表面理论重点突出矿质骨料的骨架作用，强度的关键 首先是矿质骨料的强度和密实度；而胶浆理论则突出沥 青胶结构在混合料中的作用，以及沥青与填充料之间的 关系，这对沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性的影 响尤为重要。
1、马歇尔稳定度试验
① 稳定度(Ms)：指标准尺寸试件在规定温度下和加荷速度
下，在马歇尔试验仪中最大的破坏荷载（kN）。
② 流值(FL)：达到最大破坏荷重时，试件的垂直变形，以
0.1mm计。 ③马歇尓模数
T M S 10 FL
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第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
马歇尔稳定度试验
试件尺寸：
（1）Ф101.6mm×63.5mm（±1.3mm，两侧高度差不大于
2mm）。适用于公称最大粒径<26.5mm的混合料，试件成型
击实次数根据公路等级、混合料类型、气候条件选择，一般
为75次或50次。试验中一组试件需平行试件通常为4个。
（2） Ф152.4mm×95.3mm(±2.5mm，两侧高度差不大于
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第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.6 沥青混合料的结构强度理论 影响抗剪强度τ的因素 沥青与矿粉的用量比例对沥青混合料抗剪强度的影响
沥青用量过少，不足以形成薄膜粘结矿料颗粒表面，粘结 力不够；沥青用量过多，逐渐将矿料颗粒推开，沥青胶结物的 粘结力随着自由沥青的增加而降低，粘结力反而下降；适量的 沥青用量，沥青胶结物具有最优的粘结力（P103 图3-11）。
车辙实验是一种 模拟车辆轮胎在路面上滚动形成车辙 的工程
试验方法，试验结果较为直观，与沥青路面车辙深度之间有着 较好的相关性。
规定：对于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路沥 青路面的上面层和中面层的沥青混合料，在用马歇尔试验 进行配合比设计时必须采用车辙试验对沥青混合料的抗车 辙能力进行检验。
1、库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引起的变 形，及抗剪强度不足引起的推挤波浪、拥包等破坏。
2、在低温下： 塑形能力变差，使抗拉强度不足导致裂缝而 产生破坏。
通过三轴剪切强度研究得出结论：沥青混合料的抗剪强度 (τ)主要取决于沥青与矿质集料物理、化学交互作用而产生的粘 聚力（c），以及矿质集料在沥青混合料中分散程度不同而产 生的内摩擦角(φ)。
2.1 高温稳定性
沥青混合料三轴试验仪 （P105）
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2 沥青混合料的技术性能
2.1 高温稳定性
沥青混合料高温稳定性的形成主要来源于矿质集料颗粒间 的嵌锁作用及沥青的高温粘度。
第三章沥青混合料
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第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
2.1 高温稳定性
2、车辙试验
300mm×300mm×50mm的试件，在60℃的温度条件 下，以轮压为0.7MPade 实心橡胶轮在同一轨迹上作一定 时间的反复行走（ 42±1次/min的频率），形成一定的车 辙深度，然后计算试件变形1mm所需车轮行驶次数，即 为动稳定度
沥青结合料填充矿料间隙的程度，直接决定沥青用量和 路面性能。
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1 沥青混合料的类型与组成结构
1.5 沥青混合料的组成结构类型 1.5.1 沥青混合料结构理论 1、表面理论：
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。
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1 沥青混合料的类型与组成结构
1.2 沥青混合料的特点
优点 1、良好的力学性能：弹塑性，无需设置施工缝、伸缩缝，
路面平整且有弹性。 2、良好的抗滑性能：平整且有一定的粗糙度，不反光，行
车安全。 3、施工方便，速度快，能够及时开放交通。 4、可分期改造和再生利用。 5、晴天无尘，雨天不泞，便于汽车高速行驶。
摩阻角就愈高。
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1 沥青混合料的类型与组成结构
1.6 沥青混合料的结构强度理论 影响抗剪强度τ的因素
温度及形变速率对沥青混合料抗剪强度的影响 随温度升高，沥青的粘聚力 C 值减小，而变形能力增强。
温度降低，可使混合料粘聚力提高，强度增加，变形能力降 低。温度过低会使沥青混合料路面开裂。
时又有足够的细集料填满骨架的空隙的混合料结构（典型
的SMA型） 。
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1 沥青混合料的类型与组成结构
悬浮﹣密实结构 骨架﹣空隙结构 骨架﹣密实结构 沥青混合料的典型组成结构类型
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1 沥青混合料的类型与组成结构
1.6 沥青混合料的结构强度理论 沥青混合料在路面结构中有两种破坏性式：
土木工程与建筑系
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2013.09
第三章 沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构 2 沥青混合料的技术性能 3 沥青混合料的组成设计 4 其他类型的沥青混合料
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第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.1 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，在一定温度下经拌和而成的高等级路面材料。 沥青混凝土混合料（Asphalt concrete mixture） [粗集料+细集料+填料+沥青] 简称AC 沥青碎石混合料（Asphalt macadan mixture） [粗集料+细集料+填料+沥青] 简称AM
2mm)。适用于公称最大粒径31.5mm和37.5mm的混合料，击
实次数一般为112次。试验中一组试件需平行试件通常为4个，
必要时要增至5~6个。
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第三章沥青混合料
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第三章沥青混合料
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第三章沥青混合料
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第三章沥青混合料
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表征沥青混合料的组成材料与压实状态之间的关系，直接 影响沥青混合料的稳定性和耐久性。
矿料间隙率 VMA (Voids in Mineral Aggregate)
反映沥青混合料矿料级配组成特征，决定了沥青混合料 的组成结构类型。
沥青饱和度 VFA (Voids Filled with Asphalt)
（2）半开级配沥青混合料 AM VV>10%
（3）开级配沥青混合料 AK VV>15%
1.3.5 按施工温度分
（1）热拌热铺沥青混合料
（2）热拌冷铺沥青混合料
（3）冷拌冷铺沥青混合料
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1 沥青混合料的类型与组成结构
1.4 沥青混合料的体积组成
沥青混合料体积参数基本指标
试件空隙率 VV (Volume of air Voids)
2.1 高温稳定性 定义：
沥青混合料在高温条件下，承受多次重复荷载不产生过 大的累积塑性变形的性质。经长期荷载作用不产生车辙、 波浪等现象的性质。 影响因素：
沥青粘度、沥青与石料相互作用特征、矿料性质。
高温稳定性的意义：高温条件下或长时间承受荷载作用混 合料会产生显著的变形，其中不能恢复的部分成为永久变 形，这种特性是导致沥青路面产生车辙、波浪及拥包等病 害的主要原因。在交通量大，重车比例高和经常变速路段 的沥青路面上，车辙是最严重、最有危害的破坏形式之一。
1.6 沥青混合料的结构强度理论
影响φ 和 C 的因素
沥青性质对粘结力的影响： 沥青粘结性↑（粘度↑）→粘聚力C↑→抗剪强度τ↑ 沥青与矿料相互作用 矿粉对涂敷于周围的沥青分子有吸附作用→靠近界面处粘度↑
→ 扩散溶剂化膜(10um) 膜内—结构沥青：粘度高 → C大 膜外—自由沥青：粘度小 → C小