沥青与沥青混合料教程文件

一、普通沥青1、技术性质：（1）物理常数：密度——在规定温度条件下，单位体积的质量；相对密度——在规定温度下，沥青质量与同体积水质量之比。

（2）粘滞性：反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力，简称粘性，以绝对粘度表示。

工程中通常采用条件粘度反映沥青的粘性。

条件粘度：针入度（适应粘稠石油沥青）；粘度（适应液体石油沥青）（3）延性：沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，以延度作为条件延性的表征指标。

（4）温度敏感性：高温性能指标（软化点、针入度指数）；低温性能指标（脆点）（5）抗老化性（耐久性）：评价方法采用蒸发损失试验、薄膜加热试验、旋转薄膜加热试验；评价指标;蒸发损失百分率、针入度比、蒸发后沥青延度。

（6）安全性：评价指标闪点、燃点。

（7）其他性质：如溶解度、含蜡量、粘附性等。

2、组分：三组分（油分、树脂和沥青质）；四组分（饱和分、芳香分、胶质和沥青质）3、胶体结构：溶胶型结构、溶-凝胶型结构、凝胶型结构（按沥青质含量少、适中、多）4、三大指标：针入度、延度、软化点，分别表征粘滞性、延性和温度敏感性。

（1）针入度：在规定温度（25℃）条件下，以规定质量（100g）的标准针经过规定的时（5s）贯入沥青试样的深度，单位：0.1mm。

表示方法：P（25℃，100g，5s）表征意义：针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小，是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。

（2）延度：将沥青试样制成∞字形标准试件，采用延度仪，在规定温度和规定拉伸速度下拉断时的长度，单位：cm。

表示方法：D（T，v）T为试验温度（0℃、15℃、25℃），v为拉伸速度（1cm/min、5cm/min ）表征意义：沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。

（3）软化点：将沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定加热速度下，沥青逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，单位：℃。

表示方法：T R&B表征意义：沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。

针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。

因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，又是沥青粘度的一种量度。

5、其他性质（1）脆点：沥青材料在低温下受到瞬时荷载时表现为脆性破坏，采用弗拉斯脆点测定。

（2）闪点：沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此时的温度称为闪点。

（3）燃点：若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点。

闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标，通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称COC法）。

二、改性沥青1、定义：包括改性沥青混合料，指掺和橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉，或者其他材料等外掺剂(改性剂)，从而使沥青或沥青混合料的性能得以改善的沥青结合料。

2、改性剂：在沥青或沥青混合料中加入的天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，与沥青发生反应或裹覆在集料表面上，改善或提高沥青路面性能的材料。

3、技术性质（1）温度敏感性：针入度指数PI，针入度-粘度指数PVN，粘温指数VTS及沥青等级指数CI等。

（2）高温稳定性：环球法软化点当量软化点T800——沥青的软化点是个等粘温度，沥青软化点的温度大体相当于针入度为800，或粘度为1300Pa·s时的温度，且沥青的对数针入度与温度有良好的直线关系，可通过三个以上温度(15℃、25℃、30℃或5℃)的针入度建立回归直线，延长这条直线与针入度为800的水平线相交，从而得出一个温度，即软化点时的温度，称为当量软化点T800。

（3）低温柔韧性①当量脆点T1.2——由沥青的对数针入度温度回归直线方程求取针入度为1.2时的温度，即弗拉斯脆点时的温度，称为当量脆点T1.2。

②低温延度(5℃，5cm/min )（4）弹性：弹性恢复试验(15℃，30min，10cm，5cm/min)（5）粘韧性：测力延度(10℃，5cm/min)（6）耐久性：残留针入度比(25℃，l00g，5s)；低温残留延度(10℃，5cm/min)（7）存储稳定性：离析试验SBS类聚合物改性沥青采用软化点差表征离析程度；EV A和PE等聚合物改性沥青采用观察法表征。

（8）施工性：闪点（COC）（9）工作度：高温粘度界限三、集料1.集料按SiO2的含量分为几种？（1）酸性岩类（SiO2＞65%）以石英、正长石为主。

颜色浅，密度小。

（2）中性岩类（SiO2=65-52%）以正长石、斜长石、角闪石为主。

颜色比较深，密度比较大。

（3）基性岩类（SiO2=52-45%）斜长石、辉石为主。

颜色深，密度大。

（4）超基性岩类（SiO2＜45%）以辉石、橄榄石为主。

颜色很深，密度很大。

(1) →(4) 颜色由浅到深，密度由小到大。

其中，3、4也称为碱性岩，硬度大，做骨料（沥青与碱性的岩石的粘附性比较好，常用玄武岩作沥青路面材料的骨料）。

2.常用的集料属于哪种，哪些可以直接利用，哪些可以作为改性剂？常见的石灰岩属于碱性集料，花岗岩和石英岩属于酸性石料。

碱性石料与沥青的粘附性较酸性石料与沥青的黏附性强，因此，公路工程中沥青路面选用粗集料时，优先考虑碱性集料；若缺乏碱性集料必须选用酸性集料时，采用掺加抗剥剂或改善酸性岩石表面使其碱化等措施，提高酸性石料与沥青的黏附性。

3.集料的技术性质(不同密度大小的比较)集料的物理常数，要考虑到集料颗粒中的孔隙（开口孔隙或闭口孔隙），以及颗粒间的间隙。

主要有：表观密度（简称视密度）、表干密度、毛体积密度、堆积密度、空隙率。

粗集料的表观密度通常采用网篮法测定，细集料通常采用容量瓶法测定表观密度材料在自然状态下单位体积的质量。

γa= ma/(ma—mw)表干密度在规定条件下，单位毛体积里粗集料的表干质量（表干质量是指粗集料表面干燥，而开口孔隙中吸饱水时的质量）。

γs= mf/( mf—mw)毛体积密度在规定条件下，单位毛体积（包括集料自身实体体积、闭口孔隙体积和开口孔隙体积之和）粗集料的质量。

γb=ma/( mf—mw)堆积密度将集料填充于某一容器中，在刚填充完成后所测得的单位体积质量。

按堆积的松紧程度不同分类：自然堆积密度和振实堆积密度。

ρ=（m2-m1）/V空隙率指集料在自然堆积（或紧密堆积）时空隙体积占试样总体积的百分率。

n=(1-ρ/ρa)x100(适用于水泥混凝土) ；n=(1-ρ/ρb)x100(适用于沥青混凝土)4.最大粒径：指集料100%都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸；5.最大公称粒径公称最大粒径：指集料可能全部通过或允许有少量筛余（一般允许筛余不超过10%）的最小标准筛的筛孔尺寸。

公称最大粒径往往是最大粒径的下一级筛孔。

6．连续级配由大到小，逐级粒径均有。

间断级配在矿质混合料中剔除其中一个（或几个）分级，形成的一种不连续的比例关系。

7.配合比步骤目前矿质混合料的组成设计方法主要有数解法和图解法两大类。

四、沥青混合料1、类型：沥青混凝土混合料、沥青碎石混合料、沥青玛蹄脂碎石混合料。

（1）沥青混凝土混合料，简称AC，是按密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的、设计空隙率较小的密实式沥青混合料。

（2）沥青碎石混合料，由矿料和沥青组成的具有一定级配要求的混合料。

按空隙率、集料最大粒径、添加矿粉数量的多少，分为密级配沥青碎石混合料（ATB）、开级配沥青碎石混合料（大粒径开级配排水式沥青磨耗层OGFC、排水式沥青稳定碎石基层A TPB）和半开级配沥青碎石混合料（AM）。

（3）沥青玛蹄脂碎石混合料，简称SMA，是由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料（矿粉）组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配粗集料骨架间隙而组成一体的沥青混合料。

2、组成结构：按矿质混合料的组成分为三种结构类型：（1）悬浮-密实结构：连续型密级配；细料多，粗料少；高温稳定性差；粘聚力C较高，内摩擦角ψ较小。

如：AC（2）骨架-空隙结构：连续型开级配；细料少，粗料多；高温稳定性较好；粘聚力C较低，内摩擦角ψ较大。

（3）密实-骨架结构：间断型密级配；粗料、细料较多；高温稳定性好；粘聚力C 较高，内摩擦角ψ较大。

如：SMA 3、高温稳定性：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。

评价方法：马歇尔试验、车辙试验等（1）马歇尔试验：三项指标，即马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数。

①稳定度（MS）：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（FL）：达到最大破坏荷载时试件的垂直变形，单位：mm。

③马歇尔模数（T）：稳定度除以流值的商，单位：KN／mm，间接反映沥青混合料的抗车辙能力。

（2）车辙试验：评价指标为动稳定度动稳定度：将沥青混合料制成300mm×300mm×50mm的标准试件，在60℃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。

DS=（t2－t1）·42·c1·c2／（d2－d1）4、耐久性：沥青混合料在外界因素（阳光、空气、水、车辆荷载）长期作用下不破坏的性质，包括：水稳性能、耐老化、耐疲劳性能。

（1）影响因素：沥青性质和用量、矿料性质、沥青混合料组成结构。

（2）评价方法：马歇尔试验、浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验等。

（3）评价指标：空隙率、饱和度（或矿料间隙率）和残留稳定度等。

①毛体积密度：沥青混合料单位毛体积（实体体积、闭口孔隙和开口孔隙的体积之和）的干质量。

②最大理论相对密度：压实沥青混合料试件全部为矿料和沥青所组成，即空隙率为零的最大密度。

③空隙率VV：试件压实后，矿料及沥青以外的空隙的体积占试件总体积的百分率。

④矿料间隙率VMA：压实沥青混合料试件中全部矿料部分以外的体积占试件总体积的百分率，等于试件空隙率与沥青体积百分率之和。

⑤饱和度VFA：试件矿料间隙中扣除被集料吸收的沥青以外的有效沥青的体积在矿料间隙率中所占的百分率。

（4）检验沥青混合料的水稳定性试验为：浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验,①浸水马歇尔试验：评价指标为残留稳定度。

残留稳定度：采用浸水马歇尔试验，通过测定浸水48h马歇尔试件的稳定度与常规测定的马歇尔试件的稳定度之比值。

残留稳定度越大，沥青混合料的水稳性越高。

②冻融劈裂试验：评价指标为残留强度比。

残留强度比：沥青混合料试件受水冻融循环作用后的劈裂破坏强度与试件受冻前的劈裂破坏强度的比值。

其值越大，沥青混合料在水冻融循环作用下的水稳性越高。