沥青混合料种类·分类·典型级配曲线
沥青混合料——基本知识点
沥青稳定碎石混合料（简称沥青碎石）
由矿料和沥青组成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（ATB）、开级配沥青碎石 （OGFC表面层及ATPB基层）、半开级配沥青 碎石（AM）。
沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）。
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 特粗式 — 沥青 稳定碎 石 ATB-40 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 ATPB-40
31.5 26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 —
三、沥青混合料体积指标的计算
1、空隙率（VV） 计算公式：
注意：①式中
f
f VV 1 100 mm
的意义，一定是毛体积相对密度，而非视密度；
②最大理论相对密度与矿料及沥青的用量、矿料及沥青的相对密 度等有如下的内在联系：
21
总结：新规范关于三个体积指标的计算公 式作了统一：考虑了集料部分吸收沥青。
① 空隙率：最大理论相对密度对应着矿料的有 效相对密度； ② 矿料间隙率：只有一个计算公式（b）； ③ 沥青饱和度：有效沥青饱和度。
22
23
— SMA-20 SMA-16 SMA-13 SMA-10 — 3～4 — OGFC16 OGFC13 OGFC10 — >18
ATPB-25 — — — — — >18
— AM-20 AM-16 AM-13 AM-10 AM-5 6～12
26.5 19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 —
④ 半开级配沥青碎石混合料： 由适当比例的沥青粗集料、细集料及少量填料 （或不加填料）与沥青结合料拌合而成，经马歇 尔标准击实成型试件的剩余空隙率在6%～12% 的半开式沥青碎石混合料（以AM表示）。 ⑤ 开级配沥青混合料： 矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料 较少，设计空隙率为不小于18%的混合料。
沥青混合料
（3）根据交点作垂线，与横坐标的交点即为每个筛孔的位置。
5．在矩形图上绘制出各集料的通过百分率的筛分曲线。 6．按照各集料曲线重叠、相接、相离三种情况确定各集料的用量比例。 7．根据确定的集料比例计算矿料的合成级配，判断其是否在工程级配范围内，否则需进 行比例调整，重新计算直到满足标准为止。
Pa=
Pb=
Pa1—已建类似工程标准油石比,% γsb—矿料合成毛体积相对密度 γsb1—矿料合成毛体积相对密度
第九章 沥青混合料 目标配合比设计步 骤 目标配合比设计
二、最佳沥青用量的确定 （三）马歇尔试验
测定标准
《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 JTJ 052-2000
1．按照确定的矿料比例配料，根据预估的油石比为中值，以0.5%的间隔成型5组马歇尔试件。 （1）按确定的矿料比例，计算本次成型试件所需矿料的数量。 （2）烘料时，粗细可混合加热，矿粉单独加热。 （3）试模、套筒及击实座等应置于100℃烘箱中加热1h。 （4）拌合时先加入粗细集料到拌合机，再加入热沥青（沥青采用 减量法称量），拌和1~1.5min，再加入加热后的矿粉，继续 拌和， 标准拌合时间共3min。 （5）成型马歇尔试件时试模上下要垫滤纸，试件周边插捣15次， 中间插捣10次，应先成型1个试件进行高度校核，校核公式 如下： 要求试件高度 × 原用混合料质量 调整后的混合料质量 = 所得试件高度 （6）根据调整后的混合料质量进行称量，成型所有试件。
配合比设计三个阶段
目标配合比 设计阶段
矿料的 组成设计 最佳沥青 用量确定 图解法 或试算法 马歇尔 试 验
第九章 沥青混合料 配合比阶段设计内容
集料筛分 （水洗法） 预估计算 沥青用量
第8章 沥青混合料
沥青碎石混合料（Asphalt macadan mixture）： 由适当比例的粗集料、细集料及填料（或不加填料）与沥青 拌和而成的沥青混合料,简称AM 。
第8章
沥青混合料
第8章
沥青混合料
第8章
沥青混合料
第8章
沥青混合料
第8章
8.1.2 分类
沥青混合料
（1）按结合料分类：石油沥青混合料
煤沥青混合料
— — 0～ 15 — — 90～ 100 90～ 100 100
0～5 0～5 — 0～ 15 — — — 90～ 100 100
0～5 — 0～ 15 — — — 90～ 100 100 100
0～5 — 0～ 15 — 0～ 15 — 90～ 100 90～ 100 100 100
0～5 — 0～ 15 — 0～ 15 0～ 15 40～ 70 90～ 100 90～ 100 100
（3）影响沥青混合料抗剪强度的因素 1）影响沥青混合料抗剪强度的内因 ① 沥青粘度的影响：
沥青混合料的粘聚力Ｃ随沥青粘度的增加而增加， 同时内摩擦角稍有提高。
② 沥青与矿料化学性质的影响：
沥青与矿料相互作用与沥青的化学性质和矿粉性质 有关。
第8章
沥青混合料
图8.2 沥青在矿粉表面重排结构示意图
第8章
100 80 90 70
SMA混合料
贯入式路面
100
80
90
60
第8章
3.细集料
沥青混合料
（1）选用要求：天然砂、机制砂、石屑。
（2）物理、化学性质要求：质量应符合表8.5的规定。 （3）级配：通常宜采用粗、中砂，规格应符合表8.6、表8.7 的规定。
沥青混合料的组成结构形式种类及其特点
沥青混合料的组成结构形式种类及其特点
沥青混合料是一种复合材料，主要由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉组成，有的还加入聚合物和木纤维素；由这些不同质量和数量的材料混合形成不同的结构，并具有不同的力学性质。
按级配原则构成的沥青混合料，其结构组成可分为三类，种类及特点具体如下：
一、悬浮-密实结构。
这种由次级集料填充前级集料（较次级集料粒径稍大）空隙的沥青混合料，具有很大的密度，但由于各级集料被次级集料和沥青胶浆所分隔，不能直接互相嵌锁形成骨架，因此该结构的特点是：具有较大的黏聚力，但内摩擦角较小，高温稳定性较差。
二、骨架-空隙结构。
此结构粗集料所占比例大，细集料很少甚至没有。
粗集料可互相嵌锁形成骨架；但细集料过少容易在粗集料之间形成空隙。
这种结构的特点是：内摩擦角较高，但黏聚力也较低。
三、骨架-密实结构。
较多数量的粗集料形成空间骨架，相当数量的细集料填充骨架间的空隙形成连续级配，这种结构的特点是：不仅内摩擦角较高，黏聚力也较高。
三种结构的沥青混合料由于密度、空隙率、矿料间隙率不同，使它们在稳定性上亦有显著差别。
几种典型沥青混合料性能的比较
几种典型沥青混合料性能的比较几十年来,为了提高沥青路面的使用性能,延长使用寿命,克服车辙、水损坏等常见的沥青路面损坏现象,人们对沥青混合料组成采取了各种措施,控制孔隙率、采取S形级配,使用改性沥青,添加纤维是近年来最常见的方法。
而改性沥青、纤维的广泛使用,使得从混合料结构组成来判断路面使用性能是很有必要的。
标签：沥青混合料;组成结构;S形级配空隙率1 几种典型沥青混合料依据沥青混合料组成结构理论,沥青混合料组成结构类型可主要分为悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构三种类型。
这三种结构类型在现今被人们所熟知的有:AC、SMA、SAC、Superpave混合料、OGFC、ATB、AK、ATPB等等。
几种混合料的级配见表1。
(1)AC是传统连续密级配沥青混凝土,在《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)中属于悬浮密实结构。
在《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中这种沥青混合料舍弃了原来II型级配混合料,通过对关键筛孔通过率的控制分为粗型和细型。
粗型实际上是AK系列A型的调整型,加强压实度的控制,减小空隙率,级配向骨架密实型靠近。
(2)SMA在我国被称为沥青玛蹄脂碎石混合料,属于骨架密实结构。
它由大比例碎石构成坚固的骨架结构,并由丰富的沥青玛蹄脂填充骨架空隙进行稳定。
(3)SAC为我国自主开发的沥青混合料结构类型,因SAC-16矿料中大于4.75mm的颗粒含量为59%(范围中值),比《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)的AC-16I矿料中大于4.75mm的颗粒含量42.5%多16.5%,故命名为多碎石沥青混凝土。
4.75mm以上碎石含量小于60%的SAC,属于悬浮密实结构;4.75mm以上碎石含量在70%左右,属于骨架密实结构。
(4)Superpave是一种沥青混合料设计法,是美国为寻找一个新的设计体系来克服马歇尔和维姆设计体系造成路面存在的车辙和裂缝这一普遍问题而提出的公路研究计划(SHRP)的一个重要成果。
【精品】沥青混凝土的级配分类
AC、AK、F、C型沥青砼区别AC型表示一种密实型沥青混凝土结构，是连续性级配，其矿料级配按最大密实原则设计，混合料的强度和稳定性主要取决于沥青与矿料之间的粘聚力，因此，受沥青的性质影响较大，结构高温稳定性差，因其粗集料少、细集料多而呈现悬浮式结构，其表面不够粗糙，耐磨、抗滑、高温抗车辙等性能明显不足，并且矿料间隙率也难以满足要求，通常采用减少沥青用量的方法来满足间隙率的要求，这样使沥青路面的耐久性能降低，表现为结构致密、抗滑性能差，因此，AC型在高等级公路的上面层已很少采用，目前AC型主要因为其结构密实、设计空隙率小，对密水性起到一定作用，路面的水稳定性较好，而常用于沥青混凝土中、下面层。
AK型是一种介于骨架密实型与骨架半空隙型的沥青混凝土结构，由于以粗集料为主，所以防滑性能好，但是，AK结构的设计空隙率大（4%-8%），易出现渗水现象，使用效果不佳，近年来己进行了级配调整，控制设计空隙率在4%后，渗水性减小，可获得粗糙密实的抗滑效果，是高速公路上面层最常采用的结构形式。
I型、Ⅱ型是指沥青混合料按标准压实后的剩余空隙率进行的分类，I型指剩余空隙率为3%-6%、Ⅱ型指剩余空隙率为6%-10%。
根据大量工程实践发现，原规范中面层用AC-20I级配，通过 4.76mm 筛孔的细集料明显太多，沥青混合料呈悬浮密实结构，对高温稳定性不利，易出现车辙。
F型、C型是指沥青混合料按粗、细级配分界筛孔通过率而进行划分的，F型为细级配，是指细集料含量多于粗集料的一种连续级配，沥青混合料呈悬浮密实结构；C型为粗级配，是指粗集料含量多于细集料，以粗集料为主、碎石之间相互嵌挤而成的骨架密实型级配；新规范中推荐用级配AC-20C代替AC-20I，主要是增加了粗集料含量。
推荐用级配AC-25C代替原规范AC-25I级配，主要考虑从热稳性和抗疲劳、耐久性方面，适当地减少了细集料，增加了粗集料含量，使新级配介于原I型与II型之间。
沥青混合料级配设计及应用PPT课件
以Am、Ap为指标的级配设计法
沥青混合料体积组成关系的示意图
以Am、Ap为指标的级配设计法
The end,thank you!
沥青混合料级配设计及应用
目录
级配理论及级配类型 级配设计方法 以Am、Ap为指标的级配设计法
级配的理论与级配类型
• 级配是指把各种不同粒径的集料，按照一定的比例搭配起 来，使其达到较高的密实度或强度。级配矿料和沥青是沥 青混合料的两大构成要素，不同级配设计原则和理论，会 得到不同的级配。
级配理论
沥青混合料级配设计方法
• Hveem设计方法的最初概念是由Francis Hveem 在20世纪20～30年代提出的，它的主体思想可以 概括为：考虑到集料对沥青的吸收，沥青混合料 需要一个最佳的沥青薄膜厚度；混合料需要足够 的稳定度，而稳定度主要是由集料之间的内摩擦 力和胶结料的粘附力提供的，足够薄的沥青薄膜 厚度可以提高混合料耐久性。
沥青混合料级配设计方法
• Superpave沥青混合料设计方法是美国战略公路 研究(SHRP)的一个重要成果，Marshall和Hveem 设计方法为它提供了体积设计的基础。它将沥青 胶结料和集料的选择纳入混合料设计的过程中， 同时考虑了交通和气候因素。而且，不同于 Marshall和Hveem，它用旋转压实仪替代了以往 的压实设备，并且和预期交通量联系在一起。 Superpave的预期进展主要包括三个方面：体现 交通荷载和环境条件的混合料设计新方法；新的 沥青胶结料评价方法以及新的混合料分析方法。 尽管第三方面还没有完成，但是已经很好的建立 了沥青混合料的设计方法。
Hale Waihona Puke 间断级配沥青混合料:所谓间断级配就是指在矿料组成中，大小各级粒径的矿
料颗粒不是连续存在的，而是在连续级配中剔除了其中
第7章沥青及沥青混合料ppt课件全
表7.5道路石油沥青的适用范围
沥青等级
适用范围
A级沥青 B级沥青 C级沥青
各个等级的公路，适用于任何场合和层次。
①高速公路、一级公路沥青下面层及以下层次，二级及二级以下公路 的各个层次； ②用作改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青。
三级及三级以下公路的各个层次。
（3）普通石油沥青 （4）沥青的掺配 应选用表面张力相近和化学性质相似的沥 青。试验证明，同产源的沥青容易保证掺配后 的沥青胶体结构的均匀性。
（5）溶解度、闪点和燃点
溶解度是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化 碳和苯中溶解的百分率，以表示石油沥青中有 效物质的含量及纯净程度。
闪点也称闪火点，是指加热沥青产生的气 体和空气的混合物，在规定条件下与火焰接触， 初次产生蓝色闪光时的沥青温度。
燃点也称着火点，是指加热沥青产生的气 体和空气的混合物，在规定条件下与火焰接触， 能持续燃烧5s以上时，此时沥青的温度为燃点。
矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流 出，其质量应符合相关要求。
3.沥青混合料的组成结构
（1）悬浮密实结构
当采用连续密级配矿料与沥青组成混合料 时，细集料较多，粗集料较少，粗集料被细集 料挤开，并以悬浮状态存在于细集料之间，不 能形成嵌挤骨架，形成悬浮密实结构。
（2）骨架空隙结构
当采用连续开级配矿料与沥青组成混合料 时，粗集料较多，彼此紧密相接，细集料的数 量较少，不足以充分填充空隙，形成骨架空隙 结构。
试验表明，沥青混合料在外力作用下不发 生剪切滑移时应满足下列条件：
τ ≤ c + σ tan φ
①沥青的影响
沥青本身的粘度高低直接影响着沥青混合 料粘聚力的大小。
适当的沥青用量，使混合料胶结性能好， 便于拌和，集料表面充分裹覆沥青薄膜，形成 良好的粘结。
沥青混合料配合比
2、泰波 Talbol 曲线 (n)法 (n)法
认为集料的级配应该允许在一定的范 围内波动， Fuller曲线指数 改成 曲线指数0.5改成n 围内波动，将Fuller曲线指数0.5改成n， 研究认为，沥青混合料中n=0.45时 研究认为，沥青混合料中n=0.45时， 密度最大、水泥混凝土中n=0.25密度最大、水泥混凝土中n=0.25-0.45 时施工和易性较好。 时施工和易性较好。通常使用的矿质 沥青混合料的级配范围（ 沥青混合料的级配范围（包括密级配 和开级配） 0.3-0.7之间 之间。 和开级配）n在0.3-0.7之间。
3、K为参数的连续级配密度理论， 为参数的连续级配密度理论， （K法）
前苏联的伊万诺夫提出， 前苏联的伊万诺夫提出，用颗粒分级重量 递减系数K为参数的连续级配密度理论， 递减系数K为参数的连续级配密度理论， （K法）。 N次幂公式存在一个缺点，因为它是无穷级 次幂公式存在一个缺点， 没有最小粒径的控制。 数，没有最小粒径的控制。对沥青混合料 往往造成矿粉过高， 往往造成矿粉过高，路面高温稳定性不足 的缺点， 法以颗粒直径的1/2为递减标准 为递减标准， 的缺点，K法以颗粒直径的1/2为递减标准， 为筛余量的递减系数， 值越大， 设K为筛余量的递减系数，K值越大，级配 越细，一般K值为0.65-0.84。 越细，一般K值为0.65-0.84。
四、贝雷法
贝雷法通过一些指标对级配中的粗、 贝雷法通过一些指标对级配中的粗、细集 料进行约束， 料进行约束，使得混合料获得良好的骨架 结构，并且施工时不会产生离析， 结构，并且施工时不会产生离析，而且易 于压实。这些指标包括： 于压实。这些指标包括： CA比 ratio） （1）CA比（Coarse aggregate ratio） 用来描述粗集料间的填充情况。 用来描述粗集料间的填充情况。 CA比=[P(NMPS/2)-P(PCS)]/[100%CA比=[P(NMPS/2)-P(PCS)]/[100%P(NMPS/2)] 式中：P(PCS)——为0.22倍公称尺寸对应 式中：P(PCS)——为0.22倍公称尺寸对应 相近尺寸筛孔的通过率。 相近尺寸筛孔的通过率。
沥青混合料
沥青混合料第一节沥青混合料概述一、定义：将一定级配的矿质混合料与具有一定粘度和适当用量的沥青结合料，经充分拌和而形成的混合料。
二、分类：1、按矿质集料级配类型分类：1）连续级配沥青混合料：矿料级配组成中从大到小各级粒径都有，按比例相互搭配组成的沥青混合料。
2）间断级配沥青混合料：矿料级配组成中缺少1个或几个粒径档次而形成的沥青混合料2、按矿料级配组成及空隙率大小分类：1）密级配沥青混合料：按密实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合而成、设计空隙率较小（3%-6%）的密实式沥青混凝土混合料（以AC表示）和密实式沥青稳定碎石混合料（以A TB表示）。
2）半开级配沥青混合料：由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成、压实后剩余空隙率在6%-12％的半开式沥青碎石混合料（以AM表示）。
3）开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料较少，设计空隙率不小于18％的沥青混合料。
3、按集料公称最大粒径分类：最大粒径：指要求集料100％通过的最小的标准筛筛孔尺寸。
公称最大粒径：混合料中筛孔通过百分率为90%-100%的最小标准筛孔尺寸。
分类：1）、特粗式：公称最大粒径大于31.5mm。
2）、粗粒式：公称最大粒径为26.5mm或31.5mm。
3）、中粒式：公称最大粒径为16mm或19mm。
4）、细粒式：公称最大粒径为9.5mm或13.2mm5）、砂粒式：公称最大粒径小于9.5mm。
4、按制造工艺分类：1）热拌沥青混合料：经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，保温运输至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料。
2）冷拌沥青混合料：在常温下拌和、铺筑的沥青混合料，所用结合料通常为液体沥青或乳化沥青。
3）再生沥青混合料：把由路面上清除下来的旧沥青混凝土进行加工处理后的混合料。
第二节沥青混合料的组成结构与强度理论2.1沥青混合料组成结构的现代理论表面理论认为，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。
05、沥青混合料
一、定义：沥青混合料是一种粘－弹－塑性材料。
它不仅具有良好的力学性质，而且具有一定的高温稳定性和低温柔韧性；用它铺筑的路面平整，无接缝，而具有一定的粗糙度；路面减震、吸声、无强烈反光，使行车舒适，有利于行车安全；此外，沥青混合料施工方便，不需养护，能及时开放交通，且能再生利用。
因此，沥青混合料广泛应用于高速公路、干线公路和城市道路路面。
据统计，我国已建或在建的高速公路路面90％以上采用沥青混合料路面。
沥青混合料是用适量的沥青材料与一定级配的矿质集料经过充分拌和而形成的混合物。
将这种混合物加以摊铺、碾压成型，即成为各种类型的沥青路面。
二、分类：按沥青混合料中剩余空隙率大小的不同，可分为开式沥青混合料、半开式沥青混合料和密实式沥青混合料。
按矿质集料级配类型，可分为连续级配沥青混合料和间断级配沥青混合料。
按沥青混合料施工温度，可分为热拌沥青混合料和常温沥青混合料。
三、组成结构：✓悬浮密实结构：✓骨架孔隙结构：✓骨架密实结构：沥青混合料主要由矿质集料、沥青和空气三相组成，同时还含有水分，是典型的多相多成分体系。
根据粗、细集料的比例不同，其结构组成有三种形式，即悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。
如图7.3.1所示：图7.3.1 沥青混合料矿料骨架类型（a）悬浮密实结构；（b）骨架空隙结构；（c）骨架密实结构四、强度理论：热拌沥青混合料的特点是在施工过程中，将沥青加热至150℃～170℃，矿质集料加热至160℃～180℃，在热态下拌制成沥青混合料，并在热态下摊铺、压实成路面。
经过这样拌制而得到的混合料，沥青能更好的包裹在矿质集料表面，铺筑的路面有较高的强度，且耐久性更好。
五、影响沥青混合料抗剪强度的因素：（一）沥青粘度的影响：沥青的粘度越大，抵抗剪切变形的能力越强。
适当增加沥青用量，将会改善混合料的胶结性能，但当沥青用量进一步增加时，就会出现塑性变形。
因此，混合料中存在最佳沥青用量。
（二）集料的粒径、颗粒形状和表面特征的影响：集料颗粒表面的粗糙度和颗粒形状，对沥青混合料的强度有很大影响。
沥青混合料种类·分类·典型级配曲线
沥青混合料的分类
⑴ 按级配组成和曲线类型分类见图
➢连续级配：密级配、半开级配、开级配 ➢间断级配
⑵ 按公称最大粒径分类
➢特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式
⑶ 按照制造工艺分类
➢热拌沥青混合料 ➢冷拌沥青混合料 ➢再生沥青混合料
矿质混合料的3种典型级配曲线
沥青混合料的分类 ⑴ 按矿质混合料的级配组成分类
② 半开级配沥青混合料 half(semi)-open-graded bituminous paving mixtures(英)
➢ 沥青碎石混合料（以AM表示）
设计空隙率在6%~12%
沥青混合料的分类
⑴ 按矿质混合料的级配组成分类
③ 开级配混合料 open-graded bituminous paving mixtures(英) open graded asphalt mixtures (美)
5.1.2.2 低温性能的评价方法与指标
1) 评价方法
⑴ 预估断裂温度确定方法 抗拉强度[σ] ～温度应力计算值σT
⑵ 低温弯曲蠕变试验试验方法 蠕变速率
⑶ 受限试件的温度应力试验试验方法 转折温度 破裂温度
⑷ 低温弯曲试验 破坏应变
① 抗拉强度[σ] 直接抗拉强度 劈裂抗拉强度试验
② 温度应力σT
筛孔尺 寸(mm)
级配范 围(mm)
16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 100 90~100 70~88 48~68 36~53
0.6 0.3 18~30 12~22
0.075 4~8
沥青混合料的分类
⑵ 按照集料的最大公称粒径分类
沥青混合 料类别 特粗式
粗粒式
密级配沥 青混凝土
— －
沥青路面用沥青混合料的分类
第七章沥青混合料的组成设计沥青混合料从颗粒均匀预涂沥青的沥青涂层碎石(coated stone)到沥青玛碲脂(mastic asphalt)其成分变化无穷。
然而，沥青混合料大体上可以分为沥青混凝土(asphalt)和沥青碎石(macadam)两大类。
沥青混凝土与碎石的主要区别如下：●沥青混凝土的集料级配一般由颗粒大致均匀的粗集料加上大量的细集料和很少量的中等大小的集料组成。
●沥青混凝土的强度与砂／填料／沥青成份的劲度即沥青砂浆有关；为了砂浆要有足够的劲度，制造沥青混凝土时要用比较硬的沥青和含量高的填料；至于沥青碎石的强度，主要是依靠摩擦和集料颗粒间的机械互锁力，因此可以用较软等级的沥青。
●由于沥青混凝土含的填料比例很大，也即是集料有大幅的表面积要用沥青裹覆，因而沥青用量较高；而沥青碎石含细小的集料少，因此用以裹覆集料的沥青少量也够了；沥青碎石内的沥青主要功能是在压实时作为润滑剂和在使用过程中粘结着集料颗粒。
●沥青混凝土的空隙率低，基本上不透水并且用予繁重交通的道路上非常耐久；沥青碎石的空隙率相对较高而具透水性，并不如前者耐久。
从沥青涂层碎石到沥青玛蹄脂各种沥青合料中，使用的沥青等级愈来愈硬，沥青、矿料和砂的含量增加，粗集料含量减少。
图7-1 各种沥青混合料的典型级配曲线§7．1道路沥青混合料的种类与性质7．1．1沥青混凝土用不同粒径的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以及最佳密实级配原则设计、在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。
这种混合料的矿料部分应有严格的级配要求。
它们经过压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时称作沥青混凝土。
沥青混凝土的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的，但它们在常温或高温下都具有一定的塑性。
沥青混凝土的高密实度使得它水稳性好，因此有较强的抗自然侵蚀能力，故寿命长、耐久性好，适合作为现代高速公路的柔性面层。
从国外以及国内的工程实践来看，以沥青混凝土作为高等级公路或城市道路的路面材料已经相当普遍。
沥青混合料分类
矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料 较少，设计空隙率为不小于18%的混合料。
▪ 沥青稳定碎石混合料（简称沥青碎石）
由矿料和沥青组成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（ATB）、开级配沥青碎石 （OGFC表面层及ATPB基层）、半开级配沥青 碎石（AM）。
VMA=VV+VA （2）现行规程计算公式：给定两个公式(a)、(b)。
VMA VV VA
（a）
VMA
1
f sb
Ps
100
（b）
（3）新规范的计算公式-即Superpave的计算公式（b）
19
3、沥青饱和度（VFA） （1）定义：按照试验规程定义总有
VFA VA 100 VMA
（2）规程给定的计算公式：
4.堆积密度 单位体积（含物质颗粒固体及其闭口、开口孔隙 体积及颗粒间空隙体积）物质颗粒的质量。粗集 料的堆积密度包括自然堆积密度、振实密度、捣 实密度；细集料的堆积密度包括自然堆积密度、 紧装密度。
5、集料最大粒径
规程：指集料的100%都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸。 新的设计规范：混合料中筛孔通过率为100%的最
单位体积（含混合料实体体积与不吸收水分的内 部闭口孔隙之和）压实沥青混合料的干质量，又称 视密度，由水中重法测定（仅适用于几乎不吸水的 密实试件）。
3、沥青混合料的毛体积密度
单位体积（含混合料的实体矿物成分及不吸收水分的 闭口孔隙、能吸收水分的开口孔隙等颗粒表面轮廓线 所包围的全部毛体积）压实沥青混合料的干质量，由 表干法、蜡封法或体积法测定。 4、沥青混合料试件的沥青体积百分率 压实沥青混合料试件内沥青部分的体积占试件总体积 的百分率，以VA表示。 5、沥青混合料试件的空隙率 沥青混合料内矿料及沥青以外的空隙（不包括矿料自 身内部已被沥青封闭的孔隙）的体积占试件总体积的 百分率，以VV表示。
第6章-2-沥青混合料.ppt
（2）按矿料级配组成和空隙率大小分类 ①密级配沥青混凝土混合料 按密实级配原则设计的 连续型密级配沥青混合料，但其粒径递减系数较 小，剩余空隙率小于10％。密级配沥青混凝土混 合料按其剩余空隙率又可分为 I型沥青混凝土混合料：剩余空隙率3％～6％；剩余 空隙率在3%～6%称为I型密实式沥青混凝土混合 料（重载交通道路4%～6%；行人道路2%～ 5%）； II型沥青混凝土混合料：剩余空隙率 4％～10％。
②开级配沥青混凝土混合料 按级配原则设计的连续 型级配混合料，但其粒径递减系数较大，剩余空隙 率大于18％。
③ 半开级配沥青混合料 剩余空隙率介于密级配和开级配之间的（即剩 余空隙率6％～12％）混合料称为半开级配 沥青混合料。
(3) 按材料组成及结构分类 ①连续级配沥青混合料 沥青混合料中的矿料是按 级配原则，从大到小各级粒径都有，按比例相互 搭配组成的混合料，称为连续级配混合料。 ②间断级配沥青混合料 连续级配沥青混合料矿料 中缺少一个或两个档次粒径的沥青混合料称为间 断级配沥青混合料。
骨架空隙结构
结构特征：较细骨料少，较粗骨料彼此相互接触连接。 性能特点：稳定性较好，粘聚力较差。
骨架密实结构
结构特征：粗骨料相互接触，其堆积空隙完全被较细颗粒填充 密实。 性能特点：较高的粘聚力和稳定性，较高的内摩擦角
间断密级配的沥青混合料，是前面两种结构形式的有机组合。 它既有一定数量的粗集料形成骨架结构，又有足够的细集料填 充到粗集料之间的空隙中去，因此，这种结构的沥青混合料的 密实度、强度和稳定性都比较好。
结构沥青的形成
6.2.2 沥青混合料的技术性质与测试方法 对于道路沥青混合料，为保证耐久、行车安全和舒 适，需满足一定的技术要求。 1.高温稳定性 沥青混合料高温稳定性，是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。 我国现行国标（GB 50092－96）规定，采用马歇尔 稳定度试验（包括稳定度、流值、马歇尔模数） 来评价沥青混合料高温稳定性；对高速公路、一 级公路、城市快速路、主干路用沥青混合料，还 应通过车辙试验检验其抗车辙能力。
沥青混合料配合比设计
2) 计算组成材料的配合比
法或计算法，求出符合要求级配范围的各组成材 料用量比例。
3) 调整配合比计算得的合成级配应根据要求作必 要的配合比调整 a. 通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近设 计级配中限，尤其应使0.075 mm、2.36 mm和 4.75 mm筛孔的通过量尽量接近设计级配范围中 限。
2) 测定物理指标: 为确定沥青混合料的沥青最佳 用量,需要测定各组试件的表观密度, 空隙率, 矿 料间隙率和饱和度等物理指标.
3) 测定力学指标: 采用马歇尔稳定度仪, 测定沥 青混合料的力学指标,即测定马歇尔稳定度和流 值.
4) 试验结果分析: A. 绘制沥青用量与物理—力学指标关系图. 以 沥青用量为横坐标, 以表观密度, 空隙率, 饱和 度, 稳定度, 和流值为纵坐标, 绘制试验结果的 关系曲线,如下图:
n=0
10
70.
50.
35.
25.
17.
12.
8.8
6.3
4.4
通过量 .5 0 71 00 36 00 68 55 7 2 7
(%)
级配 n=0 10 81. 65. 53. 43. 35. 28. 23. 19. 15. 范围 .3 0 23 98 59 53 36 79 38 08 50 曲线 n=0 10 61. 37. 23. 14. 8.3 5.4 3.3 2.1 1.2 通过 .7 0 56 89 33 36 4 7 7 0 9 量(%)
其他等级公路
沥青混 凝 土路面
沥青碎 石 路面
AC—13 AC—16
AM—13
一般城市道路及其 他道路工程
沥青混 凝 土路面
沥青碎 石 路面
AC—5 AC—10 AC—13
7.1.12.3.1沥青混合料认知
（1）油石比（Pa ）与沥青含量（Pb） 油石比Pa : 沥青混合料中沥青质量与矿料总质量的比值，以 百分率表示。
沥青含量Pb : 沥青混合料中沥青质量与沥青混合料总质量的
比值，以百分率表示。
Pb
Pa 100
Pa
100 %
三、沥青混合料的主要技术指标与标准 （2）密度
三、沥青混合料的主要技术指标与标准
粗粒式（DNmax=26.5、31.5mm）
中粒式（DNmax=16、19mm）
细粒式（DNmax=9.5、13.2mm
砂砾式（DNmax≤4.75mm
DNmax
二、沥青混合料的分类
4. 按生产温度
热拌沥青混合料 拌和温度：150-1800C 优点：技术工艺成熟，路用性能好 缺点：能耗大，环境污染大，易老化
空隙率（VV）=3%~6% 例如：密实型沥青混凝土
密级配沥青稳定碎石
空隙率（VV）=3%~4% 例如：沥青玛蹄脂碎石SMA
空隙率（VV）=6%~12% 例如：沥青碎石AM
空隙率（VV）=18%~25% 例如：沥青排水基层混合料ATPB
二、沥青混合料的分类 3.按公称最大粒径
特粗式（DNmax≥37.5mm）
一、沥青混合料的材料组成
矿质材料
沥青混合料
沥青
添加剂
粗集料 细集料
填料
二、沥青混合料的分类
1. 按矿料级配类型 连续级配沥青混合料 间断级配沥青混合料 开级配沥青混合料
二、沥青混合料的分类 2. 按级配类型和空隙率 连续密级配沥青混合料
间断密级配沥青混合料 连续半开级配沥青混合料 开级配沥青混合料
DS
(t2 t1) 42 d2 d1
c1 c2
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沥青路面的车辙现象
沥青路面车辙形成过程
沥青路面的车辙现象
沥青路面车辙形成过程
沥青路面的车辙现象
压密变形
剪切 流动
沥青路面车辙形成过程
车辙试验
动稳定度 DS
DS t2d 2t1d142c1c2
DS——沥青混合料动稳定度(次/mm) d1，d2——时间t1和t2的变形量(mm) 42——每分钟行走次数(次/mm) c1，c2——试验机或试样修正系数
③ 预估断裂温度Tk
应力与温度的关系
蠕变试验
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
蠕变速率（1/s/MPa）
sp
eed(2
1)/(t2 0
t1)
σ0—— 沥青混合料小梁试件下缘的蠕变弯拉应力（MPa）； t1和t2—— 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。
➢沥青玛蹄脂碎石SMA混合料
——Stone Matrix Asphalt
SMA（Stone Matrix Asphalt）混合料
沥青混合料的分类
⑴ 按矿质混合料的级配组成分类
沥青稳定碎石混合料（简称沥青碎石） bituminous stabilization aggregate paving mixtures(英) asphalt-treated permeable base(美)
2) 矿质混合料的性质 级配：连续密级配——C大小 连续开级配——C小大 间断级配——C大大 颗粒粒径：最大粒径↑ —— ↑、C ↓见表
颗粒表面特征：多棱角、表面粗糙
→ 颗粒相互嵌紧 → 较大
影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素
三轴试验结果
沥青混合料级配类型 粗粒式沥青混凝土 细粒式沥青混凝土 砂粒式沥青混凝土
设计空隙率在6%~12%
沥青混合料的分类
⑴ 按矿质混合料的级配组成分类
③ 开级配混合料 open-graded bituminous paving mixtures(英) open graded asphalt mixtures (美)
➢开级配沥青碎石OGFC表面层
——（Open Graded Friction Course）
5.1.1.1 沥青混合料的组成结构
⑵ 骨架空隙结构 级配特点：连续开级配，粗集料较多，细集料
较少，不足以充分填充粗骨架空隙，空隙率较大 使用特点：温度稳定性好、耐久性较差
5.1.1.1 沥青混合料的组成结构
⑶ 骨架密实结构 级配特点：间断密级配，粗集料形成骨架，细集 料充分填充骨架空隙，形成密实、骨架嵌挤结构
受温度变化影响较少
⑵ 形变速率的影响：变形速率↑C值↑
值随变形速率变化较小
5.1.2 沥青混合料应具备的技术性质 及其评价方法
➢ 沥青路面的损坏类型及其破损机理 ➢ 沥青混合料应具备的基本技术性能 ➢ 评价方法与指标 ➢ 改善措施
沥青混合料应具备的技术性质
高温稳定性 低温抗裂性 耐久性（水、疲劳、老化） 表面功能（抗滑、降噪、排水） 施工和易性
⑵ 低温弯曲蠕变试验试验方法 蠕变速率
⑶ 受限试件的温度应力试验试验方法 转折温度 破裂温度
⑷ 低温弯曲试验 破坏应变
① 抗拉强度[σ] 直接抗拉强度 劈裂抗拉强度试验
② 温度应力σT
σT=∑△T×S(t)×γ(T）
低温拉伸劲度S(t） •直接抗伸试验 •弯曲蠕变试验试验 温度收缩系数γ(T)
• 低温收缩试验
高温稳定性
高温稳定性评价方法与评价指标
2）评价指标
马歇尔方法：稳定度（KN） 流值（0.1mm）
轮辙试验：动稳定度（次/mm）
马歇尔试验示意图
• 马歇尔稳定度MS：试件破坏时的最大荷载 • 流值FL ：达到最大荷载时，试件所产生的 垂直流动变形值（以0.1mm计）
马歇尔试验仪
马歇尔自动击实仪
连续密级配
连续开级配
间断级配
沥青混合料的典型组成结构
沥青混合料的分类与特性
三种结构类型混合料的级配组成
悬浮密实型
连续密级配
骨架空隙型
连续开级配
间断级配
骨架空隙型
5.1.1.1 沥青混合料的组成结构
⑴ 悬浮密实结构 级配特点：连续密级配，细集料多，粗集料较少，
悬浮于细集料中，不能形成嵌挤骨架，空隙率较小 使用特点：密实耐久、高温稳定性较差
APA（Asphalt Pavement Analysis）轮辙试验
轮辙 疲劳 浸水车辙
沥青路面加速加载试验仪APT
沥青路面早期车辙损坏成因分析
车辙诱因：交通量增大－重型车辆和高压轮胎 渠化交通
车辙危害：舒适性降低－路表变形，平整度下降 危害行车的安全－车槽中的积水会引起水飘 方向盘难以控制
车辙成因：沥青混合料是粘弹性材料 结构性车辙：路面结构本身的缺陷 压密性车辙：路面压实度过小 失稳性车辙：剪切变形
沥青混合料性能的评价方法与指标
5.1.2.1 高温稳定性
定义：高温条件下， 沥青混合料在荷载作 用下抵抗永久变形的 能力
强度或模量
温度
高温稳定性
高温稳定性评价方法与评价指标
1）评价方法
⑴ 马歇尔稳定度——稳定度与流值马歇尔试验 ⑵ 车辙试验——动稳定度车辙试验 ⑶ 简单性能试验
蠕变试验 重复荷载试验 剪切试验
内摩阻角
4555 354530 331930
粘结力C（MPa） 0.076 0.197 0.227
影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素
3) 沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响 ➢ 沥青与矿料的交互作用 ➢ 矿料的表面性质 ➢ 矿料比面积 ➢ 沥青用量
影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素
⑴ 沥青与矿料的交互作用
乳化沥青 液体沥青 泡沫沥青
③ 再生沥青混合料：现场再生、场拌再生
主要内容
➢ 沥青混合料的技术性质和技术要求 ➢ 沥青混合料的组成材料和配合比设计
5.1 热拌沥青混合料HMA （Hot Mix Asphalt）
5.1.1 沥青混合料的组成结构和强度形成原理 5.1.2 沥青混合料应具备的技术性质及其评价方法 5.1.3 沥青混合料组成材料的技术性质 5.1.4 热拌沥青混合料配合比设计方法
➢ 密级配沥青碎石(ATB) ➢ 开级配沥青碎石(OGFC表面层、ATPB基层) ➢ 半开级配沥青碎石(AM)
沥青混合料的分类
⑵ 按照集料的公称最大粒径分类定义
砂粒式：公称最大粒径＜4.75mm 细粒式：公称最大粒径＝9.5mm、13.2mm 中粒式：公称最大粒径＝16mm、19mm 粗粒式：公称最大粒径＝26.5mm 特粗式：公称最大粒径≥31.5mm
提高沥青路面抗车辙能力的对策
⑴ 材料设计的措施
沥青混合料高温强度的构成：τ＝C+σtg
➢提高沥青混合料的粘结力C
♣ 严格控制沥青用量 ♣ 选择高粘度沥青（使用改性沥青）
➢提高沥青混合料的内摩阻角：
♣ 选择纹理粗糙，多棱角的集料 ♣ 采用适当的矿料级配，增加粗骨料含量 ♣ 选择合适公称最大粒径
➢设计时考虑交通组成和环境温度的影响
沥青玛蹄 脂碎石 －
－
－
半开级配 沥青碎石
－
－
－
开级配排 水磨耗层
－
－
－
密级配沥 青碎石 ATB-40
ATB-30
ATB-25
开级配沥 公称最大 青碎石 粒径（mm）
ATPB-40
37.5
ATPB-30
31.5
ATPB-25
26.5
AC-20 SMA-20 AM-20
－
－
－
19
中粒式
AC-16 SMA-16 AM-16 OGFC-16
提高沥青路面抗车辙能力的对策
⑵ 提高施工质量与管理水平 ➢不恰当地强调平整度而忽视压实度 ➢为避免摊铺机停顿影响平整度，而不恰当地强调连
续摊铺，以致等待时间过长料温下降而导致严重压 实不足
5.1.2.2 低温性能的评价方法与指标
1) 评价方法
⑴ 预估断裂温度确定方法 抗拉强度[σ] ～温度应力计算值σT
⑵ 按公称最大粒径分类
➢特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式
⑶ 按照制造工艺分类
➢热拌沥青混合料 ➢冷拌沥青混合料 ➢再生沥青混合料
矿质混合料的3种典型级配曲线
沥青混合料的分类 ⑴ 按矿质混合料的级配组成分类
① 密级配沥青混合料 dense-graded bituminous mixtures[英] dense-graded asphalt mixtures [美]
沥青路面的种类
⑴ 层铺法 ➢表面处治：喷洒沥青→洒布集料→压实
——厚度1.0~3.0cm
➢贯入式：粗集料→喷洒沥青→洒布填隙细集料→压实
——厚度4.0~8.0cm
⑵ 拌和法 ➢沥青混合料拌和→摊铺→压实
沥青混合料的分类
⑴ 按级配组成和曲线类型分类见图
➢连续级配：密级配、半开级配、开级配 ➢间断级配
筛孔尺 寸mm)
级配范 围(mm)
16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 100 90~100 70~88 48~68 36~53
0.6 0.3 18~30 12~22
0.075 4~8
沥青混合料的分类
⑵ 按照集料的最大公称粒径分类
沥青混合 料类别 特粗式
粗粒式
密级配沥 青混凝土
— －
AC-25
➢密实式沥青混凝土混合料（以AC表示） ➢密实式沥青稳定碎石混合料（以ATB表示）
设计空隙率2~6%
沥青混合料的分类
⑴ 按矿质混合料的级配组成分类
② 半开级配沥青混合料 half(semi)-open-graded bituminous paving mixtures(英)