第三章(第六部分)

❖ 矿料级配影响路面的宏观构造，用压实后路表
道 构造深度试验评价。
路 ❖ 构造深度实验是将0.15~0.3mm的干砂25ml倒
建 筑
在试件表面，用粘有像胶片的推光板，由里向
材 外重复作摊铺运动，使砂填入凹凸不平的试件
料 ︵
表面空隙中，不得在表面上留有浮动余砂。用
第 钢尺量测砂所构成园的两个垂直方向的直径，
︶
森林工程专业
① 沥青与集料的粘附性试验
道
路 建 筑
❖ 评价实验方法，例如水煮法、静态水浸法、光电比色法 及搅动水净吸附法等。
材 ❖ 这些方法是将沥青覆裹在矿料表面，浸入水中，根据矿
料 ︵ 第
料表面沥青的剥离程度，判断沥青与集料的粘附性，其 中水煮法和静态水浸法是目前道路工程中的常用方法,人
三 为主观性较大，所以还必须结合沥青混合料的水稳定性
料 ︵
青的作用就越强烈，其老化程度也越高。
第 ❖ 压实空隙率的增大，回收沥青针入度减小，
三 老化程度增加。道路中部车辆作用次数较
章 ︶
高，对路面的压密作用较大，中部的沥青 比边缘部位沥青的老化程度轻些。
森林工程专业
道
路 建
❖ 解决措施：选择耐老化沥青，有足量的
筑 材
沥青含量。施工过程中，应控制拌合加
三 章
低温抗裂性越好。
︶
森林工程专业
❖ 低温蠕变试验
道
❖ 低温蠕变试验用于评价沥青混合料低温下的变形能
路
力与松弛能力。
建
❖ 根据（JTJ058-2000）,在规定温度下（如-10℃），
筑
对规定尺寸的沥青混合料小梁试件30×35×250mm
材
梁式试件）的跨中施加恒定的集中荷载，测定试件
料 ︵ 第
三 章
︶ 件的冻融劈裂强度比。
森林工程专业
道
路
建 筑
TSR 2 100
材
1
料 ︵
TSR 沥青混合料试件冻融劈裂强度比，%；
第
1 试件在常规条件下的劈裂强度，MPa；
三 章
2 试件经一次冻融循环后的劈裂强度，MPa.
︶
森林工程专业
④ 沥青混合料水稳定性的影响因素
道
路 建
❖ 与沥青和集料的粘附性有关，在很大程度
︵ 第
运动粘度（mm2/s） 170±20
0.28±0.03 280±30
三 章
❖ （3）工地气温状况，当地气温越高，施
︶ 工和易性越好。
森林工程专业
PG58－34胶结料温度－粘度图
1.2
道 1.1
路
1
建 筑
0.9 0.8 0.7
材 0.6
拌和温度：148～153 压实温度：142～146
粘度Pa.s
第 裂，从而导致沥青路面出现各种与沥青老
三 章
化有关的裂纹或裂缝。
来自百度文库
︶
森林工程专业
❖ 影响因素：沥青的老化程度、外界环境因 素和压实空隙率等。
道 路 建 筑
❖ 在气候温暖、日照时间较长的地区，沥青
的老化速度快，而在气温较低、日照时间 短的地区，沥青的老化速率相对较慢。
材 ❖ 沥青混合料的空隙率越大，环境介质对沥
料
弯曲试验的破坏应变指标作为评价改性沥青沥青混
︵
合料的低温抗裂性能。
第
三
章
︶
森林工程专业
影响沥青混合料低温性能的主要因素
道
路
建
筑
材 料
❖ 沥青的低温劲度的影响，取决于沥青粘 度和温度敏感性。在寒冷地区，可采用
︵ 稠度较低、劲度较低的沥青，或选择松
第 三 章
弛性能较好的橡胶类改性沥青来提高沥 青混合料的低温抗裂性
︶ 的水稳定性。
森林工程专业
③ 冻融劈裂试验
道
路 建 筑
❖ 冻融劈裂试验将沥青混合料试件分为二 组，一组试件用于测定常规状态下的劈
材 裂强度，另一组试件首先进行真空饱水，
料 然后至于-18℃ 条件下冷冻16h，再在60
︵ 第
三 章
℃水中浸泡24h，最后进行劈裂强度测试， 在冻融过程中，沥青混合料劈裂强度降 低。采用公式（3-5）计算沥青混合料试
三 章
取其平均值，由式（3-6）计算混合料的表面构
︶ 造深度：
森林工程专业
道
路 建
❖ 式中：
筑 TD——沥青混合料的表面构造深度，mm
材 料
V ——砂的体积，25ml
︵ 第
D ——摊平砂子的平均直径，mm
三 ❖ 增加粗集料含量有助于提高沥青路面的
章 ︶
宏观构造深度，
森林工程专业
5．施工和易性
道
路 建
︵ 相互移动就位，达到规定的压实密度。但温度
第 三 章
过高既会引起沥青老化，也会严重影响沥青混 合料的使用性能。
︶
森林工程专业
道
路 建 筑
❖ 沥青混合料的拌和与压实温度与沥青粘度有关， 应根据沥青粘度与温度的关系曲线确定.
材
粘度
适宜于拌和的粘度 适宜于压实的粘度
料
动力粘度（Pa.s） 0.17±0.02
3
5
3+
5
5-
5
5
5
森林工程专业
道
路 建 筑
❖ 不同矿物成分集料沥青混合料的冻融劈裂试验 抗拉强度比TSR 表3-3
材
料 ︵
试件条件
(MPa)
(MPa) TSR(%) 劈裂强度降低
第
三
花岗岩集料
0.86
0.57
66.3
33.7
章
辉绿岩集料
0.89
0.66
74.1
25.9
︶
石灰石集料
1.02
0.89
︵ 合料容易离析。如果细料太少，或矿粉用量过
第 三 章
多时，混合料容易产生疏松且不易压实；反之， 如果沥青用量过多，或矿粉质量不好，则容易
︶ 使混合料结团，不易摊铺。
森林工程专业
道
路 建
❖ （2）施工条件的影响，如温度，较高温度可
筑 保证沥青的流动性，拌和中能够充分均匀地粘
材 料
附在矿料颗粒表面；在压实期间，矿料颗粒能
随时间不断增长的蠕变变形。蠕变变形曲线可分为 三个阶段，第一段为蠕变迁移阶段，第二阶段为蠕 变稳定阶段，第三阶段为蠕变破坏阶段，以蠕变稳 定阶段的蠕变速率评价沥青混合料的低温变形能力， 蠕变速率由式（3-3）计算。蠕变速率越大，沥青混 合料在低温下的变形能力越大，松弛能力越强，低
︶
温抗裂性能越好。
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道
speed
(2 1) /(t2 t1) 0
（3-3）
路
建
筑 材
speed ——沥青混合料的低温蠕变速率，1/s·MPa
料 ︵
0 ——沥青混合料小梁试件跨中梁底的蠕变拉应力，MPa
第 三
、
t t 1 2 ——分别为蠕变稳定器的初始实践和终止时间，s。
章
︶
森林工程专业
低温弯曲试验
在试验温度-下，以50mm/min速率，对小梁试件
❖ 预估沥青混合料的开裂温度
道
❖ 图3-11
路
❖ 通过间接拉伸试验或直接拉伸试验，建立
建
沥青混合料低温抗拉强度与温度的关系，
筑
如图3-11中的曲线1。再根据理论方法，计
材
算沥青面层可能出现的温度应力与温度的
料
关系，如图3-11中曲线2。根据温度应力与
︵
抗拉度的关系预估沥青面层出现低温缩裂
第
的温度越低，沥青混合料的开裂温度越低，
87.3
12.7
森林工程专业
道
路 ❖ 混合料压实空隙率大小及沥青膜厚度的影响：当空隙
建 筑
率较大、沥青膜较薄时水稳定性较差。
材 ❖ 成型方法的影响：成型温度较低，要么压实度达不到
料
要求，要么集料被压碎，从而使混合料水稳性下降。
︵ 第 ❖ 级配的影响：开级配压实空隙率较大，往往对水稳定
三
性不利。当沥青用量不足时，即使是密级配的沥青混
d——试件破坏时的跨中扰度，mm；
章 ︶
L——试件的跨径，mm。
森林工程专业
道 路
注意：实验证明，在评价改性沥青混合料低温
性能时，采用低温蠕变试验方法所得结果对于改性
建
剂种类和改性剂剂量都不够敏感，数据较为分散，
筑
而采用低温弯曲试验的破坏应变指标则相对稳定。
材
所以在我国行业标准（JTJ036-98）中，采用低温
道
（30×35×250mm梁式试件）跨中施加集中荷载至断裂破坏， 记录试件跨中荷载与扰度的关系曲线，见图3-13。由破坏时跨
路
中扰度按公式（3-4）计算沥青混合料的破坏弯拉应变。沥青混
建
合料在低温下破坏弯拉应变越大，低温柔韧性越好，抗裂性越
筑
好。
材 料 ︵
6hd
B
式中：
L2
（3-4）
第 三
B——时间破坏时的最大弯拉应变；
三玄武岩 章石灰石 ︶
韩国SK沥青
新鲜沥青
TFOT残留物
未加抗 剥落剂
加抗 剥落剂
未加 抗剥落剂
加抗 剥落剂
1+
5-
2
5-
1
5-
3
4
3
5-
5-
5-
3-
5
3+
4+
5-
5
5-
5
东海70号沥青
新鲜沥青
TFOT残留物
未加抗 剥落剂
加抗 剥落剂
未加抗 剥落剂
加抗 剥落剂
1+
5
3
5-
1-
4+
3-
5
2+
5
3-
5-
章
合料也会出现水稳定性不好的问题。
︶
森林工程专业
4.沥青混合料的抗滑性
道
路 建
❖ 沥青路面的抗滑性对于保障道路交通安全至关
筑
重要，而沥青路面的抗滑行能必须通过合理的
材 料
选择沥青混合料组成材料、正确的设计与施工
︵
来保证。
第 三 ❖ 沥青路面的抗滑性与所用矿料的表面构造深度、
章 ︶
颗粒形状与尺寸、抗磨性有着密切的关系。
章 试验结果进行综合评价。
︶
森林工程专业
② 混合料的浸水试验
道
路 建
❖ 浸水试验是根据浸水前后沥青混合料物理、力
筑 学性能的降低程度来表征其水稳定性的一类试
材 料
验，常用的方法有浸水马歇尔试验、浸水劈裂
︵ 强度试验和浸水抗压强度试验等。以浸水前后
第 三
的马歇尔稳定度比值、车辙深度比值、劈裂强
章 度比值和抗压强度比值的大小评价沥青混合料
料 0.5
︵ 第
0.4 0.3 0.2
压实范围
三 0.1
拌和范围
章
0
︶
100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200
温度
森林工程专业
道 路 建 筑 材 料 ︵ 第 三 章 ︶
森林工程专业
道 路 建 筑 材 料 ︵ 第 三 章 ︶
森林工程专业
道 路 建 筑 材 料 ︵ 第 三 章 ︶
❖ 影响沥青混合料施工和易性的因素很多，
筑 材
诸如组成材料的技术品质、用量比例，以
料 ︵
及施工条件等。目前尚无直接评价混合料
第 三
施工和易性的方法和指标。
章
︶
森林工程专业
道
路 建
❖ （1）组成材料的影响，主要是矿料级配和沥青
筑 用量。在间断级配的矿质混合料中，粗细集料
材 料
的颗粒尺寸相差过大，中间尺寸颗粒缺乏，混
料 热温度，并保证沥青路面的压实密度。
︵
第
三
章
︶
森林工程专业
（2）沥青混合料的水稳定性及其评价方法
道
路 建
❖ 水稳定性不足：沥青剥离，粘结强度降低，
筑 材
集料松散，易形成坑槽，即 “水损坏”。
料 ︵
❖ 原因：压实空隙率较大、沥青路面排水系
第 统不完善，动水压力对沥青产生剥离作用，
三 章
将加剧沥青路面的“水损害”病害。
森林工程专业
道 路
❖ 矿料表面构造深度取决于矿料的矿物组
建 成、化学成分及风化程度；颗粒形状与
筑 材
尺寸既受到矿物组成的影响，也与矿料
料 的加工方法有关；抗磨光性则受到上述
︵
第 所有因素加上矿物成分硬度的影响。因
三 章
此表层的粗集料应粗糙、坚硬、耐磨、
︶ 抗冲击性好、磨光值大的碎石或破碎石
集料。
森林工程专业
︶
森林工程专业
级配的影响：
道
路 建
密级配的低温抗拉强度高于开级配
筑 的沥青混合料，但是粒径大、空隙率大
材 料 ︵
的沥青混合料内部微空隙发达，应力松 弛能力略强，温度应力有所减小，两方
第 面的影响相互抵消，故级配类型与沥青
三 章
路面开裂程度之间没有显著关系。
︶
森林工程专业
3． 耐久性
道
路 建
❖ 定义：耐久性是指沥青混合料在使用过程
森林工程专业
道 路 建 筑 材 料 ︵ 第 三 章 ︶
森林工程专业
道 路 建 筑 材 料 ︵ 第 三 章 ︶
森林工程专业
道 路 建 筑 材 料 ︵ 第 三 章 ︶
森林工程专业
筑 材
中抵抗环境因素及行车和在反复作用的能
料 力，它包括沥青混合料的抗老化性、抗疲
︵
第 劳性等综合性制。
三
章
︶
森林工程专业
（1）沥青混合料的抗老化性
道
路 建
❖ 老化原因：在沥青混合料使用过程中，受
筑 到空气中氧、水、紫外线等介质的作用，
材 料 ︵
促使沥青发生诸多复杂的物理化学变化， 逐渐老化或硬化，致使沥青混合料变脆易
筑 上取决于集料的化学组成，表3-2结果表
材 料 ︵
明花岗岩集料与沥青的粘附性明显低于碱 性集料石灰岩与沥青的粘附性，也明显低
第 于中性集料玄武岩与沥青的粘附性。
三 章
❖ 通过掺加抗剥落剂可以显著改善集料或中
︶ 性集料与沥青的粘附性。
森林工程专业
道 路 建集料 筑种类
材 料花岗岩1 ︵花岗岩2 第砂岩