岩石属性对于沥青混合料性能的影响

（5）硬度 如沥青混合料中的骨料结构应选用较高硬度的石料。 （6）密度 • 2）石料的力学性能 （1）磨耗性 （2）石料的抗压强度 沥青混合料用粗集料，可以采用碎石、破碎砾石和矿渣等 。沥青混合料用粗集料应该洁净、干燥、无风化、不含杂 质、具有足够的力学性能。作为面层材料，要求则更高。 对用于抗滑表层沥青混合料用的粗集料，应该选用坚硬、 耐磨、韧性好的碎石或碎砾石，筛选砾石、矿渣、软质集 料不得用于防滑表层
⑵矿质混合料的性能 • 粒径：最大粒径↑ → ᵩ ↑C ↓ • 级配：连续密级配——C大ᵩ 小 连续开级配——C小ᵩ 大 间断级配——C大ᵩ 大 • 颗粒表面特征：多棱角、表面粗糙→ 颗粒相互嵌紧→ ᵩ 较 大
• 沥青与矿料的化学性质：交互后，由于物理吸附，选择性 化学吸附和电性吸附，矿料表面对沥青组分的选择性吸收 等作用，形成结构沥青，具有更高的C
岩石属性对于沥青混合料性能 的影响
12011246 刘竹君
1.岩石
• 1.1 岩石分类 深成岩：花岗岩 正长岩 辉长岩 火成岩 喷出岩：玄武岩 安山岩 辉绿岩 火山岩： 火山灰 火山砂 浮石 岩石 沉积岩：石灰岩 页岩 砂岩 变质岩： 大理石岩 石英岩 片麻岩
• 1.2 石料的物理性能 1） 物理常数 真实密度：烘干石料矿质实体单位真实体积的质量 密度 表观密度：烘干石料单位表观体积的质量 毛体积密度：烘干石料单位毛体积的质量 孔隙率：石料空隙体积占石料总体积的百分率。 2） 吸水性：石料吸入水分的能力 指标：吸水率 饱水率 饱水系数
• 1.5 常用岩石类型 花岗岩 石灰岩 砂岩 大理 岩 玄武岩 辉长岩 石英 岩 片麻岩... （其理化性能各有不同 ，实在是记不住，自 己翻书看） 路用石料按其所属岩石 类型分为4类4级，见 下表
2. 沥青混合料
• 适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合 规定级配的矿料与沥青结合料拌合而成的混合 料的总称
（3）几何性状，表面特性 集料对沥青混合料的性能有着重要的作用，集料的几何特 性及其在混合料中的结构形态，骨架性能和填充性能直接 影响沥青混合料性能和质量 (参见《沥青混合料集料几何特性与结构研究》） 研究结果表明：粗集料表面纹理与内摩擦角、动稳定度呈 线性关系，表面纹理越大，动稳定度越高；平均棱角性系 数大于14．5％时，沥青混合料动稳定度提高幅度明显； 粗集料扁平颗粒含量越高，其混合料的高温稳定性越差， 同时不同级配条件下，扁平颗粒含量对混合料高温性能影 响程度不同，骨架型级配最为敏感。 （参见《粗集料性能对沥青混合料性能的影响》）
4.如何改进
• 石料的各种性质对于沥青混合料的性能起着至关重要的作 用，如何才能扬长避短，将其发挥到极致呢？ • 例1 花岗岩在我国储藏丰富，而且石材坚硬，耐磨性好， 但花岗岩石料是酸性石料，与沥青的粘附性比较差, 导致 混合料的路用性能难以满足工程要求（水稳定性等）。 • 如何改进？ • 《改善花岗岩沥青混合料性能措施试验研究》！！--艾老 师
5.结论与建议
• 也没啥可以建议的，其实就是最基本的老实地将不同岩石 按其性能分别用于沥青路面的相应结构层中。就地取材， 充分利用沿线资源。对于沥青路面的上面层，由于其特殊 的抗磨要求，要选用磨光值较高的石材。不同岩石种类应 用于相应的结构层中应根据石料Baidu Nhomakorabea具体情况进行沥青混合 料的配合比设计，并根据不同情况采取相应的辅助措施， 以进一步发挥石料的路用优良性能。等等等等。。
（2） 孔隙率（不知道说的对不对） 当石料的孔隙率较高，特别是与外界相通且较粗大的开口 空隙发达时，则石料的表观密度和毛体积密度减小，相应 的吸水性加大，对石料的耐久性能和力学性能都会产生不 良影响，相应对沥青混合料的耐久性也产生不良影响 而石料的孔隙率也会直接影响到沥青混合料的孔隙率，从 而影响到沥青混合料的高温稳定性（引起辙槽和推移）和 抗渗性
• 例2 目前中国高速公路沥青路面抗滑表层所用粗集料主要 为玄武岩或花岗岩等高强、耐磨的碎石，但多数地区均缺 乏这种硬质石料。因此，如何将当地石料应用于高速公路 沥青路面工程是亟待解决的问题！ • 艾老师是怎么做的？！
• 在《石灰岩与玄武岩混合粗集料压碎特性分析》一文中， 提出了混参的概念，不仅在路用性能上得到了保障而且解 决了如何充分利用当地石材的问题，带来了相当的经济效 益！
完了
• 为揭示石灰岩与玄武岩混合粗集料的压碎特性，将其按不 同比例混合掺配成５组粗集料，并进行压碎试验。通过压 碎力学指标及各筛档质量剩余百分率分析，确定了在压碎 过程中各筛档集料承受作用力的分布规律，揭示了混合粗 集料中不同岩性集料在压碎受力模式方面存在明显的“弃 弱保强”关系。试验表明：混合粗集料更易于形成“楔体 效应”，该效应有利于矿质混合料骨架嵌挤作用的形成， 对提高混合料结构稳定性有利。研究成果为石灰岩与玄武 岩集料的掺配使用提供了试验支撑，验证了该掺配方案在 路面工程应用中的可行性。
影响因素：沥青的质量，沥青与石料相互作用的特性 ，矿料 的级配 ，荷载 ，温度等
3. 岩石属性对于沥青混合料性能的影响
• 综上所述，石料的理化性质，力学性能以及耐久性对于沥 青混合料的性能都有举足轻重的影响。 不同岩石的路用性能各不相同，有的适用于中下面层，有 的适用于上面层，有的不经处理不能应用，而有的石料却 各方面的指标都非常好，适用于各层。 路用石料的主要指标为压碎值、磨耗值、磨光值、粘附性 、吸水率、视密度等。对于这些指标，各种石料之间有着 很大的区别，岩石的这些固有指标确定了各种岩石在沥青 路面中的适用范围。
• 1.3 石料的力学性能 1） 石料的抗压强度 按标准方法对试件进行饱水处理后，按规定加荷速度施加 荷载直至破坏 2） 磨耗性 砂石材料磨耗性是指其抵抗撞击、边缘剪力和摩擦等联合 作用的能力，用磨耗率表示 • 1.4 石料的耐久性、抗冻性 石料在长期使用过程中抵抗各种自然因素及有害介质的作 用，保持其原有性能而不变质和不被破坏的能力称为石料 的耐久性
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我国在JTJ032-94《沥青路面施工技术规范》中 对石料有下述的要求
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• 1）石料的理化性质 （1）酸碱性 沥青与石料粘附性好坏直接影响着沥青混合料的耐久性． 如果石料选择不当且不掺外加剂，这就很难得到稳定的沥 青混合料 矿料在混合料中与沥青起着复杂的物理化学作用,矿料的化 学性质在很大程度上影响着混合料的物理力学性质,矿料的 酸碱性会影响石料与沥青粘附性,一般认为碱性较强的石料 与石油沥青结合较好,酸性石料与石油沥青结合较差 （参见《石料碱值对沥青混合料水稳定性的影响》
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2.1. 结构强度的构成 τ=σtgᵩ +C τ——抗剪强度（MPa） σ——法向压应力（MPa） ᵩ ——内摩阻角（º） C——粘结力（MPa）
2.2沥青混合料结构强度的影响因素 沥青的粘度 矿质混合料的性能 矿料比面 沥青用量 可以注意到 其中矿料混合料的性能与矿料比表面积这两个 影响因素与岩石属性有极大相关
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⑶矿料比面的影响 矿料比面（比表面积） ——单位质量集料的总表面积A/G 粗集料（d<5mm）：比面为0.5~3m2/kg 细集料（d<5mm）：比面为300~2000 m2/kg 矿料比面积↑→沥青膜减薄→ 结构沥青↑→C值↑
• 2.2 沥青混合料的路用性能 高温稳定性 低温抗裂性 疲劳特性 耐久性（水、疲劳、老化） 表面功能（抗滑、降噪、排水）
（4）石料的矿物成分，化学稳定度 集料的矿物成分，化学特性影响着矿料的湿润性，附着性 和剥落性。多数天然集料都由多种矿物组合而成。 影响集料在沥青混合料中使用与矿物学有关的因素是矿料 表面涂覆物与其他有害物质的存在。这些有害物质包括粘 土、页岩、淤泥、铁氧化物、石膏、水溶盐和影响与沥青 良好结合的其他软质颗粒。有害材料还可增加沥青混合料 的水敏感性。含有有害物质的集料一般不能用于沥青混合 料，除非清洗或用其他方法减少杂质。
• 掺加抗剥落剂对花岗岩沥青混合料的水稳定性、低温抗裂 性的改善效果优于掺加消石灰, 而其强度特性、高温稳定 性的改善效果却比掺加消石灰差。当同时掺加抗剥落剂与 消石灰后, 花岗岩沥青混合的强度特性、水稳定性、高温 稳定性及低温抗裂性的改善效果均优于单独掺加的方案, 特别对提高花岗岩沥青混合料的抗冻融水损害性能与抗低 温收缩开裂性能效果更为显著。 • 同类研究可参见艾老师另一篇论文《石灰改善花岗岩沥青 混合料水稳定研究》