沥青混合料配合比设计的理论基础 ppt课件
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（晶体/凝聚结构由细小的晶体结合而成，形成坚固 的空间结构，使结构单元无限接近，结构单元之间发 生化学键，因此具有很高的强度。受力破坏后不能恢 复。）
结构强度取决于：矿物骨架的结构，沥青的结构、矿 料与沥青相互作用的特点及沥青混合料的密实度。
（3）矿物骨架结构
a)悬浮密实结构 b)骨架空隙结构 c)骨架密实结构
➢ 空隙量及其分布；
➢ 闭合空隙量与连通空隙量的比值等。
沥青混合料结构是这种材料单一结构和相互联 系结构的概念的总和。其中包括：沥青结构、矿料 骨架结构及沥青—矿粉分散系统结构等。
（2）空间结构
沥青混合料属分散系统中的“胶凝”结构。
其特点是结构单元（固体颗粒）通过液相的薄层而粘 结在一起，其强度决定于结构单元间的粘结力，具有 力学破坏后结构触变性复原的特点。
“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨， 没有学问无颜见爹娘 ……”
“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
1．沿革
无侧抗压强度试验 ＝h＝5（7、10）cm
1920 Hubbard-Field法 2in， h 1in
修正的Habbard-Field法 6in， h 3in 交通荷载增大，碎石加粗）
图2 矿料与沥青的关系
②化学吸附 ·沥青与矿料表面产生化学反应，形成新生物（化 学键）—粘结牢固、不溶于水。 ·化学吸附仅触及被吸附物质的一层分子。 ·矿料表面的化学性质是形成化学吸附的关键。 ③选择性吸附（吸收） ·当采用多孔矿料时，可能发生沥青的某些组分渗 入矿料的深处。 ·矿料表面上吸附沥青质；矿料表面的细孔中吸收 树脂；油分则沿毛细管渗入到深处；从而大大改善沥青 与矿料之间相互作用的条件。
性，深度达50～100m，从而提高了反应能力和吸附能力。 还观察到当石英或花岗石与沥青混合一起磨碎时，发
生了化学键。 实践证明：矿料在磨碎过程中活化可提高活化效果。
4．矿料级配
园球理论： ·单一粒径园球的VMA决定于其排列状态，最 松48%ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ最密26%，有棱角时使VMA约增大3%。 ·贝雷法：单一粒径园球的4种组合，其空隙 率 的 大 小 分 别 为 园 球 直 径 的 0.15 、 0.20 、 0.24、0.29倍，平均为0.22，实际采用0.25。
（1）确定原则 ①粗集料形成稳定的骨架； ②提供沥青的填充空间； ③使各种性能得到理想的平衡； ④减少离析 ⑤不产生碾压推拥 ·<0.6mm过多，则不稳定 ·0.15～2.36mm过低，则VV大，低温性能差。 ·最大筛孔附近平缓，则粗集料相对较细，表面均匀，
易于修整（中间档次集料增多） S型级配是在富勒级配图上得出一种嵌挤良好的级配，
40年代初，Bruce Marshall 提出马歇尔稳定度试验方法以及初期的马歇尔稳定
度标准。 随后又陆续出现维姆法、单轴压缩试验法、三轴压 缩试验法、以及GTM法和Superpave法等。
2．沥青混合料的结构
（1）结构的概念
结构特点： ➢ 矿料的大小及不同粒径的分布；
➢ 颗粒的相互位置；
➢ 沥青在沥青混合料中的分布特征和矿物颗粒上沥青 层的性质；
②H.H.伊万诺夫级配曲线 ·虽然粒级比为16时，具有最大的密实度，但属间断 级配，在施工中易离析。 ·建议采用连续级配，粒径按比值2的顺序递减，同 时，相邻粒级的重量比为0.6～0.9；（）
·级配曲线方程： a ( 1 k k 2 k n 1 ) 1% 00
式中：a—最大粒径的重量；
k—递减系数；
按富勒 n=0.5 实际 n=0.45密度最大—Super pave 通常使用范围 n=0.3～0.7。 n法为无限级数，无法控制<0.075mm含量。
沥青混合料配合比设计
混合料设计原则： 交通条件、自然条件
设计方法： 合理选择与组合材料 施工时的现场质量控制 总结面层质量的经验和教训 为路面设计理论提供必要的参数
精品资料
你怎么称呼老师？
如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是 否会认为老师的教学方法需要改进？
你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ 教师的教鞭
n—粒级数。
从上式可得:
a 100(k 1)
kn 1
中间粒级的重量，按下式计算
ax
10(0k1)
kn 1
kx1
·递减系数越小，混合料中粗粒料的含量就会越多。 K法为有限级数，对<0.075mm含量有控制，但过多。 ③富勒最大密度级配曲线方程 p 100( d )n
D
式中：p—各粒级集料的通过率（%）； D—最大粒径(mm）； d—各粒级集料粒径(mm)； n—常数。n=0.3～0.5时有较大密实度。
（2）吸附过程的改善 ①掺加表面活性物质（沥青中），以改善物理吸附与
化学吸附过程。 ②活化矿料表面，为化学吸附创造条件。 ③矿料初生表面的利用——提供力学化学过程。 ·新表面的化学活性增大——初生表面带电，初生表
面出现自由基（机械破坏作用使化学键断开）。 ·受机械破坏而形成的颗粒表面层的结构发生变化。 阿尔姆斯特朗格观测到：磨碎石英颗粒表面的非晶形
悬浮密实结构 骨架空隙结构 骨架密实结构
如AC； 如OGFC； 如SMA；
3．沥青与矿料的相互作用
（1）吸附过程
①物理吸附（图2） ·吸附剂与被吸附物之间仅有分子作用力，可能有 几个分子层的厚度。 ·被吸附的沥青为结构沥青，结构沥青的粘结强度 大于自由沥青，越靠近矿料表面其粘结强度越高。 ·碱性矿料单位面积上吸附的沥青多于酸性矿料。
具有适宜的VMA和VV，沥青量也不多，且施工性能也好。
（2）级配理论
①B.B.奥赫钦理论（原苏联1929）
·砂（0.1～2mm）经压实后，空隙率比较稳定，平均 为33.4%，随着砂中<0.1mm含量的增多，空隙率增大；
·混合料的空隙率，随着砂量的增加而减少，当砂量 与碎石的空隙容积相等时，混合料的空隙率最小；
·当矿物混合料的全部颗粒尺寸的变化为同一倍数时， 其空隙率仍不变；
·当填充粗颗粒之间空隙的颗粒尺寸连续减少1/16时, 可达到混合料的最小空隙率，这时下一粒级的重量为上 一粒级的43%。实际上，这种重量比变化在25～50%范围 内时，空隙率的变化很少；
·随着填充粒级和被填充粒级的尺寸逐渐接近，填充 粒级的重量就增大。
结构强度取决于：矿物骨架的结构，沥青的结构、矿 料与沥青相互作用的特点及沥青混合料的密实度。
（3）矿物骨架结构
a)悬浮密实结构 b)骨架空隙结构 c)骨架密实结构
➢ 空隙量及其分布；
➢ 闭合空隙量与连通空隙量的比值等。
沥青混合料结构是这种材料单一结构和相互联 系结构的概念的总和。其中包括：沥青结构、矿料 骨架结构及沥青—矿粉分散系统结构等。
（2）空间结构
沥青混合料属分散系统中的“胶凝”结构。
其特点是结构单元（固体颗粒）通过液相的薄层而粘 结在一起，其强度决定于结构单元间的粘结力，具有 力学破坏后结构触变性复原的特点。
“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨， 没有学问无颜见爹娘 ……”
“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
1．沿革
无侧抗压强度试验 ＝h＝5（7、10）cm
1920 Hubbard-Field法 2in， h 1in
修正的Habbard-Field法 6in， h 3in 交通荷载增大，碎石加粗）
图2 矿料与沥青的关系
②化学吸附 ·沥青与矿料表面产生化学反应，形成新生物（化 学键）—粘结牢固、不溶于水。 ·化学吸附仅触及被吸附物质的一层分子。 ·矿料表面的化学性质是形成化学吸附的关键。 ③选择性吸附（吸收） ·当采用多孔矿料时，可能发生沥青的某些组分渗 入矿料的深处。 ·矿料表面上吸附沥青质；矿料表面的细孔中吸收 树脂；油分则沿毛细管渗入到深处；从而大大改善沥青 与矿料之间相互作用的条件。
性，深度达50～100m，从而提高了反应能力和吸附能力。 还观察到当石英或花岗石与沥青混合一起磨碎时，发
生了化学键。 实践证明：矿料在磨碎过程中活化可提高活化效果。
4．矿料级配
园球理论： ·单一粒径园球的VMA决定于其排列状态，最 松48%ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ最密26%，有棱角时使VMA约增大3%。 ·贝雷法：单一粒径园球的4种组合，其空隙 率 的 大 小 分 别 为 园 球 直 径 的 0.15 、 0.20 、 0.24、0.29倍，平均为0.22，实际采用0.25。
（1）确定原则 ①粗集料形成稳定的骨架； ②提供沥青的填充空间； ③使各种性能得到理想的平衡； ④减少离析 ⑤不产生碾压推拥 ·<0.6mm过多，则不稳定 ·0.15～2.36mm过低，则VV大，低温性能差。 ·最大筛孔附近平缓，则粗集料相对较细，表面均匀，
易于修整（中间档次集料增多） S型级配是在富勒级配图上得出一种嵌挤良好的级配，
40年代初，Bruce Marshall 提出马歇尔稳定度试验方法以及初期的马歇尔稳定
度标准。 随后又陆续出现维姆法、单轴压缩试验法、三轴压 缩试验法、以及GTM法和Superpave法等。
2．沥青混合料的结构
（1）结构的概念
结构特点： ➢ 矿料的大小及不同粒径的分布；
➢ 颗粒的相互位置；
➢ 沥青在沥青混合料中的分布特征和矿物颗粒上沥青 层的性质；
②H.H.伊万诺夫级配曲线 ·虽然粒级比为16时，具有最大的密实度，但属间断 级配，在施工中易离析。 ·建议采用连续级配，粒径按比值2的顺序递减，同 时，相邻粒级的重量比为0.6～0.9；（）
·级配曲线方程： a ( 1 k k 2 k n 1 ) 1% 00
式中：a—最大粒径的重量；
k—递减系数；
按富勒 n=0.5 实际 n=0.45密度最大—Super pave 通常使用范围 n=0.3～0.7。 n法为无限级数，无法控制<0.075mm含量。
沥青混合料配合比设计
混合料设计原则： 交通条件、自然条件
设计方法： 合理选择与组合材料 施工时的现场质量控制 总结面层质量的经验和教训 为路面设计理论提供必要的参数
精品资料
你怎么称呼老师？
如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是 否会认为老师的教学方法需要改进？
你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ 教师的教鞭
n—粒级数。
从上式可得:
a 100(k 1)
kn 1
中间粒级的重量，按下式计算
ax
10(0k1)
kn 1
kx1
·递减系数越小，混合料中粗粒料的含量就会越多。 K法为有限级数，对<0.075mm含量有控制，但过多。 ③富勒最大密度级配曲线方程 p 100( d )n
D
式中：p—各粒级集料的通过率（%）； D—最大粒径(mm）； d—各粒级集料粒径(mm)； n—常数。n=0.3～0.5时有较大密实度。
（2）吸附过程的改善 ①掺加表面活性物质（沥青中），以改善物理吸附与
化学吸附过程。 ②活化矿料表面，为化学吸附创造条件。 ③矿料初生表面的利用——提供力学化学过程。 ·新表面的化学活性增大——初生表面带电，初生表
面出现自由基（机械破坏作用使化学键断开）。 ·受机械破坏而形成的颗粒表面层的结构发生变化。 阿尔姆斯特朗格观测到：磨碎石英颗粒表面的非晶形
悬浮密实结构 骨架空隙结构 骨架密实结构
如AC； 如OGFC； 如SMA；
3．沥青与矿料的相互作用
（1）吸附过程
①物理吸附（图2） ·吸附剂与被吸附物之间仅有分子作用力，可能有 几个分子层的厚度。 ·被吸附的沥青为结构沥青，结构沥青的粘结强度 大于自由沥青，越靠近矿料表面其粘结强度越高。 ·碱性矿料单位面积上吸附的沥青多于酸性矿料。
具有适宜的VMA和VV，沥青量也不多，且施工性能也好。
（2）级配理论
①B.B.奥赫钦理论（原苏联1929）
·砂（0.1～2mm）经压实后，空隙率比较稳定，平均 为33.4%，随着砂中<0.1mm含量的增多，空隙率增大；
·混合料的空隙率，随着砂量的增加而减少，当砂量 与碎石的空隙容积相等时，混合料的空隙率最小；
·当矿物混合料的全部颗粒尺寸的变化为同一倍数时， 其空隙率仍不变；
·当填充粗颗粒之间空隙的颗粒尺寸连续减少1/16时, 可达到混合料的最小空隙率，这时下一粒级的重量为上 一粒级的43%。实际上，这种重量比变化在25～50%范围 内时，空隙率的变化很少；
·随着填充粒级和被填充粒级的尺寸逐渐接近，填充 粒级的重量就增大。