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1、 道路建筑材料道路建筑材料第六章第六章 沥青混合料沥青混合料【学习目标学习目标】 了解沥青混合料的分类；了解沥青混合料的分类； 熟悉沥青混合料的组成结构；熟悉沥青混合料的组成结构； 掌握影响沥青混合料强度的因素；掌握影响沥青混合料强度的因素； 掌握沥青混合料的技术性质及组成材料的技掌握沥青混合料的技术性质及组成材料的技术性质；术性质； 了解其他品种的沥青混合料。了解其他品种的沥青混合料。6.1 沥青混合料概述沥青混合料概述 沥青混合料沥青混合料沥青沥青+粗、细集料粗、细集料+填料（矿粉）填料（矿粉） +外加剂，组成的复合材料。外加剂，组成的复合材料。 一、沥青混合料路面的特点一、沥青混合料路面
2、的特点 1、力学性能良好，路面平整无接缝，减震、力学性能良好，路面平整无接缝，减震吸声，行车舒适，路面无反光；吸声，行车舒适，路面无反光； 2、采用机械化施工，有利于施工质量控制，、采用机械化施工，有利于施工质量控制，工期短；工期短； 3、便于分期修建和再生利用。、便于分期修建和再生利用。二、沥青混合料的分类（表二、沥青混合料的分类（表6-1） 1、按矿质集料、按矿质集料级配类型级配类型分类分类连续密级配连续密级配沥青混合料沥青混合料空隙率空隙率3%6%连续半开级配连续半开级配沥青混合料沥青混合料空隙率空隙率10%左右左右 如：沥青碎石混凝土如：沥青碎石混凝土开级配开级配沥青混合料沥青混合料主
3、要为粗集料，细集料较少，主要为粗集料，细集料较少， 空隙率一般空隙率一般15%，应用：排水式沥青磨耗层，应用：排水式沥青磨耗层间断级配间断级配沥青混合料沥青混合料矿料级配组成缺少一个或矿料级配组成缺少一个或 几个档次形成间断级配几个档次形成间断级配 2、根据、根据公称最大粒径公称最大粒径分：分： （1 1）特粗式特粗式沥青混合料（沥青混合料（D D为为37.5mm37.5mm） （2 2）粗粒式粗粒式沥青混合料（沥青混合料（D D为为26.5mm 26.5mm 或或 31.5mm31.5mm） （3 3）中粒式中粒式沥青混合料（沥青混合料（D D为为16mm 16mm 或或 19mm19mm）
4、 （4 4）细粒式细粒式沥青混合料（沥青混合料（D D为为9.5mm 9.5mm 或或 13.2mm13.2mm） （5 5）砂粒式砂粒式沥青混合料（沥青混合料（D4.75mmD4.75mm） 集料集料最大粒径最大粒径：指通过百分率为：指通过百分率为100%对对应的最小标准筛孔尺寸。应的最小标准筛孔尺寸。 集料集料公称最大粒径公称最大粒径：指全部通过或允许：指全部通过或允许少量不通过（一般不超过少量不通过（一般不超过10%）的最小一级）的最小一级标准筛筛孔尺寸。通常比最大粒径小一号。标准筛筛孔尺寸。通常比最大粒径小一号。3、按施工温度（拌制和摊铺）分、按施工温度（拌制和摊铺）分热拌热铺沥青混合
5、料热拌热铺沥青混合料（热态拌合、热态铺筑）（热态拌合、热态铺筑）常温沥青混合料常温沥青混合料（常温下操作，冷施工）常温下操作，冷施工）6.2 热拌沥青混合料热拌沥青混合料一、沥青混合料的组成结构和强度理论一、沥青混合料的组成结构和强度理论 1、组成结构、组成结构 根据组成材料的用量比例不同、压实后剩余根据组成材料的用量比例不同、压实后剩余空隙率不同分：空隙率不同分： 悬浮悬浮-密实结构密实结构 骨架骨架-空隙结构空隙结构 骨架骨架-密实结构密实结构（1）悬浮）悬浮-密实结构密实结构 采用连续密集配矿料配制。采用连续密集配矿料配制。 粒径较大的颗粒含量相对较少，不能形粒径较大的颗粒含量相对较少，
6、不能形成骨架结构，悬浮于次级集料及沥青胶浆之成骨架结构，悬浮于次级集料及沥青胶浆之间，但较为密实。间，但较为密实。 特点特点：经压实后，密实度较大，水稳定：经压实后，密实度较大，水稳定性和耐久性较好，应用较为广泛，但强度和性和耐久性较好，应用较为广泛，但强度和高温稳定性受沥青状态影响较大。高温稳定性受沥青状态影响较大。（2）骨架）骨架-空隙结构空隙结构 采用连续开级配矿料配制。采用连续开级配矿料配制。 较粗集料形成骨架，但由于细料较少，不较粗集料形成骨架，但由于细料较少，不足以充分填充骨架空隙，压实后空隙率较大。足以充分填充骨架空隙，压实后空隙率较大。 特点特点：强度和高温稳定性较好，但压实后
7、：强度和高温稳定性较好，但压实后空隙率较大，渗透性较大，导致水稳定性、耐空隙率较大，渗透性较大，导致水稳定性、耐久性降低。久性降低。（3）骨架）骨架-密实结构密实结构 采用间断型密集配矿料配制。采用间断型密集配矿料配制。 既具有足够的粗集料形成骨架，又有足够既具有足够的粗集料形成骨架，又有足够的细集料和沥青胶浆填满骨架空隙。的细集料和沥青胶浆填满骨架空隙。 特点特点：兼具上述两种结构的优点，是较为：兼具上述两种结构的优点，是较为理想的结构类型。理想的结构类型。 普遍用于我省高速公路沥青路面。普遍用于我省高速公路沥青路面。2、沥青混合料结构强度的构成、沥青混合料结构强度的构成 主要包括三部分：主
8、要包括三部分： （1）矿料颗粒之间的嵌挤力；）矿料颗粒之间的嵌挤力； （2）沥青与集料之间的粘结力；）沥青与集料之间的粘结力； （3）沥青自身的黏聚力。）沥青自身的黏聚力。 3、影响沥青混合料强度的因素、影响沥青混合料强度的因素 沥青路面破坏形式主要有：沉陷、波浪、沥青路面破坏形式主要有：沉陷、波浪、车辙、拥包、网裂、横向裂缝等病害。车辙、拥包、网裂、横向裂缝等病害。高温时的塑性变形高温时的塑性变形抗剪强度不足抗剪强度不足低温时的脆裂低温时的脆裂抗拉强度不足抗拉强度不足 （1）沥青的粘度）沥青的粘度 反映沥青自身的黏聚力反映沥青自身的黏聚力 粘度越大，沥青粘结力越大，抗变形能力越粘度越大，沥青
9、粘结力越大，抗变形能力越强，强度也越大。强，强度也越大。 （2）集料的影响）集料的影响级配类型是影响混合料抗剪强度的因素，级配类型是影响混合料抗剪强度的因素， 良好的级配，形成骨架，增加集料良好的级配，形成骨架，增加集料 之间的嵌挤力；之间的嵌挤力；采用粗糙、有棱角、近似正方体的矿料采用粗糙、有棱角、近似正方体的矿料 （3）沥青与矿料的交互作用）沥青与矿料的交互作用 沥青在矿料表面形成沥青在矿料表面形成“结构沥青结构沥青”，与矿，与矿料之间有较强的粘结力，料之间有较强的粘结力，“结构沥青结构沥青”外的是外的是“自由沥青自由沥青” 。 以以“结构沥青结构沥青”接触的接触的两颗粒，两颗粒，粘聚力较
10、大粘聚力较大 以以“自由沥青自由沥青”接触的接触的两颗粒，沥青混合料两颗粒，沥青混合料粘粘聚力较小聚力较小“结构沥青结构沥青” 的厚度与集料的的厚度与集料的化学性质化学性质有关有关：沥青与石灰石集料（碱性）形成的结构沥青的沥青与石灰石集料（碱性）形成的结构沥青的厚度大，集料之间粘结力大。厚度大，集料之间粘结力大。沥青与石英集料（酸性）形成的结构沥青界面沥青与石英集料（酸性）形成的结构沥青界面的厚度小，矿料之间的粘结力小。的厚度小，矿料之间的粘结力小。 碱性集料对沥青的吸附性强；碱性集料对沥青的吸附性强； 酸性集料对沥青的吸附性弱。酸性集料对沥青的吸附性弱。（4）矿料的比表面积）矿料的比表面积（
11、单位质量集料的总面积（单位质量集料的总面积 ） 在相同的沥青用量下，在相同的沥青用量下，矿料的比表面积越大矿料的比表面积越大，形成的沥青膜越薄，形成的沥青膜越薄， “自由沥青自由沥青”越少，越少， “结构沥青结构沥青”越多，矿料颗粒能粘结牢固，越多，矿料颗粒能粘结牢固，整体强整体强度提高越多度提高越多。 （5）沥青用量的影响）沥青用量的影响 沥青用量以形成薄膜并充分粘附集料颗沥青用量以形成薄膜并充分粘附集料颗粒表面为最优，此时沥青胶浆具有较好的黏粒表面为最优，此时沥青胶浆具有较好的黏聚力。聚力。 沥青用量过多，黏聚力反而下降，沥青沥青用量过多，黏聚力反而下降，沥青只会起润滑剂作用，易出现车辙现
12、象。只会起润滑剂作用，易出现车辙现象。 沥青用量过少，混合料易产生疏松，不沥青用量过少，混合料易产生疏松，不易压实。易压实。（6）使用条件的影响（外因）使用条件的影响（外因） 环境温度环境温度，沥青粘聚力，沥青粘聚力 ，抗剪强度抗剪强度； 形变速率形变速率，沥青粘聚力，沥青粘聚力 ，抗剪强度抗剪强度。二、沥青混合料的技术性质和技术标准二、沥青混合料的技术性质和技术标准 1、技术性质技术性质 （1 1）高温稳定性高温稳定性 定义：高温条件下承受重复荷载，不产生定义：高温条件下承受重复荷载，不产生显著变形（车辙、拥包和波浪）的能力。显著变形（车辙、拥包和波浪）的能力。 评价方法：评价方法：马歇尔稳
13、定度试验马歇尔稳定度试验车辙试验车辙试验 101.6mm 101.6mm63.5mm 63.5mm 圆柱体试件圆柱体试件 测定沥青混合料试件的测定沥青混合料试件的破坏荷载破坏荷载和和抗变形能力抗变形能力。 主要指标：主要指标：稳定度稳定度MSMS（kNkN）规定温度和加荷速率时规定温度和加荷速率时 破坏荷载；破坏荷载； 流值流值FLFL（mmmm）破坏时，试件的垂直变形。破坏时，试件的垂直变形。 马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验 车辙试验车辙试验 高速公路、一级公路、城市快速路、高速公路、一级公路、城市快速路、主干路要求此项试验。主干路要求此项试验。 试件：试件：300mm300mm300mm
14、300mm50mm50mm板块状试件板块状试件 方法：在标准方法下，轮胎反复行走，以方法：在标准方法下，轮胎反复行走，以产生产生1mm1mm车辙变形深度时所对应的行走次数，车辙变形深度时所对应的行走次数，评价沥青混合料的抗车辙能力。评价沥青混合料的抗车辙能力。（2 2）低温抗裂性低温抗裂性 定义：沥青混合料定义：沥青混合料抵抗低温开裂的能力抵抗低温开裂的能力。 影响因素：取决于影响因素：取决于沥青粘度沥青粘度和和沥青温度敏沥青温度敏感性感性。 目前末列入技术指标，简单评估。目前末列入技术指标，简单评估。（3）耐久性耐久性 定义：抵抗自然因素和车辆荷载长期作用，定义：抵抗自然因素和车辆荷载长期作
15、用，保持原有性能的能力。保持原有性能的能力。 影响耐久性因素：影响耐久性因素： 沥青沥青：选择耐老化的沥青；：选择耐老化的沥青； 结构结构的的空隙率空隙率 空隙率空隙率，可防阳光及渗水；，可防阳光及渗水； 空隙率空隙率，沥青，沥青- -集料之间粘结力差，饱和集料之间粘结力差，饱和吸水后集料剥离，力学强度下降，路面破坏。吸水后集料剥离，力学强度下降，路面破坏。（4 4）抗滑性抗滑性 影响抗滑性因素：影响抗滑性因素： 集料表面特性集料表面特性选择硬质有棱角选择硬质有棱角； 混合料级配混合料级配合理合理； 沥青用量及沥青含蜡量沥青用量及沥青含蜡量最佳沥青用量，最佳沥青用量，沥青含蜡量沥青含蜡量3%3
16、% ； 规范中对抗滑层集料有规范中对抗滑层集料有磨光值、磨耗值磨光值、磨耗值和和冲冲击值击值的要求的要求 。（5 5）施工和易性施工和易性 沥青混合料沥青混合料易于拌和、摊铺和碾压的性质易于拌和、摊铺和碾压的性质。 目前凭经验，无测定方法。目前凭经验，无测定方法。 影响施工和易性的因素：影响施工和易性的因素： 组成材料的影响：组成材料的影响： 级配、细集料用量、沥青用量级配、细集料用量、沥青用量 施工条件的影响：施工条件的影响： 控制施工温度，不宜过低，使沥青具备控制施工温度，不宜过低，使沥青具备一定的流动性，容易达到规定的压实密度；施一定的流动性，容易达到规定的压实密度；施工温度也不宜过高，
17、易使沥青老化。工温度也不宜过高，易使沥青老化。 2、技术标准技术标准 不同等级道路、不同类型混合料具有不不同等级道路、不同类型混合料具有不同的指标要求。同的指标要求。 参考表参考表6-36-3，表，表6-46-4三、沥青混合料组成材料的技术要求三、沥青混合料组成材料的技术要求 1 1、沥青、沥青 根据气候条件、交通量大小等来选取。根据气候条件、交通量大小等来选取。 沥青稠度越大，粘结性越好，混合料稳定性沥青稠度越大，粘结性越好，混合料稳定性好，但低温时易产生裂缝。好，但低温时易产生裂缝。热带气候、交通量大热带气候、交通量大高稠度高稠度（低标号）（低标号）沥青沥青严寒地区、交通量小严寒地区、交通
18、量小稠度低的沥青稠度低的沥青2 2、粗集料、粗集料 优先选择坚硬、耐磨、抗冲击性好的粗优先选择坚硬、耐磨、抗冲击性好的粗集料，表面洁净、干燥、粗糙，形状接近集料，表面洁净、干燥、粗糙，形状接近立方体，且无风化，不含杂质。立方体，且无风化，不含杂质。 通常，碱性集料与沥青粘附性较好，但通常，碱性集料与沥青粘附性较好，但酸性集料酸性集料（花岗岩、石英岩）（花岗岩、石英岩）坚硬耐磨，坚硬耐磨，常用于高等级路面中。常用于高等级路面中。 采用酸性岩石用作高等级公路时，应采取采用酸性岩石用作高等级公路时，应采取抗剥离措施抗剥离措施： 采用高稠度沥青（低标号沥青）；采用高稠度沥青（低标号沥青）； 用干燥的生
19、石灰粉、水泥作为填料（矿用干燥的生石灰粉、水泥作为填料（矿粉），增强粉），增强混合料之间的粘结混合料之间的粘结； 加抗剥落剂（表面活性剂），增强沥青加抗剥落剂（表面活性剂），增强沥青与酸性集料之间的粘附力与酸性集料之间的粘附力 。3 3、细集料、细集料 天然砂、机制砂，应洁净、干燥、无风天然砂、机制砂，应洁净、干燥、无风化、不含杂质，符合级配要求。化、不含杂质，符合级配要求。4 4、填料、填料 石灰岩或岩浆岩中强碱性岩石经磨细得石灰岩或岩浆岩中强碱性岩石经磨细得到的矿粉；磨细的生石灰粉、水泥等。到的矿粉；磨细的生石灰粉、水泥等。 填料作用：填料作用：起填充的作用，能促进混合起填充的作用，能促进
20、混合料之间的粘结，减少混合料空隙，增加混合料之间的粘结，减少混合料空隙，增加混合料的密实度。料的密实度。6.3 其他沥青混合料其他沥青混合料一、沥青玛蹄脂碎石混合料（一、沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA） 采用间断级配组成采用间断级配组成骨架空隙结构骨架空隙结构，中间加，中间加沥青结合料和少量纤维（提高抗剪强度）稳沥青结合料和少量纤维（提高抗剪强度）稳定剂、细集料及较多的填料（矿粉）形成。定剂、细集料及较多的填料（矿粉）形成。 优点优点：耐磨抗滑、密实耐久、抗疲劳、抗：耐磨抗滑、密实耐久、抗疲劳、抗高温车辙、减少低温开裂等。高温车辙、减少低温开裂等。 适用于适用于：高等级道路沥青路面。：高等级道路
21、沥青路面。二、开级配抗滑磨耗层二、开级配抗滑磨耗层 多孔性排水式沥青混合料，内部具有联多孔性排水式沥青混合料，内部具有联通的大空隙，孔隙率在通的大空隙，孔隙率在20%左右，能迅速从内左右，能迅速从内部排走路表雨水。部排走路表雨水。 用于沥青路面，具有抗滑、排水、抗车辙、用于沥青路面，具有抗滑、排水、抗车辙、减少噪声、防溅水、防水雾、防眩光、透水等减少噪声、防溅水、防水雾、防眩光、透水等作用。作用。 特点特点：（：（1）排水性能强；（）排水性能强；（2）降低噪音）降低噪音； （3）高温稳定性好；（）高温稳定性好；（4）耐久性差）耐久性差。三、多碎石沥青混凝土（三、多碎石沥青混凝土（SAC） 4.
22、75mm以上碎石含量占主要部分（累以上碎石含量占主要部分（累计筛余占计筛余占60%）的密集配沥青混凝土。）的密集配沥青混凝土。 特点特点：有良好的抗滑性、较高的摩擦系数，：有良好的抗滑性、较高的摩擦系数，有较大的表面构造深度和较小的透水性。有较大的表面构造深度和较小的透水性。 应用应用：高速公路的表面层。：高速公路的表面层。 注：表面构造深度，路面粗糙度的重要指标。是指注：表面构造深度，路面粗糙度的重要指标。是指一定面积的路表面凹凸不平的一定面积的路表面凹凸不平的开口孔隙的平均深度开口孔隙的平均深度。 四、冷拌沥青混合料（常温沥青混合料）四、冷拌沥青混合料（常温沥青混合料） 指矿料和乳化沥青或
23、液体沥青在常温指矿料和乳化沥青或液体沥青在常温状态下拌合、铺筑的沥青混合料。状态下拌合、铺筑的沥青混合料。 适用于适用于三级及三级以下公路的沥青面层、三级及三级以下公路的沥青面层、二级公路的罩面层，以及各级公路沥青路面的二级公路的罩面层，以及各级公路沥青路面的基层、联结层或整平层。基层、联结层或整平层。 注：联结层，设在在半刚性基层和沥青面层之间，注：联结层，设在在半刚性基层和沥青面层之间，起过渡作用，减少基层裂缝对面层的影响。起过渡作用，减少基层裂缝对面层的影响。 五、再生沥青混合料五、再生沥青混合料 用于旧沥青路面的再生利用。用于旧沥青路面的再生利用。 利用已损坏的旧沥青路面材料，通过添利用已损坏的旧沥青路面材料，通过添加再生剂、新沥青和新集料，合理设计配合加再生剂、新沥青和新集料，合理设计配合比，重新铺筑的沥青路面。比，重新铺筑的沥青路面。 注：旧沥青路面材料由翻挖或铣刨得到，为块状或注：旧沥青路面材料由翻挖或铣刨得到，为块状或粒状，使用前应破碎、筛分。粒状，使用前应破碎、筛分。 再生剂作用：较强的渗透和软化能力，与旧沥青再生剂作用：较强的渗透和软化能力，与旧沥青材料互溶，有较好的粘附力。材料互溶，有较好的粘附力。THE END