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1、工学道路工程材料-第3章沥青混合料 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第三章第三章第三章第三章 沥青混合料沥青混合料沥青混合料沥青混合料1沥青混合料的类型与组成结构2沥青混合料的技术性能3沥青混合料的组成设计4其他类型的沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.1 定义定义 沥青混合料是经沥青混合料是经人工合理选择级配组成的矿质混合
2、料人工合理选择级配组成的矿质混合料与与适适量沥青材料量沥青材料，在一定温度下经拌和而成的高等级路面材料。，在一定温度下经拌和而成的高等级路面材料。沥青混凝土混合料（沥青混凝土混合料（Asphalt concrete mixtureAsphalt concrete mixture）粗集料粗集料+细集料细集料+填料填料+沥青沥青 简称简称ACAC 沥青碎石混合料（沥青碎石混合料（Asphalt macadan mixtureAsphalt macadan mixture）粗集料粗集料+细集料细集料+填料填料+沥青沥青 简称简称AMAM 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1
3、1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构优点优点 1、良好的力学性能：弹塑性，无需设置施工缝、伸缩缝，、良好的力学性能：弹塑性，无需设置施工缝、伸缩缝，路面平整且有弹性。路面平整且有弹性。2、良好的抗滑性能：平整且有一定的粗糙度，不反光，行、良好的抗滑性能：平整且有一定的粗糙度，不反光，行车安全。车安全。3、施工方便，速度快，能够及时开放交通。、施工方便，速度快，能够及时开放交通。4、可分期改造和再生利用。、可分期改造和再生利用。5、晴天无尘，雨天不泞，便于汽车高速行驶。、晴天无尘，雨天不泞，便于汽车高速行驶。缺点：缺点：1、老化、老化 表层产生松
4、散。表层产生松散。2、温度稳定性差：高温软化，产生过分变形；低温脆化，、温度稳定性差：高温软化，产生过分变形；低温脆化，产生裂缝。产生裂缝。1.2 1.2 沥青混合料的特点沥青混合料的特点沥青混合料的特点沥青混合料的特点 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1.3.1 按胶凝材料种类按胶凝材料种类（1）石油沥青混合料）石油沥青混合料（2）煤沥青混合料）煤沥青混合料1.3.2 按砂料最大粒径可分为以下几种按砂料最大粒径可分为以下几种（1）特粗式）特粗式 D=37.5mm（2）粗粒式）粗粒式 D=31.5/26.5mm 用于基层、下面层用于基层、下面层（3）中粒式）中粒式 D
5、=19/16mm 面层或下面层面层或下面层（4）细粒式）细粒式 D=13.2/9.5mm 面层面层（5）砂粒式）砂粒式 D=4.75mm 磨耗层磨耗层1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.3 1.3 沥青混合料分类沥青混合料分类沥青混合料分类沥青混合料分类 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1.3 1.3 沥青混合料分类沥青混合料分类沥青混合料分类沥青混合料分类1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.3.3 按砂质混合料级配类型分类按砂质混合料级配类型分类 （1
6、）连续级配）连续级配 如沥青混凝土混合料如沥青混凝土混合料 （2）间断级配）间断级配 如如SMA (Stone Mastic Asphalt)1.3.4 按连续级配密实度分按连续级配密实度分 （1）密级配沥青混合料）密级配沥青混合料 AC VV10%（3）开级配沥青混合料）开级配沥青混合料 AK VV15%1.3.5 按施工温度分按施工温度分 （1）热拌热铺沥青混合料）热拌热铺沥青混合料 （2）热拌冷铺沥青混合料）热拌冷铺沥青混合料 （3）冷拌冷铺沥青混合料）冷拌冷铺沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组
7、成结构沥青混合料的类型与组成结构1.4 1.4 沥青混合料的体积组成沥青混合料的体积组成沥青混合料的体积组成沥青混合料的体积组成沥青混合料体积参数基本指标沥青混合料体积参数基本指标试件空隙率试件空隙率 VV (Volume of air Voids)表征沥青混合料的组成材料与压实状态之间的关系，直接表征沥青混合料的组成材料与压实状态之间的关系，直接影响沥青混合料的稳定性和耐久性。影响沥青混合料的稳定性和耐久性。矿料间隙率矿料间隙率 VMA (Voids in Mineral Aggregate)反映沥青混合料矿料级配组成特征，决定了沥青混合料反映沥青混合料矿料级配组成特征，决定了沥青混合料的组
8、成结构类型。的组成结构类型。沥青饱和度沥青饱和度 VFA (Voids Filled with Asphalt)沥青结合料填充矿料间隙的程度，直接决定沥青用量和沥青结合料填充矿料间隙的程度，直接决定沥青用量和路面性能。路面性能。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.5.1 沥青混合料结构理论沥青混合料结构理论1、表面理论：、表面理论：沥青混合料是由粗、细集料和矿粉，大小不同粒径组成沥青混合料是由粗、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，在加密实
9、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。后，将松散的矿质颗粒胶结成具有一定强度的整体。1.5 1.5 沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型 粗、细骨料及填料粗、细骨料及填料 密实级配的矿质骨架密实级配的矿质骨架 较稀沥青分布其间较稀沥青分布其间 沥青混合料沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥
10、青混合料的类型与组成结构1.5 1.5 沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型特点特点:高稠度沥青高稠度沥青 /沥青用量大沥青用量大 /间断级配间断级配胶浆理论：胶浆理论：(现代理论现代理论)将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆微分散体系将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆微分散体系将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆细分散体系将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆细分散体系将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料粗分散体系将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料粗分散体系 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与
11、组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.5 1.5 沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型两种理论的主要区别两种理论的主要区别两种理论的主要区别两种理论的主要区别 表面理论重点突出矿质骨料的骨架作用，强度的关键表面理论重点突出矿质骨料的骨架作用，强度的关键首先是矿质骨料的强度和密实度；而胶浆理论则突出沥首先是矿质骨料的强度和密实度；而胶浆理论则突出沥青胶结构在混合料中的作用，以及沥青与填充料之间的青胶结构在混合料中的作用，以及沥青与填充料之间的关系，这对沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性的影关系，这对沥青混合料的
12、高温稳定性和低温抗裂性的影响尤为重要。响尤为重要。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 1、悬浮悬浮悬浮悬浮密实结构密实结构密实结构密实结构 是是指指矿矿质质集集料料由由大大到到小小组组成成连连续续型型密密级级配配的的混混合合料料结结构构（典型的（典型的AC型）。型）。2、骨架骨架骨架骨架空隙结构空隙结构空隙结构空隙结构 是是指指矿矿质质集集料料属属于于连连续续型型开开级级配配的的混混合合料料结结构构（典典型型的的AM型和型和OGFC型）。型）。3、骨架骨架骨架骨架密实结构密实结构密实结构密实结构 是是指指矿矿质质集集料料具具有有较较多多数数量量的的粗粗集集料料形形成成空
13、空间间骨骨架架，同同时时又又有有足足够够的的细细集集料料填填满满骨骨架架的的空空隙隙的的混混合合料料结结构构（典典型型的的SMA型）型）。1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.5 1.5 沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型沥青混合料的组成结构类型 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构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 沥青混合料的典型组成结构类型沥青
14、混合料的典型组成结构类型 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.6 1.6 沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料在路面结构中有两种破坏性式：沥青混合料在路面结构中有两种破坏性式：沥青混合料在路面结构中有两种破坏性式：沥青混合料在路面结构中有两种破坏性式：1 1、库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引起的变、库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引起的变、库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引起的变、库仑
15、理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引起的变形，及抗剪强度不足引起的推挤波浪、拥包等破坏。形，及抗剪强度不足引起的推挤波浪、拥包等破坏。形，及抗剪强度不足引起的推挤波浪、拥包等破坏。形，及抗剪强度不足引起的推挤波浪、拥包等破坏。2 2、在低温下：、在低温下：、在低温下：、在低温下：塑形能力变差，使抗拉强度不足导致裂缝而塑形能力变差，使抗拉强度不足导致裂缝而塑形能力变差，使抗拉强度不足导致裂缝而塑形能力变差，使抗拉强度不足导致裂缝而产生破坏。产生破坏。产生破坏。产生破坏。通过三轴剪切强度研究得出结论：沥青混合料的抗剪强度通过三轴剪切强度研究得出结论：沥青混合料的抗剪强度通过三轴剪切强度研究得出结
16、论：沥青混合料的抗剪强度通过三轴剪切强度研究得出结论：沥青混合料的抗剪强度()主要取决于沥青与矿质集料物理、化学交互作用而产生的粘主要取决于沥青与矿质集料物理、化学交互作用而产生的粘主要取决于沥青与矿质集料物理、化学交互作用而产生的粘主要取决于沥青与矿质集料物理、化学交互作用而产生的粘聚力（聚力（聚力（聚力（c c），以及矿质集料在沥青混合料中分散程度不同而产），以及矿质集料在沥青混合料中分散程度不同而产），以及矿质集料在沥青混合料中分散程度不同而产），以及矿质集料在沥青混合料中分散程度不同而产生的内摩擦角生的内摩擦角生的内摩擦角生的内摩擦角()。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三
17、章沥青混合料实验方法实验方法:三轴剪切试验三轴剪切试验 抗剪强度抗剪强度 C 粘聚力粘聚力 剪切法向压应力剪切法向压应力 内摩擦角内摩擦角 结论：结论：沥青混合料抗剪强度沥青混合料抗剪强度取决于粘聚力取决于粘聚力C 和内摩擦阻角和内摩擦阻角。1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.6 1.6 沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料l沥青性质对粘结力的影响：沥青性质对粘结力的影响：沥青粘结性沥青粘结性（粘度（粘度）粘聚力粘聚力
18、C抗剪强度抗剪强度l沥青与矿料相互作用沥青与矿料相互作用 矿粉对涂敷于周围的沥青分子有吸附作用矿粉对涂敷于周围的沥青分子有吸附作用靠近界面处粘度靠近界面处粘度 扩散溶剂化膜扩散溶剂化膜(10um)膜内膜内结构沥青：粘度高结构沥青：粘度高 C大大 膜外膜外自由沥青：粘度小自由沥青：粘度小 C小小 影响影响影响影响 和和和和 C C 的因素的因素的因素的因素1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.6 1.6 沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合
19、料第三章沥青混合料l 沥青与矿粉的用量比例对沥青混合料抗剪强度的影响沥青与矿粉的用量比例对沥青混合料抗剪强度的影响 沥沥青青用用量量过过少少，不不足足以以形形成成薄薄膜膜粘粘结结矿矿料料颗颗粒粒表表面面，粘粘结结力力不不够够；沥沥青青用用量量过过多多，逐逐渐渐将将矿矿料料颗颗粒粒推推开开，沥沥青青胶胶结结物物的的粘粘结结力力随随着着自自由由沥沥青青的的增增加加而而降降低低，粘粘结结力力反反而而下下降降；适适量量的的沥青用量，沥青胶结物具有最优的粘结力（沥青用量，沥青胶结物具有最优的粘结力（P103 图图3-11）。）。在在沥沥青青用用量量固固定定的的情情况况下下，矿矿粉粉的的用用量量多多少少也
20、也直直接接影影响响沥沥青青混混合合料料的的密密实实程程度度及及粘粘结结力力，矿矿粉粉用用量量不不能能过过多多，否否则则使使沥沥青混合料结团成块，不易施工。青混合料结团成块，不易施工。1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.6 1.6 沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论影响抗剪强度影响抗剪强度影响抗剪强度影响抗剪强度 的因素的因素的因素的因素 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与
21、组成结构1.6 1.6 沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论l 矿矿料料的的级级配配类类型型及及表表面面性性质质对对沥沥青青混混合合料料抗抗剪剪强强度度的的影影响响 沥沥青青混混合合料料的的抗抗剪剪强强度度与与矿矿质质集集料料在在沥沥青青混混合合料料中中的的分分布布情情况况有有密密切切关关系系。矿矿料料级级配配类类型型是是影影响响沥沥青青混混合合料料抗抗剪剪强强度的因素之一。度的因素之一。在在沥沥青青混混合合料料中中，矿矿质质集集料料的的粗粗度度、形形状状对对沥沥青青混混合合料料的的抗抗剪剪强强度度也也有有明明显显的的影影响响，通通常
22、常集集料料颗颗粒粒具具有有棱棱角角，表表面面有有明明显显的的粗粗糙糙度度，铺铺筑筑路路面面具具有有很很大大的的内内摩摩阻阻角角，提提高高了了混混合合料料的的抗抗剪剪强强度度。矿矿质质集集料料愈愈粗粗，配配制制成成的的沥沥青青混混合合料料的的内内摩阻角就愈高。摩阻角就愈高。影响抗剪强度影响抗剪强度影响抗剪强度影响抗剪强度 的因素的因素的因素的因素 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料1 1 1 沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构沥青混合料的类型与组成结构1.6 1.6 沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构强度理论沥青混合料的结构
23、强度理论影响抗剪强度影响抗剪强度影响抗剪强度影响抗剪强度 的因素的因素的因素的因素l 温度及形变速率对沥青混合料抗剪强度的影响温度及形变速率对沥青混合料抗剪强度的影响 随随温温度度升升高高，沥沥青青的的粘粘聚聚力力 C 值值减减小小，而而变变形形能能力力增增强强。温温度度降降低低，可可使使混混合合料料粘粘聚聚力力提提高高，强强度度增增加加，变变形形能能力力降降低。温度过低会使沥青混合料路面开裂。低。温度过低会使沥青混合料路面开裂。沥沥青青混混合合料料的的抗抗剪剪强强度度与与形形变变速速率率也也有有关关，粘粘聚聚力力 C 值值随随形形变变速速率率的的增增加加而而显显著著提提高高，内内摩摩阻阻角角
24、随随形形变变速速率率的的变变化化很很小。小。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能l高温稳定性高温稳定性l低温抗裂性低温抗裂性l疲劳特性疲劳特性l耐久性耐久性l水稳定性水稳定性l抗滑性抗滑性l施工和易性施工和易性 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.1 2.1 高温稳定性高温稳定性高温稳定性高温稳定性影响因素影响因素影响因素影响因素：沥青粘度、沥青与石料相互作用特征、矿料性质。沥青粘度、沥青与石料相互作用特
25、征、矿料性质。定义：定义：定义：定义：沥青混合料在高温条件下，承受多次重复荷载不产生过沥青混合料在高温条件下，承受多次重复荷载不产生过大的累积塑性变形的性质。经长期荷载作用不产生车辙、大的累积塑性变形的性质。经长期荷载作用不产生车辙、波浪等现象的性质。波浪等现象的性质。高温稳定性的意义：高温稳定性的意义：高温条件下或长时间承受荷载作用混高温条件下或长时间承受荷载作用混合料会产生显著的变形合料会产生显著的变形，其中不能恢复的部分成为，其中不能恢复的部分成为永久变永久变形形，这种特性是这种特性是导致导致沥青路面沥青路面产生车辙产生车辙、波浪波浪及及拥包拥包等等病病害害的主要原因。在交通量大，重车比
26、例高和经常变速路段的主要原因。在交通量大，重车比例高和经常变速路段的沥青路面上，车辙是最严重、最有危害的破坏形式之一。的沥青路面上，车辙是最严重、最有危害的破坏形式之一。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料沥青路面的高温病害沥青路面的高温病害沥青路面的高温病害沥青路面的高温病害 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.1 2.1 高温稳定性高温稳定性高温稳定性高温稳定性评价方法：评价方法：我国最常用评价方法是：我国最常用评价方法是：马歇尔试验马歇尔试验和和车辙试验车辙试验。马歇尔
27、试验最大特点马歇尔试验最大特点设备简单、操作方便设备简单、操作方便，现在已被世界上许，现在已被世界上许多国家所采用。多国家所采用。马歇尔试验用于测定沥青混合料试件的破荷载和抗变形能力，马歇尔试验用于测定沥青混合料试件的破荷载和抗变形能力，得到得到马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数。1、马歇尔稳定度试验、马歇尔稳定度试验 稳定度稳定度(Ms)：指标准尺寸试件在规定温度下和加荷速度：指标准尺寸试件在规定温度下和加荷速度 下，在马歇尔试验仪中最大的破坏荷载（下，在马歇尔试验仪中最大的破坏荷载（kN）。）。流值流值(FL)：达到最大破坏荷重时，试件的垂直变形，以：达到最大破坏
28、荷重时，试件的垂直变形，以 0.1mm计。计。马歇尓模数马歇尓模数 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验试件尺寸：试件尺寸：（1）101.6mm63.5mm（1.3mm，两侧高度差不大于，两侧高度差不大于2mm）。适用于公称最大粒径。适用于公称最大粒径26.5mm的混合料，试件成型的混合料，试件成型击实次数根据公路等级、混合料类型、气候条件选择，一般击实次数根据公路等级、混合料类型、气候条件选择，一般为为75次或次或50次。试验中一组试件
29、需平行试件通常为次。试验中一组试件需平行试件通常为4个。个。（2）152.4mm95.3mm(2.5mm，两侧高度差不大于，两侧高度差不大于2mm)。适用于公称最大粒径适用于公称最大粒径31.5mm和和37.5mm的混合料，击实次数一的混合料，击实次数一般为般为112次。试验中一组试件需平行试件通常为次。试验中一组试件需平行试件通常为4个，必要时要个，必要时要增至增至56个。个。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混
30、合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2、车辙试验、车辙试验 300mm300mm50mm的试件，在的试件，在60的温度条件的温度条件下，以轮压为下，以轮压为0.7MPade 实心橡胶轮在同一轨迹上作一定实心橡胶轮在同一轨迹上作一定时间的反复行走（时间的反复行走（421次次/min的频率），形成一定的车的频率），形成一定的车辙深度，然后计算试件变形辙深度，然后计算试件变形1mm所需车轮行驶次数，即所需车轮行驶次数，即为动稳定度为动稳定
31、度规定：高速公路，不宜小于规定：高速公路，不宜小于800次次/mm 一级公路、城市主干道，不宜小于一级公路、城市主干道，不宜小于600次次/mm影响混合料高温稳定性的因素：影响混合料高温稳定性的因素：影响混合料高温稳定性的因素：影响混合料高温稳定性的因素：沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.1 2.1 高温稳定性高温稳定性高温稳定性高温稳定性 道路工程材料道路工程材
32、料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料p车辙实验方法首先是英国运输与道路研究试验所车辙实验方法首先是英国运输与道路研究试验所(TRRL)开发的，并经过了法国、日本等道路工作者的改进与完善。开发的，并经过了法国、日本等道路工作者的改进与完善。p车辙实验是一种车辙实验是一种 模拟车辆轮胎在路面上滚动形成车辙模拟车辆轮胎在路面上滚动形成车辙 的工程的工程试验方法，试验结果较为直观，与沥青路面车辙深度之间有着试验方法，试验结果较为直观，与沥青路面车辙深度之间有着较好的相关性。较好的相关性。2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.1 2.1 高温稳定性高温稳定性高温稳定
33、性高温稳定性规定：对于规定：对于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路沥高速公路、一级公路和城市快速路、主干路沥 青路面的上面层和中面层的沥青混合料青路面的上面层和中面层的沥青混合料，在用马歇尔试验，在用马歇尔试验进行配合比设计时必须采用车辙试验对沥青混合料的抗车进行配合比设计时必须采用车辙试验对沥青混合料的抗车辙能力进行检验。辙能力进行检验。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料全自动车辙试验机全自动车辙试验机全自动车辙试验机全自动车辙试验机 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料车辙试验试模及成型试件车辙试验试模及成型试件车辙试验试模及成型试件车辙试
34、验试模及成型试件 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.1 2.1 高温稳定性高温稳定性高温稳定性高温稳定性沥青混合料三轴试验仪沥青混合料三轴试验仪（P105）道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第
35、三章沥青混合料 沥青混合料高温稳定性的形成主要来源于沥青混合料高温稳定性的形成主要来源于矿质集料颗粒间矿质集料颗粒间矿质集料颗粒间矿质集料颗粒间的嵌锁作用的嵌锁作用的嵌锁作用的嵌锁作用及及沥青的高温粘度沥青的高温粘度沥青的高温粘度沥青的高温粘度。2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.1 2.1 高温稳定性高温稳定性高温稳定性高温稳定性 （1）矿料的影响）矿料的影响 在沥青混合料的组成材料中，矿料性质对沥青混合料高温性能在沥青混合料的组成材料中，矿料性质对沥青混合料高温性能影响是至关重要的。采用表面粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的影响是至关重要的。采用表面粗糙
36、、多棱角、颗粒接近立方体的碎石集料。碎石集料。（2）沥青的影响）沥青的影响 沥青的高温粘度越大，与集料的粘附性越好，相应的沥青混合沥青的高温粘度越大，与集料的粘附性越好，相应的沥青混合料的抗高温变形能力就越强。可以使用合适的改性剂来提高沥青料的抗高温变形能力就越强。可以使用合适的改性剂来提高沥青的高温粘度，降低感温性，提高沥青混合料的粘结力，从而改善的高温粘度，降低感温性，提高沥青混合料的粘结力，从而改善了沥青混合料的高温稳定性。了沥青混合料的高温稳定性。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.1 2
37、.1 高温稳定性高温稳定性高温稳定性高温稳定性（3）沥青用量的影响）沥青用量的影响 随着沥青用量的增加，沥青膜增厚，自由沥青比例增加，在高随着沥青用量的增加，沥青膜增厚，自由沥青比例增加，在高温条件下，易发生明显的流动变形，从而导致沥青混合料抗高温温条件下，易发生明显的流动变形，从而导致沥青混合料抗高温变形能力降低。随着沥青膜厚度的增加，车辙深度随之增加。变形能力降低。随着沥青膜厚度的增加，车辙深度随之增加。细粒式和中粒式密级配沥青混合料，适当减少沥青用量有细粒式和中粒式密级配沥青混合料，适当减少沥青用量有细粒式和中粒式密级配沥青混合料，适当减少沥青用量有细粒式和中粒式密级配沥青混合料，适当减
38、少沥青用量有利于抗车辙能力的提高，当采用马歇尔试验进行沥青混合料利于抗车辙能力的提高，当采用马歇尔试验进行沥青混合料利于抗车辙能力的提高，当采用马歇尔试验进行沥青混合料利于抗车辙能力的提高，当采用马歇尔试验进行沥青混合料配合比设计时，沥青用量应选择最佳沥青用量范围的下限。配合比设计时，沥青用量应选择最佳沥青用量范围的下限。配合比设计时，沥青用量应选择最佳沥青用量范围的下限。配合比设计时，沥青用量应选择最佳沥青用量范围的下限。但对于粗粒式或开级配沥青混合料，不能简单的靠采用减少但对于粗粒式或开级配沥青混合料，不能简单的靠采用减少但对于粗粒式或开级配沥青混合料，不能简单的靠采用减少但对于粗粒式或开
39、级配沥青混合料，不能简单的靠采用减少沥青用料来提高抗车辙能力。沥青用料来提高抗车辙能力。沥青用料来提高抗车辙能力。沥青用料来提高抗车辙能力。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.2 2.2 低温抗裂性低温抗裂性低温抗裂性低温抗裂性定义：定义：低温抗裂性，保证沥青路面在低温时不产生裂缝的能力。低温抗裂性，保证沥青路面在低温时不产生裂缝的能力。原因：原因：当冬季气温将低时，沥青面层将产生体积收缩，而在基当冬季气温将低时，沥青面层将产生体积收缩，而在基层结构与周围材料的约束作用下，沥青混合料不能自由收层结
40、构与周围材料的约束作用下，沥青混合料不能自由收缩，将在结构层中产生温度应力。缩，将在结构层中产生温度应力。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.2 2.2 低温抗裂性低温抗裂性低温抗裂性低温抗裂性 但当气温骤降时，所产生的温度应力来不及松弛，当温但当气温骤降时，所产生的温度应力来不及松弛，当温但当气温骤降时，所产生的温度应力来不及松弛，当温但当气温骤降时，所产生的温度应力来不及松弛，当温度应力超过沥青混合料的容许应力值时，沥青混合料被拉裂，度应力超过沥青混合料的容许应力值时，沥青混合料被拉裂，度应力
41、超过沥青混合料的容许应力值时，沥青混合料被拉裂，度应力超过沥青混合料的容许应力值时，沥青混合料被拉裂，导致沥青路面出现裂缝造成路面的损坏。因此要求沥青混合导致沥青路面出现裂缝造成路面的损坏。因此要求沥青混合导致沥青路面出现裂缝造成路面的损坏。因此要求沥青混合导致沥青路面出现裂缝造成路面的损坏。因此要求沥青混合料具备一定的低温抗裂性能，即要求沥青混合料具有较高的料具备一定的低温抗裂性能，即要求沥青混合料具有较高的料具备一定的低温抗裂性能，即要求沥青混合料具有较高的料具备一定的低温抗裂性能，即要求沥青混合料具有较高的低温强度或较大的低温变形能力。低温强度或较大的低温变形能力。低温强度或较大的低温变
42、形能力。低温强度或较大的低温变形能力。由于沥青混合料具有一定的应力松弛能力，当降温速率由于沥青混合料具有一定的应力松弛能力，当降温速率较慢时，所产生的温度温度应力会随着时间之间松弛减小，较慢时，所产生的温度温度应力会随着时间之间松弛减小，不会对沥青路面产生较大的危害。不会对沥青路面产生较大的危害。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2.2 2.2 低温抗裂性低温抗裂性低温抗裂性低温抗裂性低温抗裂性的评价方法和评价指标低温抗裂性的评价方法和评价指标 目前用于研究和评价沥青混合料低温抗裂性的方法可以分为三类：目前用于
43、研究和评价沥青混合料低温抗裂性的方法可以分为三类：预估沥青混合料的开裂温度；评价沥青混合料的低温变形能力或应力预估沥青混合料的开裂温度；评价沥青混合料的低温变形能力或应力松弛能力；评价沥青混合料断裂能。松弛能力；评价沥青混合料断裂能。相关的试验主要包括：等应变加载的破坏试验，如间接拉伸试验、相关的试验主要包括：等应变加载的破坏试验，如间接拉伸试验、直接拉伸试验；低温收缩试验；低温蠕变弯曲试验（现规范推荐方法）直接拉伸试验；低温收缩试验；低温蠕变弯曲试验（现规范推荐方法）；受限试件温度应力试验；应力松弛试验等。；受限试件温度应力试验；应力松弛试验等。实验证明实验证明，在，在评价改性沥青混合料低温
44、性能时评价改性沥青混合料低温性能时，采用，采用低温蠕变试低温蠕变试验方法验方法所得结果对于改性剂种类和改性剂剂量都不够敏感，数据较所得结果对于改性剂种类和改性剂剂量都不够敏感，数据较为分散，而采用为分散，而采用低温弯曲试验低温弯曲试验的破坏应变指标则相对稳定。所以在的破坏应变指标则相对稳定。所以在我国行业标准（我国行业标准（JTJ036-98）中，采用低温弯曲试验的破坏应变指标）中，采用低温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。作为评价改性沥青沥青混合料的低温抗裂性能。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料沥青混合料低温收缩试验装置沥青混合料低温收
45、缩试验装置 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 沥青混合料低温蠕变弯曲试验（现规范推荐方法）沥青混合料低温蠕变弯曲试验（现规范推荐方法）沥青混合料低温蠕变弯曲试验（现规范推荐方法）沥青混合料低温蠕变弯曲试验（现规范推荐方法）道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料沥沥沥沥青青青青混混混混合合合合料料料料受受受受限限限限试试试试件件件件温温温温度度度度应应应应力力力力试试试试验验验验 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料影响沥青混合料低温性能的主要因素影响沥青混合料低温性能的主要因素2.2 2.2 低温抗裂性低温抗裂性低温抗裂性低温
46、抗裂性 沥青的低温劲度的影响沥青的低温劲度的影响：取决于沥青粘度和温度敏感性。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，或选择松在寒冷地区，可采用稠度较低、劲度较低的沥青，或选择松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性 级配的影响：级配的影响：密级配的低温抗拉强度高于开级配的沥青密级配的低温抗拉强度高于开级配的沥青混合料，但是粒径大、空隙率大的沥青混合料内部微空隙发混合料，但是粒径大、空隙率大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，两方面的影响达，应力松弛能力略强，温度应
47、力有所减小，两方面的影响相互抵消，故相互抵消，故级配类型与沥青路面开裂程度之间没有显著关级配类型与沥青路面开裂程度之间没有显著关系系。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.3 2.3 疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏 疲劳破坏是在车辆反复作用下引起的，在路面材料和路疲劳破坏是在车辆反复作用下引起的，在路面材料和路基的疲劳作用下，产生的变形累积形成疲劳破坏。基的疲劳作用下，产生的变形累积形成疲劳破坏。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的
48、技术性能沥青混合料的技术性能2.3 2.3 疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏疲劳破坏 道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.4 2.4 耐久性耐久性耐久性耐久性定定 义义:耐久性耐久性是指沥青混合料在使用过程中是指沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及行抵抗环境因素及行车和在反复作用车和在反复作用的能力，它包括沥青混合料的的能力，它包括沥青混合料的抗老化性、抗老化性、抗疲劳性抗疲劳性等综合性质。等综合性质。影响因素影响因素:沥青的化学性质沥青的化学性质 矿料成分矿料成分 沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结
49、构 沥青用量沥青用量 例如：沥青用量少例如：沥青用量少0.5%0.5%空隙率空隙率VV VV 混合料的寿混合料的寿命降低一年。命降低一年。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料2 2 2 沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能沥青混合料的技术性能2.4 2.4 耐久性耐久性耐久性耐久性 老化原因：老化原因：在沥青混合料使用过程中，受到空气中氧、在沥青混合料使用过程中，受到空气中氧、水、紫外线等介质的作用，水、紫外线等介质的作用，促使沥青发生诸多复杂的物理促使沥青发生诸多复杂的物理化学变化化学变化，逐渐老化或硬化，致使沥青混合料，逐渐老化或硬化，致使沥青混合料变脆易裂变脆易
50、裂，从而导致沥青路面出现各种与沥青老化有关的裂纹或裂缝从而导致沥青路面出现各种与沥青老化有关的裂纹或裂缝。道路工程材料道路工程材料 第三章沥青混合料第三章沥青混合料 影响因素：影响因素：沥青的老化程度、外界环境因素和压实空隙沥青的老化程度、外界环境因素和压实空隙率等。率等。在气候温暖、日照时间较长的地区，沥青的老化速度快，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。较慢。沥青混合料的沥青混合料的空隙率越大空隙率越大，其，其老化程度也越高老化程度也越高。压实空隙率的增大，回收沥青针入度