土木工程材料 沥青混凝土

土木工程材料沥青混合料一、沥青混合料的应用与分类沥青混合料将粗集料、细集料和填料经人工合理选择级配组成的矿质混合料与适量的沥青材料经拌和而成的均匀混合料矿质混合料+粘结材料沥青混合料(粗集料+细集料+填料）（沥青）

（适当比例拌和）使用十年的SMA使用两年的普通沥青路面沥青混合料的应用与分类（1）按结合料分类：石油沥青混合料

煤沥青混合料（2）按沥青混合料制造工艺分类：

热拌热铺沥青混合料、温拌沥青混合料常温冷拌沥青混合料、再生沥青混合料

（3）按矿质集料级配类型分类：

连续级配沥青混合料

间断级配沥青混合料沥青混合料的应用与分类(4)按混合料密实度分类：密级配沥青混合料按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料，与沥青结合料拌和而成，设计空隙率较小的密实式沥青混合料。开级配沥青混合料矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较少，设计空隙率18％的混合料。半开级配沥青碎石混合料空隙率在6％～12％的半开式沥青混合料。粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率混合料类型公称最大粒径(mm)用以分类的关键性筛孔(mm)粗型密级配细型密级配名称关键性筛孔通过率(％)名称关键性筛孔通过率(％)AC-2526.54.75AC-25C<40AC-25F>40AC-20194.75AC-20C<45AC-20F>45AC-16162.36AC-16C<38AC-16F>38AC-1313.22.36AC-13C<40AC-13F>40AC-109.52.36AC-10C<45AC-10F>45沥青混合料的应用与分类（5）按集料公称最大粒径的大小分类：特粗式：公称最大粒径等于或大于31.5mm粗粒式：公称最大粒径26.5mm中粒式：公称最大粒径16或19mm细粒式：公称最大粒径9.5或13.2mm砂粒式：公称最大粒径小于9.5mm热拌沥青混合料种类混合料类型密级配开级配半开级配公称最大粒径(mm)最大粒径(mm)连续级配间断级配间断级配沥青稳定碎石沥青混凝土沥青稳定碎石沥青玛蹄脂碎石排水式沥青磨耗层排水式沥青碎石基层特粗式－ATB-40--ATPB-40－37.553.0粗粒式－ATB-30--ATPB-30－31.537.5AC-25ATB-25--ATPB-25－26.531.5中粒式AC-20－SMA-20--AM-2019.026.5AC-16－SMA-16OGFC-16-AM-1616.019.0细粒式AC-13－SMA-13OGFC-13-AM-1313.216.0AC-10－SMA-10OGFC-10-AM-109.513.2砂粒式AC-5－---AM-54.759.5设计空隙率(％)3～53～63～4>18>186～12沥青混合料的强度构成沥青混合料的组成结构表面理论胶浆理论

二、沥青混合料的强度构成沥青混合料组成结构按其矿质混合料的组成分为：

（1）悬浮-密实结构:连续型密级配

（2）骨架-空隙结构:连续型开级配

（3）密实-骨架结构:间断型密级配1000500.0750.31.184.7519间断级配开级配密级配沥青混合料的强强度构成（1）沥青路面的主主要破坏形式高温产生车辙——高温时由于抗剪剪强度不足或塑塑性变形过大而而产生推挤等现现象低温出现裂缝——由于低温时抗拉拉强度不足或变变形能力较差而而产生裂缝现象象沥青混合料的强强度构成（2）强度理论：要要求沥青混合料料在高温时必须须具有一定的的抗剪强度和抵抵抗变形的能力力。由于沥青与集料料间产生的粘结结力；由于骨料与骨料料间产生的内摩摩阻力沥青混合料的强强度构成影响沥青混合料料强度的因素1）影响沥青混合合料抗剪强度的的内因①沥青粘度的影响响：沥青混合料的粘粘聚力Ｃ随沥青青粘度的增加而而增加，同时内内摩擦角稍有提提高。②沥青与矿料化学学性质的影响：沥青与矿料相互互作用与沥青的的化学性质和矿矿粉性质有关。。当矿粉颗粒之之间由结构沥青膜所联结时,可以获得更大的的粘聚力。若颗颗粒之间是自由沥青所联结时：则具有较小的粘粘聚力。沥青混合料的强强度构成沥青与矿料之间间的相互作用物理吸附化学吸附组分扩散沥青混合料的强强度构成③沥青用量的影响响：不同沥青青用量时时的沥青青混合料料结构和和C，φ值变化示示意图a)沥青用量量不足；；b)沥青用量量适中；；c)沥青用量量过量沥青混合合料的强强度构成成④矿料比表表面积的的影响：：矿料的比比表面积积越大，，形成的的沥青膜膜越薄，，结构沥沥青所占占的比例例越大，，凝聚力力越大。。⑤矿质集料料的级配配类型、、粒度、、表面性性质的影影响沥青混合合料的强强度构成成2）影响沥沥青混合合料抗剪剪强度的的外因①温度的影影响：抗剪强度度随温度度的升高高而降低低，粘聚力随随温度的的升高而而显著降降低，温温度变化化对内摩摩擦角的的影响较较小。②形变速率率的影响响：变形速率率对沥青青混合料料的内摩摩擦角（（）影响较较小，而而对沥青青混合料料的粘聚聚力（（c）影响则则较为显显著。沥青混合合料的强强度构成成温度对沥沥青混合合料抗剪剪强度的的影响4003002001000.60.50.40.30.2102030405060T(C)c=f(T)c=f(T)沥青混合合料的强强度构成成形变速率率对沥青青混合料料抗剪强强度的影影响4003002001000.60.50.40.30.212345cc=f(v)=f(v)V沥青混合合料的强强度构成成提高沥青青混合料料强度的的措施提高集料料间的嵌嵌挤力与与摩阻力力提高沥青青与集料料间的粘粘聚力三、沥青青混合料料的技术术性质公路沥青青路面应应具有平平整、密密实、抗抗滑、耐耐久的品品质，并并具有高高温抗车车辙、低低温抗开开裂，以以及良好好的抗水水损害能能力。沥青混合合料的高高温稳定定性沥青混合合料的低低温抗裂裂性沥青路面面的水稳稳定性沥青混合合料的耐耐久性沥青混合合料的疲疲劳特性性沥青混合合料的高高温稳定定性1）定义：：是指沥青青混合料料在夏季季高温（（通常为为60℃）条件下下，经车车辆荷载载长期重重复作用用后，不不产生车车辙和波波浪等病病害的性性能。沥青混合料的高温温稳定性沥青混合料的高温温稳定性沥青混合料的高温温稳定性沥青混合料的高温温稳定性2）评价方法：马歇尔稳定度、动动稳定度等SecondaryTertiaryPrimary沥青混合料的高温温稳定性3）车辙试验动稳定度:将沥青混合料制成成30Omm×30Omm×50mm的标准试件，在60℃的温度条件下，以以一定荷载的轮子子（轮压0.7MPa）,在同一轨迹上作一一定时间的反复行行走，形成一定的的车辙深度，然后后计算试件变形1mm所需试验车轮行走走的次数。沥青混合料的高温温稳定性4）其他试验沥青混合料的高温温稳定性车辙影响因素返回沥青混合料的低温温抗裂性沥青混合料在低温温下抵抗断裂破坏坏的能力沥青混合料的低温温抗裂性沥青混合料的温度度收缩系数试验劲度模量沥青混合料的抗拉拉强度沥青混合料的极限限应变返回沥青路面的水稳定定性沥青路面的水稳定定性沥青路面水稳性的的测试方法：浸水马歇尔、冻融融劈裂VacuumSaturationHeatingPillsinHotWaterBathApplyingLoad沥青路面的水稳定定性减小沥青路面水害害的技术措施路面结构措施材料选择对策掺加抗剥离剂消石灰有机分子材料抗剥剥离剂沥青混合料配合比比设计对策施工注意事项返回沥青混合料的疲劳劳特性SubgradeBaseACMixetLongitudinalpavementprofile沥青混合料的疲劳劳特性沥青混合料疲劳试试验疲劳强度疲劳寿命沥青混合料的疲劳劳特性返回FixedMovable沥青混合料的技术术性质沥青路面的表面抗抗滑性沥青混合料的施工工和易性摩擦系数四、沥青混合料的的技术指标沥青混合料的力学学指标及体积指标标马歇尔稳定度试验验沥青混合料试件制制作方法试件尺寸与集料公公称最大粒径的关关系沥青的粘度与温度度关系沥青混合料拌和与与试件击实沥青混合料的技术术指标沥青混合料的物理理指标油石比沥青质量与矿料质质量的比例吸水率试件吸水体积占沥沥青混合料毛体积积的百分率表观密度与毛体积积密度理论最大相对密度度压实沥青混合料试试件全部为矿料(包括矿料自身内容容的孔隙)及沥青所占有时(空隙率为零)的最大密度(g/cm3)沥青混合料的技术术指标沥青混合料的物理理指标试件空隙率压实沥青混合料内内矿料及沥青以外外的空隙(不包括自身内部的的孔隙)的体积占试件总体体积的百分率沥青体积百分率压实沥青混合料内内沥青部分的体积积占试件总体积的的百分率沥青饱和度沥青部分的体积占占矿料骨架以外的的空隙部分体积的的百分率矿料间隙率矿料部分以外体积积(沥青及空隙体积)占试件总体积的百百分率矿料的有效相对密密度“因为矿质集料表表面是多空隙的，，并能不同程度地地吸收水分和沥青青，而且水分与沥沥青的吸收比例随随每一种集料而异异”[3]。集料表面空隙空隙隙集料颗粒水能够渗透但沥青青不能渗透的空隙隙沥青能够渗透的空空隙沥青混合料的技术术指标VmbVsbVbaVbVseVmmVaVMA沥青混合料的技术术指标马歇尔试验三项指标：：马歇尔稳稳定度、流流值和马歇歇尔模数。。①稳定度：指标准试件件在规定温温度和加荷荷速度下，，在马歇尔仪中最大大的破坏荷荷载，单位位：kN。②流值：达到最大破破坏荷重时时试件的垂垂直变形，，单位：mm。③马歇尔模数数：由稳定度和和流值计算算得到，即即为稳定度度除以流值的商商。可以间间接地反映映沥青混合合料的抗车辙能力。。密级配沥青青混凝土混混合料马歇歇尔试验技技术标准试验指标单位高速公路、一级公路其他等级公路行人道路夏炎热区（1-1、1-2、1-3、1-4区）夏热区及夏凉区（2-1、2-2、2-3、2-4、3-2区）中轻交通重载交通中轻交通重载交通击实次数（双面）次755050试件尺寸mmФ101.6mm×63.5mm空隙率VV深约9Omm以内%3～54～62～43～53～62～4深约90mm以下%3～62～43～63～6—稳定度MS不小于kN853流值FLmm2～41.5～42～4.52～42～4.52～5矿料间隙率VMA/%不小于设计空隙率/%相应于以下公称最大粒径/mm的最小VMA及VFA技术要求/%26.5191613.29.54.752101111.5121315311

1212.51314164121313.51415175131414.51516186141515.5161719沥青饱和度VFA/%55～7065～7570～85五、沥青混混合料的配配合比设计计试验室配合合比设计生产配合比比设计试拌试铺配配合比调整整沥青混合料料的配合比比设计采用马歇尔尔试验配合合比设计方方法（1）矿质混合合料组成设设计1）选择热拌拌沥青混合合料种类热拌沥青混混合料（HMA）适用于各各种等级公公路的沥青青路面。种类应考虑虑集料公称称最大粒径径、矿料级级配、空隙隙率等因素素选择沥青混合料料的配合比比设计2）确定工程程设计级配配范围沥青混合料料设计级配配范围由工工程设计文文件或招标标文件规定定，级配沥沥青混合料料的设计级级配宜根据据公路等级级、气候及及交通条件件确定。沥青混合料料的配合比比设计密级配沥青青混凝土混混合料矿料料级配范围围级配类型通过下列筛孔(mm)的质量百分率(％)31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075粗粒式AC-2510090-10075-9065-8357-7645-6524-5216-4212-338-245-174-133-7中粒式AC-2010090-10078-9262-8050-7226-5616-4412-338-245-174-133-7AC-1610090-10076-9260-8034-6220-4813-369-267-185-144-8细粒式AC-1310090-10068-8538-6824-5015-3810-287-205-154-8AC-1010090-10045-7530-5820-4413-329-236-164-8砂粒式AC-510090-10055-7535-5520-4012-287-185-10沥青混合料料的配合比比设计3）矿质混合料料配合比设设计计算①材料选择与与准备②矿料配合比比设计对高速公路路和一级公公路，宜在在工程设计计级配范围围内计算1～3组粗细不同同的配合比比，绘制设设计级配曲曲线，分别别位于工程程设计级配配范围的上上方、中值值及下方。。设计合成成级配不得得有太多的的锯齿形交交错，且在在0.3～0.6mm范围内不出出现“驼峰”。当反复调调整不能满满意时，宜宜更换材料料设计。沥青混合料料的配合比比设计（2）确定最佳佳沥青用量量1）预估油石石比或沥青青用量①计算矿料混混合料的合合成毛体积积相对密度度②计算矿料混混合料的合合成表观相相对密度沥青混合料料的配合比比设计③预估沥青混混合料适宜宜的油石比比或沥青用用量。④确定矿料的的有效相对对密度C=0.033wx2-0.2936wx+0.9339沥青混合料料的配合比比设计2）制备马歇歇尔试件以预估的油油石比为中中值，按一一定间隔，，取5个或5个以上不同同的油石比比分别成型型马歇尔试试件。沥青混合料料的配合比比设计3）测定计算算物理指标标①测定试件的的毛体积相相对密度和和吸水率②确定沥青混混合料的最最大理论相相对密度在成型马歇歇尔试件的的同时，采采用真空法法实测各组组沥青混合合料的最大大理论相对对密度。沥青混合料料的配合比比设计③计算试件的的空隙率、、矿料间隙隙率、有效效沥青的饱饱和度等体体积指标VmbVsbVbaVbVseVmmVaVMA沥青混合料料的配合比比设计4）测定力学学指标采用马歇尔尔试验仪，，测定马歇歇尔稳定度度及流值5）确定最佳佳沥青用量量（或油石石比）①绘制沥青用用量与物理理-力学指标关关系图②根据试验曲曲线，确定定沥青混合合料的最佳佳沥青用量量OACl③确定沥青混混合料的最最佳沥青用用量OAC2④确定最佳沥沥青用量OAC通常情况下下取OACl及OAC2的中值作为为计算的最最佳沥青用用量OAC。⑤根据实践经经验和公路路等级、气气候条件、、交通情况况，调整确确定最佳沥沥青用量OAC。OAC=(OAC1+OAC2)/2沥青混合料料的配合比比设计6）配合比设设计检验①高温稳定性性检验②水稳定性检检验③低温抗裂性性能检验④渗水系数检检验沥青混合料料车辙试验验动稳定度度技术要求求气候条件与技术指标相应于下列气候分区所要求的动稳定度

/次·mm-1七月平均最高气温

/℃及气候分区>3020～30<201.夏炎热区2.夏热区3.夏凉区1-11-21-31-42-12-22-32-43-2普通沥青混合料

不小于8001000600800600改性沥青混合料

不小于24002800200024001800SMA混合料非改性

不小于1500