项目八沥青混合料的检测与应用83课件

项目八沥青混合料的检测与应用沥青混合料的组成结构和强度理论沥青混合料的主要技术性质与技术要求；沥青混凝土的配合比设计；学习重点沥青路面越来越多地被应用于不同等级的公路沥青路面：所有以沥青结合料来粘结矿料铺筑而成的不同路面结构，均为沥青路面。地方道路高速公路城市道路沥青路面的分类沥青表面处理沥青混凝土沥青贯入式热拌沥青碎石用于三级公路，可用作沥青路面的磨耗层、防滑层，矿料级配没有严格要求，以现场进行矿料摊铺并洒热沥青后进行碾压成型。其强度与稳定性由石料相互嵌挤作用构成，需要2-3周的成型期，在行车碾压与重力作用下，沥青逐渐下渗包裹石料，填充空隙，形成整体的稳定结构层，温度稳定性好，适用于二、三级公路，也可作为沥青混凝土面层的联结层。高温稳定性好，路面不易产生波浪和冻缩裂缝；路面较易保持粗糙，有利于高速行车；对石料级配和沥青规格要求较宽，材料组成设计比较容易满足要求；沥青用量少，且不用矿粉，造价低。热拌沥青碎石适宜用于一般公路，不宜用于高等级公路。

按嵌挤密实原则构成强度。采用优质沥青，并采用相当数量的矿粉。强度高，但允许拉应变小，会产业规则横向裂缝，故要求坚强的基层。透水性小，水稳性好，耐久性高，有较大的抵抗自然因素的能力，使用年限达15-20年以上。沥青混凝土路面适用于高速公路及一、二级公路面层。

矿料粗细集料填料（矿粉）起到骨架作用胶结填充作用沥青胶结填充作用沥青混合料由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。沥青混合料

拌和

运输

摊铺

碾压一、沥青混合料的分类

沥青混合料按结合料分类石油沥青混合料煤沥青混合料对环境污染严重，工程中很少采用沥青混合料按施工工艺分类冷拌沥青混合料热拌热铺沥青混合料沥青与矿料在热态拌和、热态铺筑的混合料。以乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌制、铺筑的混合料沥青混合料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空隙率3%~6%，AC类适用于任何面层结构；ATB类适用于基层沥青玛蹄脂SMA。沥青混合料混合料密实度分类密级配沥青混合料开级配沥青混合料半开级配沥青混合料空隙率<6%，如AC类和ATB类空隙率<18%，细集料、填料少，粗集料多。如排水式沥青磨耗层混合料OGFC，排水式沥青稳定碎石基层ATPB。空隙率6%~12%，可不加填料。如沥青碎石混合料AM沥青混合料按矿料最大粒径分类

特粗式dmax≥31.5mm

粗粒式dmax≥26.5mm

中粒式dmax=16mm或19mm

细粒式dmax=9.5mm13.2mm

砂粒式dmax≤4.75mm密实式沥青混凝土混合料AC-16，其公称最大粒径为16mm。目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16F既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。二、沥青混合料的特点优点优良的结构力学性能和表面功能特性具有良好的受力特性；路面平整、无裂缝或接缝、柔韧舒适、货物损失率低、噪音小等优点表面抗滑性能好既平整、表面又粗糙，有一定的粗、细纹理构造，能保证车辆高速安全行驶经济耐久性好沥青路面一次性投资比水泥路面要低得多，其使用寿命以15年计，实际使用中只要施工质量好、养护保养及时有的可以使用20年便于再生利用沥青再生利用已成为发达国家一项热门的可持续发展和能源再生利用的新型课题，我国目前也在进行这方面的研究和技术开发；可以有利于分期修建其它优点如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天无扬尘、雨后不泥泞等温度稳定性差夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波浪；冬季低温时易脆裂，在车辆重复作用下易产生开裂。波浪泛油车辙温度稳定性差的现象

热拌沥青混合料热拌沥青混合料（HMA）经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，用保温运输工具运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料，通称“热拌热铺沥青混合料”。适用于各种等级公路的沥青路面热拌沥青混合料种类一、沥青混合料的组成结构和强度形成原理组成材料质量的差异和数量多少，可形成不同的组成结构沥青细集料粗集料矿粉沥青混合料外加剂沥青混合料的组成结构的现代理论表面理论胶浆理论沥青混合料矿质骨架结合料—沥青粗集料细集料填料(如矿粉）表面理论沥青胶结物理吸附化学吸附选择性吸附固-液界面产生的表面张力作用下，在矿料表面形成定向吸附和湿润现象，吸附的沥青没有发生任何化学变化沥青中的沥青酸及沥青酸酐与矿料表面的金属阳离子间产生的化学反应，生成了沥青酸盐，形成稳定的沥青膜矿料表面微孔或毛细孔产生的吸附作用，使得沥青中的小分子如油分和树脂被吸收而使沥青质相对增多，增强了沥青的粘结力，从而使沥青与矿料作用更稳固沥青混合料（粗分散系）分散相—粗集料分散介质—砂浆（细分散系）分散相—细集料分散介质—沥青胶结物（微分散系）分散相—填料分散介质—沥青胶浆理论多级空间网状结构沥青混合料的组成结构类型悬浮—密实结构骨架—空隙结构密实—骨架结构悬浮—密实结构基本特点代表类型力学特点路用性能特点采用连续级配，矿料颗粒连续存在，而且细集料含量较多，将较大颗粒挤开，使大颗粒不能形成骨架，而较小颗粒与沥青胶浆比较充分，将空隙填充密实，使大颗粒悬浮于较小颗粒与沥青胶浆之间，形成“悬浮-密实”结构按照连续密级配原理设计的AC型沥青混合料大颗粒未形成骨架，内摩阻力ф值较小；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值较大水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好；但其高温性能对沥青的品质依赖性较大，由于沥青粘度降低，往往导致混合料高温稳定性变差。骨架—空隙结构基本特点代表类型力学特点路用性能特点采用连续开级配，粗集料含量高，彼此相互接触形成骨架；但细集料含量很少，不能充分填充粗集料件的空隙，形成所谓的“骨架-空隙”结构沥青碎石AM和开级配磨耗层沥青混合料OGFC大颗粒形成骨架，内摩阻力ф值较大；小颗粒与沥青胶浆含量不充分，粘结力C值较低粗集料的骨架作用，使之高温稳定性好；由于细集料含量少，空隙未能充分填充，耐水害、抗疲劳和耐久性能较差，所以一般要求采用高粘稠沥青，以防止沥青老化和剥落密实—骨架结构基本特点代表类型力学特点路用性能特点采用间断级配，粗、细集料含量较高，中间料含量很少，使得粗集料能形成骨架，细集料和沥青胶浆又能充分填充骨架间的空隙，形成“骨架-密实”结构沥青玛蹄脂碎石混合料SMA粗集料的骨架作用，内摩阻力ф值较大；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值也较大，综合力学性能较优高低温性能均较好，具有较强的疲劳耐久特性；但间断级配在施工拌合过程中易产生离析现象，施工质量难以保证，使得混合料很难形成“骨架-密实”结构。随着施工技术的发展，这类结构得以普遍使用，但一定防止混合料拌合生产、运输和摊铺等施工过程中防止混合料产生离析。沥青混合料的强度形成原理

路面破坏原因分析：高温时沥青混合料抗剪强度不足，引起塑性变形过大路面产生波浪、车辙、拥包与推移等高温变形破坏低温时抗拉强度或抗变形能力不足混合料收缩受阻产生的拉应力超过混合料的抗拉强度，产生裂缝沥青路面必须具备一定的抗剪切破坏的能力

沥青混合料的抗剪强度用摩尔-库伦理论进行分析，即沥青混合料的结构强度由矿料之间的内摩阻力以及沥青与矿料的粘结力及沥青自身的内聚力构成沥青混合料的粘结力和内摩阻角可以通过三轴剪切试验确定影响沥青混合料抗剪强度的因素影响沥青混合料抗剪强度的因素内因外因沥青粘度沥青与矿料的化学性质矿料比表面积沥青用量的影响矿质集料的级配类型温度形变速率沥青粘度的影响

沥青结合料的粘度反映沥青自身的内聚力。粘度η越大，沥青胶团抗位错能力增强，使沥青混合料的粘滞阻力增大，保持了矿质集料的相对嵌锁作用，C值越大。沥青粘度增大，沥青混合料粘结力明显增大，内摩阻角稍有增加物理吸附分子间引力而产生，其大小取决于沥青中表面活性物质及矿料与沥青亲和力的大小。吸附力小，且不能保证水稳定性化学吸附由沥青中的活性物质（如沥青酸）与矿料中的碱性物质产生化学反应而在矿料表面构成的单分子层的化学吸附层（沥青酸盐）。粘结力大，且能保证混合料的水稳定性。沥青粘度的影响矿粉颗粒之间结构沥青联结

沥青与矿料交互作用后，因化学组分重排列，形成沥青扩散膜矿粉颗粒之间自由沥青联结混合料的性能主要由结构沥青决定

在沥青混合料中，矿粉质量虽只占7%左右，但其表面积却占矿料总表面积的80%以上。因而对矿粉的化学性质和细度均有一定的要求

矿料的表面需

由沥青包裹同质量矿料，越细，

则总的表面积越大。

结论：在相同沥青用量前提下，矿料的表面积愈大，形成的沥青膜愈薄，则形成的结构沥青所占比例愈大矿料比面的影响沥青用量的影响

含量较少时，沥青不足敷裹集料颗粒表面，沥青混合料整体强度较低；随着沥青用量增加，沥青逐渐敷裹矿料表面，使得结构沥青用量增加，矿料间的粘结力增强，混合料整体强度增高，直到整个矿料表面被“结构沥青”所敷裹；当沥青用量进一步增加，此时过多的沥青形成“自由沥青”，这部分沥青在矿料间主要起润滑作用，并将矿料“推开”，从而使沥青混合料的整体强度下降。不同沥青用量时的沥青混合料结构和C，φ值变化示意图a沥青用量不足b沥青用量适中c沥青用量过度矿质集料的级配类型、粒度、表面性质的影响级配类型集料粒度表面性质连续型密级配悬浮密实结构C大,φ小开级配骨架空隙结构强度以嵌锁力为主,C为辅骨架密实结构结构整体强度高，稳定性好矿质集料越粗混合料φ越大形似立方体、粗糙、多棱角矿料间嵌挤索结能力好、混合料φ大在强度参数中，粘接