《土木建筑工程材料》 课件8.3沥青混合料

沥青混合料一、概述优点

缺点优良的力学性能：弹—塑—黏性材料，高温稳定性，低温柔韧性。无需伸缩缝，可以提高行车速度及舒适性。良好的抗滑性：路面平整而粗糙，具有一定的纹理，即使在潮湿状态下仍保持有较高的抗滑性，能保证高速行车的安全。噪声小：路面具有柔韧性，能吸收部分车辆行驶时产生的噪声。施工方便：操作方便，进度快，施工完成后数小时即可开放交通，断交时间短。若采用工厂集中拌和，机械化施工，则质量更好。提供良好的行车条件：沥青路面晴天无尘，雨天无泥泞；在夏季烈日照射下黑色不反光耀眼。经济耐久：采用现代工艺配制的沥青混合料修筑的路面，可以保证15-20a无大修，使用期可达20a，且比水泥混凝土路面的造价低。便于分期建设：沥青混合料路面可随着交通密度的增加分期改建，可在旧路面上加厚，以充分发挥原有路面的作用。易老化：沥青混合料中的结合料沥青是一种有机物，它在大气因素的影响下，其组分和结构会发生一系列变化，导致沥青的老化。沥青的老化使沥青混合料在低温时发脆，引起路面松散剥落，甚至破坏。温度敏感性大：夏季高温时易软化，使路面产生车辙、纵向波浪、横向推移等现象。冬季低温时又易于变硬发脆，在车辆冲击和重复荷载作用下，易于发生裂缝而破坏。按矿质混合料的级配类型按矿质混合料的级配组成及空隙率大小沥青混合料分类特粗式粗粒式中粒式细粒式砂粒式连续级配沥青混合料间断级配沥青混合料按矿料的最大粒径分类密级配沥青混合料半开级配沥青混合料开级配沥青混合料热拌热铺沥青混合料常温沥青混合料再生沥青混合料按制造工艺分类二、热拌沥青混合料组成材料技术性质组成结构技术指标强度理论1、组成材料选择沥青要考虑交通量、气候条件、施工方法、沥青面层类型、材料来源。（1）沥青对于常年气温较高的南方地区→要求路面热稳定性要好→宜采用针入度较小，黏度较高的沥青，如10号沥青对于北方寒冷地区→要防止、减少路面开裂→宜采用针入度较大的沥青，如110号沥青对于气候较温和的地区→介于温度较高和寒冷地区之间与普通水泥混凝土中所使用的粗骨料不同之处？优先选用碱性集料酸性集料用于高等级公路时，应采取抗剥离措施：在沥青中掺抗剥离剂；用石灰粉、水泥作为填料的一部分；将粗集料用石灰浆处理后使用。指

标单位高速公路及一级公路其他等级公路试验方法表面层其他层次石料压碎值，不大于%262830T0316洛杉矶磨耗损失，不大于%283035T0317表观相对密度，不小于t/m32.602.502.45T0304吸水率，不大于%2.03.03.0T0304坚固性，不大于%1212—T0314针片状颗粒含量(混合料)，不大于其中粒径大于9.5mm，不大于其中粒径小于9.5mm，不大于%%%15121818152020——T0312水洗法＜0.075mm颗粒含量，不大于%111T0310软石含量，不大于%355T03201、组成材料（2）粗骨料沥青混合料用粗集料质量要求（JTGF40-2004）1、组成材料（3）细骨料沥青混合料用细集料质量要求（JTGF40-2004）项

目单位高速公路、一级公路其他等级公路试验方法表观相对密度，不小于t/m³2.502.45T0328坚固性(>0.3mm部分)不小于%12—T0340含泥量(小于0.075mm的含量)不大于%35T0333砂当量不小于%6050T0334亚甲蓝值不大于g/kg25—T0349棱角性(流动时间)，不小于S30—T0345包括天然砂、机制砂和石屑。细集料应洁净干燥、无风化、无杂质并有适当颗粒级配，并且与沥青具有良好的粘结力。对于高等级公路的面层或抗滑表层，石屑的用量不宜超过砂的用量。采用花岗岩、石英岩等酸性石料轧制的砂或石屑，因与沥青的粘结性较差，不宜用于高等级公路1、组成材料（4）矿粉沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中强碱性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。沥青混合料用矿粉质量要求（JTGF40-2004）项

目单位高速公路、一级公路其他等级公路试验方法表观相对密度不小于t/m³2.502.45T0352含水量

不大于%11T0103烘干法粒度范围<0.6mm

<0.15mm

<0.075mm%

%

%100

90～100

75～100100

90～100

70～100T0351外观

无团粒结块

亲水系数

<1T0353塑性指数

<4T0354加热安定性

实测记录T0355悬浮-密实结构密实度大（连续级配）强度高（密实度大）便于施工（密实度大）稳定性较差(粗骨料少）空隙率大（＞10%）耐久性较差（沥青矿料粘结力度小）热稳定性好（骨料之间嵌挤力大，

受沥青性质影响小）密实度大（密级配）强度高（密实度大）稳定性好施工技术要求高（易分层）连续型密级配骨架-空隙结构密实-骨架结构间断型开（半开）级配间断型密级配理想级配我国主要采用结构2、组成结构3、强度理论

沥青路面（黑色）沥青路面开裂沥青路面开裂高速路面（较好粗糙度）沥青路面具有较好弹性（施工原因）沥青路面性能不良（施工原因）4、技术性质（5）耐久性技术性质（2）高温稳定性（3）低温抗裂性（4）抗滑性（1）施工和易性沥青施工高温下沥青路面沥青路面粗糙沥青路面低温不开裂4、技术性质（6）水稳定性（1）施工和易性沥青混合料易于拌和、摊铺和碾压施工的性质。拌和摊铺和碾压施工4、技术性质①采用连续级配集料②适当的细集料用量③适当的沥青用量提高和易性的措施：（2）高温稳定性4、技术性质在高温条件下，沥青混合料承受外力不断作用，抵抗永久变形的能力。①泛油：②推移、拥包③推移、拥包④

车辙高温稳定性的评价方法：1）马歇尔试验（静态稳定度）沥青混合料搅拌机试模沥青混合料击实仪Φ101.6mm×63.5mm①马歇尔稳定度(MS)③

马歇尔模数(T)②流值(FL)达最大荷载瞬间，试件的垂直流动变形值

(0.1mm)F1:直线流值Fx:中间流值Fm:总流值60℃下保温45min，50±5mm/min的形变速率加荷破坏时的最大荷载(kN)作为测定取值300mm×300mm×50mm试件，60℃条件下，一定荷载的轮子（轮压0.7MPa），在同一轨迹上反复行走1h，或形成一定的车辙深度25mm，计算试件变形1mm所需试验车轮行走次数，称为动稳定度。2）车辙试验（动态稳定度）①使用黏度较高的沥青；②适当减少沥青的用量；③选用形状好、富棱角的骨料；④采用骨架密实结构。

提高高温稳定性的措施沥青混合料低温下抵抗车载应力和材料收缩应力联合作用，路面产生横向裂缝的能力。低温抗裂性较差低温抗裂性较差（3）低温抗裂性4、技术性质①选用黏度相对较低的沥青；②橡胶改性沥青；③适当增加沥青用量。提高低温抗裂性的措施：与集料表面结构（粗糙度）、级配组成、沥青用量有关。粗骨料较多

粗细骨料级配较好沥青用量较多（4）表面抗滑性4、技术性质①选用质地坚硬具有棱角的碎石集料；②适当增大集料粒径；③减少沥青用量。提高路面抗滑性的措施：在长期受自然因素（阳光、温度、水分等）作用下抗老化的能力、抗水损坏的能力，以及在长期行车荷载作用下抗疲劳破坏的能力。沥青老化沥青老化（5）耐久性4、技术性质①选用耐老化性能好的沥青；②适当增加沥青用量；③采用密实结构。提高耐久性的措施：指沥青路面的水损害破坏，其表现形式主要有网裂、唧浆、掉粒、松散及坑槽，不仅导致了路表功能的降低，而且将直接影响到路面的耐久性和使用寿命。（6）水稳定性4、技术性质①路面结构隔水，加强路面排水设计；②骨料选用粗糙洁净的碱性骨料。③选用较低标号的沥青，或选用黏度大、与骨料黏附性好的改性沥青；④掺加抗剥离剂；⑤合理选用沥青混合料类型，优化沥青混合料配合比设计；⑥加强施工质量控制，保证沥青混合料施工的均匀稳定，严格控制路面压实度，严禁雨天施工等。减小沥青路面水害的技术措施：5、技术指标技术指标名称表示符号表征内容沥青混合料类型指标要求高速公路、一级公路、城市快速路和主干道其他等级公路和城市道路稳定度/kNMS高温稳定性Ⅰ型沥青混凝土Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层>7.5>5.0>5.0>4.0流值/0.1mmFL变形能力Ⅰ型沥青混凝土Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层20～4020～45空隙率/%VV密实程度Ⅰ型沥青混凝土Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层3～64～103～54～10沥青饱和度/%VFA沥青填隙度Ⅰ型沥青混凝土Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层70～8560～75残留稳定/%MS0水稳定性Ⅰ型沥青混凝土Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层>75>70

沥青混合料技术性能指标要求稳定度是评价沥青混合料高温稳定性的指标。用马歇尔试验仪测定。残留稳定度反映沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力，即水稳定性。（1）稳定度（MS）与残留稳定度（MS0）流值是评价沥青混合料抵抗塑性变形能力的指标。数值为马歇尔稳定度试验时，达到最大荷载时试件的垂直压缩变形值。（2）流值（FL）5、技术指标空隙率是评价沥青混合料密实程度的指标，指压实沥青混合料中空隙体积占沥青混合料总体积的百分率。空隙率大，抗滑性和高温稳定性较好，抗渗性、耐久性、强度较低，沥青混合料应有合理的空隙率。（3）空隙率（VV）饱和度也称沥青填隙度，即压实沥青混合料中沥青体积占矿料以外体积的百分率。饱和度会影响沥青的使用特性，沥青混合料应有适当的饱和度。（4）饱和度（VFA）三、沥青混合料配合比设计1、矿料的配合比计算确定沥青混合料类型和集料最大粒径（查表）；确定矿物混合料级配范围（查表）；矿料配合比的计算。根据粗集料、细集料和矿粉筛分试验结果计算出符合级配要求范围的各矿料用量比例。可以采用试算法或计算机算出符合要求的矿料配合比。通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近设计级配范围的中值；应使0.075mm、2.36mm、4.75mm筛孔的通过量：对交通量大、车载重的公路，偏向级配范围下（粗）限，对中小交通量或人行道等偏向级配范围的上（细）限。2.1制作马歇尔试件按所设计的矿料配合比配制五组矿质混合料，每组按规范推荐的沥青用量范围加入适量沥青，沥青用量按0.5%间隔递增。2.2测定物理性质根据集料吸水率大小和沥青混合料的类型，采用合适的方法测出试件的实测密度，并计算理论密度、空隙率、沥青饱和度等物理指标。2.3测定马歇尔稳定度和流值2、确定最佳沥青用量2.4确定沥青最佳用量以沥青用量为横坐标，分别以实测密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值为纵坐标画出关系曲线；从图中分别取相应于密度最大值、稳定度最大值和规定空隙率范围中值的沥青用量a1、a2和a3，计算最佳沥青用量初始值OAC1。从图中分别取规定稳定度、流值、饱和度和空隙率范围，确定相应的沥青用量范围，取各沥青用量范围的共同部分，即为沥青最佳用量范围OACmin～OACmax

,求其中值OAC2。按OAC