第8章瀝青及瀝青混合料

1、Civil Engineering Materials 第第8章章 瀝青及瀝青混合料瀝青及瀝青混合料 本章知識點本章知識點 【知識點知識點】石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)特點，瀝青的粘滯性、塑 性、溫度敏感性和大氣穩(wěn)定性表征與測定方法，常用石油瀝青的 技術(shù)標準與選用，瀝青的摻配和改性瀝青的種類與用途，瀝青混 合料種類及其對組成材料的質(zhì)量要求，瀝青混合料高溫穩(wěn)定性、 低溫抗裂性、耐久性、水穩(wěn)定性、抗滑性、施工和易性及其技術(shù) 指標要求，瀝青混合料的配合比設(shè)計過程與方法。 【重點】石油瀝青組分、結(jié)構(gòu)與技術(shù)性質(zhì)的關(guān)系，建筑石油 瀝青和道路石油瀝青的技術(shù)標準與應用，常用改性瀝青的用途， 瀝青混合料的主要技術(shù)性質(zhì)、

2、性能指標與配合比設(shè)計。 【難點】石油瀝青組分、結(jié)構(gòu)對技術(shù)性質(zhì)的影響，瀝青混合 料配合比設(shè)計原理和方法。 Civil Engineering Materials 瀝青是高分子碳氫化合物及其非金屬（氧、氮、硫等）衍生 物組成的復雜混合物，常用作防水、防滲、防潮及防腐蝕材料， 在建筑、道路和橋梁等土木工程中應用廣泛。 8.1 瀝青材料瀝青材料 屋面瀝青防水卷材屋面瀝青防水卷材 Civil Engineering Materials 瀝青混凝土道路路面瀝青混凝土道路路面 Civil Engineering Materials 橋梁瀝青路面橋梁瀝青路面 Civil Engineering Materia

3、ls 按產(chǎn)源不同，瀝青的種類分為石油瀝青、煤瀝青、頁巖瀝青 和天然瀝青，常用的主要是石油瀝青。 煤瀝青煤瀝青石油瀝青石油瀝青 頁巖瀝青頁巖瀝青 天然瀝青天然瀝青 Civil Engineering Materials 8.1.1 石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu) 1石油瀝青的組分 石油瀝青是石油原油經(jīng)蒸餾等工藝提煉出各種輕質(zhì)油及潤滑 油之后的殘留物（或再經(jīng)過加工而得到的產(chǎn)品），在常溫下呈黑 色或黑褐色的固體、半固體或粘性液體狀態(tài)。 固體瀝青固體瀝青 半固體瀝青半固體瀝青 液體瀝青液體瀝青 Civil Engineering Materials 組分名稱平均分子量 組分含量 （%） 組分

4、密度 （g/cm3） 外觀特性 油分20070045600.71.0淡黃色至紅褐色油狀液體 樹脂800300015301.01.1黃色至黑褐色粘稠狀半固體 地瀝青質(zhì)1000500010301.0深褐色至黑色固體微粒 石油瀝青組分及組分性狀石油瀝青組分及組分性狀 表表 8-1 石油瀝青是石油產(chǎn)品中相對分子量最大、組成及結(jié)構(gòu)最復雜 的部分，混合物中除主要的碳、氫元素外，還有氧、硫、氮和一 些微量金屬元素。 一般采用選擇性溶解等方法，將石油瀝青分離 為化學成分及物理力學性質(zhì)接近的幾個組分。三組分分析法是將 石油瀝青分離為油分、樹脂和地瀝青質(zhì)三個組分， 石油瀝青的組分及組分性狀見表8-1。 8.1.1

5、 石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu) Civil Engineering Materials 石油瀝青三組分 油分 樹脂 地瀝青質(zhì) 8.1.1 石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu) 石油瀝青 Civil Engineering Materials 組分及自身特性組分與性質(zhì)的關(guān)系 油分 能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、 苯、四氯化碳、丙酮等大部分有機溶劑， 但不溶于酒精，在170較長時間加熱可 揮發(fā)，具有光學活性，常出現(xiàn)熒光。油分 在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為樹脂和地瀝青質(zhì) 油分賦予瀝青以流動性，油 分含量的多少直接影響石油瀝 青的柔軟性、抗裂性及施工難 度 樹 脂 中 性 樹 脂 占絕大

6、部分，能溶于三氯甲烷、汽油、 苯等有機溶劑，但在酒精和丙酮中難以溶 解或溶解度很低 賦予瀝青以良好的粘結(jié)性、 塑性和可流動性，其含量增加 ，瀝青的粘聚力和延伸性增加 。瀝青中的樹脂使石油瀝青具 有良好的塑性和粘結(jié)性 酸 性 樹 脂 含量較少，占1530，是瀝青中活 性最大的部分，能改善瀝青對礦質(zhì)材料的 浸潤性，特別是提高與碳酸鹽類巖石的粘 附性，可增加瀝青的可乳化性 地瀝 青質(zhì) 能溶于三氯甲烷和二硫化碳，但不溶于 酒精，其染色力和對光的敏感性強，感光 后不能溶解，加熱不熔化而碳化 決定瀝青的溫度敏感性、粘 性以及瀝青的硬度、軟化點等 。含量越多，瀝青的軟化點越 高，粘性越大，硬脆性越明顯 石油

7、瀝青組分與性質(zhì)的關(guān)系石油瀝青組分與性質(zhì)的關(guān)系 8.1.1 石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu) Civil Engineering Materials 2石油瀝青的結(jié)構(gòu) 石油瀝青三組分中的油分和樹脂可互相溶解，樹脂能漬潤地 瀝青質(zhì)，并在地瀝青質(zhì)的超細顆粒表面形成樹脂薄膜。因此，石 油瀝青的結(jié)構(gòu)是以地瀝青質(zhì)為核心，在其周圍吸附部分樹脂和油 分而形成膠團，無數(shù)膠團分散在油分中所形成的膠體結(jié)構(gòu)。 根據(jù)石油瀝青中各組分的化學組成和相對含量的不同，可形 成溶膠型、凝膠型、溶膠一凝膠型三種不同的膠體結(jié)構(gòu)。 溶膠型溶膠型凝膠型凝膠型溶膠一凝膠型溶膠一凝膠型 8.1.1 石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)石油瀝青的組分

8、與結(jié)構(gòu) Civil Engineering Materials 膠體結(jié)構(gòu)類型及結(jié)構(gòu)特征瀝青性能特點 溶膠型 瀝青中瀝青質(zhì)的分子量較低，含量較少，具 有一定數(shù)量的膠質(zhì)，形成的膠團能夠完全膠溶 且分散在芳香分和飽和分的介質(zhì)中，此時膠團 相距較遠，它們之間的吸引力很小，甚至沒有 吸引力，膠團可在分散介質(zhì)粘度許可范圍內(nèi)自 由運動 流動性和塑性較好，開裂后 自行愈合能力和低溫時變形能 力較強，但溫度穩(wěn)定性差，溫 度過高會發(fā)生流淌現(xiàn)象 凝膠型 瀝青中瀝青質(zhì)含量高，并有相當數(shù)量芳香度 較高的膠質(zhì)形成膠團，膠體中膠團濃度很大， 它們之間的吸引力增強，膠團之間的距離很近 ，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 彈性和粘性較高，溫度

9、敏感 型較小，流動性和塑性較差， 開裂后自行愈合能力較差，工 程性能上高溫穩(wěn)定性較好，但 低溫變形能力較差 溶膠凝膠型 瀝青中瀝青質(zhì)含量適當（15%25%)，并有 較多數(shù)量芳香度較高的膠質(zhì)，形成的膠團數(shù)量 較多，膠體中膠團濃度增加，膠團之間的距離 相對靠近，它們之間具有一定的吸引力，它是 一種介乎溶膠與凝膠之間的結(jié)構(gòu) 高溫時具有較低的感溫性， 低溫時又具有較強的變形能力 石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)類型、特征及瀝青的性能特點石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)類型、特征及瀝青的性能特點 表表 8-2 8.1.1 石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu) Civil Engineering Materials 8.1.2

10、石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) 1防水性 基于瀝青材料的憎水性和致密的內(nèi)部膠體結(jié)構(gòu)，與礦物材料 表面具有很好的粘結(jié)力，能夠緊密粘附于礦物材料表面，同時還 具有一定的塑性，適應材料與結(jié)構(gòu)的和抗變形能力較強，石油瀝 青廣泛應用于防水和抗?jié)B等土木工程。 Civil Engineering Materials 2粘滯性 粘滯性（簡稱粘性）是指石油瀝青內(nèi)部阻礙其相對流動的 一種特性，它反映了石油瀝青在外力作用下抵抗變形的能力。 石油瀝青的粘滯性用粘度來表 示，粘度是劃分瀝青牌號的主要技 術(shù)指標。絕對粘度的測定方法較為 復雜，工程上常采用相對粘度來表 示。根據(jù)瀝青的種類與狀態(tài)，相對 粘度的測

11、量方法有： 針入度法和粘度計法。 瀝青針入度儀瀝青針入度儀 8.1.2 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 3塑性 塑性是指石油瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去外 力后仍保持其形狀的性質(zhì)。 瀝青的塑性主要取決于組分中樹脂的含量大小、溫度的高低 和瀝青膜層的厚薄。樹脂含量越高，塑性越好；溫度升高，塑性 變好；瀝青膜層越厚，塑性越好。 在常溫下，塑性良好的瀝青對裂縫具有自愈合能力。將瀝 青制成柔性防水材料，也正是基于其良好的塑性。 瀝青具有良好的塑性，也表現(xiàn)出其對沖擊振動荷載有一定的 吸收能力，將瀝青作為道路路面材料也是基于瀝

12、青良好的塑性。 8.1.2 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 石油瀝青的塑性用瀝青延度儀測得的延度（伸長度）來表示。 延度值越大，塑性越好。 數(shù)顯瀝青延度儀數(shù)顯瀝青延度儀 瀝青試模瀝青試模 8.1.2 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 4溫度敏感性 溫度敏感性是指瀝青原有粘滯性和塑性隨溫度升降而發(fā)生變 化的性能。 高溫流淌現(xiàn)象高溫流淌現(xiàn)象 在相同的溫度變化范圍 內(nèi)，各種石油瀝青的粘滯性 和塑性變化的幅度不相同， 工程中瀝青隨溫度變化而產(chǎn) 生的粘滯性及塑性變化幅

13、度 應較小，即溫度敏感性較小， 以免瀝青在高溫下流淌和在 低溫下脆裂。 8.1.2 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 溫度敏感性小的瀝青，在使用過程中其性能的穩(wěn)定性較高， 對提高工程質(zhì)量和延長使用壽命都十分有利。 由于石油瀝青屬于非晶態(tài)熱塑性材料，所以瀝青沒有固定的 熔點。瀝青的溫度敏感性與其組分中的地瀝青質(zhì)含量有關(guān)，如果 地瀝青質(zhì)含量高，在一定程度上就能夠減少溫度敏感性。 低溫脆裂現(xiàn)象低溫脆裂現(xiàn)象 8.1.2 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 瀝青的溫度敏感

14、性常用軟化點來表示。軟化點越高，瀝青 的溫度敏感性越小。 瀝青軟化點測定儀瀝青軟化點測定儀 1溫度計；2上承板；3樞軸；4鋼球；5環(huán)套；6環(huán)；7中承板；8支承座；9下承板；10燒杯 8.1.2 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 5大氣穩(wěn)定性 大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在陽光輻射、熱量、氧氣、潮濕等 綜合因素長期作用下抵抗老化的性能。 瀝青路面的老化脆裂瀝青路面的老化脆裂 8.1.2 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 石油瀝青老化的原因主要是在室外綜合因素作用下，瀝

15、青的 輕量組分（油分、樹脂）遞變?yōu)榇蠓肿恿康牡貫r青質(zhì)組分，使得 瀝青的塑性降低，脆性增大，從而發(fā)生脆裂。顯然，工程中要求 瀝青的大氣穩(wěn)定性要盡可能地高。 石油瀝青的大氣穩(wěn)定性常用重量蒸發(fā)損失率和蒸發(fā)后針入度 比來評定。重量蒸發(fā)損失率越小和蒸發(fā)后針入度比越大，則瀝青 的大氣穩(wěn)定性越高，抗老化能力越強。 油分油分樹脂樹脂 地瀝青質(zhì)地瀝青質(zhì) 8.1.2 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 8.1.3 石油瀝青的技術(shù)標準與選用石油瀝青的技術(shù)標準與選用 按用途不同，石油瀝青分為建筑石油瀝青、道路石油瀝青和 和普通石油瀝青三種。 1建筑石油

16、瀝青 建筑石油瀝青按針入度值劃為10號、30號、40號三個標號。 每個標號還應保證相應的延度、軟化點、溶解度、蒸發(fā)損失、蒸 發(fā)后針入度比、閃點等技術(shù)指標。 建筑石油瀝青的針入度較?。ㄕ承暂^大），軟化點較高（耐 熱性較好），但延度較?。ㄋ苄暂^差），主要用于屋面及地下防 水、溝槽防水與防腐、管道防腐蝕等工程，還可用于制作油氈、 油紙、防水涂料和瀝青瑪啼脂等建筑材料。 Civil Engineering Materials 建筑石油瀝青的技術(shù)標準見表8-3。 技術(shù)指標項目 質(zhì)量指標 10號30號40號 針入度（25，100g，5s)，(1/10mm) 102526353650 延度(25，5cm/m

17、in)，（cm）， 1.52.53.5 軟化點（環(huán)球法），（） 957560 溶解度（三氯乙烯，四氯化碳，苯），（%）， 99.5 蒸發(fā)損失（160，5h)，（%）， 1 蒸發(fā)后針入度比（%）， 65 閃點（開口）（）， 230 建筑石油瀝青技術(shù)標準建筑石油瀝青技術(shù)標準（GB/T494-1998） 表表 8-3 8.1.3 石油瀝青的技術(shù)標準與選用石油瀝青的技術(shù)標準與選用 Civil Engineering Materials 2道路石油瀝青 按照道路的交通量，道路石油瀝青分為重交通道路石油瀝 青和中、輕交通道路石油瀝青，技術(shù)標準分別見表8-4、8-5。 道路石油瀝青的標號較多，應根據(jù)地區(qū)的氣

18、候條件、施工 季節(jié)溫度、路面類型以及施工方法等情況按有關(guān)標準選用。 種類標號劃分主要用途 重交通道路石 油瀝青 AH-50、AH-70、AH-90、 AH-110、AH-130（五個標 號） 主要用于高速公路、一級 公路路面、機場道面及重 要的城市道路路面等工程 中、輕交通道 路石油瀝青 A-200、A-180、A-140、 A-100、A-60（五個標號） 主要用于一般的道路路面 、車間地面等工程 道路石油瀝青種類及用途道路石油瀝青種類及用途 8.1.3 石油瀝青的技術(shù)標準與選用石油瀝青的技術(shù)標準與選用 Civil Engineering Materials 8.1.4 瀝青的摻配與改性瀝青

19、的摻配與改性 1瀝青的摻配 在實際工程中，當一種標號的瀝青不能滿足工程要求時，需 要用不同標號的瀝青進行摻配。為了不使摻配后的瀝青膠體結(jié)構(gòu) 破壞，應選用表面張力相近和化學性質(zhì)相似的瀝青進行摻配。 試驗證明，同產(chǎn)源的瀝青（同屬石油瀝青或同屬于煤瀝青） 容易保證摻配后瀝青膠體結(jié)構(gòu)的均勻性。 當采用兩種標號瀝青摻配時，每種瀝青的配合量按下列公式 計算： %100 12 2 1 TT TT Q 12 100QQ （8-1） （8-2） Civil Engineering Materials 式中 Q1較軟瀝青用量（%）； Q2較硬瀝青用量（%）； T 摻配后的瀝青軟化點（）； T1較軟瀝青軟化點（）；

20、 T2較硬瀝青軟化點（）。 【例題例題8-1】某工程需用軟化點為85的石油瀝青，現(xiàn)只有軟 化點分別為95和45的10號及60號石油瀝青，如何摻配才能滿 足該工程要求？ 【解解】按照式（8-1）和式（8-2），估算兩種瀝青的用量： 60號石油瀝青用量為： 100=20% 45-95 85-95 8.1.4 瀝青的摻配與改性瀝青的摻配與改性 Civil Engineering Materials 10號石油瀝青用量為：100-20=80% 即以20的60號石油瀝青和80的10號石油摻配，根據(jù)估算 的摻配比例和在其鄰近的比例（5% 10%）進行試配，測定摻 配后瀝青的軟化點，然后繪制“摻配比軟化點”

21、曲線，即可從 曲線上確定所要求的比例。同樣可采用針入度指標按上法進行估 算及試配。 如果用三個標號的瀝青摻配，可先算出兩種瀝青的配比，再 與第三種瀝青進行配比計算，然后再試配。 8.1.4 瀝青的摻配與改性瀝青的摻配與改性 Civil Engineering Materials 2改性石油瀝青 在有些情況下，石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)還不能滿足實際工程的 使用要求，有時還對石油瀝青提出了較為苛刻的性能要求，如： 在低溫條件下石油瀝青應具有良好的彈性和塑性； 在高溫條件下石油瀝青應有足夠的強度和穩(wěn)定性； 在加工使用過程中石油瀝青應具有較好的變形適應性和耐久 性等。 在瀝青中摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、

22、磨細橡膠粉、天 然瀝青等改性外摻劑制成瀝青結(jié)合料，從而使石油瀝青的性能得 以改善。 8.1.4 瀝青的摻配與改性瀝青的摻配與改性 Civil Engineering Materials （1）橡膠改性瀝青 橡膠作為瀝青的改性材料，它與瀝青具有較好的混溶性，并能 使瀝青具有橡膠的很多優(yōu)點，如高溫變形小，低溫柔性好。 橡膠改性瀝青橡膠改性瀝青 8.1.4 瀝青的摻配與改性瀝青的摻配與改性 Civil Engineering Materials 橡膠改性 瀝青種類 生產(chǎn)方法性能的改善與用途 氯丁橡膠 改性瀝青 先將氯丁橡膠溶于一定的溶劑 形成溶液，然后摻入瀝青中經(jīng)混 合均勻而成（溶劑法）；或?qū)⑾?膠

23、和石油瀝青分別制成乳液，再 混合均勻而成（水乳法） 瀝青的氣密性、低溫柔性、耐化 學腐蝕性和耐候性均大大改善。主 要用于路面的稀漿封層、制作密封 材料和涂料等 丁基橡膠 改性瀝青 與氯丁橡膠改性瀝青的生產(chǎn)方 法基本相同 具有優(yōu)異的耐分解性、較好的低 溫抗裂性和耐熱性，多用于道路路 面工程和制作密封材料、涂料等 再生橡膠 改性瀝青 先將廢舊橡膠加工成1.5mm以 下的顆粒，然后與瀝青混合，經(jīng) 加熱攪拌脫硫而成，廢舊橡膠摻 量一般為3%15% 瀝青的氣密性、低溫柔性、耐候 性和耐光熱性能均大大改善，可制 成卷材、片材、密封材料、膠粘劑 和涂料等 橡膠改性瀝青的種類、生產(chǎn)方法與性能用途橡膠改性瀝青的

24、種類、生產(chǎn)方法與性能用途 表表 8-6 8.1.4 瀝青的摻配與改性瀝青的摻配與改性 Civil Engineering Materials (2）樹脂改性瀝青 樹脂改性 瀝青種類 生產(chǎn)方法性能的改善與用途 古馬隆樹脂 改性瀝青 將瀝青加熱熔化脫水，在溫度 150160條件下，把古馬隆樹 脂放入熔化的瀝青中，不斷攪拌 并將溫度升至185190，保持 一定時間，使之混合均勻即可 瀝青的耐寒性、耐熱性和不 透氣性有一定改進，粘性改進 較為明顯。主要用于生產(chǎn)密封 材料、防水卷材和防水涂料等 聚乙烯樹脂 改性瀝青 在瀝青中摻入5%10%的低密 度聚乙烯，采用膠體磨法或高速 剪切法即可制得。一般認為，聚

25、 乙烯樹脂與多臘瀝青的相容性較 好，瀝青的改性效果較好 瀝青的耐寒性、粘結(jié)性和不 透氣性有一定改進，耐高溫性 和耐疲勞性改進較為明顯。主 要用于生產(chǎn)防水卷材、防水涂 料和密封材料等 樹脂改性瀝青的種類、生產(chǎn)方法與性能用途樹脂改性瀝青的種類、生產(chǎn)方法與性能用途 表表 8-7 8.1.4 瀝青的摻配與改性瀝青的摻配與改性 Civil Engineering Materials 形式多樣的改性瀝青形式多樣的改性瀝青 瀝青油氈 瀝青油紙 瀝青瑪碲脂 8.1.4 瀝青的摻配與改性瀝青的摻配與改性 Civil Engineering Materials 8.2 瀝青混合料瀝青混合料 瀝青混合料是由瀝青結(jié)合

26、料與礦料拌和而成的混合料的總稱， 是以瀝青為膠結(jié)料，將級配符合要求的礦料（粗細集料和填料）按 一定比例混合，在適當溫度下經(jīng)拌和、攤鋪、碾壓而成的具有良好 力學、耐磨和抗滑性能的路面材料。 熱拌瀝青混合料廠熱拌瀝青混合料廠 Civil Engineering Materials Civil Engineering Materials 瀝青混合料的分類辦法和種類瀝青混合料的分類辦法和種類 表表 8-8 分類依據(jù)瀝青混合料種類 集料最大粒徑 砂粒式瀝青混合料 細粒式瀝青混合料 中粒式瀝青混合料 粗粒式瀝青混合料 特粗式瀝青碎石混合料 礦料級配 密級配瀝青混合料 半開級配瀝青混合料 開級配瀝青混合料

27、間斷級配瀝青混合料 施工條件 熱拌熱鋪瀝青混合料 熱拌冷鋪瀝青混合料 冷拌冷鋪瀝青混合料 Civil Engineering Materials 8.2.1 瀝青混合料組成材料的質(zhì)量要求與選用瀝青混合料組成材料的質(zhì)量要求與選用 1瀝青膠結(jié)料 配制瀝青混合料時，應根據(jù)交通量、氣候條件、施工方法、 瀝青面層類型、材料來源等情況綜合考慮并選用瀝青膠結(jié)材料。 道路石油瀝青是的主要的瀝青膠結(jié)料，有時也選用煤瀝青配制瀝 青混合料，選用改性瀝青時應經(jīng)試驗論證取得經(jīng)驗后使用。 常用瀝青膠結(jié)料的標號選用見表8-9。 2粗集料 瀝青混合料用粗集料是經(jīng)軋碎與篩分加工而成的粒徑大于 2.36mm的碎石、破碎礫石、篩選

28、礫石和礦渣等集料。 Civil Engineering Materials 粗集料應清潔、干燥、無風化、無雜質(zhì)，并具有足夠的強度 和耐磨性。一般選用強度高、表面粗糙、富有棱角、顆粒形狀接 近于立方形的粗集料。粗集料質(zhì)量技術(shù)要求見表8-10。 對于高速公路和一級公路瀝青路面表面層（或磨耗層）的粗 集料還應符合磨光值與粘附性要求（見表8-11）。 當磨光值高的巖石集料缺乏時，可將硬質(zhì)碎石料與質(zhì)地較軟 的碎石料按一定比例配合使用，混合后的粗集料應滿足磨光值的 要求。當粗集料與瀝青粘附性不符合要求時，可采取在混合料中 摻加消石灰、水泥、抗剝落劑等措施，使瀝青混合料的穩(wěn)定性滿 足要求。 8.2.1 瀝青

29、混合料組成材料的質(zhì)量要求與選用瀝青混合料組成材料的質(zhì)量要求與選用 Civil Engineering Materials 3細集料 用于配制瀝青混合料的細集料包括天然砂、機制砂和石屑， 其粒徑比水泥混凝土的細集料要求更細（0.0752.36mm）。 細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì)，并有合理的顆粒級 配。將石屑全部或部分代替砂拌制瀝青混合料的做法在我國甚為 普遍，這樣可充分利用碎石場下腳料，降低工程造價。由于石屑 大部分為石料破碎過程中表面剝落或撞下的棱角，強度很低且扁 片含量較大，會影響瀝青混合料質(zhì)量，在使用過程中也易進一步 壓碎細?；?，因此用于高速公路和一級公路瀝青混凝土面層及抗 滑表層

30、的石屑用量不宜超砂的用量。 瀝青混合料用細集料質(zhì)量要求見表 8-12。 8.2.1 瀝青混合料組成材料的質(zhì)量要求與選用瀝青混合料組成材料的質(zhì)量要求與選用 Civil Engineering Materials 4填料 填料是指在瀝青混合料中起填充作用的粒徑小于0.075mm 的 礦物粉末。礦粉應采用石灰?guī)r或巖漿巖中強基性巖石等憎水性石 料經(jīng)磨細得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應除凈。 礦粉應干燥、潔凈，能自由地從礦粉倉中流出。拌和機的粉 塵可作為礦粉的一部分回收使用，但每盤用量不得超過填料總量 的25%，摻有粉塵填料的塑性指數(shù)不得大于4%。當選用粉煤灰作 填料時，用量不得超過填料總量的50%，燒

31、失量應小于12%，與 礦粉混合后的塑性指數(shù)應小于4%，其余質(zhì)量要求與礦粉相同。 高速公路和一級公路的瀝青面層不宜采用粉煤灰作填料。 8.2.1 瀝青混合料組成材料的質(zhì)量要求與選用瀝青混合料組成材料的質(zhì)量要求與選用 Civil Engineering Materials 8.2.2 瀝青混合料的結(jié)構(gòu)與強度瀝青混合料的結(jié)構(gòu)與強度 1瀝育混合料的結(jié)構(gòu) 根據(jù)瀝青混合料所用粗、細集料的比例不同，瀝青混合料的結(jié) 構(gòu)有懸浮密實結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)和骨架密實結(jié)構(gòu)三種形式，見圖 8-1。 （a）懸浮密實結(jié)構(gòu)； （b）骨架空隙結(jié)構(gòu)； （c）骨架密實結(jié)構(gòu) 圖圖8-1 瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu) Civi

32、l Engineering Materials 不同結(jié)構(gòu)形式的瀝青混合料有不同的性能特點，瀝青混合料 結(jié)構(gòu)形式與性能特點見表8-13。 結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)特點瀝青混合料性能特點 懸浮密實結(jié)構(gòu) 連續(xù)密級配的瀝青混合料。細集料 的數(shù)量較多，粗集料被細集料擠開， 以懸浮狀態(tài)位于細集料之間，不能直 接形成骨架 高溫穩(wěn)定性較差， 密實度較高，不易發(fā) 生粗細集料離析，便 于施工 骨架空隙結(jié)構(gòu) 連續(xù)開級配的瀝青混合料。細集料 的數(shù)量較少，粗集料之間不僅緊密相 連，而且有較多的空隙 高溫穩(wěn)定性較好， 強度較高，易發(fā)生粗 細集料離析，路面面 層下須做下封層 骨架密實結(jié)構(gòu) 間斷密級配的瀝青混合料。它是以 上兩種結(jié)構(gòu)的有

33、機組合，既有一定數(shù) 量的粗集料形成骨架結(jié)構(gòu)，又有足夠 的細集料填充到粗集料之間的空隙中 高溫穩(wěn)定性、密實 度、強度均較高 瀝青混合料結(jié)構(gòu)形式與性能特點瀝青混合料結(jié)構(gòu)形式與性能特點 表表 8-13 8.2.2 瀝青混合料的結(jié)構(gòu)與強度瀝青混合料的結(jié)構(gòu)與強度 Civil Engineering Materials 2瀝青混合料的強度及影響因素 根據(jù)瀝青混合料的結(jié)構(gòu)特點，瀝青混合料的強度由瀝青與集 料間的結(jié)合力、集料顆粒間的內(nèi)摩擦力兩方面構(gòu)成，并取決于瀝 青混合料的抗剪強度。試驗表明，在一定環(huán)境溫度條件下，瀝青 混合料的抗剪強度與瀝青混合料的內(nèi)摩擦力和粘聚力有關(guān)。瀝青 混合料用作路面材料產(chǎn)生破壞的原因

34、，主要是由于夏季高溫時瀝 青混合料的抗剪強度不足和冬季低溫時的變形能力不夠引起的。 影響瀝青混合料強度的因素主要有： （1）集料的形狀與級配； （2）瀝青的粘度與用量； （3）礦粉的品種與用量。 8.2.2 瀝青混合料的結(jié)構(gòu)與強度瀝青混合料的結(jié)構(gòu)與強度 Civil Engineering Materials 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) 1高溫穩(wěn)定性 高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件和在長期交通荷載作 用下，不產(chǎn)生過大累積塑性變形的性能。 瀝青混合料在夏季高 溫下使用時，因瀝青粘度 降低而軟化，使瀝青混合 料在交通荷載作用下產(chǎn)生 塑性變形，出現(xiàn)車轍、波 浪和泛油等現(xiàn)象，影

35、響行 車安全與舒適。 瀝青混合料在交通荷載作用下產(chǎn)生塑性變形（車轍）瀝青混合料在交通荷載作用下產(chǎn)生塑性變形（車轍） Civil Engineering Materials 瀝青混合料必須在高溫使用條件下具有足夠的強度和剛 度，即良好的高溫穩(wěn)定性。瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性主要取 決于瀝青膠結(jié)料的用量與粘度、礦料的級配與形態(tài)等因素。 提高瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的措施：主要是從提高瀝青混 合料的抗剪強度和減少塑性變形兩個方面考慮。 （1）適當減少瀝青用量 可使礦料顆粒更多地以結(jié)構(gòu)瀝青的形式相聯(lián)結(jié) ，瀝青混合料的粘聚力和內(nèi)摩阻力會有所增大， 高溫穩(wěn)定性將有所提高 （2）選用級配良好的礦料 易使瀝青混合料形

36、成粘聚力和內(nèi)摩阻力較大的 骨架密實結(jié)構(gòu)，增強瀝青混合料的抗剪變形能力 ，從而使瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性得到提高 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 通常采用高溫強度與穩(wěn)定性作為主要技術(shù)指標來評價瀝青混 合料的高溫穩(wěn)定性，測試評定方法有馬歇爾試驗法、無側(cè)限抗壓 強度實驗法和史密斯三軸試驗法。 馬歇爾試驗儀馬歇爾試驗儀 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 2低溫抗裂性 瀝青混合料不僅應具有高溫穩(wěn)定性，同時還應具有低溫抗裂 性，以保證瀝青混合料路面在冬季低溫使用時

37、不產(chǎn)生裂縫。 低溫抗裂性是指瀝青混合料在低溫條件下能保持一定的柔韌 性，而不出現(xiàn)脆化、縮裂和溫度疲勞等現(xiàn)象的性能。 脆化、縮裂和溫度疲勞等現(xiàn)象脆化、縮裂和溫度疲勞等現(xiàn)象 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 瀝青混合料屬于粘-彈-塑性材料，其性質(zhì)與溫度變化有較大 關(guān)系。當溫度較低時，瀝青混合料變形能力降低，在外部荷載產(chǎn) 生的應力和低溫引起的材料收縮應力共同作用下，瀝青混合料路 面可能會發(fā)生低溫裂縫。 瀝青混合料在低溫條件下因變形能力下降引起的低溫脆化， 一般用不同溫度下的彎拉破壞試驗來評定；因材料本身抗拉強度 不足造成的低溫縮

38、裂，采用低溫收縮試驗（線收縮系數(shù)）來評定 ；溫度疲勞則用低頻疲勞試驗來評定。 選用低溫塑性好、體積收縮率小的瀝青或改性瀝青，有利于 提高瀝青混合料的低溫抗裂性。 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 3耐久性 瀝青混合料的耐久性是指其在外界各種因素（如陽光、空氣、 水、車輛荷載等）長期作用下不破壞的性能。 瀝青混合料的耐久性取決于瀝青與礦料的性質(zhì)、瀝青混合料的 組成與結(jié)構(gòu)等因素。瀝青的抗老化性能越好、礦料越堅硬和抗風化 能力越強，瀝青混合料的耐久性越好。減小瀝青混合料的空隙率， 可防止水的滲入和日光紫外線對瀝青的老化作用，但是

39、在瀝青混合 料中一般應殘留一定量的空隙，以緩解夏季瀝青混合料的膨脹性影 響作用。 瀝青混合料耐久性采用馬歇爾試驗測得的空隙率、瀝青飽和度 和殘留穩(wěn)定度等指標來評價。 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 4水穩(wěn)定性 瀝青混合料路面在雨雪充沛地區(qū)的使用過程中常出現(xiàn)網(wǎng)裂、 掉粒、松散及坑槽等水損害現(xiàn)象，它是瀝青路面早期損壞的主要 類型之一，不僅影響路表的功能和路面的正常使用，而且直接降 低其耐久性。因此，瀝青混合料應具有良好的水穩(wěn)定性。 提高瀝青 混合料水 穩(wěn)定性的 措施 （1）有摻加抗剝離劑 （2）加強路面排水設(shè)計 （3）選用粗

40、糙潔凈的堿性集料 （4）選用與集料粘附性好的瀝青或改性瀝青 （5）優(yōu)化瀝青混合料配合比設(shè)計 （6）加強施工質(zhì)量控制、提高路面壓實度、嚴禁雨天施工等。 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 5抗滑性 隨著高速公路的發(fā)展和車輛行駛速度的增加，對瀝青混合料 路面的抗滑性提出了更高的要求?？够杂寐访鏄?gòu)造深度、路面 抗滑值以及摩擦系數(shù)來評定。其值越大，路面的抗滑性越好。 影響因素過程與效果 表面狀況 質(zhì)地堅硬、具有棱角、粒徑較大的粗集料，可提高瀝青 混合料路面的抗滑性，如高速公路通常采用玄武巖。為節(jié) 省投資，也可采用玄武巖與石灰?guī)r混合

41、使用的方法，使路 面在使用一段時間以后，雖然石灰?guī)r集料被磨平，但玄武 巖集料卻相對突出，仍然可以保證路面具有良好的抗滑性 混合料的級配 及宏觀構(gòu)造 瀝青用量 當瀝青用量偏多時，路面的抗滑性會明顯降低 瀝青混合料抗滑性的影響因素及效果瀝青混合料抗滑性的影響因素及效果 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 6施工和易性 瀝青混合料的施工和易性是指瀝青混合料在施工過程中易于 拌和、攤鋪和碾壓施工的性能。 影響瀝青混合料施工和易性的主要因素有： （1）礦料級配； （2）瀝青品種與用量； （3）環(huán)境溫度； （4）攪拌工藝等。 其中礦料的

42、級配對瀝青混合料施工和易性影響較為顯著。 8.2.3 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì) Civil Engineering Materials 8.2.4 瀝青混合料技術(shù)性能指標瀝青混合料技術(shù)性能指標 評價瀝青混合料技術(shù)性能的主要指標有穩(wěn)定度、殘留穩(wěn)定 度、流值、空隙率和飽和度等。 評價指標指標含義 穩(wěn)定度 指瀝青混合料馬歇爾試驗測得的試件達到破壞時所能承受的 最大荷載 流值 對應于最大荷載時試件的豎向變形量 空隙率 指壓實的瀝青混合料中空隙體積占瀝青混合料總體積的百分 率 飽和度 指壓實的瀝青混合料中瀝青體積占礦料以外體積的百分率 殘留穩(wěn)定度 指瀝青混合料浸水后的穩(wěn)定度與標準穩(wěn)定度的百分

43、比 不同類型和用途的瀝青混合料技術(shù)性能指標要求見表8-14。 Civil Engineering Materials 8.2.5 瀝青混合料配合比設(shè)計瀝青混合料配合比設(shè)計 瀝青混合料配合比設(shè)計就是通過合理選擇瀝青混合料的各 組成材料并確定其比例關(guān)系，使瀝青混合料既滿足技術(shù)指標要 求，又符合經(jīng)濟性原則。 熱拌瀝青混合料廣泛應用于各種等級道路的面層，其配合 比設(shè)計包括實驗室目標配合比設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計和生產(chǎn)配 合比驗證三個階段。 1目標配合比設(shè)計 在實驗室進行的目標配合比設(shè)計分為礦料組成設(shè)計和瀝青 最佳用量確定兩部分內(nèi)容。 Civil Engineering Materials （1）礦料組成設(shè)計 礦料組成設(shè)計是將各種礦料（粗集料、細集料、礦粉）按一 定比例混合，使合成的級配符合預