土木工程材料-06瀝青與混合料

6

瀝青與瀝青混合料孔德玉6877026.1

瀝青材料有機(jī)膠凝材料：①憎水；②耐酸、堿、鹽等侵蝕；③與礦物材料表面有良好粘附力；④良好塑性瀝青的分類瀝

青焦油瀝青煤瀝青等地瀝青石油瀝青粘稠石油瀝青液體石油瀝青天然瀝青石油瀝青生產(chǎn)工藝Bitumenproduction天然瀝青根據(jù)礦物質(zhì)含量(10％)分為兩大類:少于10％的稱為湖瀝青，最有代表性的是洲的特利尼達(dá)湖，是世界最大的天然瀝青產(chǎn)地，面積約47公頃，估計(jì)儲(chǔ)藏量1200萬噸。A

bubble

forming

in

bitumen

at

the

LaBrea

tar

pits

in

Los

Angeles巖瀝青(瀝青巖)礦物質(zhì)含量>10%的瀝青；Natural

formed

Bitumen

collected

at

theDead

Sea

shore煤瀝青(Coal

tar

pitch)特點(diǎn)：(1)溫度敏感性大；(2)大氣穩(wěn)定性較差；(3)塑性較差；(4)與礦物材料粘結(jié)力好；(5)防腐性好。石油瀝青的化學(xué)組成碳?xì)浠衔锛捌溲苌?，C：80～87%；H：10～15%；O、N、S

<3%；微量金屬元素：Ni、V、Fe、Pb等，1～100ppm原油分子C，%H，%C+H，％C/H（原子比）大慶86.612.599.10.59勝利85.511.697.10.62任丘85.512.097.20.60孤島83.911.395.20.62河2號(hào)86.312.498.70.58大港86.512.599.00.58平均分子量國(guó)外石油瀝青元素組成C/HCHSNO176384.9810.593.050.480.900.67279383.4010.404.750.490.960.67383483.2310.265.170.600.740.69470684.4810.604.150.500.270.66575083.4410.835.020.550.610.66石油瀝青的組叢(組分)由于化學(xué)成分與技術(shù)性能間無直接關(guān)系，有時(shí)雖與化學(xué)成分相近，但若原料或生產(chǎn)設(shè)備及工藝不同，技術(shù)性能相差很大，故按其物理—力學(xué)性能相近的成分劃分為若干組，稱為“組叢”或“組分”組叢外觀特征平均分子量密度含量(%)功能油分淡黃至紅褐色油狀液體100～5000.7～1.040～60賦予流動(dòng)性樹脂黃色到黑色半固體600～10001.0～1.115～30賦予塑性和粘結(jié)性地瀝青質(zhì)深褐色至黑色固態(tài)無定形超細(xì)粉末2000～6000>1.010～30降低溫度敏感性和粘結(jié)性蠟有害成分<3%降低粘結(jié)性、塑性、抗滑性和高溫穩(wěn)定性瀝青碳、似碳物2～3%降低粘結(jié)力，低溫抗裂性差結(jié)構(gòu)瀝青質(zhì)芳香度較高的膠質(zhì)膠團(tuán)間距與路用性能溶膠型分子量較低，含量很少(<10%)一定數(shù)量相距較遠(yuǎn)，很小良好自愈能力和低溫變形能力，但溫度敏感性大溶-凝膠型含量適當(dāng)較多相距相對(duì)較近，膠團(tuán)間有一定溫度敏感性較小，低溫變形能力較好凝膠型含量很高相當(dāng)數(shù)量靠得很近，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)溫度敏感性小，低溫變形能力差石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)石油瀝青的技術(shù)性能(1)粘滯性阻礙相對(duì)流動(dòng)的一種特性,反映在外力作用下抵抗變形的能力；影響因素：①組叢——地瀝青質(zhì)↗，樹脂，油分↘，粘度↗；②溫度——T↗，粘度↘。測(cè)定方法①液體石油瀝青——標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法CT,d，單位——s；常用流孔：3、4、5、10mm四種；②針入度法——半固體，固體石油瀝青P25℃,100g,5s

，單位——0.1mm常用實(shí)驗(yàn)條件：5、15、25、35℃等，但標(biāo)準(zhǔn)針質(zhì)量和貫入時(shí)間均為100g和5s。測(cè)定方法③軟化點(diǎn)——半固體，固體石油瀝青TR&B—環(huán)與球法，單位——℃測(cè)定方法研究認(rèn)為：瀝青在軟化點(diǎn)時(shí)的針入度值約為800(0.1mm)，故認(rèn)為軟化點(diǎn)是一種人為的等粘溫度。針入度：規(guī)定溫度下測(cè)定瀝青的條件粘度；軟化點(diǎn)：瀝青達(dá)到規(guī)定條件粘度時(shí)的溫度。故軟化點(diǎn)既反映瀝青熱穩(wěn)定性，也是瀝青粘度的一種量度。軟化點(diǎn)也是瀝青溫度敏感性的一種量度。(2)瀝青的延性(塑性)延度——半固體，固體石油瀝青DT，V，單位——cm；測(cè)試條件：T=25℃，V=5cm/min(3)瀝青的脆性脆點(diǎn)——半固體、固體石油瀝青條件脆性指標(biāo)——單位：℃0.4g瀝青涂于標(biāo)準(zhǔn)金屬薄片上，搖動(dòng)曲柄使屬薄片彎曲，以1℃/min的速度降溫，至瀝青薄膜斷裂時(shí)的溫度。軟化點(diǎn)——半固體，固體石油瀝青TR&B—環(huán)與球法，單位——℃(4)瀝青的高溫穩(wěn)定性(5)大氣穩(wěn)定性——老化瀝青在環(huán)境因素作用下，組分含量和化學(xué)結(jié)構(gòu)發(fā)生不可逆變化而導(dǎo)致其路用性能劣化的過程和現(xiàn)象。老化原因熱老化光老化氧老化氧化反應(yīng)揮發(fā)作用聚合反應(yīng)觸變作用脫水作用離析作用光照時(shí)間瀝青質(zhì)，%樹脂，%油分，%老化之前18.227.854.03個(gè)月21.935.842.36個(gè)月24.040.835.212個(gè)月25.841.632.6室內(nèi)12個(gè)月19.826.553.7老化試驗(yàn)過程中瀝青各組分的變化飽和分芳香分膠質(zhì)瀝青質(zhì)原樣瀝青17.345.226.113.00～0.5cm11.837.527.723.00.5~2.5cm12.443.523.420.72.5~4.5cm12.941.523.422.0使用3年后，距路表不同深度處瀝青組分的變化老化將導(dǎo)致瀝青的針入度較小、延度減小、軟化點(diǎn)增加、粘度增加，老化作用將使瀝青的高溫穩(wěn)定性有所增加，但低溫抗裂性明顯下降，同時(shí)易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)松散、網(wǎng)裂等破壞現(xiàn)象?？障堵?%5%6%攤鋪后使用15年后攤鋪后使用15年后攤鋪后使用15年后軟化點(diǎn)℃646863766688針入度0.1mm332433153011勁度kPa1.441.4202.5150老化的結(jié)果評(píng)價(jià)方法——熱致老化(1)中輕交通量——蒸發(fā)損失試驗(yàn)50g,φ55mm×35mm器皿，163℃，加熱5h；評(píng)價(jià)指標(biāo)：加熱前后質(zhì)量損失、針入度比；缺點(diǎn)：試樣與空氣接觸面積太小，試樣太厚，試驗(yàn)效果較差。蒸發(fā)損失百分率

蒸發(fā)前瀝青質(zhì)量

蒸發(fā)后殘留物質(zhì)量100%蒸發(fā)前瀝青質(zhì)量蒸發(fā)前瀝青針入度針入度比

蒸發(fā)后殘留物針入度100%(2)重交通量——薄膜烘箱試驗(yàn)，TFOT；50g,φ139.7mm×9.5mm鋁皿，163℃，加熱5h；評(píng)價(jià)指標(biāo)：加熱前后質(zhì)量損失、針入度比、25℃及15℃延度值；薄膜加熱試驗(yàn)后的性質(zhì)與瀝青在拌合機(jī)中熱拌和后的性質(zhì)有很好的相關(guān)性，相當(dāng)于在150℃拌合機(jī)中拌和1.0～1.5min后的性質(zhì)；評(píng)價(jià)方法——熱致老化(3)

重交通量——旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)，RTFOT50g,φ139.7mm×9.5mm鋁皿，163℃，加熱75min；優(yōu)點(diǎn):(1)試樣在垂直方向旋轉(zhuǎn)，瀝青膜較??；(2)能連續(xù)鼓入熱空氣，可加速老化，縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間；(3)結(jié)果精度較高。評(píng)價(jià)方法——熱致老化(6)安全性(1)閃點(diǎn)——瀝青使用時(shí)必須加熱。瀝青加熱過程中揮發(fā)出的油與周圍的空氣組成混合氣體，遇到火焰會(huì)發(fā)生閃火時(shí)的溫度；(2)燃點(diǎn)——繼續(xù)加熱，揮發(fā)的油分飽和度增加，與空氣組成的混合氣體遇火極易燃燒，燃燒時(shí)的溫度；閃點(diǎn)和燃點(diǎn)是保證瀝青安全加熱和施工的一項(xiàng)重要指標(biāo)。采用克利夫蘭開口杯法測(cè)定(簡(jiǎn)稱COC法)。(3)含水量——ThCWand

attachedto

gas

line瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)建筑石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目單位要求建筑石油瀝青10號(hào)30號(hào)40號(hào)針入度(25℃,100g,5s)/0.1mm不小于10~2526~3536~50針入度(46℃,100g,5s)報(bào)告a報(bào)告a報(bào)告a針入度(0℃,200g,5s)366延度(25℃,5cm/min)/cm不小于1.52.53.5軟化點(diǎn)(

法)/℃不低于957560溶解度(三氯乙烯)/％不小于99.0蒸發(fā)后質(zhì)量變化(163℃，5h)/%不大于1蒸發(fā)后針入度比b/%不小于65閃點(diǎn)(開口杯法)/℃不低于260a

報(bào)告應(yīng)為實(shí)測(cè)值。b

測(cè)定蒸發(fā)損失后樣品的針入度與原針入度之比乘以100后，所得的百分比，稱為蒸發(fā)后針入度比。指

標(biāo)單位等級(jí)瀝

青

標(biāo)

號(hào)160號(hào)130號(hào)110號(hào)90號(hào)70號(hào)50號(hào)30號(hào)針入度25℃,5s,100g0.1mm140~200120~140100～12080～10060～8040~6020~40適用的氣候分區(qū)注注2-12-23-21-11-21-32-22-31-31-42-22-32-41-4注針入度指數(shù)PIA-1.5～+1.0B-1.8～+1.0軟化點(diǎn)（TR&B）不小于℃A384043454446454955B363942434244434653C3537414243455060℃動(dòng)力粘度不小于A—60120160140180℃延度不小于cmA505040453020302020152520151510B3030303020152015151020151010815℃延度不小于cmAB1008050C80806050403020道路石油瀝青——粘稠瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)指

標(biāo)單位等級(jí)瀝

青

標(biāo)

號(hào)160號(hào)130號(hào)110號(hào)90號(hào)70號(hào)50號(hào)30號(hào)含蠟量(蒸餾法)不大于%A2.2B3.0C4.5閃點(diǎn)不小于℃230245260溶解度不小于%99.5密度（15℃）g/cm3實(shí)測(cè)記錄TFOT（或RTFOT）后質(zhì)量變化不大于%±0.8殘留針入度比（25℃）不小于%A48545557616365B45505254586062C40454850545860殘留延度（10℃）不小于cmA121210864—B10108642—?dú)埩粞佣龋?5℃）不小于cmC403530201510—瀝青等級(jí)A級(jí)瀝青各個(gè)等級(jí)的公路，適用于任何場(chǎng)合和層次B級(jí)瀝青高速公路、一級(jí)公路瀝青下面層及以下的層次，二級(jí)及二級(jí)以下公路的各個(gè)層次用做改性瀝青、

瀝青、改性

瀝青、稀釋瀝青的基質(zhì)瀝青C級(jí)瀝青三級(jí)及三級(jí)以下公路的各個(gè)層次粘稠道路石油瀝青的適用范圍液體石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)項(xiàng)目單位快凝中凝慢凝AL(R)-1AL(R)-2AL(M)-1AL(M)-2AL(M)-3AL(M)-4AL(M)-5AL(M)-6AL(S)-1AL(S)-2AL(S)-3AL(S)-4AL(S)-5AL(S)-6粘度C25

5<20<20<20C60

5S5～155～1516～2526～4041～100101～2005～1516～2526～4041～100101～200蒸餾體積前%>20>15<10<7<3<200前%>35>30<35<25<17<14<8<5前%>45>35<50<35<30<25<20<15<40<35<25<20<15<5蒸餾后殘留物針入度()dmm60～20060～200100～300100～300100～300100～300100～300100～300延度(25℃)Cm>60>60>60>60>60>60>60>60浮漂度(5℃)S<20<20<30<40<45<50閃點(diǎn)(TOC法)℃>30>30>65>65>65>65>65>65>70>70>100>100>120>120含水量不大于％0.20.20.20.20.20.20.20.22.02.02.02.02.02.0瀝青的摻配一種瀝青不能滿足施工的軟化點(diǎn)時(shí)，可用兩種或三種瀝青進(jìn)行摻配，但應(yīng)注意遵循同源原則。摻配比例的估算：1Q1：較軟瀝青用量；Q2：較硬瀝青用量；T：要求配制瀝青的軟化點(diǎn)；T1：較軟瀝青軟化點(diǎn)；T2：較硬瀝青軟化點(diǎn)

T1T2

TTQ1

2

100%瀝青的改性(1)橡膠改性——與瀝青有較好的相容性；改性后，高溫變形小，低溫柔性好，耐候性好；SBS改性瀝青——目前最成功、用量最大的一種改性瀝青，主要用于生產(chǎn)防水卷材和高等級(jí)瀝青路面。特點(diǎn)：①?gòu)椥院谩⒀由炻蚀?，延伸率可達(dá)2000%;②低溫柔性大大改善，冷脆點(diǎn)降至-40℃；③熱穩(wěn)定性提高，耐熱度達(dá)90～100℃；④耐候性好。(2)樹脂改性目的——改進(jìn)瀝青的耐寒性、耐熱性、粘結(jié)性和不透氣性；相容性——因?yàn)r青中含芳香性化合物較少，故瀝青與樹脂相容性較差，可用于對(duì)瀝青進(jìn)行改性的樹脂品種較少；常用品種——聚乙烯、無規(guī)聚丙烯APP、酚醛樹脂等；APP改性石油瀝青——軟化點(diǎn)高、延度大、冷脆點(diǎn)下降、粘度增大，優(yōu)異的耐熱性和抗老化性能；特別適用于炎熱地區(qū)，主要用于生產(chǎn)防水卷材。瀝青的改性(3)橡膠和樹脂共混改性橡膠價(jià)格較高，樹脂與瀝青相容性較差，但樹脂與橡膠相容性較好，故用橡膠和樹脂對(duì)瀝青進(jìn)行復(fù)合改性，可降低成本。用于生產(chǎn)卷材、片材、密封材料和防水涂料瀝青的改性(4)礦物填料改性石油瀝青目的——提高瀝青粘結(jié)能力和耐熱性，降低溫度敏感性；改性機(jī)理——瀝青對(duì)礦物填料的潤(rùn)濕、吸附和化學(xué)作用；結(jié)構(gòu)瀝青：瀝青：堿性礦料：酸性礦料：瀝青的改性瀝青的劑——表面活性劑陽離子、陰離子、兩性離子、非離子瀝青的應(yīng)用6.2

瀝青混合料熱拌瀝青混合料種類混合料類型密級(jí)配開級(jí)配半開級(jí)配公稱最大粒徑/mm最大粒徑/mm連續(xù)級(jí)配間斷級(jí)配間斷級(jí)配瀝青碎石瀝青混凝土瀝青穩(wěn)定碎石瀝青瑪蹄脂碎石排水式瀝青磨耗層排水式瀝青碎石基特粗式—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細(xì)粒式AC-13—SMA-13OGFC-13—AM-1313.216.0AC-10—SMA-10OGFC-10—AM-109.513.2砂粒式AC-5—————4.759.5設(shè)計(jì)空隙率/%3~53~63~4＞18＞186~12——注：設(shè)計(jì)空隙率可按配合比設(shè)計(jì)要求適當(dāng)調(diào)整。分散相—粗集料瀝青混合料（粗分散系）分散相—細(xì)集料分散介質(zhì)—砂漿（細(xì)分散系）分散介質(zhì)—瀝青分散介質(zhì)—瀝青膠結(jié)物（微分散系）分散相—填料高溫性能疲勞性能耐久性能瀝青混合料的組成瀝青材料針入度 針入度指數(shù) 軟化點(diǎn)延度

蠟含量

閃點(diǎn)

溶解度

密度壓碎值

磨耗值

表觀相對(duì)密度吸水率 堅(jiān)固性 針片狀顆粒含量＜0.075mm顆粒含量 軟盡弱顆粒含量磨光值

粘附性

破碎面要求粗集料細(xì)集料填

料表觀密度 含水量 粒徑范圍 外觀親水系數(shù)

塑性指數(shù)

加熱安定性原材料名稱技術(shù)指標(biāo)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》JTG

E42-2005《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》

JTG

F40-2004《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》

JTJ052-2000原材料的技術(shù)要求（P184~P188）表觀相對(duì)密度

堅(jiān)固性含泥量 砂當(dāng)量 亞申藍(lán)值 棱角性原材料技術(shù)要求(1)懸浮—密實(shí)結(jié)構(gòu)：連續(xù)型密級(jí)配(2)骨

隙結(jié)構(gòu)：連續(xù)型開級(jí)配(3)密實(shí)—骨架結(jié)構(gòu)：間斷型密級(jí)配瀝青混合料的結(jié)構(gòu)瀝青混合料的強(qiáng)度形成原理瀝青混合料的破壞：高溫抗剪強(qiáng)度不足，或塑性變形過剩而產(chǎn)生推擠現(xiàn)象，形成車轍；低溫抗拉強(qiáng)度不足，或變形能力較差而產(chǎn)生裂縫；對(duì)南方地區(qū)主要是要求高溫時(shí)具有一定的抗剪能力和抵抗變形的能力；對(duì)北方地區(qū)，則兩方面均提出較高要求。抗剪強(qiáng)度：正應(yīng)力粘結(jié)力內(nèi)摩阻力

c

tgcc粘聚力C來源于——瀝青膜的粘度內(nèi)摩阻力來源于——集料的機(jī)械咬合不同表面性質(zhì)礦料的瀝青混合料強(qiáng)度參數(shù)礦料的表面特征礦料粒徑粘結(jié)力c（KPa）內(nèi)摩阻角φ（度）表面粗糙有棱角（碎石）粗粒式31834.4中粒式27833.8表面光滑（卵石）粗粒式23225.1中粒式17221.8影響混合料抗剪強(qiáng)度的因素——內(nèi)因(1)瀝青粘度瀝青的粘度對(duì)瀝青混合料粘聚力和內(nèi)摩擦角的影響(2)瀝青與礦料化學(xué)性質(zhì)影響混合料抗剪強(qiáng)度的因素——內(nèi)因(a)

石灰石礦粉

(b)

石英石礦粉圖6-11

不同礦粉的吸附溶化膜結(jié)構(gòu)示意(3)礦粉比表面積隨礦粉比表面積增大，瀝青膜減薄，對(duì)抗剪強(qiáng)度影響很大；礦粉用量雖只占5%左右，但表面積卻占礦質(zhì)混合料總表面積的70%以上，故礦粉的性質(zhì)和用量對(duì)瀝青混合料的強(qiáng)度影響很大。影響混合料抗剪強(qiáng)度的因素——內(nèi)因(4)瀝青用量影響混合料抗剪強(qiáng)度的因素——內(nèi)因圖6-13

不同瀝青用量時(shí)的瀝青混合料結(jié)構(gòu)和С、Φ值變化示意圖a)瀝青用量不足；b)瀝青用適中；c)瀝青用量過多(5)礦質(zhì)集料的級(jí)配類型、粒度級(jí)配不同，形成的結(jié)構(gòu)不同，強(qiáng)度也不同；盡量采用粗大、均勻、近似正方形的集料影響混合料抗剪強(qiáng)度的因素——內(nèi)因(a)

懸浮-密實(shí)結(jié)構(gòu)

(b)

骨 隙結(jié)構(gòu)

(c)

密實(shí)-骨架結(jié)構(gòu)圖6-7

三種典型瀝青混合料結(jié)構(gòu)組成示意圖影響混合料抗剪強(qiáng)度的因素——外因(1)溫度的影響圖6-14

溫度對(duì)瀝青混合料粘聚力С與內(nèi)摩擦角Φ的影響影響混合料抗剪強(qiáng)度的因素——外因(2)剪切速率的影響圖6-15

剪切速率對(duì)瀝青混合料粘聚力С與內(nèi)摩擦角Φ的影響（3）耐久性瀝青混合料技術(shù)要求技術(shù)性質(zhì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)—穩(wěn)定度（0.1mm）車轍試驗(yàn)—?jiǎng)臃€(wěn)定度（次／mm）（1）高溫穩(wěn)定性（2）低溫抗裂性低溫彎曲試驗(yàn)浸水水穩(wěn)性凍融劈裂試驗(yàn)—?dú)埩魪?qiáng)度比（%）耐老化性耐疲勞性試驗(yàn)—?dú)埩舴€(wěn)定度（%）（4）抗滑性（5）施工和易性就是試驗(yàn)指標(biāo)要求《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》JTG

F40-2004參考規(guī)范(1)

高溫穩(wěn)定性在高溫或荷載長(zhǎng)時(shí)間作用下，路面不致產(chǎn)生諸如波浪、推移、車轍、擁包等病害的能力。上，瀝青路面高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在荷載作用下抵抗變形的能力。穩(wěn)定性不足的問題，一般出現(xiàn)在高溫、低加荷速率以及抗剪切能力不足時(shí)，也即瀝青路面的勁度較低情況下。瀝青混合料的高溫病害①泛油：由于交通荷載作用使混合料內(nèi)集料不斷擠緊、空隙率減小，最終將瀝青擠壓到道路表面。瀝青含量太高或空隙率太小會(huì)加劇。瀝青移向道路表面令路面光滑，溜光的路面在潮濕氣候時(shí)抗滑能力很差。②推移、擁包：瀝青路面在水平荷載作用下抗剪強(qiáng)度不足所致；大量發(fā)生在表處、貫入、路拌等次高級(jí)瀝青路面的交叉口和變坡路段。③車轍渠化交通，易形成車轍，影響路面平整度；雨天路表排水不暢，降低路面抗滑能力，甚至?xí)捎诜e水而導(dǎo)致車輛飄滑，影響高速行車安全；超車或更換車道時(shí)方向失控，影響嚴(yán)重影響路面的服務(wù)質(zhì)量和使用穩(wěn)定性；。瀝青混合料的高溫病害車轍的成因根據(jù)車轍形成原因不同，可將其分為五大類型：①失穩(wěn)型車轍瀝青路面結(jié)構(gòu)層在車輪荷載作用下，移而產(chǎn)生。通常發(fā)生在輪跡處。材料的流動(dòng)產(chǎn)生橫向位高溫穩(wěn)定性不足時(shí)，外力的作用下就會(huì)產(chǎn)生這種車轍。②結(jié)構(gòu)型車轍路面結(jié)構(gòu)在交通荷載作用下產(chǎn)生的整體變形主要由于路基變形傳遞到面層而產(chǎn)生。車轍的成因③磨耗型車轍由于瀝青路面結(jié)構(gòu)頂層的材料在車輪磨耗和自然環(huán)境因素作用下持續(xù)不斷地?fù)p失形成，尤其是汽車使用了防滑鏈和突釘輪胎后，這種車轍更容易發(fā)生。車轍的成因④水損害型車轍由于瀝青路面的中下面層產(chǎn)生明顯的水損害，而失去了瀝青膜的粘結(jié)作用，從而在荷載的作用下出現(xiàn)變形累積而形成的車轍。車轍的成因⑤再壓實(shí)型車轍瀝青混合料的壓實(shí)度未達(dá)到規(guī)定要求，行車荷載反復(fù)作用下，混合料局部壓實(shí)度進(jìn)一步增加，產(chǎn)生壓縮變形，形成車轍。車轍的成因高溫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法1)試驗(yàn)按標(biāo)準(zhǔn)方法Φ101.6mm×63.5mm試件，雙面擊實(shí)。瀝青混合料攪拌機(jī)試模擊實(shí)與脫模試驗(yàn)指標(biāo)單位高速公路、一級(jí)公路其他等級(jí)公路行人道路擊實(shí)次數(shù)(雙面)次755050瀝青混合料擊實(shí)儀電動(dòng)脫模器①穩(wěn)定度(MS)——標(biāo)準(zhǔn)方法

的試件，60℃下保溫45min，置于

穩(wěn)定度儀，50±5mm/min的形變速率加荷，破壞時(shí)的最大荷載(kN)。②流值(FL)：測(cè)穩(wěn)定度同時(shí)，測(cè)試件變形，達(dá)最大荷載瞬間，試件的垂直流動(dòng)變形值(0.1mm);F1:直線流值Fx:中間流值Fm:總流值一般采用Fx作為測(cè)定取值③

模數(shù)(T)T越大，車轍深度越小FLT

MS

10試驗(yàn)指標(biāo)300mm×300mm

×50mm試件，60℃條件下，一定荷載的在同一軌跡上反復(fù)行走1h，或形成一定的車轍深度25mm，計(jì)算試件變形1mm所需試驗(yàn)車輪行走次數(shù)，稱為動(dòng)穩(wěn)定度：

c1

c22

11d

d

t

)

42DS

(t22)車轍試驗(yàn)d1、d2——時(shí)間t1

(45min)、t2(60min)的變形量或達(dá)到25mm車轍深度前15min(t1=t2-15)及達(dá)到25mm車轍深度時(shí)(t2)的變形量；42

——每分鐘車輪行走次數(shù)；c1、c2——試驗(yàn)機(jī)和試樣修正系數(shù)車轍試驗(yàn)技術(shù)指標(biāo)要求氣候條件與技術(shù)指標(biāo)相應(yīng)于下列氣候分區(qū)所要求的動(dòng)穩(wěn)定度(次/mm)七月平均最高氣溫(℃)及氣候分區(qū)＞3020～30＜201.夏炎熱區(qū)2.夏熱區(qū)3.夏涼區(qū)1-11-21-31-42-12-22-32-43-2普通瀝青混合料不小于8001000600800600改性瀝青混合料不小于24002800200024001800表6-23瀝青混合料車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求(JTG

F40-2004)3)大型環(huán)道試驗(yàn)法國(guó)道橋中心試驗(yàn)室（LCPC）南特試驗(yàn)環(huán)道明尼蘇達(dá)試驗(yàn)道（Mn/Road）4)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)加速加載裝置（ALF）重型車輛模擬器(HVS)德克薩斯移動(dòng)荷載模擬器(TxMLS)加速加載（ALF）(2)低溫抗裂性低溫條件下變形能力下降，材料本身抗拉強(qiáng)度不足采用冷凍劈裂實(shí)驗(yàn)和線收縮系數(shù)實(shí)驗(yàn)來評(píng)定(3)耐久性1)水穩(wěn)定性；2)抗老化性能；3)抗疲勞性能；1)水穩(wěn)定性主要取決于瀝青與集料粘附性：①水煮法——≥13.2mm集料②水浸法——<13.2mm集料試驗(yàn)后集料表面上瀝青剝落情況粘附性等級(jí)瀝青膜完全保存，剝離面積百分?jǐn)?shù)接近于05瀝青膜少部位水所移動(dòng)，厚度不均勻，剝離面積百分?jǐn)?shù)小于10%4瀝青膜局部明顯地為水所移動(dòng)，基本保留在集料表面上，剝離面積百分?jǐn)?shù)小于30%3瀝青膜大部分為水所移動(dòng)，局部保留在集料表面上，剝離面積百分?jǐn)?shù)大于30%2瀝青膜完全為水所移動(dòng)，集料基本 露，瀝青全浮于水面上1技術(shù)指標(biāo)及要求殘留穩(wěn)定度表6-25

瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗(yàn)技術(shù)要求(JTG

F40-2004)氣候條件與技術(shù)指標(biāo)相應(yīng)于下列氣候分區(qū)的技術(shù)要求(％)年降雨量(mm)及氣候分區(qū)>1000(潮濕區(qū))500～1000(濕潤(rùn)區(qū))250～500(半干區(qū))<250(干旱區(qū))浸水 試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度(％)不小于普通瀝青混合料8075改性瀝青混合料8580凍融劈裂試驗(yàn)的殘留強(qiáng)度比(％)不小于普通瀝青混合料7570改性瀝青混合料8075減小水損害的技術(shù)措施(1)路面結(jié)構(gòu)隔水，加強(qiáng)路面排水設(shè)計(jì)；(2)集料選用粗糙潔凈的堿性集料；(3)選用低標(biāo)號(hào)瀝青或黏度大、與集料粘附性好的改性瀝青；(4)摻抗剝離劑；(5)合理選用瀝青混合料類型，優(yōu)化配合比設(shè)計(jì)；(6)加強(qiáng)施工質(zhì)量控制，嚴(yán)格控制路面壓實(shí)度，嚴(yán)禁雨天施工等。2)

耐老化主要影響因素：1)瀝青的化學(xué)性質(zhì)；2)礦料的化學(xué)成分；3)瀝青混合料的空隙率；4)瀝青用量技術(shù)指標(biāo)與要求通過控制空隙率、瀝青填隙率(飽和度)等物理指標(biāo)來提高耐老化性能；試驗(yàn)指標(biāo)單位高速公路、一級(jí)公路其他等級(jí)公路行人道路夏炎熱區(qū)(1-1、1-2、1-3、1-4區(qū))夏熱區(qū)及夏涼區(qū)(2-1、2-2、2-3、2-4、3-2區(qū))中輕交通重載交通中輕交通重載交通空隙率VV深約90mm以內(nèi)％3～54～6[2]2～43～53～62～4深約90mm以下％3～62～43～63～6-礦料間隙率

VMA(％)不小于設(shè)計(jì)空隙率VV(％)相應(yīng)于以下公稱最大粒徑(mm)的最小VMA及VFA技術(shù)要求(％)26.5191613.29.54.752101111.512.513.514.515.5161719瀝青飽和度VFA(％)55～7065～7570～85物理指標(biāo)測(cè)試與計(jì)算方法1)毛體積密度對(duì)于密級(jí)配瀝青混合料，采用靜水天平法wwfmam

m

02)理論密度按油石比計(jì)算：按瀝青含量計(jì)算：Pi：各種礦料配合比Pi’：各種礦料配合比Pa：油石比bP

：瀝青含量γb

：瀝青相對(duì)密度wn

b

Pa

Pn100

PatP1

P2

1

2

wtPn

b

b

nP

'

1

2P

'

P

'

1

2100

Pi

100'biP

P

1003)

空隙率4)

瀝青體積百分率5)礦料間隙率6)

瀝青飽和度VV

(1

)

1000tVA

m

Pb

/(

b

w

)

Pb

0m

/

0

b

wa

b

wP

(100

P

)

VA

a

b

w

a

0

a

0m'

(100

P

)

/

m'

P

/(

)VMA

VA

VV100VA

VVVFA

VA(4)抗滑性影響因素：1)礦質(zhì)集料的微表面性質(zhì)；2)混合料的級(jí)配組成；3)瀝青用量；4)含蠟量,≯3%。(5)施工和易性影響因素：1)集料級(jí)配；2)瀝青用量。礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)1、礦料的級(jí)配理論(1)

級(jí)配曲線(2)

級(jí)配理論1)最大密度曲線p——通過百分率d

Dmax時(shí)，p

100Dmax2)最大密度n冪公式故：p

100(p2

kd)0.5d)nDmaxn＝0.3～0.7，n越大，小顆粒越少p

100(

d2、礦料組成設(shè)計(jì)方法1)試算法假設(shè)：(1)A、B、C三種集料在混合料中的比例分別為X%、Y%、Z%，則：X+Y+Z＝100(2)設(shè)混合料M中某一級(jí)粒徑要求的含量為aM(i)(分計(jì)篩余百分?jǐn)?shù))，A、B、C三種集料在該粒徑的含量為aA(i)、aB(i)、

aC(i)，則：aA(i)

·

X+

aB(i)

·

Y+

aC(i)

·

Z＝

aM(i)·

100假定：礦質(zhì)混合料中某種粒徑的顆粒由某一種該粒徑占優(yōu)勢(shì)的集料組成，其它集料不含這種粒徑的集料；設(shè)集料A占優(yōu)勢(shì)的粒徑尺寸為i

mm，忽略集料B、C中該粒徑的礦料含量，即：aB(i)

＝

aC(i)＝0則：aA(i)·

X＝

aM(i)·100X

＝aM(i)/

aA(i)

·100同理：設(shè)集料C占優(yōu)勢(shì)的粒徑尺寸為j

mm，忽略集料A、B中該粒徑的礦料含量，即：aA(j)

＝

aB(j)

＝0則：aZ(j)

·

Z＝

aM(j)

·100Z

＝aM(j)/

aZ(j)

·100Y＝100

–

X

–

Z然后進(jìn)行校核調(diào)整，直到符合要求為止例篩孔尺寸di/mm原材料篩分試驗(yàn)結(jié)果混合料要求級(jí)配范圍碎石分計(jì)篩余αA(i)石屑分計(jì)篩余αB(i)礦粉分計(jì)篩余αC(i)通過百分?jǐn)?shù)Pi/

%16.0---10013.25.2--90-1009.541.7--68-854.7550.51.6-38-682.362.624.0-24-501.18-22.5-15-380.6-16.0-10-280.3-12.4-7-200.15-11.5-5-150.075-10.813.24-8﹤0.075-1.286.8-級(jí)配范圍中值按累計(jì)篩余計(jì)βM(i)/%按分計(jì)篩余計(jì)αM(i)/%0055.023.518.547.023.563

0 16

01.18-0.6-0.3-0.15-0.075-﹤0.075-合計(jì)2、計(jì)算碎石用量：碎石占優(yōu)勢(shì)的粒徑為4.75mm，故計(jì)算時(shí)假定石屑和礦粉中的含量為0，aB(4.75)＝

aC(4.75)

＝0則：aA(4

75)X＝

aM(4.75)

·100X

＝aM(4.75)/

aA(4.75)

·100＝23.5/50.5

·100=46.53、計(jì)算礦粉用量礦粉中占優(yōu)勢(shì)粒徑為<0.075mm，aA(<0.075)

＝

aB(<0.075)

＝0則：aZ(<0.075)·

Z＝

aM(<0.075)·100Z

＝aM(<0.075)/

aZ(<0.075)

·100=6.0/86.8

·100=6.94、計(jì)算石屑用量Y＝100

–X

–Z=100-46.5-6.9=46.65、校核篩孔尺寸di/mm原材料分計(jì)篩余對(duì)混合料分計(jì)篩余的貢獻(xiàn)的礦質(zhì)混合料碎石αA(i)石屑αB(i)礦粉αC(i)碎石αA(i)×X石屑αB(i)×Y礦粉αC(i)×Z分計(jì)篩余αM(i)/%累計(jì)篩余βM(i