道路建筑材料第五章

第五章瀝青混合料1、定義：瀝青混合料是礦質(zhì)混合料與瀝青結(jié)合料拌和而成的混合料。2、分類：（1）按礦質(zhì)材料的級(jí)配類型及混合料的密實(shí)度分類連續(xù)密級(jí)配瀝青混合料AC、ATB

半開級(jí)配瀝青混合料AM

開級(jí)配瀝青混合料OGFC、ATPB

間斷級(jí)配瀝青混合料SMA（2）.按集料公稱最大粒徑分類特粗式

粗粒式中粒式細(xì)粒式砂粒式（3）按瀝青混合料拌合與施工溫度熱拌熱鋪瀝青混合料HMA

冷拌冷鋪瀝青混合料熱拌冷鋪瀝青混合料溫拌瀝青混合料第一節(jié)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)一、

瀝青混合料體積參數(shù)1、礦料的體積與密度1）礦料的合成密度2）礦料的有效體積與有效密度有效體積：混合料中礦料實(shí)體體積、閉口孔隙體積和未吸瀝青的開口孔隙體積之和。2、瀝青混合料試件的毛體積密度指瀝青混合料單位毛體積的干質(zhì)量。毛體積包括：瀝青體積、礦料有效體積、混合料空隙體積3、瀝青混合料最大理論相對(duì)密度最大理論密度是假設(shè)瀝青混合料試件被壓實(shí)至完全密實(shí)，沒有空隙的理想狀態(tài)下單位體積的質(zhì)量。油石比？

瀝青含量？4、瀝青混合料的空隙率空隙率：指壓實(shí)狀態(tài)下瀝青混合料內(nèi)礦料和瀝青實(shí)體之外的空隙的體積占試件總體積的百分率。影響因素：瀝青用量、粗集料數(shù)量、壓實(shí)溫度

對(duì)混合料路用性能的影響：穩(wěn)定性、耐久性5、瀝青混合料試件的礦料間隙率指壓實(shí)瀝青混合料試件中礦質(zhì)混合料實(shí)體以外的空間體積占試件總體積的百分率。6、瀝青混合料試件的瀝青飽和度（填隙率）指壓實(shí)瀝青混合料試件中瀝青實(shí)體體積占礦料骨架實(shí)體外的空間體積的百分率。大，易泛油、車轍小，耐久性不好二、

瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)作用：礦質(zhì)骨架——粗集料、細(xì)集料結(jié)合料——瀝青填料——礦粉，填充和提高瀝青的粘結(jié)力

1.結(jié)構(gòu)理論有兩種：表面理論——利用瀝青膠結(jié)料的粘聚力（骨架）膠體理論——多級(jí)空間網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的多級(jí)分散系2.組成結(jié)構(gòu)類型①懸浮—密實(shí)結(jié)構(gòu)：細(xì)集料多，依靠瀝青粘結(jié)力；特點(diǎn)：密實(shí)度好、水穩(wěn)定性好、低溫抗裂性和耐久性好；熱穩(wěn)定差，高溫時(shí)強(qiáng)度和穩(wěn)定性下降。粘聚力較大、摩阻角較小。②骨架—孔隙結(jié)構(gòu)：粗骨料多，形成骨架；不密實(shí)。特點(diǎn)：

強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐久性不好。

粘聚力較小、摩阻角較大。③骨架—密實(shí)結(jié)構(gòu)：級(jí)配為理想的最佳級(jí)配特點(diǎn)：強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、耐久性好。原因：具有較大的粘聚力和內(nèi)摩阻角。瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA是典型的骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)。

二

瀝青混合料的強(qiáng)度理論主要取決于粘聚力C、摩擦角φ

τ=f（c，φ）

τ=c+σtanφ

破壞——主要高溫時(shí)由于抗剪強(qiáng)度不足，塑性變形過(guò)剩而產(chǎn)生推擠等現(xiàn)象，以及低溫脆裂。

（破壞現(xiàn)象：波浪、擁包）要求：破裂面上可能產(chǎn)生的應(yīng)力τa不大于瀝青混合料的允許剪應(yīng)力τR。即：τa≤τR⒈抗剪強(qiáng)度參數(shù)：2、影響瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的因素內(nèi)部因素：1）.瀝青粘度瀝青混合料的粘聚力c是隨著瀝青的粘度的提高而增加;同時(shí)內(nèi)摩阻角隨著瀝青的粘度的提高而提高。粘度大瀝青內(nèi)部的膠團(tuán)相互位移時(shí)，分散介質(zhì)抵抗剪切作用力大。2）礦質(zhì)混合料的性能①級(jí)配是影響之一：級(jí)配良好。符合要求：密級(jí)配（c大，φ?。?、開級(jí)配（c小，φ大）、間斷級(jí)配（c大，φ大）②粗度和形狀：粒徑大且均勻、顆粒有棱角，近正立方體，內(nèi)摩阻角大。3）瀝青與礦料在界面上交互作用

在礦料表面形成一層厚度為δo的吸附溶化膜，在此膜厚度以內(nèi)的瀝青稱為“結(jié)構(gòu)瀝青”，在此膜厚度以外的瀝青稱為“自由瀝青”。堿性巖石（石灰?guī)r等）對(duì)石油瀝青的吸附性強(qiáng)。加礦粉——膜變薄。保持瀝青初始內(nèi)聚力結(jié)構(gòu)瀝青膜較薄,粘度較高,與礦料之間有較強(qiáng)的粘結(jié)力。4）.礦料比面和瀝青用量①礦料比面瀝青膜薄——較薄,形成結(jié)構(gòu)瀝青比例愈大，粘聚力大。比表面積（比面）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量集料總表面積②瀝青用量：不足——不足以形成結(jié)構(gòu)瀝青（包裹）過(guò)多——礦料推開——自由瀝青（降低）最佳瀝青用量——足以形成薄膜、并能充分粘附礦料顆粒表面，形成結(jié)構(gòu)瀝青，瀝青混合料具有最佳粘結(jié)力。此時(shí)瀝青用量為最佳瀝青用量設(shè)計(jì)：提出推薦值——試驗(yàn)——圖解計(jì)算出最佳瀝青用量。外部因素：5）.溫度隨著溫度升高—粘聚力值減小，變形能力增強(qiáng)。隨著溫度降低—粘聚力值提高，變形能力降低，強(qiáng)度增加，過(guò)低會(huì)使路面開裂。6）變形速率變形速率增加則粘聚力顯著提高，內(nèi)摩擦角變化不大三瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)⒈高溫穩(wěn)定性：定義：高溫條件下，瀝青混合料在荷載作用下抵抗永久變形的能力。（夏季高溫、車轍重復(fù)、不產(chǎn)生車轍波浪）①馬歇爾穩(wěn)定度測(cè)定：穩(wěn)定度、流值、馬歇爾模數(shù)三項(xiàng)指數(shù)②車轍試驗(yàn)：60°，同一輪跡，反復(fù)行走，產(chǎn)生1mm變形所需試驗(yàn)車輪行車次數(shù)。動(dòng)穩(wěn)定度。馬歇爾試驗(yàn)示意圖

馬歇爾穩(wěn)定度MS：試件破壞時(shí)的最大荷載

流值FL

：達(dá)到最大荷載時(shí)，試件所產(chǎn)生的垂直流動(dòng)變形值（以0.1mm計(jì)）

馬歇爾模數(shù)：T=馬歇爾試驗(yàn)儀馬歇爾自動(dòng)擊實(shí)儀瀝青路面的車轍現(xiàn)象瀝青路面車轍形成過(guò)程瀝青路面的車轍現(xiàn)象瀝青路面車轍形成過(guò)程瀝青路面車轍形成過(guò)程壓密變形剪切流動(dòng)瀝青路面的車轍現(xiàn)象車轍試驗(yàn)DS——瀝青混合料動(dòng)穩(wěn)定度(次/mm)d1，d2——時(shí)間t1和t2的變形量(mm)42——每分鐘行走次數(shù)(次/mm)c1，c2——試驗(yàn)機(jī)或試樣修正系數(shù)動(dòng)穩(wěn)定度DS影響因素：（1）礦料性質(zhì)（2）瀝青的高溫粘度（3）瀝青用量⒉低溫抗裂性：評(píng)價(jià)方法：低溫蠕變?cè)囼?yàn)低溫彎曲試驗(yàn)影響因素：瀝青粘度、溫度敏感性⒊耐久性：影響因素：瀝青自身的化學(xué)成分、性質(zhì)；礦料礦物成分及瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)（空隙、填隙率）**應(yīng)存留殘留孔隙率3～6%——膨脹瀝青用量減少0.5%，壽命減少一半。⒋抗滑性：影響因素：礦質(zhì)集料的微表面性質(zhì)、混合料的級(jí)配組成、瀝青用量超過(guò)瀝青最佳用量增加0.5%，抗滑性能顯著降低。**酸性、多棱角、含蠟量控制⒌施工和易性影響因素：級(jí)配、瀝青用量、礦粉（過(guò)多不宜壓實(shí)）。第二節(jié)熱拌瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)熱拌瀝青混合料是由礦料與粘稠瀝青在專門設(shè)備中加熱拌和而成，用保溫運(yùn)輸設(shè)備運(yùn)送至施工現(xiàn)場(chǎng)，并在熱態(tài)下進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)的混合料。HMA一、瀝青混合料使用性能的氣候分區(qū)指標(biāo)：高溫（3個(gè)）、低溫（4個(gè)）、濕度（4個(gè)）某地區(qū)氣候分區(qū)為2-3-2？？？二、瀝青混合料組成材料的技術(shù)要求1.瀝青材料標(biāo)號(hào)選擇考慮因素：氣候條件：公路等級(jí)：交通條件：渠化交通、上坡路段多稠結(jié)構(gòu)層中的位置：上面層稠下面層稀2.粗集料碎石、破碎礫石、礦渣

1）物理性質(zhì)：潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、不含雜質(zhì)耐磨性好、表面粗糙、形狀近正方體2）與瀝青的粘附性要求抗剝落方法：？？3）粒徑規(guī)格表3-8

3.細(xì)集料采用天然砂、機(jī)制砂和石屑4.填料(堿性礦粉)要求：干燥、潔凈使用粉煤灰作為填料時(shí)，其用量不得超過(guò)填料總量的50%，燒失量小于12%。三、熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)：密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度驗(yàn)證指標(biāo)：高溫穩(wěn)定性、水穩(wěn)定性、低溫抗裂性★四、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)包括（三個(gè)階段）

目標(biāo)配合比、生產(chǎn)配合比、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證。1.礦質(zhì)混合料的配合組成設(shè)計(jì)

1)確定瀝青混合料類型

2)確定礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍

3)礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì)（1）組成材料的原始數(shù)據(jù)測(cè)定：篩分曲線、相對(duì)密度（2）計(jì)算組成材料的配合比（3）調(diào)整配合比礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì)（圖解法）P23縱坐標(biāo)：10cm橫坐標(biāo)：15cm.對(duì)角線：級(jí)配中值。篩孔尺寸確定：通過(guò)百分率——中值。圖解法：平衡面積法首尾關(guān)系：①重疊②相交③相離2.確定瀝青混合料的最佳瀝青用量（馬歇爾法）1）制備試樣（φ101.6mm×63.5mm）2）測(cè)定試樣的物理指標(biāo)（密度、空隙率、礦料間隙率、瀝青飽和度）3）測(cè)定力學(xué)指標(biāo)（馬歇爾穩(wěn)定度、流值）4）測(cè)試結(jié)果分析，確定OAC（1）繪制瀝青用量與物理力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖（2）根據(jù)穩(wěn)定度、密度、瀝青飽和度、空隙率確定OAC1（3）根據(jù)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)要求確定OAC2（4）根據(jù)OAC1和OAC2確定OAC（5）根據(jù)氣候條件和交通特性調(diào)整最佳瀝青用量3、瀝青混合料性能檢驗(yàn)水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性第三節(jié)其它瀝青混合料一、瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）瀝青+少量纖維穩(wěn)定劑+細(xì)集料+填料＋間斷級(jí)配的粗集料（一）SMA技術(shù)性質(zhì)1.高溫穩(wěn)定性好，抗車轍能力高2.優(yōu)良的抗裂性能3.良好的耐久性4.較好的抗滑性5.攤鋪和壓實(shí)性能好6.能見度好7.降低噪聲（二）SMA的組成材料1.瀝青——纖維作為穩(wěn)定劑瀝青用量多。2.集料——粗－軋制碎石（抗剝落劑）；細(xì)—機(jī)制砂；填料-石灰石等堿性巖石磨細(xì)的礦粉。3.纖維——穩(wěn)定、吸油、增強(qiáng)（三）SMA的應(yīng)用高速公路、城市快速路、干線道路的抗滑表層、公路重交通路段、交叉口等。OGFC混合料是開級(jí)配抗華磨耗層的縮寫，是一種采用高粘度瀝青結(jié)合料、高含量粗集料、少量細(xì)集料和填料組成的混合料，設(shè)計(jì)孔隙率一般在18~25%之間。二、OGFC混合料技術(shù)性質(zhì)1.高溫穩(wěn)定性好，抗車轍能力高2.瀝青膜厚度大，良好的耐久性3.較好的排水性4.抗滑性能好適用于行駛快速、中輕型車輛的高速公路、城市快速路和高架橋、隧道鋪面等。密級(jí)配瀝青混凝土混合料

各種粒徑的顆粒級(jí)配連續(xù)、相互嵌擠密實(shí)的礦料，與瀝青結(jié)合料拌和而成，壓實(shí)后剩余空隙率小于１０％的瀝青混合料。剩余空隙率３％～６％（行人道路為２％～６％）的為Ⅰ型密實(shí)式瀝青混凝土混合料，剩余空隙率４％～１０％的為Ⅱ型半密實(shí)式瀝青混凝土混合料。

瀝青混凝土混合料

由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及填料組成的符合規(guī)定級(jí)配的礦料，