11.1瀝青混合料知識分享

第十一章瀝青混合料基本要求11.1概述11.2瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)及強度理論11.3瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)11.4瀝青混合料的組成材料11.5瀝青混合料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)11.6瀝青混合料的配合比設(shè)計目錄基本要求課時:講課1,試驗0.5

主要內(nèi)容瀝青混合料的概念、分類及應(yīng)用。熱拌熱鋪瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)及強度理論，組成材料，技術(shù)性質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)，配合比設(shè)計。

重點：熱拌熱鋪瀝青混合料的強度影響因素，技術(shù)性質(zhì)Back11.1概述什么是“瀝青混凝土”瀝青混合料定義瀝青混合料的分類瀝青混合料的特點BackMineralBituminousBituminousmixtureBack瀝青混合料的定義經(jīng)人工合理選擇級配組成的礦料與適量瀝青結(jié)合料，經(jīng)拌合組成的優(yōu)質(zhì)路面材料。瀝青混合料示意圖BituminousMixtureCoalbituminousmixturePetroleumbituminousmixture

Bituminous按照瀝青種類分為：

石油瀝青混合料和煤瀝青混合料瀝青混合料的分類BituminousMixtureHot-mixedandcool-spreadHot-mixedandhot-spread

Construction

TemperatureCool-mixedandcool-spread瀝青混合料的分類Fig.9.1.1鋪設(shè)現(xiàn)場施工按施工溫度分為熱拌熱鋪、熱拌冷鋪和冷拌冷鋪BituminousMixtureMaximumParticleDiameterCoarsegradeDmax=37.5,31.5mmSpecialcoarsegradeDmax=53mmMediumgradeDmax=26.5,19mmFinegradeDmax=16,13.2,4.75mm圖9.1.2顆粒篩按最大粒徑分為：特粗式，粗粒式，中粒式和細(xì)粒式瀝青混合料的分類BituminousMixtureDiscontinuousContinuousMineralGradation按礦料級配分為：連續(xù)式和間斷式瀝青混合料的分類BituminousMixtureAdmixturematerialcompactnessortheresidualporosityafterpressureDensegradation(p＜10%)

Halfopen-gradation(p＞10%)

Open-gradationp＞15%

DensitytypeⅠ3%~6%DensitytypeⅡ

4%~10%按混合料密實度或壓實后剩余孔隙率p分為三類：密級配，半開級配和開級配Back瀝青混合料的分類瀝青混合料的特點粘-彈-塑性好，力學(xué)性質(zhì)優(yōu)良，有高溫穩(wěn)定性和低溫柔性。安全性好施工方便經(jīng)濟(jì)耐久可再生利用熱拌熱鋪瀝青混合料它是瀝青混合料中使用最廣泛、最典型的材料工程應(yīng)用廣泛我們將詳細(xì)地學(xué)習(xí)這種瀝青混合料的內(nèi)容Back組成結(jié)構(gòu)強度理論影響φ和C的因素Back第九章§11.2

瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)及強度理論

理論表面理論：(傳統(tǒng)理論)組成結(jié)構(gòu)粗、細(xì)骨料及填料→密實級配的礦質(zhì)骨架→較稀瀝青分布其間→瀝青混合料特點:

高稠度瀝青/瀝青用量大/間斷級配膠漿理論：(現(xiàn)代理論)將高稠度瀝青加到礦粉中形成膠漿－微分散體系將細(xì)骨料添加到膠漿中形成瀝青砂漿－細(xì)分散體系將粗骨料添加到瀝青砂漿中形成瀝青混合料－粗分散體系CoarsedispersionsystemFinedispersionsystemMicrodispersionsystemBituminousmixtureBituminousmortarAdhesivecementHighconsistentbitumenBreezeFineaggregateCoarseaggregate瀝青混合料的類型圖9.2.1瀝青混合料的類型

a-密實懸浮結(jié)構(gòu)b-骨架孔隙結(jié)構(gòu)c-密實骨架結(jié)構(gòu)類型和瀝青混合料的特點如下圖9.2.1和表9.2.1所示。表11.2.1瀝青混合料的類型和特點類型示意圖特點混合料名稱密實懸浮型aVV中、Φ小連續(xù)型密級配骨架空隙型bC小、VV大、Φ中連續(xù)型開級配密實骨架型cC大、VV小、Φ大間斷型密級配注：VV－試件空隙率Φ－內(nèi)摩阻角C-粘聚力Back瀝青混合料在路面結(jié)構(gòu)中有二種破壞性式：

1.庫侖理論：在常溫或較高溫度下，粘結(jié)力不足引起變形，抗剪強度不足引起的破壞。

2.在低溫下，抗拉強度不足導(dǎo)致破壞。強度理論DestructionDistortionDestructionNormalandhighertemperatureLowtemperatureInsufficientcohesionInsufficientshearresistanceInsufficienttensilestrengthCoulombTheory方法:三軸剪切試驗τ—抗剪強度C—粘聚力σ—剪切法向壓應(yīng)力φ—內(nèi)摩擦角結(jié)論：瀝青混合料抗剪強度τ取決于粘聚力C和內(nèi)摩擦阻角φ強度理論Back瀝青性質(zhì)對粘結(jié)力的影響：瀝青粘結(jié)性↑（粘度↑）→粘聚力C↑→抗剪強度τ↑瀝青與礦料相互作用礦粉對涂敷于周圍的瀝青分子有吸附作用→靠近界面處粘度↑→擴(kuò)散溶劑化膜(10um)(圖9.2.2)膜內(nèi)—結(jié)構(gòu)瀝青：粘度高→C大膜外—自由瀝青：粘度小→C小影響φ和C的因素圖11.2.2瀝青和礦粉相互作用的結(jié)構(gòu)示意圖礦料比面及瀝青用量的影響礦料比面（單位質(zhì)量礦料的表面積）影響:瀝青用量一定，礦料比面↑→結(jié)構(gòu)瀝青多→C↑瀝青用量的影響：當(dāng)瀝青和礦料一定時，瀝青用量（q）=瀝青/礦料（質(zhì)量比）瀝青用量(q)(%)Cφ圖9.2.3瀝青用量q-C及q-φ關(guān)系圖礦料化學(xué)性質(zhì)的影響礦料礦料化學(xué)性質(zhì)不同堿性SiO2＜52%中性SiO2=52%-65%酸性SiO2＞65%礦料的化學(xué)性質(zhì)變化，對瀝青混合料的性質(zhì)起重要的作用(表9.2.2)礦質(zhì)混合料名稱干燥抗壓強度(KN)浸水后抗壓強度（KN）浸水后強度降低（%）石灰石質(zhì)205818938.01石英石質(zhì)117691722.08表11.2.2礦料化學(xué)性質(zhì)的影響原因分析：堿性石料與瀝青酸酐產(chǎn)生化學(xué)吸附→形成的吸附溶劑化膜發(fā)育完善→C大→混合料強度高；酸性石料與瀝青形成的吸附溶劑化膜發(fā)育不完善→C小→混合料強度低。礦料級配、粒徑、表面性形狀特征的影響級配：連續(xù)級配粘聚力C及內(nèi)摩阻角φ均小

間斷級配粘聚力C及內(nèi)摩阻角φ均大粒徑:粒徑D↑→內(nèi)摩阻角φ↑粒形及粗糙度:

近似正方形且粗糙有棱角→C及φ大→τ大結(jié)論:應(yīng)選用粗大、均勻、粗糙集料其他：溫度↑→C↓、變形速率↓→C↓對φ影響小高溫穩(wěn)定性低溫抗裂性耐久性抗滑性施工和易性第九章Back§11.3瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)

定義：瀝青混合料在高溫條件下，承受多次重復(fù)荷載不產(chǎn)生過大的累積塑性變形的性質(zhì)。經(jīng)長期荷載作用不產(chǎn)生車轍、波浪等現(xiàn)象的性質(zhì)。影響因素：

瀝青粘度、瀝青與石料相互作用特征、礦料性質(zhì)。高溫穩(wěn)定性試驗方法輪轍試驗三軸試驗法維姆穩(wěn)定度法馬歇爾試驗低溫抗裂性定義：溫度較低時瀝青混合料抵抗收縮變形，不產(chǎn)生開裂的性質(zhì)。瀝青路面裂紋原因：

①重復(fù)荷載→疲勞開裂

②低溫脆化→變形能力↓→開裂

③低溫收縮

④①+②

影響因素：瀝青質(zhì)量及用量，礦料級配等試驗：純拉試驗:測圓柱形試件的應(yīng)力、應(yīng)變、抗拉強度和極限變形→求出勁度模量及溫度收縮系數(shù)

→估計瀝青混合料的斷裂溫度低溫抗裂性Back耐久性定義:

瀝青混合料抵抗長時間的大氣因素的反復(fù)作用和行車荷載作用的能力。影響因素:瀝青的化學(xué)性質(zhì)礦料成分瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)瀝青用量例如：瀝青用量少0.5%→

Vv↑→

混合料的壽命降低一年。耐久性改善耐久性的措施:采用堅固礦料提高混合料的密實度選用細(xì)粒密級配瀝青混合料增加瀝青用量等試驗：加速老化試驗、馬歇爾試驗指標(biāo)：耐久性可由下列指標(biāo)來評價：

孔隙率飽和度（瀝青填隙率）殘留穩(wěn)定度抗滑性影響因素：

礦料表面結(jié)構(gòu)、級配、混合料組成及瀝青用量。改善措施：

①選用耐磨石料，對磨耗率及沖擊值有一定要求。注意，硬質(zhì)石料往往屬于酸性石料，需加抗剝離劑。

②控制瀝青用量：瀝青用量q↑→表面平滑↑→抗滑性↓Back施工和易性瀝青混合料的施工和易性取決于:

礦料級配：適當(dāng)級配不易產(chǎn)生離析現(xiàn)象瀝青粘度及用量氣溫及施工條件Back道路石油瀝青礦質(zhì)材料第九章Back§11.4

瀝青混合料的組成材料

道路石油瀝青重交通道路石油瀝青中、輕交通道路石油瀝青瀝青材料-道路石油瀝青分類等級：AH-50、AH-70、AH-90、AH-110、AH-130(表9.4.1)應(yīng)用:高速公路、一級公路路面、機(jī)場道面及重要的城市道路路面瀝青材料-道路石油瀝青重交通道路石油瀝青表11.4.1重交通道路石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

試驗項目AH-130AH-110AH-90AH-70AH-50針入度(25℃,100g,5s)/0.1mm120-140100-12080-10060-8040-60延度(15℃,5cm/min)/cm10010010010080軟化點(環(huán)球法)℃40-5041-5142-5244-5445-55閃點(COC)/℃230薄膜烘箱加熱試驗163℃,5h質(zhì)量損失%≯1.31.21.00.80.6針入度比%≮4548505558延度25℃/cm≮7575755040

中、輕交通道路石油瀝青等級：A-60(甲乙)、A-100(甲乙)、A-140、AH-180、AH-200(表9.4.1)應(yīng)用:一般道路路面、車間地面等瀝青材料-道路石油瀝青表11.4.2中、輕交通道路石油瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

試驗項目AH-200AH-180AH-140AH-100甲AH-60甲針入度(25℃,100g,5s)/0.1mm201-3001610-200

121-160

91-120

51-80

延度(15℃,5cm/min)/cm-1001009070軟化點(環(huán)球法)℃30-4535-4538-4842-5245-55閃點(COC)/℃180200230230230蒸發(fā)質(zhì)量損失%≯1

蒸發(fā)后針入度比%≮5060606570溶解度，%≮

99

根據(jù)交通性質(zhì)、氣候條件、路面結(jié)構(gòu)、混合料類型及施工條件等因素確定。(表9.4.3)

氣候分區(qū)瀝青標(biāo)號寒冷的地區(qū)A—140、A—100、AH130、AH110、AH90溫和地區(qū)A—60、A—100、AH90、AH70較熱地區(qū)A—60、AH50、AH70表11.4.3不同氣候瀝青砼標(biāo)號的選用表

選用Back礦質(zhì)材料礦粉細(xì)骨料粗骨料礦質(zhì)材料分類礦質(zhì)材料應(yīng)保證瀝青混合料有足夠的密實度和較高的內(nèi)摩阻角碎石強度：按飽水抗壓強度和磨耗度劃分為四個等級(表9.4.４)形狀：近似立方體、表面粗糙、針片狀＜15%、含水量＜3%、含泥量＜1%與瀝青粘結(jié)力：與瀝青粘結(jié)力（水煮法）≮3級，否則摻抗剝離劑粗骨料礦質(zhì)材料等級特點在瀝青砼（碎石）中應(yīng)用1級最堅強的巖石原有瀝青路面防滑面層2級堅強的巖石面層3級中等強度巖石面層、下層或聯(lián)結(jié)層4級較軟的巖石—表11.4.4粗骨料的強度等級粗骨料細(xì)骨料:天然砂、石屑技術(shù)要求：堅硬、清潔、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)礦粉:堿性巖石（石灰石、白云石、大理石等）磨細(xì)制成的石粉、堿性礦渣、水泥、粉煤灰等技術(shù)要求：干燥、清潔、疏松、細(xì)、與瀝青的粘結(jié)力好，親水系數(shù)＜1.00Back礦質(zhì)材料技術(shù)要求技術(shù)指標(biāo)第九章Back§11.5瀝青混合料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

瀝青砼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn):GB50092-96和GBJ94-86要求采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗測試技術(shù)性能，并滿足表9.5.1－表9.5.3的要求圖11.5.1馬歇爾試驗儀技術(shù)要求表11.5.1

瀝青砼混合料技術(shù)指標(biāo)

交通性質(zhì)大于5000輛/日瀝青砼類型粗粒式中粒式細(xì)或砂礫式技術(shù)性質(zhì)穩(wěn)定度Sm（N）450050006000流值f（1/100cm）20~40空隙率Vv（%）Ⅰ型3~6Ⅱ型6~10殘留穩(wěn)定度Sm（O），（%）

Ⅰ型＞75Ⅱ型＞70表11.5.2

瀝青砼混合料技術(shù)指標(biāo)交通性質(zhì)5000輛/日以下

瀝青砼類型粗粒式中粒式細(xì)或砂礫式技術(shù)性質(zhì)穩(wěn)定度Sm（N）400045005000流值f（1/100cm）20～45空隙率Vv（%）Ⅰ型3～6Ⅱ型6～10殘留穩(wěn)定度Sm（O），（%）

Ⅰ型＞75Ⅱ型＞70Tab.11.5.3

瀝青砼混合料技術(shù)指標(biāo)交通性質(zhì)人行道、自行車道或人行廣場瀝青砼類型技術(shù)性質(zhì)穩(wěn)定度Sm（N）3000流值f（1/100cm）20～50空隙率Vv（%）Ⅰ型2～5Ⅱ型－殘留穩(wěn)定度Sm（O），（%）

Ⅰ型＞75Ⅱ型－馬歇爾穩(wěn)定度試驗設(shè)備：馬歇爾試驗機(jī)方法：稱取一定的礦料和瀝青，按規(guī)定條件加熱拌合，夯實成型，制成D=101.6mm，h=63.5mm的圓柱體，在馬歇爾試驗機(jī)上進(jìn)行測試穩(wěn)定度及流值Back穩(wěn)定度(Sm)：評價高溫穩(wěn)定性的指標(biāo)。定義：60℃保溫30min以上，以50±5mm/min的速度加荷，試件破壞時的最大荷載（N）即為穩(wěn)定度。流值(fm)

：表示抵抗塑性變形的能力。測試Sm的同時測定試件流動變形，達(dá)到最大荷載瞬間的壓縮變形值（1/100cm）?？障堵?Vv)：表示瀝青混合料密實度的指標(biāo)Vv↑→熱穩(wěn)定性及抗滑性↑,耐久性↓技術(shù)指標(biāo)瀝青混合料試件的實測密度：采用靜水天平測量并由下式計算空隙小的試件空隙大的試件

瀝青混合料試件的實測密度空隙率Vv的計算ρ0、ρw--試件實測密度及常溫水的密度(g

/cm3)

m0--試件在空氣中重(g)m1--試件在水中重(g)m2--封蠟后的試件在空氣中的質(zhì)量(g)m3--封蠟后的試件在水中的質(zhì)量(g)γp--蠟的相對密度；ρw--常溫水的密度(g/cm3)假定瀝青混合料壓至絕對密實，不考慮內(nèi)部的空隙，試件的理論密度為：試件的理論密度空隙率Vv的計算q1q2……qn

－各種組成礦料的用量（%）；γ1γ2……γn

－各種組成礦料的相對密度；

qa－瀝青用量（%）;γa－瀝青的相對密度；ρw－常溫水的密度（g

/cm3）ρ0---試件實測密度(g

/cm3

)ρt---試件理論密度(g

/cm3

)試件空隙率圖9.5.1瀝青混合料結(jié)構(gòu)組成示意圖空隙率Vv的計算技術(shù)指標(biāo)定義：瀝青體積占礦料空隙體積的百分率．公式：意義:VFA過小→瀝青難以包裹礦料→耐久性↓VFA過高→空隙小→高溫穩(wěn)定性差試件的瀝青飽和度（瀝青填隙率VFA）定義：浸水48h和按常規(guī)處理的兩種試件的馬歇爾穩(wěn)定度的比值。公式：Sm(0)---殘留穩(wěn)定度；Sm(w)，Sm---浸水48h和不浸水的穩(wěn)定度。意義：評價耐水性，在一定程度上反映耐久性。殘留穩(wěn)定度Sm(0)Back技術(shù)指標(biāo)任務(wù)和內(nèi)容組成設(shè)計瀝青最佳用量的確定Back§11.6

瀝青混合料的配合比設(shè)計任務(wù)：

正確決定組成混合料各種骨料的合理比例，使混合料完全達(dá)到規(guī)范要求的技術(shù)指標(biāo)。內(nèi)容：

礦料組成設(shè)計；瀝青最佳用量的確定任務(wù)和內(nèi)容Back有兩種方法進(jìn)行組成設(shè)計：試算法和圖解法試算法的基本原理

首先假設(shè)混合料中某種粒徑的顆粒，是由對這一粒徑占優(yōu)勢的一種集料組成，其他集料不含這一粒徑。據(jù)此分別試探各種級料的大致比例，不合適再進(jìn)行調(diào)整，逐步接近，最終達(dá)到符合要求的集料的配合比。礦質(zhì)混合料組成設(shè)計

集料ABC比例（%）XYZ∑X+Y+Z=100

Ⅰ粒徑量maimbimci∑mai+mbi+mci=MimaiX+mbiY+mciZ=Mi

試算法：步驟及方法將A、B、C三種集料配成M級配的礦料：(表9.6.1)Mi－混合料M在I粒級上的含量mai，mbi，mci－A、B、C在Ⅰ粒級上的含量

礦質(zhì)混合料組成設(shè)計

表11.6.1試算法的方法步驟①求X：選取A料占優(yōu)勢的粒徑Ⅰ(mm)，令mbi=mci=0則X=Mi/mai②求Z:選取C料占優(yōu)勢的粒徑j(luò)(mm)，令mai=mbi=0則X=Mi/mci③求Y:Y=100-X-Z④核對：按maiX+mbiY+mciZ=Mi，逐級核對。不符合要求，應(yīng)對X、Y、Z比例進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，直到組成的集料滿足混合礦料的級配要求。試算法步驟及方法圖解法

適用于多種集料組成的礦料配合比設(shè)計。

基本原理:把設(shè)計要求礦料的集配，按所采用各種集料的粒徑范圍分成幾個區(qū)段，然后令各種集料的含量（%）等于設(shè)計要求的集配中各相應(yīng)區(qū)段的顆粒含量(%)。已知條件

①各種集料篩分析結(jié)果→各級料的通過百分率→級配曲線；②按技術(shù)規(guī)范要求的合成級配范圍→合成級配的通過百分率中值。礦質(zhì)混合料組成設(shè)計設(shè)計步驟①繪制坐標(biāo)圖：

繪制長方形圖框，坐標(biāo)縱坐標(biāo)為通過百分率。對角線作為合成級配中值。橫坐標(biāo)為篩孔尺寸，橫坐標(biāo)確定方法：據(jù)合成級配中值要求的