瀝青路面講義,長(zhǎng)安大學(xué),張登良編著《瀝青路面》講義

1、第一章緒論1第一節(jié)瀝青路面及其發(fā)展1第二節(jié)瀝青路面工作條件與工作特性3第三節(jié)瀝青路面的損壞類(lèi)型及原因4第四節(jié)對(duì)瀝青路面的基本要求7第五節(jié)瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)8第二章瀝青結(jié)合料9第一節(jié)瀝青材料的分類(lèi)、組成和結(jié)構(gòu)9第二節(jié)道路石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)11第三節(jié)改性瀝青12第四節(jié)其他瀝青14第五節(jié)本章小結(jié)16第六節(jié)復(fù)習(xí)題16第三章瀝青混合料技術(shù)特性17第一節(jié)瀝青混合料的類(lèi)型與組成結(jié)構(gòu)17第二節(jié)瀝青混合料強(qiáng)度機(jī)理及影響因素18第三節(jié)瀝青混合料路用性能20第四節(jié)瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)23第四章瀝青混合料組成設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)介）26第一節(jié)普通熱拌瀝青混合料原材料及組成設(shè)計(jì)26第二節(jié) Superpave瀝青混合料組

2、成設(shè)計(jì)方法28第三節(jié) Marshall（馬歇爾）和SuperPave 混合料比較30第四節(jié) GTM瀝青混合料組成設(shè)計(jì)方法31第五章瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31第一節(jié)概述31第二節(jié)彈性層狀體系理論簡(jiǎn)介32第三節(jié)瀝青路面結(jié)構(gòu)組合設(shè)計(jì)33第四節(jié)我國(guó)瀝青路面設(shè)計(jì)方法34第五節(jié)瀝青路面改建設(shè)計(jì)37第六章瀝青路面新技術(shù)與展望38第一節(jié)瀝青瑪蹄脂碎石路面38第二節(jié)透水性瀝青路面4245瀝青路面講義第一章 緒論第一節(jié) 瀝青路面及其發(fā)展1. 引題1) 瀝青路面設(shè)計(jì)理論方法以彈性層狀體系靜力學(xué)理論為基礎(chǔ)，考慮行車(chē)荷載動(dòng)力作用，引入材料動(dòng)態(tài)參數(shù)。2) 長(zhǎng)壽命瀝青路面技術(shù)理念：路面設(shè)計(jì)壽命3050年，期間整個(gè)路面結(jié)構(gòu)完好，只

3、作表層維護(hù)或修復(fù)。3) 水泥混凝土路面耐久性技術(shù)為實(shí)現(xiàn)混凝土路面經(jīng)久耐用，需有耐久的路面結(jié)構(gòu)和材料，包括路基、基層和面層。4) 路面新材料開(kāi)發(fā)與應(yīng)用2. 瀝青路面典型結(jié)構(gòu)及使用現(xiàn)狀1) 早期使用情況我國(guó)早期高速公路路面通常由半剛性底基層、半剛性基層和瀝青面層構(gòu)成。早期破壞比較嚴(yán)重。2001年以前，瀝青路面“水損壞”現(xiàn)象較為普遍；2001年以后，路面“車(chē)轍” 較為突出，不僅南方地區(qū)，北方地區(qū)的高速公路也出現(xiàn)了大量車(chē)轍病害。通過(guò)不斷地研究和實(shí)踐，路面早期病害現(xiàn)象也得到了比較有效的遏制。總體來(lái)看，瀝青路面早期水損害現(xiàn)象的發(fā)生與片面追求路面平整度和抗滑性、空隙率過(guò)大、路面壓實(shí)度不足有很大關(guān)系。有些高速

4、公路為了減少水損壞，采取了矯枉過(guò)正的做法（如采用空隙率小的密級(jí)配瀝青混合料），而這又使得高速公路產(chǎn)生了車(chē)轍病害。2) 近年來(lái)的變化提出了新的道路瀝青標(biāo)準(zhǔn)和瀝青路面的氣候分區(qū)。在“八五”國(guó)家科技攻關(guān)課題“道路瀝青與瀝青混合料的路用性能”基礎(chǔ)上提出。瀝青標(biāo)準(zhǔn)發(fā)生了變化。將原來(lái)的“重交通道路石油瀝青”和“中、輕交通道路石油瀝青”兩個(gè)技術(shù)要求合并為一個(gè)“道路石油瀝青技術(shù)要求”，按技術(shù)性能分為A、B、C三個(gè)等級(jí)。新的技術(shù)要求中增加了感溫性指標(biāo)：針入度指數(shù)PI、60動(dòng)力粘度等，修訂了有些指標(biāo)值。級(jí)配類(lèi)型和范圍發(fā)生了變化。新規(guī)范取消了抗滑級(jí)配，并將原來(lái)的AC（I型和II型）和AK（A型和B型）兩類(lèi)級(jí)配合二為

5、一，級(jí)配范圍擴(kuò)大，統(tǒng)稱(chēng)為AC級(jí)配，給設(shè)計(jì)者提供了更大的設(shè)計(jì)和優(yōu)化空間。改性瀝青應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。瀝青層的層厚發(fā)生變化。高速公路瀝青層總厚由原來(lái)的15cm18cm，增加到18cm25cm，各瀝青層層厚與公稱(chēng)最大粒徑的比值由原來(lái)的2倍增加到2.53倍。此外，現(xiàn)越來(lái)越多的高速公路開(kāi)始使用SMA、OGFC等混合料類(lèi)型。3. 路面基層使用情況及變化1) 早期使用情況半剛性基層收縮性大、表面易積水且與瀝青面層的接觸條件差等缺陷使瀝青路面易出現(xiàn)裂縫、水損壞病害；半剛性基層剛度大，使面層的剪應(yīng)力急劇增加，超過(guò)面層的強(qiáng)度極限而發(fā)生剪切裂縫或剪切變形，是路面易出現(xiàn)車(chē)轍、擁包及TOP-DOWN等病害的重要原因；半剛

6、性基層剛度大，與瀝青面層屬于“硬聯(lián)結(jié)”，相互嵌入不足，粘結(jié)性不好，存在層間粘結(jié)的薄弱環(huán)節(jié)，有層間滑移隱患；半剛性基層的固有缺陷易受交通荷載、氣候因素的影響更為惡化而導(dǎo)致路面的早期破壞。2) 近年來(lái)的變化基層形式多樣化：柔性基層瀝青路面、組合式瀝青路面、全厚式瀝青路面、半剛性基層瀝青路面及剛性基層瀝青路面。組合式基層得到越來(lái)越多的應(yīng)用：在半剛性基層之上，再加鋪一層柔性材料，如瀝青穩(wěn)定碎石、級(jí)配碎石等。Ø 在面層與基層間設(shè)置起過(guò)渡作用的瀝青穩(wěn)定碎石層，一則可以減小面層基層模量梯度以減小拉應(yīng)力；二則可以消除瀝青面層與半剛性基層直接接觸帶來(lái)的副作用（反射裂縫，表面易積水，結(jié)合不佳）；

7、6; 還可以進(jìn)一步擴(kuò)散路面應(yīng)力。路面內(nèi)部結(jié)構(gòu)排水得到重視。開(kāi)始研究和應(yīng)用瀝青路面排水基層ATPB等，新規(guī)范也對(duì)有關(guān)內(nèi)容作了技術(shù)規(guī)定。針對(duì)半剛性基層瀝青路面，提出了針對(duì)性技術(shù)措施，以降低瀝青路面早期病害發(fā)生率。Ø 對(duì)半剛性基層材料采用骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)，增加粗集料含量、減少粉塵含量，提高抗沖刷性和抗裂性；Ø 將基層、瀝青面層安排在一年內(nèi)施工，避免層間污染；Ø 加強(qiáng)瀝青層間、瀝青層與基層之間的接觸，做好粘層、透層和封層等；Ø 做好瀝青路面整體包括邊溝、攔水帶、路面結(jié)構(gòu)層中央分隔帶等部位的防排水設(shè)計(jì)。第二節(jié) 瀝青路面工作條件與工作特性1. 瀝青路面優(yōu)缺點(diǎn)Ø

8、 足夠的力學(xué)強(qiáng)度Ø 一定的彈性和塑性變形能力Ø 減少揚(yáng)塵（與砂石路相比）Ø 高度的減振性能Ø 無(wú)接縫Ø 維修方便（混凝土齡期長(zhǎng)）Ø 可再生利用（今后發(fā)展方向）Ø 耐久性差，使用壽命短（1215年）2. 工作條件1) 溫度不同的溫度和加荷方式下，瀝青路面可具有彈性、粘滯性或塑性性質(zhì)。瀝青混合料是一種典型的彈、粘、塑性綜合體，在低溫小變形范圍內(nèi)接近線彈性體，在高溫大變形活動(dòng)范圍內(nèi)表現(xiàn)為粘塑性體，通常溫度過(guò)渡范圍內(nèi)一般為粘彈性體。2) 瀝青粘度受溫度影響極大：低溫硬脆常溫粘彈性高溫流動(dòng)3) 瀝青混合料強(qiáng)度受溫度影響很大²

9、溫度高于脆化點(diǎn)時(shí)：強(qiáng)度隨溫度降低急劇增大；²溫度低于脆化點(diǎn)時(shí)：強(qiáng)度隨溫度降低而減小。脆化點(diǎn)：表征瀝青混合料在一定荷載速率下從粘性轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥?，即從流?dòng)型破壞轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈云茐牡臏囟取＃ㄔu(píng)價(jià)瀝青低溫抗裂性能）瀝青混合料低溫時(shí)雖然強(qiáng)度高，但抗變形能力顯著降低。4) 水水對(duì)瀝青路面的影響表現(xiàn)在：水使瀝青和礦料分離，會(huì)將瀝青中某些可溶性化合物溶解并沖走。長(zhǎng)期浸水會(huì)因含水量增加而發(fā)生體積膨脹，強(qiáng)度降低。影響程度取決于：當(dāng)?shù)貧夂?、水文情況、路表排水能力、路面滲水性以及瀝青路面本身水穩(wěn)定性。5) 空氣在陽(yáng)光、溫度和空氣等大氣因素作用下，瀝青路面逐漸“老化”。 “老化”速度取決于當(dāng)?shù)貧夂?、瀝青路面層位、以

10、及瀝青和瀝青混合料性能。3. 工作特性瀝青路面承受車(chē)輛荷載和環(huán)境因素的直接作用。1) 行車(chē)荷載分類(lèi)²作用方向：垂直荷載和水平荷載²荷載動(dòng)力性質(zhì)：靜荷載和動(dòng)荷載²作用時(shí)間和頻率：長(zhǎng)時(shí)間作用和瞬時(shí)的反復(fù)多次作用行車(chē)荷載對(duì)路面作用力大致分為：¶垂直壓力：彎拉應(yīng)力和彎拉應(yīng)變，低溫季節(jié)瀝青路面抗變形能力差，應(yīng)力或應(yīng)變超過(guò)瀝青路面疲勞極限，產(chǎn)生裂縫，導(dǎo)致路面破壞。¶水平力：剪切應(yīng)力，使路面產(chǎn)生推移、擁包等病害。¶沖擊力和振動(dòng)力：瀝青路面剛度較低，對(duì)沖擊力有一定緩沖或消減作用。¶真空吸力：細(xì)料被瀝青粘結(jié)在一起，真空吸力作用下不會(huì)揚(yáng)塵。2)

11、 環(huán)境因素¶溫度¶水4. 瀝青路面溫度與氣溫不同Ø 瀝青路面溫度與氣溫不同，路面不同深度處溫度也不同。Ø 決定瀝青路面結(jié)構(gòu)層內(nèi)溫度狀況的因素有外部和內(nèi)部?jī)深?lèi)：² 外部：氣候條件（太陽(yáng)輻射和大氣溫度）² 內(nèi)部：結(jié)構(gòu)層熱力學(xué)參數(shù)（熱傳導(dǎo)率、熱容量和輻射熱的吸收能等）Ø 瀝青路面溫度與氣溫之間一定的關(guān)系，以陜西為例：陜西省處于北緯31°4239°35，根據(jù)SHRP回歸模型可得瀝青路表溫度高出氣溫23.6 25.5。第三節(jié) 瀝青路面的損壞類(lèi)型及原因?yàn)r青路面病害分為四大類(lèi)：Ø 裂縫（橫裂、縱裂、龜裂）&#

12、216; 變形（沉陷、車(chē)轍、推移擁包）Ø 表面損壞（泛油、磨光）Ø 水損壞（松散、坑洞、唧漿）1. 裂縫1) 橫向裂縫性狀：沿路面橫斷面方向出現(xiàn)的規(guī)則裂縫成因：§ 溫度裂縫§ 半剛性基層瀝青路面的反射裂縫§ 薄弱環(huán)節(jié)所致的橫向裂縫§ 荷載所致的橫向裂縫2) 縱向裂縫性狀：沿著道路縱向投影長(zhǎng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于沿橫斷方向投影長(zhǎng)度成因：通常由于路基或基層的沉降而產(chǎn)生，或者在瀝青混合料分幅攤鋪位置產(chǎn)生。3) 龜裂性狀：一系列多邊形小塊組成的網(wǎng)狀裂紋成因：行車(chē)荷載反復(fù)作用的結(jié)果2. 變形1) 沉陷性狀：路基頂面垂直變形而導(dǎo)致的路面產(chǎn)生的嚴(yán)重下陷變形成因

13、：由于路基壓實(shí)不足在荷載作用下路基發(fā)生大量的垂直變形2) 車(chē)轍性狀：輪跡帶逐漸產(chǎn)生下洼形變，并形成兩條縱向的槽成因：二次壓實(shí)、車(chē)載作用導(dǎo)致剪切形變、磨耗車(chē)轍類(lèi)型：結(jié)構(gòu)型車(chē)轍、失穩(wěn)型車(chē)轍、磨耗型車(chē)轍、壓密型車(chē)轍形成過(guò)程：初始?jí)好堋?cè)向流動(dòng)、集料重排骨架破壞影響車(chē)轍的主要因素：3) 推移和擁包性狀：路表面出現(xiàn)隆起帶成因：交通量大小、車(chē)輛超載情況、路線線型等都有影響3. 表面損壞1) 磨光性狀：路面在行車(chē)作用下集料棱角被磨成圓滑或平滑狀。路面表面紋理喪失，路面抗滑能力下降。成因：主要是由于路面抗滑層集料組成設(shè)計(jì)和采用集料抗磨性能差所造成。2) 泛油性狀：瀝青從內(nèi)部和下部向上移動(dòng)使表面有過(guò)多瀝青成因：

14、Ø 瀝青用量過(guò)大是泛油產(chǎn)生的主要原因。Ø 使用劣質(zhì)瀝青或?yàn)r青用量偏高、稠度太小、集料粘附性差、設(shè)計(jì)空隙率過(guò)小。Ø 混合料拌和、攤鋪過(guò)程中，離析促使細(xì)料過(guò)于集中。Ø 混合料生產(chǎn)中瀝青用量控制不準(zhǔn)而過(guò)量。Ø 內(nèi)因是設(shè)計(jì)或施工不當(dāng)，而誘發(fā)的直接外因是高溫。4. 水損壞1) 松散性狀：集料和瀝青逐漸脫開(kāi)并散失成因：主要原因是瀝青與礦料之間粘附性較差，另一種可能性是施工中混合料加熱溫度過(guò)高，致使瀝青老化失去粘性。2) 坑槽性狀：路面上出現(xiàn)坑洞成因：表面水從損壞處浸入停留基層表面上使其與面層脫落并逐步破壞導(dǎo)致3) 唧漿性狀：細(xì)小顆粒從面層空隙噴射出來(lái)成因：

15、氣候條件、路面結(jié)構(gòu)類(lèi)型、路基路面排水等有關(guān)第四節(jié) 對(duì)瀝青路面的基本要求1. 高溫穩(wěn)定性破壞現(xiàn)象：波浪、推移、車(chē)轍、泛油、粘輪等措施：Ø 增加粗集料含量或控制剩余空隙率，使粗集料形成空間骨架結(jié)構(gòu)，提高瀝青混合料的內(nèi)摩阻力；Ø 適當(dāng)提高瀝青材料的稠度，控制瀝青與礦粉的比例，嚴(yán)格控制瀝青用量，采用活性較高的礦粉，改善瀝青與礦料之間的相互作用，從而提高其粘聚力；Ø 摻入聚合物改善瀝青性能。2. 低溫抗裂性J 破壞現(xiàn)象：疲勞開(kāi)裂；溫縮裂縫或反射裂縫J 措施：Ø 使用稠度較低及溫度敏感性低的瀝青；Ø 使用抗老化能力強(qiáng)的瀝青；Ø 摻加橡膠類(lèi)高分子聚

16、合物；Ø 瀝青路面結(jié)構(gòu)層中鋪設(shè)瀝青橡膠、土工布或塑料格柵等應(yīng)力吸收薄膜3. 耐久性破壞現(xiàn)象：瀝青失去粘性、性質(zhì)變脆、在行車(chē)荷載和其他因素作用下碎裂，乃致瀝青與礦料脫離，使路面松散破壞。措施：Ø 摻加足夠用量的瀝青；Ø 減小空隙率。4. 抗滑能力要求：保證在最不利情況下（路面潮濕時(shí)），車(chē)速能夠高速安全行駛，而且在外界因素作用下抗滑能力不致很快降低。措施：Ø 選擇硬質(zhì)有棱角的石料；Ø 控制瀝青用量不過(guò)多。5. 防滲能力影響：抗?jié)B能力差影響路面本身和基層的穩(wěn)定性。措施：控制混合料空隙率。第五節(jié) 瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)1. 分區(qū)指標(biāo)高溫指標(biāo)：七月平

17、均最高氣溫低溫指標(biāo)：最低氣溫（30年一遇預(yù)期最低氣溫）雨量指標(biāo)：年降雨量2. 瀝青路面氣候分區(qū)瀝青路面氣候分區(qū)由高溫和低溫組合而成；瀝青及瀝青混合料氣候分區(qū)由高溫、低溫和雨量組合而成，數(shù)字越小表示氣候因素的影響越嚴(yán)重。瀝青路面氣候分區(qū)為二級(jí)區(qū)劃，按最熱月平均最高氣溫和年極端最低氣溫把全國(guó)分為三大區(qū)，九種氣候，各氣候類(lèi)型用兩個(gè)數(shù)字表示。瀝青及瀝青混合料氣候分區(qū)是在瀝青路面氣候分區(qū)的基礎(chǔ)上再增加一級(jí)雨量分級(jí)，每個(gè)氣候類(lèi)型用三個(gè)數(shù)字表示。第二章 瀝青結(jié)合料內(nèi)容簡(jiǎn)介 瀝青分類(lèi)、組分及膠體結(jié)構(gòu)（了解） 普通石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)及評(píng)價(jià)指標(biāo)（掌握） 普通石油瀝青常規(guī)試驗(yàn)方法（掌握） 我國(guó)道路石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

18、（熟悉） 改性瀝青、其他瀝青的技術(shù)性質(zhì)美國(guó)SHRP瀝青PG分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)（了解）學(xué)習(xí)難點(diǎn) 針入度、軟化點(diǎn)、延度及其測(cè)試方法第一節(jié) 瀝青材料的分類(lèi)、組成和結(jié)構(gòu)1. 瀝青組成及膠體結(jié)構(gòu)化學(xué)組分Ø 三組分：油分、樹(shù)脂和瀝青質(zhì)Ø 四組分：飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)溶膠型、凝膠型、溶凝膠型2. 道路石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)1) 物理性質(zhì)密度、相對(duì)密度，體膨脹系數(shù)，介電常數(shù)2) 路用性質(zhì)Ø 粘滯性定義：瀝青在外力作用下抵抗變形的能力，反映瀝青內(nèi)部材料阻礙其相對(duì)流動(dòng)的特性，一般采用剪切變形模型描述。影響因素：粘滯性的大小與組分、溫度有關(guān)。瀝青質(zhì)高，含適量樹(shù)脂、少量油分時(shí)

19、，粘滯性較大。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高時(shí)，粘滯性隨之降低表達(dá)方式：絕對(duì)粘度、相對(duì)粘度 絕對(duì)粘度Ø動(dòng)力粘度真空減壓毛細(xì)管法,Pa sØ運(yùn)動(dòng)粘度毛細(xì)管法,mm2/sØ表觀粘度布洛克菲爾德粘度計(jì)Pa s 相對(duì)粘度Ø液體瀝青 標(biāo)準(zhǔn)粘度試驗(yàn)Ø粘稠瀝青 針入度針入度儀，0.1mm軟化點(diǎn)軟化點(diǎn)儀， 針入度（三大指標(biāo)之一）規(guī)定溫度下的條件黏度作用：分級(jí)指標(biāo)試驗(yàn)方法：在規(guī)定的溫度和時(shí)間內(nèi)，記錄一定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針垂直貫入試樣的深度表示方法：PT，m，t. 例如：P25，100g，5s =65(0.1mm) 軟化點(diǎn)（三大指標(biāo)之二）達(dá)到規(guī)定條件黏度的溫度定義：瀝青條件

20、固化點(diǎn)到滴落點(diǎn)的溫度間隔的87.21%為軟化點(diǎn)。測(cè)試方法：將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(nèi)試樣上放置標(biāo)準(zhǔn)鋼球（重3.5g）在水或甘油中，以5/min加熱瀝青軟化下垂至25.4mm 時(shí)的溫度表示方法： TR&BØ 低溫性質(zhì)定義：瀝青在低溫下抵抗開(kāi)裂的能力測(cè)試方法：將0.4g瀝青試樣均勻涂在金屬片上，置于有冷卻設(shè)備的脆點(diǎn)儀內(nèi)，使涂有瀝青的金屬片重復(fù)彎曲，降溫速率1/min, 瀝青薄膜產(chǎn)生斷裂時(shí)的溫度為脆點(diǎn)。表達(dá)方式：脆性、延性延度（三大指標(biāo)之三）定義：指瀝青受到外力的拉伸作用時(shí)，所能承受的塑性變形的總能力。測(cè)試方法：瀝青試樣制成字型在規(guī)定速度和溫度下拉伸至斷時(shí)的長(zhǎng)度以cm表示表示方

21、法： D（cm）彎曲梁流變?cè)囼?yàn)（BBR）將瀝青先RTFOT短期老化，再PAV壓力老化。彎曲試驗(yàn)在彎曲流變儀器（BBR）上進(jìn)行，測(cè)試瀝青小梁試件在在蠕變荷載作用下的勁度，用蠕變荷載模擬溫度下降時(shí)路面中可產(chǎn)生的應(yīng)力。直接拉伸實(shí)驗(yàn)（DTT）測(cè)試瀝青在低溫時(shí)的極限拉伸應(yīng)變。Ø 感溫性質(zhì)針入度指數(shù)（PI） PI-2 溶膠型瀝青；+2 凝膠型瀝青；-2+2 溶凝膠型瀝青Ø 耐久性影響因素：熱、氧、光、水瀝青薄膜加熱試驗(yàn)（TFOT短期老化）：163±1加熱5h，測(cè)質(zhì)量損失、殘留物的針入度、軟化點(diǎn)、延度。旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)（RTFOT短期老化）：163加熱75min壓力老化試驗(yàn)（P

22、AV長(zhǎng)期老化）： 90110老化20hØ 粘彈性質(zhì)瀝青是一種典型的粘彈性物體，具有蠕變和應(yīng)力松弛行為，還具有瞬時(shí)彈性回復(fù)和彈性滯后現(xiàn)象（簡(jiǎn)稱(chēng)彈性后效）影響瀝青性能的因素：溫度、荷載作用方式和荷載作用時(shí)間可采用勁度模量來(lái)反應(yīng)。Ø 黏附性評(píng)價(jià)方法：水煮法（ 13.219mm ）、水浸法（ 9.513.2mm ）表示方法：粘附等級(jí)（共5級(jí)）Ø 閃點(diǎn)和燃點(diǎn)：主要是反映施工安全性能。Ø 溶解度：瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率有效物質(zhì)含量。Ø 含水率：加熱過(guò)程中，瀝青如果含水量過(guò)多，易產(chǎn)生溢鍋現(xiàn)象，使材料損失，甚至引起火災(zāi)第二節(jié) 道路石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)1.

23、道路石油瀝青的分級(jí)方法Ø 針入度分級(jí)P按所測(cè)得的瀝青25針入度所處水平劃分瀝青牌號(hào)Ø 粘度分級(jí)A按真空毛細(xì)管法測(cè)得瀝青60粘度所處水平劃分瀝青牌號(hào) 按原樣瀝青60粘度分級(jí)(AC)； 按薄膜烘箱(TFOT)或旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱(RTFOT)試驗(yàn)后殘余物60粘度分級(jí)(AR)兩種分級(jí)體系Ø 性能分級(jí)PG按瀝青所能夠適應(yīng)的最高和最低環(huán)境溫度來(lái)劃分瀝青牌號(hào)2. 我國(guó)粘稠道路石油瀝青的技術(shù)要求Ø 按照25針入度指標(biāo)進(jìn)行瀝青分級(jí)7個(gè)標(biāo)號(hào)Ø 按照技術(shù)性能進(jìn)行瀝青分類(lèi)：A、B、C 針入度指數(shù)PI 軟化點(diǎn)、60粘度、延度（10、15） TFOT或RTFOT 蠟含量、閃點(diǎn)

24、、溶解度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；用作改性瀝青、乳化瀝青、改性乳化瀝青、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。3. 我國(guó)液體瀝青的技術(shù)要求按凝固速度可分為快凝AL（R）、中凝AL（M）、慢凝AL（S）三個(gè)等級(jí)快凝，按粘度劃分為兩個(gè)標(biāo)號(hào)中凝和慢凝液體瀝青各劃分為六個(gè)標(biāo)號(hào)Ø 粘度測(cè)試方法：標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)測(cè)定Ø 蒸餾餾分含量及殘餾物的性質(zhì)Ø 閃點(diǎn)和含水量4. 美國(guó)SHRP瀝青PG分級(jí)與標(biāo)準(zhǔn)我國(guó)瀝青指標(biāo)體系就是以三大指標(biāo)等經(jīng)驗(yàn)性指標(biāo)為核心的指標(biāo)體系。PG分級(jí)

25、：SHRP標(biāo)準(zhǔn)是唯一的一個(gè)基于道路所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)的性能標(biāo)準(zhǔn)，其物理特性要求相同，但是其試驗(yàn)溫度隨特定條件的改變而改變。第三節(jié) 改性瀝青1. 概況由“瀝青的改性”發(fā)展為“混合料的改性”，改性方式由“內(nèi)摻式”轉(zhuǎn)變?yōu)椤巴鈸绞健薄?. 瀝青改性技術(shù)與常用改性瀝青1) 瀝青改性技術(shù)改性瀝青品種的選擇提高抗永久變形能力：熱塑性橡膠類(lèi)、熱塑性樹(shù)脂類(lèi)提高抗低溫開(kāi)裂能力：熱塑性橡膠類(lèi)、橡膠類(lèi)提高抗疲勞開(kāi)裂能力：熱塑性橡膠類(lèi)、橡膠類(lèi)、熱塑性樹(shù)脂類(lèi)提高抗水損害能力：各類(lèi)抗剝落劑外摻劑2) 常用聚合物改性瀝青Ø 丁苯橡膠（SBR）改性瀝青SBR對(duì)瀝青的常溫性能影響不大，高溫性能有一定的提高，較為突出的是

26、瀝青的低溫變形能力大幅度提高Ø PE改性瀝青提高瀝青結(jié)合料的常溫粘度，改善高溫穩(wěn)定性，有利于提高瀝青的強(qiáng)度和勁度低溫性能改善效果不顯著易離析Ø 苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SBS）改性瀝青SBS的加入可以非常明顯的改善瀝青的高溫和低溫性能Ø 環(huán)氧樹(shù)脂改性瀝青從嚴(yán)格意義上講，環(huán)氧瀝青不屬于一般的改性瀝青！3) 外摻式改性劑Ø 抗車(chē)轍改性劑抗車(chē)轍劑專(zhuān)門(mén)用于提高瀝青混合料抗車(chē)轍性能，它大幅提高瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，并對(duì)混合料的水穩(wěn)定性也有改善。Ø 高模量改性劑1、模量高、減薄路面厚度約1/42、具有良好的抗高溫變形能力和抗疲勞能力，既可作為長(zhǎng)壽命路面的

27、抗車(chē)轍層，也可作為抗疲勞層，延長(zhǎng)路面的使用壽命，綜合效益更好。Ø 橡膠瀝青改性技術(shù)瀝青、回收輪胎橡膠和某些添加劑混合而成的膠結(jié)料，橡膠成分最少占到總量的16%，并且與熱瀝青、橡膠顆粒產(chǎn)生融脹，具有高的彈性性能和低的彈性模量。抗老化抗裂能力強(qiáng)利于環(huán)境保護(hù)，節(jié)約資源可用于路面結(jié)構(gòu)層結(jié)合料、罩面層、應(yīng)力吸收層、橋面防水粘接層等Ø 纖維增強(qiáng)技術(shù)摻加纖維后，瀝青混合料具有良好的抗疲勞性能，疲勞壽命顯著增加。摻加纖維后，瀝青混合料具有良好的沖擊韌性，特別適合在舊水泥混凝土路面加鋪瀝青層使用。摻加纖維后，瀝青混合料耐磨性能提高，特別適用于橋面、坡道、彎道等防滑路面、履帶車(chē)通行路面等對(duì)路面

28、性能要求較高的特殊場(chǎng)所。3. 改性瀝青的技術(shù)要求1) 改性瀝青的評(píng)價(jià)指標(biāo)除：針入度、軟化點(diǎn)、延度、粘度等指標(biāo)外專(zhuān)門(mén)針對(duì)改性瀝青的試驗(yàn)指標(biāo)有： 聚合物改性瀝青的離析試驗(yàn) 瀝青彈性恢復(fù)試驗(yàn) 瀝青粘韌性試驗(yàn) 測(cè)力延度試驗(yàn)第四節(jié) 其他瀝青1. 煤瀝青1) 煤瀝青的化學(xué)組成可分離為：油分、軟樹(shù)脂、硬樹(shù)脂和游離碳2) 煤瀝青的結(jié)構(gòu)膠體分散系分散相：游離碳和硬樹(shù)脂組成的膠體微粒分散介質(zhì)：油分穩(wěn)定介質(zhì)：軟樹(shù)脂，吸附于固態(tài)分散膠粒，逐漸向外擴(kuò)散，并溶解于油分中，穩(wěn)定分散系3) 煤瀝青與石油瀝青的差異a、煤瀝青的溫度穩(wěn)定性差b、煤瀝青的大氣穩(wěn)定性差c、煤瀝青塑性較差d、煤瀝青與礦質(zhì)材料表面粘附性能好e、煤瀝青防腐

29、性能好f、煤瀝青含有對(duì)人體有害成分較多，臭味較重2. 天然瀝青天然瀝青粘度大，抗氧化性強(qiáng)，與集料有很好的粘附性及抗剝落性按形成環(huán)境可分：湖瀝青、巖瀝青和海底瀝青等。將天然瀝青與石油瀝青混融，可以調(diào)和出具有良好高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性及耐久性的瀝青膠結(jié)料。1) 湖瀝青代表性產(chǎn)品TLA。湖瀝青改性瀝青的優(yōu)點(diǎn)：與瀝青有良好的相容性，生產(chǎn)、存儲(chǔ)、運(yùn)輸和使用簡(jiǎn)便，路用性能優(yōu)良。2) 巖瀝青3. 乳化瀝青乳化瀝青是將粘稠瀝青加熱至流動(dòng)狀態(tài)，再經(jīng)高速離心、攪拌及剪切等機(jī)械作用，使瀝青形成細(xì)小的微粒(25m左右)，且以此狀態(tài)均勻分散在含有乳化劑和穩(wěn)定劑的水中，形成水包油（O/W）型瀝青乳液。Ø 乳化瀝

30、青的組成材料：瀝青、乳化劑、穩(wěn)定劑和水Ø 乳化瀝青適用范圍瀝青表面處治路面、瀝青貫入式路面、冷拌瀝青混合料路面，修補(bǔ)裂縫，噴灑透層、粘層與封層等。4. 泡沫瀝青在高溫的普通針入度級(jí)瀝青中加入少量冷水，由于水的急速氣化形成爆炸性泡沫，使瀝青表面積大量增加，體積膨脹數(shù)倍至數(shù)十倍，然后在近1min內(nèi)瀝青又恢復(fù)原狀，這種膨脹成泡沫的瀝青稱(chēng)為泡沫瀝青。第五節(jié) 本章小結(jié)1. 石油瀝青是復(fù)雜的高分子化合物，可分離為飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)等組分2. 根據(jù)組分含量的不同，可將瀝青分為溶膠、凝膠和溶凝膠三種膠體結(jié)構(gòu)3. 瀝青的化學(xué)組分、膠體結(jié)構(gòu)與瀝青的路用性能有著密切的關(guān)系4. 瀝青技術(shù)性能包括粘

31、滯性、粘彈性、感溫性等一系列特性5. 可根據(jù)瀝青技術(shù)性能進(jìn)行分級(jí)，并根據(jù)工程要求選擇合適的標(biāo)號(hào)和等級(jí)6. 瀝青PG分級(jí)與標(biāo)準(zhǔn)7. SBR、PE、SBS等常用聚合物改性瀝青，及其性能測(cè)試方法8. 乳化瀝青具有可冷態(tài)施工的特點(diǎn)，應(yīng)掌握其組成機(jī)理和用途9. 天然瀝青（巖瀝青、湖瀝青）、泡沫瀝青、煤瀝青的應(yīng)用第六節(jié) 復(fù)習(xí)題1采用瀝青化學(xué)組分分析方法可將瀝青分離為哪幾組分，與瀝青的技術(shù)性質(zhì)有何關(guān)系？2石油瀝青可劃分為哪幾種膠體結(jié)構(gòu)？各種膠體結(jié)構(gòu)的石油瀝青有何特點(diǎn)？3石油瀝青的“三大指標(biāo)”表征瀝青哪些特征？簡(jiǎn)述其主要試驗(yàn)方法與條件。4美國(guó)SHRP的瀝青技術(shù)規(guī)范中瀝青的性能提出哪些新的試驗(yàn)方法，各自反映瀝青

32、哪些方面的性能？5瀝青的感溫性采用哪些指標(biāo)來(lái)表征？6重交通道路瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)有哪幾項(xiàng)指標(biāo)？7什么是瀝青粘彈性，采用什么技術(shù)指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)？8 為什么對(duì)瀝青進(jìn)行改性？常用的聚合物改性瀝青有哪幾種？改性瀝青性能的評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)有哪些？9 試述乳化瀝青形成和分裂機(jī)理及其在節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益等方面的優(yōu)越性。10 瀝青在10、25和30下測(cè)定的針入度分別為24、85和125(0.1mm)，求出瀝青的針入度溫度敏感性系數(shù)A，由此計(jì)算針入度指數(shù)PI，并判斷瀝青的膠體結(jié)構(gòu)類(lèi)型。第三章 瀝青混合料技術(shù)特性?xún)?nèi)容簡(jiǎn)介Ø 瀝青混合料的組成與結(jié)構(gòu)（理解）Ø 強(qiáng)度形成原理及其影響因素（理解

33、）Ø 瀝青混合料路用性能、評(píng)價(jià)方法與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（掌握）Ø 普通熱拌瀝青混合料組成設(shè)計(jì)方法（掌握）學(xué)習(xí)難點(diǎn)Ø 體積參數(shù)、組成設(shè)計(jì)方法、路用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)Ø 優(yōu)點(diǎn)表面平整無(wú)接縫，行車(chē)振動(dòng)小，噪音低便于機(jī)械化施工，開(kāi)放交通快，養(yǎng)護(hù)簡(jiǎn)便具有良好的力學(xué)性能和路用性能瀝青混合料可再生利用Ø 缺點(diǎn)瀝青路面易老化溫度敏感性較高施工受氣候和季節(jié)影響大第一節(jié) 瀝青混合料的類(lèi)型與組成結(jié)構(gòu)1. 瀝青混合料的分類(lèi)1) 按礦料級(jí)配類(lèi)型連續(xù)級(jí)配瀝青混合料間斷級(jí)配瀝青混合料開(kāi)級(jí)配瀝青混合料2) 按級(jí)配類(lèi)型和空隙率連續(xù)密級(jí)配（VV=36%）密實(shí)型瀝青混凝土AC、密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石A

34、TB連續(xù)半開(kāi)級(jí)配（VV=612%）瀝青瑪蹄脂碎石SMA開(kāi)級(jí)配（VV=1825%）瀝青碎石AM間斷密級(jí)配（VV=34%）開(kāi)級(jí)配磨耗層OGFC、瀝青排水基層混合料ATPB3) 按公稱(chēng)最大粒徑特粗式、粗粒式、中粒式、細(xì)料式、砂粒式4) 按生產(chǎn)溫度Ø HMA熱拌混合料150-180優(yōu)點(diǎn)：主流技術(shù)，路用性能好缺點(diǎn)：環(huán)境污染重，能耗大，易老化Ø WMA溫拌混合料110-130優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保，節(jié)能缺點(diǎn)：技術(shù)不成熟Ø CMA冷拌混合料15-40優(yōu)點(diǎn)：環(huán)保，節(jié)能，混合料能儲(chǔ)存缺點(diǎn)：路用性能差5) 按再生工藝廠拌熱再生、就地?zé)嵩偕?、就地冷再生、廠拌冷再生2. 瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)1) 瀝

35、青混合料組成結(jié)構(gòu)理論表面理論：強(qiáng)調(diào)瀝青的裹覆作用膠漿理論：多級(jí)分散體系，強(qiáng)調(diào)瀝青膠漿的作用2) 瀝青混合料的結(jié)構(gòu)類(lèi)型Ø 懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)連續(xù)型密級(jí)配礦料：粘聚力較高、密實(shí)性與耐久性好、內(nèi)摩阻力較小、高溫穩(wěn)定性較差。典型代表：ACØ 骨架空隙結(jié)構(gòu)連續(xù)型開(kāi)級(jí)配礦料：內(nèi)摩擦角較高、高溫穩(wěn)定性較好、粘聚力較低、耐久性差。典型代表：OGFCØ 骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)間斷型級(jí)配礦料：較高的密實(shí)度、C、同時(shí)具有、高溫穩(wěn)定性好、施工和易性較差。典型代表：SMA第二節(jié) 瀝青混合料強(qiáng)度機(jī)理及影響因素1. 瀝青混合料的強(qiáng)度形成原理1) 瀝青路面典型破壞型式Ø高溫時(shí)：抗剪強(qiáng)度不足Ø

36、低溫時(shí)：抗拉強(qiáng)度不足Ø常溫時(shí)：疲勞強(qiáng)度不足2) 摩爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論分析強(qiáng)度破壞形式: 剪切破壞原理：莫爾-庫(kù)倫理論2. 瀝青混合料強(qiáng)度的影響因素Ø 內(nèi)因?yàn)r青黏度的影響瀝青與礦料交互作用的影響礦料的影響瀝青用量的影響礦料的級(jí)配、形狀和表面性質(zhì)影響Ø 外因溫度的影響變形速率的影響1) 瀝青黏度的影響瀝青混凝土抗剪強(qiáng)度與粘度有著密切的關(guān)系。2) 礦粉的影響 礦粉性質(zhì)不同性質(zhì)礦粉表面形成不同組成結(jié)構(gòu)和厚度的吸附溶化膜石灰石粉表面形成發(fā)育較好的吸附溶化膜石英石粉表面則形成發(fā)育較差的吸附溶化膜 礦粉細(xì)度和用量提高細(xì)度，可增加礦粉比表面積，所以要求小于0.075mm粒徑的礦粉含

37、量不宜過(guò)少；但亦不宜過(guò)多，否則將使瀝青混合料結(jié)成團(tuán)塊，不易施工。3) 礦料與瀝青界面交互作用的影響a. 瀝青與礦粉交互作用形成結(jié)構(gòu)b. 礦粉顆粒之間為結(jié)構(gòu)瀝青聯(lián)結(jié)，粘結(jié)力較大c. 礦粉顆粒之間為自由瀝青聯(lián)結(jié)，其粘結(jié)力較小4) 瀝青用量的影響Ø過(guò)少，則不足以形成結(jié)構(gòu)瀝青膜；Ø偏多，則自由瀝青偏多，粘聚力降低；Ø過(guò)多，則部分自由瀝青起潤(rùn)滑作用，降低內(nèi)摩擦角；Ø瀝青用量須適中。5) 礦料級(jí)配、顆粒形狀、表面性質(zhì)的影響Ø礦料級(jí)配不同，c、不同Ø顆粒形狀及其粗糙度ü具有顯著的破裂面和棱角ü近似正方體ü表面粗糙

38、52;顆粒愈粗6) 溫度和變形速率的影響Ø溫度的影響：c值隨溫度升高而顯著降低，而受溫度變化的影響較少。Ø變形速率的影響：c值隨變形速率的增大而顯著提高，而值隨變形速率的變化很小。第三節(jié) 瀝青混合料路用性能1. 高溫穩(wěn)定性1) 病害表現(xiàn)類(lèi)型車(chē)轍、推移、擁包、推擠、搓板、泛油等病害2) 評(píng)估方法與指標(biāo) 馬歇爾試驗(yàn)穩(wěn)定度、流值 輪轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度、輪轍深度 剪切試驗(yàn)粘聚力、內(nèi)摩阻角 蠕變?cè)囼?yàn)蠕變模量、勁度模量 足尺試驗(yàn)直道、環(huán)道、加速加載3) 影響因素2. 低溫抗裂性1) 病害表現(xiàn)形式低溫收縮裂縫、低溫收縮疲勞裂縫2) 評(píng)價(jià)方法與指標(biāo) 預(yù)估開(kāi)裂溫度 評(píng)價(jià)低溫變形能力或松弛能力的方

39、法 評(píng)價(jià)斷裂能的方法試驗(yàn)方法 直接、間接拉伸試驗(yàn) 低溫收縮試驗(yàn) 低溫蠕變、彎曲試驗(yàn) 應(yīng)力松馳試驗(yàn) 約束試件溫度應(yīng)力試驗(yàn)（凍斷試驗(yàn)，SHRP）評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)3) 影響因素 瀝青的低溫勁度低溫勁度小，變形能力強(qiáng)在低溫地區(qū)，多選用針入度大，敏感性低的瀝青，或橡膠類(lèi)改性瀝青 礦料級(jí)配通常密級(jí)配由于開(kāi)級(jí)配 環(huán)境因素環(huán)境溫度越低，越容易開(kāi)裂3. 抗老化性能瀝青薄膜加熱試驗(yàn)（TFOT）短期老化旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)（RTFOT）短期老化壓力老化試驗(yàn)（PAV）長(zhǎng)期老化4. 水穩(wěn)定性1) 病害表現(xiàn)類(lèi)型松散、瀝青膜剝落、坑槽2) 評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)粘附性試驗(yàn)粘附性等級(jí)浸水前后性能對(duì)比浸水馬歇爾試驗(yàn)殘留穩(wěn)定度浸水車(chē)轍試驗(yàn)質(zhì)量

40、損失凍融前后性能對(duì)比凍融劈裂試驗(yàn)凍融劈裂強(qiáng)度比3) 影響因素 瀝青性質(zhì)粘度、酸值、表面活性物質(zhì)含量 礦料酸堿度（堿值），表面粗糙度 混合料類(lèi)型空隙率，瀝青用量 施工質(zhì)量離析程度，壓實(shí)度 路面排水中央分隔帶排水，路表排水，路面結(jié)構(gòu)層排水 基層類(lèi)型及層間結(jié)合5. 抗滑性道路安全指標(biāo)1) 影響因素磨光值構(gòu)造深度顆粒形狀與尺寸2) 評(píng)價(jià)方法與指標(biāo)摩擦系數(shù)（擺式儀）構(gòu)造深度TD6. 抗疲勞性能1) 疲勞的幾個(gè)概念疲勞：材料在重復(fù)荷載作用下，在低于靜態(tài)極限強(qiáng)度時(shí)發(fā)生破壞疲勞強(qiáng)度：疲勞破壞對(duì)應(yīng)的應(yīng)力疲勞壽命：疲勞破壞對(duì)應(yīng)的荷載作用次數(shù)疲勞壽命=f（疲勞強(qiáng)度）2) 評(píng)價(jià)方法試驗(yàn)路實(shí)體工程：足尺試驗(yàn)環(huán)道試驗(yàn)和加

41、速加載試驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)：3分點(diǎn)加載小梁疲勞試驗(yàn)7. 施工和易性要求：不離析、易密實(shí)、裹覆良好實(shí)際施工時(shí)，以拌合、攤鋪、碾壓時(shí)溫度為依據(jù)第四節(jié) 瀝青混合料技術(shù)性質(zhì)及標(biāo)準(zhǔn)1. 瀝青混合料的體積特征參數(shù)1) 瀝青混合料的密度瀝青混合料的理論最大密度實(shí)測(cè)法：真空法、溶劑法針對(duì)普通瀝青混合料，但改性瀝青混合料難以分散，一般采用計(jì)算法計(jì)算法：瀝青混合料的毛體積密度表干法 吸水率2%蠟封法 吸水率>2%體積法 大空隙瀝青混凝土2) 空隙率VV空隙率是指壓實(shí)瀝青混合內(nèi)礦料與瀝青實(shí)體以外的空隙體積占試件總體積的百分率。Ø VV過(guò)小會(huì)引起瀝青路面高溫穩(wěn)定性下降，VV太大則會(huì)導(dǎo)致瀝青路面透水而發(fā)生水損壞

42、。Ø VV的大小應(yīng)與交通、氣溫、降水等掛勾。Ø 瀝青路面壓實(shí)完工后其總體剩余空隙率宜控制在8%以?xún)?nèi)。通常，設(shè)計(jì)剩余空隙率以35%為宜。3) 礦料間隙率VMA礦料間隙率是指壓實(shí)瀝青混合料試件中礦料實(shí)體以外的體積（包括空隙及有效瀝青體積）占試件總體積的百分率Ø VMA過(guò)小會(huì)導(dǎo)致瀝青含量過(guò)低或剩余空隙率偏?。?#216; VMA過(guò)大會(huì)導(dǎo)致瀝青含量過(guò)高或剩余空隙率過(guò)大。Ø VMA的適宜數(shù)值取決于瀝青混合料的類(lèi)型，以及壓實(shí)成型的條件。VMA要求值隨4.75mm通過(guò)率的增多而增大，每增加5%，VMA的要求值增大0.50.8%。Ø 對(duì)密級(jí)配，細(xì)集料通過(guò)量偏離

43、最大密度線，VMA將增大。Ø 增加礦粉量，會(huì)使VMA迅速增大。4) 瀝青飽和度VFA瀝青飽和度是指壓實(shí)瀝青混合料試件礦料間隙中，扣除被集料吸收的瀝青以外的有效瀝青實(shí)體體積占礦料間隙中所占的百分率Ø VFA過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致瀝青含量過(guò)多或VV偏小，Ø VFA過(guò)小，則導(dǎo)致瀝青含量太少或VV偏大。Ø VFA的大小應(yīng)結(jié)合VMA和VV綜合考慮予以確定。2. 瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)1) 分區(qū)目的全國(guó)各地區(qū)氣候條件差異很大，對(duì)瀝青提出的要求也不盡相同，為保證瀝青路面對(duì)氣候的適應(yīng)性，提出了瀝青及瀝青路面的氣候分區(qū)。2) 分區(qū)方法由一、二、三級(jí)區(qū)劃組合而成，三個(gè)數(shù)字分別為高

44、溫分區(qū) 低溫分區(qū) 雨量分區(qū)（1、2、3）（1、2、3、4）（1、2、3、4）數(shù)字越小，表示氣候因素對(duì)瀝青路面的影響越嚴(yán)重3) 分區(qū)指標(biāo)高溫指標(biāo)：近30年設(shè)計(jì)周期最熱月的平均日最高溫度的平均值。低溫指標(biāo)：最近30年的極端最低氣溫的最小值降雨指標(biāo)：最近30年的年平均降雨量的平均值3. 瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1) 馬歇爾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2) 高溫穩(wěn)定性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3) 低溫抗裂性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4) 水穩(wěn)定性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)第四章 瀝青混合料組成設(shè)計(jì)（簡(jiǎn)介）第一節(jié) 普通熱拌瀝青混合料原材料及組成設(shè)計(jì)1. 原材料技術(shù)要求1) 選用瀝青需注意的問(wèn)題根據(jù)公路等級(jí)和路面類(lèi)型、氣候和交通條件、層位及受力特點(diǎn)、施工條件選用瀝青氣候炎熱、重交通

45、：選用高粘度、低標(biāo)號(hào)瀝青氣候寒冷、降溫快：選用低粘度、高標(biāo)號(hào)瀝青溫差較大：選用PI大、感溫性小的瀝青2) 選用粗集料需注意的問(wèn)題Ø 滿(mǎn)足瀝青混合料用粗集料質(zhì)量技術(shù)要求Ø 滿(mǎn)足粗集料與瀝青的粘附性、磨光值的技術(shù)要求表觀密度與吸水率是綜合指標(biāo)，石質(zhì)堅(jiān)硬致密，吸水率小的集料比較耐磨，耐久性好。但并不是說(shuō)密度越大越好，過(guò)分致密的石料破碎面可能比較光滑，不能吸附較多的瀝青，影響瀝青薄膜厚度。3) 選用細(xì)集料需注意的問(wèn)題可用天然砂、機(jī)制砂、石屑應(yīng)潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、有一定級(jí)配石屑與機(jī)制砂的本質(zhì)區(qū)別：石屑為破碎集料過(guò)4.75/2.36mm篩的篩下部分邊角料、強(qiáng)度低、針片狀含量高、含泥量高

46、4) 選用填料需注意的問(wèn)題Ø 堿性石料研磨而成，潔凈、干燥、能自由流出Ø 可以用水泥、石灰代替部分礦粉，用量2% Ø 回收粉塵盡量不要使用，用量填料25%Ø 粉煤灰滿(mǎn)足一定要求時(shí)可以使用，用量填料50%2. 瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方法（馬歇爾法）（還不如參考道材課本）設(shè)計(jì)內(nèi)容：原材料選擇、礦料組成設(shè)計(jì)、瀝青用量設(shè)計(jì)技術(shù)要求：體積指標(biāo)、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)性設(shè)計(jì)三階段：目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)、生產(chǎn)配合比驗(yàn)證1) 目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)選擇熱拌瀝青混合料類(lèi)型依據(jù)道路等級(jí)、所處層位、面層厚度確定確定工程設(shè)計(jì)級(jí)配范圍Ø 通常情況下，取中值

47、6; 考慮交通條件和氣候狀況，選用粗or細(xì)型高溫嚴(yán)重、重交通粗型，VV設(shè)計(jì)取高值溫度偏低、輕交通細(xì)型，VV設(shè)計(jì)取低值Ø 為保證抗車(chē)轍能力，兼顧低溫抗裂性要求，采用“S”級(jí)配適當(dāng)減少dNmax附近粗集料的用量減少0.6mm以下細(xì)集料的用量Ø 采用計(jì)算法或圖解法確定各檔集料的用量比例，驗(yàn)證合成級(jí)配，并進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)Ø 制備試樣Ø 測(cè)定試件的物理力學(xué)指標(biāo)測(cè)定體積參數(shù)密度，計(jì)算VV、VMA、VFA。測(cè)定馬歇爾穩(wěn)定度及流值Ø 試驗(yàn)結(jié)果分析a)繪制瀝青用量(或油石比)與物理一力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖b)確定瀝青混合料的最佳瀝青用量OAC1，取密度和

48、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率、瀝青飽和度中值所對(duì)應(yīng)瀝青用量a1、a2、a3、a4平均值。c)確定瀝青混合料的最佳瀝青用量OAC2，以各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求(不含VMA)的瀝青用量范圍OACminOACmax中值作為OAC2d)確定最佳瀝青用量OAC（OAC1，OAC2之平均）路用性能檢驗(yàn)Ø 高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)Ø 低溫抗裂性能檢驗(yàn)Ø 水穩(wěn)定性檢驗(yàn)（殘留穩(wěn)定度或凍融劈裂強(qiáng)度比）Ø 瀝青混合料滲水系數(shù)檢驗(yàn)注意要點(diǎn)Ø 參考當(dāng)?shù)爻晒?jīng)驗(yàn)，預(yù)估最佳油石比；Ø 各個(gè)環(huán)節(jié)的試驗(yàn)溫度；Ø 試件成型時(shí)的細(xì)節(jié)；Ø 理論密度的確定方法。2)

49、生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)一般使用間歇式拌和機(jī)拌和瀝青混合料，須從各熱料倉(cāng)中取樣進(jìn)行篩分，根據(jù)篩分結(jié)果再進(jìn)行礦料配比計(jì)算，決定各熱料倉(cāng)的供料比例。(1)取熱料倉(cāng)集料篩分，進(jìn)行礦料組成設(shè)計(jì)(2)取目標(biāo)配比最佳油石比及其±0.3%共3個(gè)油石比進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)，測(cè)定物理力學(xué)參數(shù)，確定生產(chǎn)配合比的最佳油石比。(3)確定的最佳油石比與目標(biāo)配合比的差值不宜大于2%。3) 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證Ø 生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段，即試拌試鋪階段；Ø 按照生產(chǎn)配合比試拌、觀察；Ø 試鋪，觀察攤鋪、碾壓過(guò)程和成型混合料的表面狀況，判斷混合料的級(jí)配和油石比。第二節(jié) Superpave瀝青混合料組成設(shè)計(jì)方法S

50、uperpave高性能瀝青路面1. 原材料1) 瀝青性能評(píng)價(jià)Ø 我國(guó)現(xiàn)行瀝青指標(biāo)體系（1）針入度（2）軟化點(diǎn)（3）延度我國(guó)瀝青指標(biāo)體系是以三大指標(biāo)等經(jīng)驗(yàn)性指標(biāo)為核心的指標(biāo)體系。Ø PG分級(jí)PG分級(jí)是唯一的基于道路所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)的性能標(biāo)準(zhǔn)，其物理特性要求相同，但是其試驗(yàn)溫度隨特定條件的改變而改變。PG 64 22：Performance Grade（性能等級(jí)）+平均7天最高路面溫度+最低路面溫度Ø Superpave對(duì)瀝青的選用路面溫度的確定根據(jù)多年氣候數(shù)據(jù)庫(kù)和一定的保證率（>50%），Superpave提供了計(jì)算路表以下20mm的最高溫度和路表最低溫度的

51、辦法。等2) 集料性能評(píng)Ø 粘土含量砂當(dāng)量試驗(yàn)Ø 堅(jiān)固性洛杉磯磨耗試驗(yàn)Ø 安定性硫酸鈉或硫酸鎂溶液中的浸泡損失百分率Ø Superpave級(jí)配設(shè)計(jì)理論ØSHRP采用0.45次方級(jí)配線圖縱坐標(biāo)為集料的通過(guò)百分率ü橫座標(biāo)是粒徑的0.45次方兩個(gè)控制點(diǎn)：控制點(diǎn)和禁區(qū)ü控制點(diǎn)為級(jí)配曲線必須通過(guò)的幾個(gè)特定的尺寸范圍ü禁區(qū)為最大密度線附近0.3-2.36mm范圍不希望級(jí)配通過(guò)的區(qū)域。2. Superpave瀝青混合料設(shè)計(jì)方法1) 試件成型方法傳統(tǒng)馬歇爾擊實(shí)法：Ø 試件成型方法不能模擬施工和行車(chē)壓實(shí)。u 容易將某些顆粒

52、擊碎，而改變混合料級(jí)配組成；u 擊實(shí)方法不能模擬壓路機(jī)和行車(chē)的搓揉碾壓作用。Ø 不適用于開(kāi)級(jí)配瀝青混合料；Ø 瀝青混合料沒(méi)有老化過(guò)程，與現(xiàn)場(chǎng)條件不符。Superpave旋轉(zhuǎn)壓實(shí)Ø 旋轉(zhuǎn)壓實(shí)更接近現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)過(guò)程；Ø 增加了混合料短期老化；Ø 加大了試件直徑（150mm）Ø 試件高度：混合料設(shè)計(jì)為110115 mm水敏感性設(shè)計(jì)為 95 mm。2) 礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)Superpave通過(guò)控制點(diǎn)和限制區(qū)代替了馬歇爾設(shè)計(jì)法中的級(jí)配范圍，禁區(qū)能避則避，如果細(xì)集料棱角性、混合料的體積指標(biāo)能夠滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，即使通過(guò)限制區(qū)混合料也可以接受。至少三種試驗(yàn)

53、級(jí)配，預(yù)估試拌瀝青用量，每種級(jí)配準(zhǔn)備四個(gè)試件，兩個(gè)用于壓實(shí)，兩個(gè)用于測(cè)量最大理論密度；分析混合料體積性質(zhì)并與Superpave混合料設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較，只要符合標(biāo)準(zhǔn)，就可選為設(shè)計(jì)級(jí)配。3) 瀝青用量設(shè)計(jì)根據(jù)設(shè)計(jì)級(jí)配，以0.5%為間隔選用5個(gè)用量旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型試件，計(jì)算在設(shè)計(jì)壓實(shí)次數(shù)時(shí)的VV、VMA、VFA、F/B最佳瀝青用量：選定空隙率為4% 的瀝青用量作為設(shè)計(jì)瀝青用量檢驗(yàn)VMA、VFA，F(xiàn)/B介于0.61.24) 水敏感性評(píng)價(jià)第三節(jié) Marshall（馬歇爾）和SuperPave 混合料比較1. 瀝青標(biāo)準(zhǔn)Marshall法：針入度分級(jí)Superpave法：PG分級(jí)比較:ü針入度分級(jí)體系

54、是經(jīng)驗(yàn)性的和條件性的，但由于方法和所使用的儀器相對(duì)簡(jiǎn)單，易于普及；在一定程度上可以滿(mǎn)足對(duì)瀝青質(zhì)量控制的要求，目前美國(guó)、歐盟、澳大利亞、日本等國(guó)家的現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)仍保留針入度分級(jí)體系；üPG分級(jí)基于道路所在地區(qū)的氣候特點(diǎn)，儀器價(jià)格貴，操作相對(duì)復(fù)雜，技術(shù)性高；雖然在北美比較普及，但其他國(guó)家正在研究和認(rèn)識(shí)中。2. 級(jí)配設(shè)計(jì)Marshall法：泰波公式（n=0.30.7）Superpave法：0.45次方圖比較:ü兩者都是基于最大密實(shí)度理論泰波公式通過(guò)指數(shù)變化確定級(jí)配范圍ü0.45次方圖通過(guò)控制點(diǎn)確定級(jí)配范圍ü0.45次方圖中的“禁區(qū)”存在爭(zhēng)議3. 成型方法Marsh

55、all法：擊實(shí)成型Superpave法：旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型旋轉(zhuǎn)壓實(shí)的優(yōu)點(diǎn):ü將壓實(shí)條件和交通量條件建立起更加密切的關(guān)系ü減少了集料在壓實(shí)過(guò)程中的破碎ü壓實(shí)過(guò)程更接近于實(shí)際路面的壓實(shí)效果ü集料形狀排列更接近于實(shí)際路面的情況4. 體積參數(shù)計(jì)算方法Marshall法：未考慮集料吸收瀝青Superpave法：考慮集料吸收瀝青目前，已經(jīng)借鑒Superpave的計(jì)算方法。現(xiàn)行馬歇爾設(shè)計(jì)，也考慮有效瀝青的計(jì)算。5. 最佳瀝青用量Marshall法：OAC=（OAC1+OAC2）/2，VV不定Superpave法：VV=4%6. 短期老化Marshall法：無(wú)短期老化Supe

56、rpave法：有短期老化老化后混合料呈硬化趨勢(shì)，空隙率變大，穩(wěn)定度變大，流值變小建議馬歇爾設(shè)計(jì)方法中增加老化過(guò)程第四節(jié) GTM瀝青混合料組成設(shè)計(jì)方法美國(guó)工程兵旋轉(zhuǎn)壓實(shí)剪切試驗(yàn)（GYRATORY TETING MACHINE，簡(jiǎn)稱(chēng)GTM）美國(guó)工程兵為解決轟炸機(jī)跑道容易破損的問(wèn)題專(zhuān)門(mén)研發(fā)的采用搓揉方法壓實(shí)瀝青混合料，并且模擬了現(xiàn)場(chǎng)壓實(shí)設(shè)備與隨后交通的作用，具有改變垂直壓力的靈活性。第五章 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一節(jié) 概述1. 瀝青路面設(shè)計(jì)的內(nèi)容及任務(wù)2. 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的原則3. 瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論與方法Ø 經(jīng)驗(yàn)法對(duì)試驗(yàn)路或使用道路的實(shí)驗(yàn)觀測(cè)，建立路面結(jié)構(gòu)（結(jié)構(gòu)層組合、厚度和材料性質(zhì)）、車(chē)輛荷載（軸載大小和作用次數(shù)）和路面使用性能之間的關(guān)系。典型代表：CBR法，AASHTO法Ø 力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法應(yīng)用力學(xué)原理分析路面結(jié)構(gòu)在荷載與環(huán)境作用下的力學(xué)響應(yīng)（應(yīng)力、應(yīng)變和位移），建立力學(xué)響應(yīng)與路面使用性能之間的關(guān)系模型，路面設(shè)計(jì)按使用要求，運(yùn)用關(guān)系模型完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。典型代表：我國(guó)現(xiàn)行瀝青路面設(shè)計(jì)方法、AI法和SHELL法Ø 我國(guó)采用力學(xué)經(jīng)驗(yàn)法，以彈性層狀體系作為力學(xué)分析的理論基礎(chǔ)，以雙圓垂直均布荷載作用下的路面整體沉降（彎沉）和結(jié)構(gòu)層的