瀝青混合料特點(diǎn)和性能

1、瀝青混合料特點(diǎn)和性能Asphalt mixture 課題要點(diǎn) 瀝青混合料的定義（Definition）瀝青混合料的類型（Type）瀝青混合料的特點(diǎn)（Characteristic）瀝青混合料的性能（Performance）瀝青混合料的定義 （The definition of asphalt mixture）定義：瀝青混合料是由瀝青、集料、礦粉按一定的配合比組成的。 瀝青混合料是瀝青混凝土混合料和瀝青碎石混合料的總稱。 瀝青混凝土混合料（Asphalt concrete mixture簡(jiǎn)稱AC） 由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及填料與瀝青在嚴(yán)格控制條件下拌和而成的瀝青混合料。2. 瀝青碎石混合料（A

2、sphalt macadam mixture簡(jiǎn)稱AM） 由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及填料（或不加填料）與瀝青拌和而成的瀝青混合料。常見瀝青混合料符號(hào)：表面理論 (Surface Theory )膠漿理論 (Mortar Theory )瀝青混合料的類型 （The type of asphalt mixture） 瀝青混合料是一種復(fù)合材料，由瀝青、粗集料、細(xì)集料和礦粉以及外加劑所組成。由于組成材料質(zhì)量的差異和數(shù)量的多寡，可形成不同的組成結(jié)構(gòu)，并表現(xiàn)為不同的力學(xué)性能。按結(jié)合料分類按施工溫度分類按礦質(zhì)集料級(jí)配類型分類按混合料密實(shí)度分類按最大粒徑分類按結(jié)構(gòu)分類瀝青混合料的類型按結(jié)合料分類石油瀝青混合料

3、 煤瀝青混合料 彩色瀝青混合料 瀝青混合料2. 按施工溫度分類瀝青混合料熱拌熱鋪瀝青混合料 常溫瀝青混合料 溫拌瀝青混合料 3. 按礦質(zhì)集料級(jí)配類型分類連續(xù)級(jí)配瀝青混合料 間斷級(jí)配瀝青混合料 瀝青混合料4. 按混合料密實(shí)度分類密級(jí)配瀝青混凝土混合料 開級(jí)配瀝青混凝土混合料 瀝青混合料I型瀝青混凝土混合料： 剩余空隙率3%6%II型瀝青混凝土混合料： 剩余空隙率4%10%5. 按最大粒徑分類粗粒式瀝青混合料 中粒式瀝青混合料 細(xì)粒式瀝青混合料 砂粒式瀝青混合料 特粗式瀝青碎石混合料 瀝青混合料6. 按結(jié)構(gòu)分類懸浮-密實(shí)結(jié)構(gòu)骨架-空隙結(jié)構(gòu)骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料 瀝青混合料的特點(diǎn) （The cha

4、racteristics of asphalt mixture）屬?gòu)椝苷承圆牧?，具有一定的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性，路面不需設(shè)置伸縮縫和施工縫，路面平整且有彈性，行車舒服。 路面有一定的粗糙度，雨天具有良好的抗滑性。施工方便，速度快，養(yǎng)護(hù)期短，能及時(shí)開放交通瀝青混合料可分期改造和再生利用瀝青混合料的性能（The performance of asphalt mixture ）高溫穩(wěn)定性 低溫抗裂性 耐久性 疲勞性能 水穩(wěn)定性抗滑性施工和易性高溫穩(wěn)定性定義：高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件下, 能夠抵抗荷載的反復(fù)作用, 不發(fā)生顯著永久變形(不可恢復(fù)變形如車轍、波浪及推移擁包等) , 保持路面平整

5、的特性。破壞形式：車轍（車輛在路面上留下的永久壓痕）；泛油（瀝青面層中的自由瀝青受熱膨脹，直至瀝青混凝空隙無(wú)法容納，溢出路表的現(xiàn)象）推移，擁包，搓板。我國(guó)最常用評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法是：馬歇爾試驗(yàn)和車轍試驗(yàn) 高溫性破壞瀝青路面的泛油瀝青混凝土強(qiáng)度與溫度的關(guān)系溫度（C）+50+200-10-35抗壓強(qiáng)度（MPa）122.5581310171830連續(xù)七天高溫路面各層溫度變化規(guī)律影響高溫穩(wěn)定性的因素影響因素因素變化車轍深度集料表面紋理光滑粗糙減小形狀圓角礫減小尺寸最大粒徑增加減小結(jié)合料勁度增加減小用量增加增加粘度增加減小混合料空隙率增加增加礦料孔隙率VMA增加增加荷載大小增加增加作用次數(shù)增加增加環(huán)境條件溫度

6、增加增加濕度增加一般增加a.馬歇爾穩(wěn)定度（三項(xiàng)指標(biāo)）馬歇爾穩(wěn)定度（MS）：指標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件在規(guī)定溫度和加荷速度下，在馬歇爾儀中最大的破環(huán)荷載（KN）反映混合料的強(qiáng)度指標(biāo)。流值（FL）：達(dá)到最大破環(huán)荷重時(shí)試件的垂直變形（計(jì)）反映混合料變形能力指標(biāo)。馬歇爾模數(shù)(T)國(guó)標(biāo)規(guī)定：馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)評(píng)價(jià)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性對(duì)高速公路、一級(jí)公路，城市快速路、主干路用瀝青混合料，通過(guò)動(dòng)穩(wěn)度試驗(yàn)檢驗(yàn)其抗車轍能力（用于上面層、中面層瀝表混凝土混合料600C時(shí)動(dòng)穩(wěn)定度)高速公路和一級(jí)公路宜不小于800次mm二級(jí)公路，城市主干道宜不小于600次/mm）b.車轍試驗(yàn) 用標(biāo)準(zhǔn)的成型方法，制成300 x300 x500mm的

7、瀝青混合料試件，在600C溫度條件下，以一定的荷載的輪子在同一軌跡上作一定時(shí)間的反復(fù)行走，形成一定的車轍深度，然后計(jì)算試件變形1mm,所需試驗(yàn)車輪行走次數(shù)，即為動(dòng)穩(wěn)定度。低溫抗裂性 定義：抵抗低溫收縮裂縫的能力破壞形式：瀝青低溫抗裂性的機(jī)理： 瀝青路面低溫時(shí)強(qiáng)度增大，但變形能力降低。急驟降溫產(chǎn)生溫度梯度，面層受到下部約束產(chǎn)生拉應(yīng)力，降溫也使得瀝青混合料勁度增加，導(dǎo)致混合料拉應(yīng)力大于抗拉強(qiáng)度而開裂。裂縫橫向裂縫縱向裂縫網(wǎng)狀裂縫荷載型橫向裂縫非荷載型橫向裂縫溫縮裂縫反射裂縫瀝青混合料的抗拉強(qiáng)度與溫度關(guān)系：溫度（C）1050-5-10-15-20-25抗拉強(qiáng)度（MPa）0.0720.1850.394

8、0.6370.9710.9930.9360.844結(jié)論：隨著溫度的降低，抗拉強(qiáng)度增大，當(dāng)?shù)陀谀骋粶囟戎螅估瓘?qiáng)度又隨之降低，抗拉強(qiáng)度與溫度的關(guān)系曲線出現(xiàn)一峰值。峰值所對(duì)應(yīng)的溫度即所謂瀝青混合料的脆化溫度。影響因素：瀝青性質(zhì)（瀝青油源、溫度敏感性、低溫勁度等）瀝青混合料的組成（瀝青用量、礦料組成級(jí)配）路面結(jié)構(gòu)幾何尺寸（寬度、厚度）瀝青混合料的耐久性 定義：瀝青混合料受氣候影響發(fā)脆逐漸喪失粘結(jié)力等各種良好性能的能力。瀝青的老化過(guò)程： 瀝青老化是指瀝青在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工、施工及使用過(guò)程中在空氣、熱、光照和碾壓作用下產(chǎn)生性能下降的現(xiàn)象。老化原因： 膠質(zhì)、芳香酚和飽和酚（揮發(fā)）含量減小，瀝青質(zhì)含量增加

9、；空氣的氧化作用，使瀝青組分發(fā)生變化；瀝青分子結(jié)構(gòu)的硬化（聚合作用）。導(dǎo)致瀝青使用性能變壞，從而影響了路面的耐久性。 瀝青的老化過(guò)程（1）短期老化運(yùn)輸和貯存過(guò)程的老化（影響不大）；拌和過(guò)程的熱老化（瀝青短期老化的最主要階段）；施工期的老化。（2）長(zhǎng)期老化 特點(diǎn)：使用早期者如對(duì)急劇變小，隨后變化緩慢； 老化主要發(fā)生在路標(biāo)與大氣接觸部分；混合料的空隙率是影響老化的主要因素；瀝青針入度減小至3550時(shí)，路面易開裂，針入度25時(shí)，易龜裂。 瀝青的老化過(guò)程瀝青路面的耐老化性能破壞形式： 裂縫； 松散； 磨損。注：瀝青路面的老化使瀝青混合料的勁度不斷提高，對(duì)瀝青路面的高溫抗車轍能力是有益的。老化影響瀝青路

10、面的使用壽命主要反映在低溫抗裂性能和抗疲勞性能上。由于瀝青老化，瀝青混合料的勁度模量增大，極限拉伸應(yīng)變變小，應(yīng)力松弛性能變小，低溫抗裂性能降低；同時(shí)交通疲勞和溫度應(yīng)力疲勞的極限破壞應(yīng)變變小，疲勞破壞的次數(shù)減少，抗疲勞性能降低。瀝青路面的老化影響因素：路面鋪筑時(shí)的加熱作用；路面建成后的自然因素和交通荷載作用；瀝青混合料的勁度（礦料級(jí)配、瀝青種類和用量、混合料的壓實(shí)程度和空隙率、試驗(yàn)的溫度、加荷速度和應(yīng)力級(jí)等）。瀝青路面的耐老化性能四、 瀝青路面的抗疲勞性能定義：瀝青混合料在反復(fù)荷載（包括交通和溫度荷載）作用下的抗破壞能力；疲勞極限：低溫、常溫時(shí)表現(xiàn)為疲勞斷裂，高溫 時(shí)表現(xiàn)為塑性變形累計(jì)，無(wú)明顯疲

11、勞極限。彎拉疲勞剪切疲勞影響因素：荷載條件（荷載歷史、作用周期）；材料性質(zhì)（混合料的勁度、瀝青用量以及空隙率）；環(huán)境條件（溫度、濕度）。瀝青路面的抗疲勞性能瀝青混合料水穩(wěn)定性定義：抵抗瀝青混合料受水的侵蝕逐漸產(chǎn)生瀝青的剝離、掉粒、松散、坑槽而破壞的能力。破壞形式：松散；坑槽（在行車作用下路面骨料局部脫落而產(chǎn)生的坑洼）；瀝青路面的水損害瀝青路面的坑槽附1：水損害產(chǎn)生機(jī)理 一般認(rèn)為瀝青混凝土路面面層的損害主要由粘附力的損失和粘結(jié)力的損失造成的。粘附力損失是指外界的水進(jìn)入瀝青和礦料之間的界面上使瀝青膜脫落（造成瀝青剝落）。粘結(jié)力損失是指瀝青混凝土內(nèi)部的水使瀝青軟化和瀝青與礦料之間的粘結(jié)力減弱。這兩種

12、現(xiàn)象是同時(shí)存在并相互影響的。瀝青與礦料表面的粘附剝落機(jī)理的具體力學(xué)分析理論有很多，其中極性理論被大多數(shù)研究者所接受。瀝青路面的水穩(wěn)定性能（1） 集料-瀝青機(jī)械粘附力約為 5kcal/mol；范德華力約為 5kcal/mol。（2）集料-水氫鍵力約為 10kcal/mol；范德華力約為 5kcal/mol。 （ 1 kcal = 4.19103J） 集料-瀝青的粘附熱力值較小，極易被熱力值較高的集料-水的粘附所取代，水一旦進(jìn)入集料-瀝青界面，必將取代瀝青而使其發(fā)生剝離。影響因素：瀝青混合料的性質(zhì)（集料、瀝青）；施工碾壓的影響（施工工藝）；路面排水的影響。瀝青路面的水穩(wěn)定性能六. 表面層瀝青混合料的抗滑性 瀝青路面的抗滑性與所用礦料的表面構(gòu)造深度, 顆粒性狀與尺寸, 抗磨光性有著密切關(guān)系。礦料的表面構(gòu)造深度取決于礦料的礦物組成、化學(xué)成分及風(fēng)化程度; 顆粒形狀與尺寸跟礦務(wù)組成和加工方法相關(guān); 抗磨光性則受到上述所有因素加上礦粉成分硬度的影響。因此, 用于瀝青路面表層的粗集料應(yīng)選用表面粗糙、堅(jiān)硬、耐磨、抗沖擊性好的碎石或破碎礫石集料。 微觀構(gòu)造用集料的磨光值表征, 宏觀構(gòu)造用壓實(shí)后的路表構(gòu)造深度試驗(yàn)評(píng)價(jià)。構(gòu)造深度試驗(yàn)是將25 ml 的0. 15 0. 3 mm 標(biāo)準(zhǔn)干砂攤鋪在路面上, 然后用底面貼有橡膠片的推平板, 仔細(xì)地將砂攤平