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)材料的級配類型及混合料的密實(shí)度分類連續(xù)密級配瀝青混合料AC、ATB

半開級配瀝青混合料AM

開級配瀝青混合料OGFC、ATPB

間斷級配瀝青混合料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——多級空間網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的多級分散系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)：級配為理想的最佳級配特點(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——主要高溫時由于抗剪強(qiáng)度不足，塑性變形過剩而產(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，分散介質(zhì)抵抗剪切作用力大。2）礦質(zhì)混合料的性能①級配是影響之一：級配良好。符合要求：密級配（c大，φ?。?、開級配（c小，φ大）、間斷級配（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）：單位質(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，過低會使路面開裂。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：試件破壞時的最大荷載

流值FL

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

馬歇爾模數(shù)：T=馬歇爾試驗(yàn)儀馬歇爾自動擊實(shí)儀瀝青路面的車轍現(xiàn)象瀝青路面車轍形成過程瀝青路面的車轍現(xiàn)象瀝青路面車轍形成過程瀝青路面車轍形成過程壓密變形剪切流動瀝青路面的車轍現(xiàn)象車轍試驗(yàn)DS——瀝青混合料動穩(wěn)定度(次/mm)d1，d2——時間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：評價方法：低溫蠕變試驗(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)、混合料的級配組成、瀝青用量超過瀝青最佳用量增加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：級配、瀝青用量、礦粉（過多不宜壓實(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，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）、低溫（4個）、濕度（4個）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)號選擇考慮因素：氣候條件：公路等級：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，其用量不得超過填料總量的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)測定：篩分曲線、相對密度（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.對角線：級配中值。篩孔尺寸確定：通過百分率——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）測定力學(xué)指標(biāo)（馬歇爾穩(wěn)定度、流值）4）測試結(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。密級配瀝青混凝土混合料

各種粒徑的顆粒級配連續(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)定級配的礦料，