第6講瀝青混合料

PAGEPAGE14第五講瀝青混合料一、瀝青混合料的種類瀝青混合料是由礦料與瀝青結合料拌和而成的混合料的總稱。1．按材料組成及結構分為：連續(xù)級配、間斷級配混合料。1）.連續(xù)級配混合料按級配原則，從大到小各粒級都有，并按比例相互搭配組成的礦料與瀝青結合料拌和而成的混合料。2）.間斷級配混合料連續(xù)級配級配組成中缺少1個或幾個粒徑檔次（或用量很少）的礦料與瀝青結合料拌和而成的混合料。3）.瀝青馬蹄脂碎石混合料由瀝青結合料與少量的纖微穩(wěn)定劑、細集料以及較多量的填料（礦粉）組成的瀝青馬蹄脂，填充于間斷級配的粗集料骨架間隙組成的瀝青混合料。2．按礦料級配組成及空隙率大小分為：密級配、半開級配、開級配混合料。1）.密級配瀝青混合料按密實級配原理設計組成的礦料與瀝青結合料拌和而成的、設計空隙率較?。?～6%））的密實型瀝青混凝土混合料（以AC表示）和密實型瀝青穩(wěn)定碎石混合料（以ATB表示）。按關鍵性篩孔通過率的不同又可分為細型、粗型密級配瀝青混合料。粗集料嵌擠作用較好的也稱嵌擠密級配瀝青混合料。2）.半開級配瀝青碎石混合料由適當比例的粗集料、細集料及少量填料(或不加填料)與瀝青結合料拌和而成，經(jīng)馬歇爾標準擊實成型的試件的剩余空隙率在6%%～12%的瀝青混合料（以AM表示）。3）.開級配瀝青混合料礦料級配主要由粗集料嵌擠組成，細集料及填料較少，設計空隙率為18%的瀝青混合料。4）.瀝青穩(wěn)定碎石混合料（簡稱瀝青碎石）由礦料和瀝青組成具有一定級配要求的混合料，按空隙率、集料最大粒徑、添加礦粉數(shù)量的多少，分為密級配瀝青碎石（ATB）、開級配瀝青碎石（OGFC表面層及ATPB基層）、半開級配瀝青碎石（AM）。3．按公稱最大粒徑分為：特粗式（公稱最大粒徑等于或大于31.5mm）、粗粒式（公稱最大粒徑為26.5mm）、中粒式（公稱最大粒徑為16mm或19mm）、細粒式（公稱最大粒徑為9.5mm或13.2mm）、砂粒式（公稱最大粒徑小于9.5mm）瀝青混合料。4．按制造工藝分為：熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料、再生瀝青混合料等。二、技術性質及標準（一）、技術性質瀝青路面是暴露在自然界中的結構物，除了直接承受車輛交通荷載作用外，還受到各種自然因素的影響，因此要求路面既要有承受交通荷載作用的穩(wěn)定性，還要有抵抗自然因素作用的耐久性；同時為了保證行車安全、舒適、高速，要求路面還必須具有特殊表面特性，即抗滑性。路面的這些性能，都是瀝青混合料應該具備的。1.高溫穩(wěn)定性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是指在高溫季節(jié)，在車輛荷載長期作用下，路面不產(chǎn)生車轍和波浪等病害的性能。瀝青混合料的特點是強度和抗變形能力隨溫度升降而產(chǎn)生變化，溫度升高時，瀝青的粘滯度降低，礦料之間的粘結力削弱，導致強度降低。溫度降低時情況正好相反。影響瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的主要因素一是瀝青和礦料的性質及其相互作用的特性，二是礦料的級配組成。JTGF40--2004規(guī)定采用馬歇爾穩(wěn)定度和流值來評價瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性；對高速公路、一級公路、城市快速路、主干路的瀝青混合料，還應通過動穩(wěn)定度試驗檢驗其抗車轍能力。1）.馬歇爾穩(wěn)定度（MS）和流值（FL）穩(wěn)定度是指標準尺寸試件在規(guī)定溫度和加荷速度下，在馬歇爾儀上受壓至破壞時的最大荷載(kN)；流值是達到最大破壞荷載時試件的垂直變形(以mm計)。2）.動穩(wěn)定度（DS）在規(guī)定的試件尺寸、溫度和輪壓（著地壓力）下，試驗輪在試板上沿同一軌跡按要求的速度做往復運動，通過變形量測裝置測量不同時間輪跡的深度，以每產(chǎn)生1mm深的輪跡變形，試驗輪的行走次數(shù)作為動穩(wěn)定度。動穩(wěn)定度試驗也稱車轍試驗。動穩(wěn)定度是一個驗證性指標，即在礦料配合比和瀝青用量確定以后，成型車轍試件進行車轍試驗，當試驗結果滿足技術標準要求，則驗證試驗通過，否則重新進行配合比調整試驗。2.低溫抗裂性在氣候寒冷地區(qū)，冬季氣溫下降，特別是急驟降溫時，瀝青混合料發(fā)生收縮，如果收縮受阻就會產(chǎn)生拉應力，該應力超過瀝青混合料的抗拉強度，路面就會產(chǎn)生開裂。因此瀝青混合料不僅應具備高溫穩(wěn)定性，同時還要具有低溫抗裂性，以保證路面在低溫季節(jié)不產(chǎn)生裂縫。影響低溫開裂的因素很多，從瀝青混合料本身講，與瀝青的性質、瀝青含量、礦質混合料的級配等有關。瀝青粘滯度大，或瀝青含量較大，瀝青混合料具有較高的低溫抗裂性。密級配瀝青混合料低溫抗裂性較開級配瀝青混合料高。瀝青混合料低溫抗裂性用低溫彎曲試驗的破壞應變評價，采用棱柱體試件，在-10℃、加載速率50mm/min的條件下進行彎曲試驗，測定破壞強度、破壞應變、破壞勁度模量，并根據(jù)應力應變曲線的形狀，綜合評價瀝青混合料的低溫抗裂性能。該方法主要限于密級配瀝青混合料。3.水穩(wěn)性由水引起的瀝青路面損壞稱為水損壞。在瀝青混合料配合比設計試驗階段，對其抗水損害能力應給予充分的考慮。瀝青混合料的水穩(wěn)性從兩個方面進行評價，一是從原材料方面進行評價；二是從瀝青混合料方面進行評價。青與石料的粘附性粗集料表面被瀝青膜裹附后，抵抗受水浸蝕造成剝落的能力稱為瀝青與粗集料的粘附性。提高粘附性，可以提高混合料的水穩(wěn)性。粘附性試驗方法見第四章。留穩(wěn)定度殘留穩(wěn)定度是驗證性試驗指標。馬歇爾試驗按試驗時的浸水條件的不同，分為標準馬歇爾試驗、浸水馬歇爾試驗和真空飽水馬歇爾試驗，三者均是在60℃的溫度下測定馬歇爾穩(wěn)定度，區(qū)別在于浸水條件不同。標準馬歇爾試驗試件在60℃的水中保持時間為30min～40min；浸水馬歇爾試驗在60℃的水中保持時間為48h；真空飽水是將試件在規(guī)定的真空度下維持一定的時間后，靠負壓使試件浸冷水飽和后恢復常壓，再在60℃的水中保持48h。浸水馬歇爾穩(wěn)定度與標準馬歇爾穩(wěn)定度的比值稱為殘留穩(wěn)定度；真空飽水馬歇爾穩(wěn)定度與標準馬歇爾穩(wěn)定度的比值稱為真空飽水殘留穩(wěn)定度，均用百分數(shù)表示，都是表示混合料水穩(wěn)定性的指標（試驗方法見第四節(jié)馬歇爾試驗）。3）凍融劈裂強度比對年最低平均氣溫低于-21.5℃寒冷地區(qū)，還需要用凍融劈裂強度比檢驗瀝青混合料的水穩(wěn)性。該指標比上述殘留穩(wěn)定度條件更苛刻一些。用兩面擊實50次的馬歇爾試件，常溫下浸水20min，在98.3kPa～98.7kPa的真空條件下保持15min，在-18℃的冰箱中冷凍16h，在60℃的水中保持24h完成一個凍融循環(huán)，在25℃的水中保持2h后測定劈裂強度，與未進行凍融循環(huán)的同溫度劈裂強度之比，即為凍融劈裂強度比，用百分數(shù)表示。4）飽水率吸水率和飽水率是反映混合料吸水能力的兩項指標，吸水率是試件在常壓條件下，吸水的體積與瀝青混合料的體積之比，吸水率的試驗方法完全與表干密度試驗方法一樣。飽水率是試件在真空條件下吸水的能力，用吸水的質量與試件干質量之比表示。飽水率不單獨作為瀝青混合料的性能指標，是針對其它試驗有需要對試件進行飽水處理（如凍融劈裂）而設立的方法。另外，當試件的礦料配合比例和瀝青含量未知，測定空隙率有困難時，用飽水率可大體上反映其空隙率，在舊路調查時常有用。也可用于瀝青混合料生產(chǎn)的質量控制。4.耐久性瀝青混凝土路面，長期受自然因素的作用，為保證路面具有較長的使用年限，要求瀝青混合料必須具有較好的耐久性。我國現(xiàn)行規(guī)范采用粘附性、空隙率、飽和度(即瀝青填隙率)和殘留穩(wěn)定度等指標來表征瀝青混合料的耐久性。1）空隙率空隙率是指壓實的瀝青混合料試件中，空隙體積占試件總體積的百分數(shù)，由試件的表干相對密度和最大相對密度計算求得。就瀝青混合料的組成結構而言，耐久性首先取決于瀝青混合料的空隙率。空隙率的大小與礦質骨料的級配、瀝青材料的用量以及壓實程度等有關。從耐久性角度出發(fā)，希望瀝青混合料空隙率盡量小，以防止水的滲入和日光紫外線對瀝青的老化作用等，但是一般瀝青混合料中均應留有一定的空隙率，以備夏季瀝青材料膨脹，引起路面熱穩(wěn)定方面的問題。瀝青混合料空隙率與水穩(wěn)定性有關?？障堵蚀?，且瀝青與礦料粘附性差的混合料，在飽水后石料與瀝青粘附性降低，易發(fā)生剝落，同時顆粒相互推移產(chǎn)生體積膨脹以及出現(xiàn)力學強度顯著降低等現(xiàn)象，引起路面早期破壞。2）飽和度壓實瀝青混合料中，瀝青體積占礦料骨架以外的空隙體積的百分率，亦稱瀝青填隙率。飽和度和空隙率是瀝青混合料配合比設計中要平衡的一對矛盾，飽和度越大，混合料的空隙率越小，混合料的熱穩(wěn)定性相對較差，但低溫穩(wěn)定性較好。反之亦然。3）瀝青用量瀝青路面的使用壽命還與混合料中的瀝青含量有很大的關系。當瀝青用量較正常用量小時，則瀝青膜變薄，混合料的延伸能力降低，脆性增加；瀝青用量偏少還將使混合料的空隙率增大，飽和度降低，瀝青膜暴露面積較大，加速了老化作用。同時增加了滲水率，加強了水對瀝青的剝落作用。有研究認為，瀝青用量較最佳瀝青用量少0.5％的混合料能使路面使用壽命減少一半以上。5.抗滑性隨著現(xiàn)代高速公路的發(fā)展，對瀝青混合料路面的抗滑性提出更高的要求。瀝青混合料路面的抗滑性與礦質集料的微表面性質、混合料的級配組成以及瀝青用量等因素有關。因此從原材料的角度講，路面的抗滑性通常用石料的磨光值、瀝青的含蠟量來評價（見砂石材料、瀝青各章）；從混合料配合比例的角度講取決于瀝青用量；從路面結構的角度講通常用路面的摩擦系數(shù)來評價（見路面結構檢測）。1）集料磨光值?，F(xiàn)行施工技術規(guī)范(JTGF40--2004)對抗滑層集料提出了磨光值、道瑞磨耗值和沖擊值等三項指標，為了使瀝青路面有足夠的抗滑性，選擇原材料時要特別注意粗集料的耐磨光性，應選擇硬質有棱角的集料。但硬質集料往往屬于酸性集料，與瀝青的粘附性差，可以通過摻加抗剝劑等措施改善粘附性。2）瀝青用量。瀝青用量對抗滑性的影響非常敏感，瀝青用量超過最佳用量的0.5％即可使抗滑系數(shù)明顯降低。3）含蠟量。瀝青含蠟量對瀝青混合料抗滑性有明顯的影響，現(xiàn)行施工技術規(guī)程（JTGF40--2004）規(guī)定，重交通量道路石油瀝青含蠟量應不大于2.2％。6抗老化性老化試驗分為短期老化和長期老化，短期老化采用松散試樣，其效果相當于瀝青混合料在施工拌和和鋪筑過程中的老化；長期老化采用壓實的混合料試樣，其效果相當于壓實的瀝青混合料路面在5～7年的使用年限內的全部老化過程。短期老化的混合料可以用來評價混合料的高溫穩(wěn)定性；長期老化的混合料可以用來評價混合料的低溫抗裂、疲勞、水損害等在使用過程中逐漸發(fā)生的破壞性性能指標；也適用于與未進行老化試驗的混合料的性能比較，以評價混合料的抗老化性能。但由于現(xiàn)行規(guī)范的一系列性能指標都是建立在以新拌瀝青混合料為基礎的試驗上，采用老化后的混合料評價瀝青混合料的各項性能，涉及到新的指標體系的建立。所以在現(xiàn)階段，主要用于添加抗剝落劑的瀝青混合料的試驗，以評價抗剝落劑的效果。據(jù)試驗證明，一些抗剝落劑在剛加入混合料后效果很明顯，但經(jīng)老化后粘附性等級顯著下降，因此用老化后的瀝青混合料評價抗剝落劑的效果不失為一種好方法。（二）、技術標準現(xiàn)行《瀝青路面施工技術規(guī)范》(JTGF40--2004)規(guī)定，熱拌瀝青混合料配合比設計采用馬歇爾法，各類混合料的技術標準分別見表5-1～5-8。密級配瀝青混凝土混合料馬歇爾試驗技術標準表5-1試驗指標高速公路、一級公路其他等級公路行人道路單位夏炎熱區(qū)（1-1、1-2、1-3、1-4）夏熱區(qū)及嚇涼區(qū)（2-1、2-2、2-3、2-4、3-2）中輕交通重載交通中輕交通重載交通擊實次數(shù)（雙面）次755050試件尺寸mmφ101.6×63.5空隙率VV深約90mm以內%3～54～62～43～53～62～4深約90mm以下%3～62～43～63～6-穩(wěn)定度MS不小于kN853流值FLmm2～41.5～42～4.52～42～4.52～5礦料間隙率VMA不小于設計空隙率（%）%相應于以下公稱最大粒徑（mm）的最小VMA及VFA技術要求（%）26.5191613.29.54.752101111.51213153111212.51314164121313.51415175131414.51516186141515.5161719瀝青飽和度VFA%55～7065～7570～85注：1.對空隙率大于5%的夏炎熱區(qū)重載交通路段，施工時應至少提高壓實度1個百分點；2.當設計空隙率不是整數(shù)時，由內插確定要求的VMA最小值；3.對改性瀝青混合料，馬歇爾試驗的流值可適當放寬。瀝青穩(wěn)定碎石混合料馬歇爾試驗技術標準表5-2試驗指標單位密級配基層（ATB）半開級配面層（AM）排水式開級配磨耗層（OGFC）排水式開級配基層（ATPB）公稱最大粒徑mm26.5等于或大于31.5等于或小于26.5等于或小于26.5所有尺寸馬歇爾試件尺寸mmφ101.6×63.5φ152.4×95.3φ101.6×63.5φ101.6×63.5φ152.4×95.3擊實次數(shù)（雙面）次75112505075空隙率VV%3～66～10不小于18不小于18穩(wěn)定度不小于kN7.5153.53.5-流值mm1.5～4實測瀝青飽和度VFA%55～7040～70--密級配基層ATB的礦料間隙率VMA不小于%設計空隙率（%）ATBATBATB41111.51251212.51361313.514注：在干旱地區(qū)，可將密級配瀝青穩(wěn)定碎石基層的空隙率適當放寬到8%。SMA混合料馬歇爾試驗技術標準表5-3試驗項目單位技術要求試驗方法不使用改性瀝青使用改性瀝青馬歇爾試件尺寸Mmφ101.6×63.5T0702馬歇爾試件擊實次數(shù)次兩面各50T0702空隙率VV%3～4T0708礦料間隙率VMA，不小于%17.0T0708粗集料骨架間隙率VCAmax，不大于-VACDRBT0708瀝青飽和度VFA%75～85T0708穩(wěn)定度，不小于Kn5.56.0T0709流值Mm2～5-T0709謝倫堡瀝青析漏試驗的結合料損失%不大于0.2不大于0.1T0732肯塔堡飛散試驗的混合料損失或浸水飛散試驗%不大于20不大于15T0733注：1.對集料堅硬不易擊碎，通行重載交通的路段，可將擊實次數(shù)增加兩面?zhèn)€75次；2.對高溫穩(wěn)定性要求較高的重載交通路段或炎熱地區(qū)，設計空隙率允許放寬到4.5%，VMA允許放寬到16.5%（SMA-16）或16%（SMA-19），VFA允許放寬到70%；3.試驗粗集料骨架間隙率VCA的關鍵性篩孔，對SMA-19、SMA-16是指4.75mm，對SMA-13、SMA-10是指2.36mm；4.穩(wěn)定度難以達到要求時，容許放寬到5.0KN（非改性）或5.5KN（改性），但穩(wěn)定度檢驗必須合格。OGFC混合料技術標準表5-4試驗項目單位技術要求試驗方法馬歇爾試件尺寸mmφ101.6×63.5T0702馬歇爾試件擊實次數(shù)次兩面各50T0702空隙率VV%18～25T0708馬歇爾穩(wěn)定度，不小于KN3.5T0709謝倫堡瀝青析漏損失%＜0.3T0732肯塔堡飛散試驗損失%＜20T0733瀝青混合料動穩(wěn)定技術標準表5-5氣候條件與技術指標相應于下列氣候分區(qū)所要求的動穩(wěn)定（次/mm）試驗方法七月平均最高氣溫（℃）及氣候分區(qū)＞3020～30＜301．夏炎熱區(qū)2.夏熱區(qū)3.夏涼區(qū)1-11-21-31-42-12-22-32-43-2普通瀝青混合料，不小于8001000600800600T0719改性瀝青混合料，不小于24002800200024001800SMA混合料非改性，不小于1500改性，不小于3000OGFC混合料1500（一般交通路段）3000（重交通路段）注：1.如果其他月份的平均最高氣溫高于七月時，可使用該月平均最高氣溫；2.在特殊情況下，如鋼橋面鋪裝，重載車特別多或縱坡較大的長距離上坡路段、廠礦專用道路，可酌情提高動穩(wěn)定的要求；3.因氣候寒冷確需要使用針入度很大的瀝青（如大于100），動穩(wěn)定難以達到要求，或因采用石灰?guī)r等不很堅硬的石料，改性瀝青混合料的動穩(wěn)定難以達到要求等特殊情況，可酌情降低要求；4.為滿足炎熱地區(qū)及重載車要求，在配合比設計時采取減少最佳瀝青用量的技術措施時，可適當提高試驗溫度或增加試驗荷載進行試驗，同時增加試件的碾壓成型密度和施工壓實度要求；5.車轍試驗不得采用二次加熱的混合料，試驗必須檢驗其密度是否符合試驗規(guī)程的要求；6.如需要對公稱最大粒徑等于或大于26.5mm的混合料進行車轍試驗，可適當增加試件的厚度，但不宜作為評定合格與否的依據(jù)。瀝青混合料水穩(wěn)定性檢驗技術標準表5-6氣候條件與技術指標相應于下列氣候分區(qū)的技術要求（%）試驗方法年降雨量（mm）及氣候分區(qū)＞1000500～1000250～500＜2501.潮濕區(qū)2.濕潤區(qū)3.半干區(qū)4.干旱區(qū)浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度（%），不小于普通瀝青混合料8075T0790改性瀝青混合料8580SMA混合料普通瀝青75改性瀝青80凍融劈裂試驗殘留強度比（%），不小于普通瀝青混合料7570T0729改性瀝青混合料8075SMA混合料普通瀝青75改性瀝青80瀝青混合料低溫彎曲試驗破壞應變（με）技術標準表5-7氣候條件與技術指標相應于下列氣候分區(qū)所要求的破壞應變（με）試驗方法年極端最低氣溫（℃）及氣候分區(qū)＜-37.0-21.5～-37.0-9.0～-21.5＞-9.01.冬嚴寒區(qū)2.冬寒區(qū)3.冬冷區(qū)4.冬溫區(qū)1+-12-11-22-23-21-32-31-42-4普通瀝青混合料260023002000T0728改性瀝青混合料300028002500瀝青混合料試件滲水系數(shù)（ml/min）技術標準表5-8級配類型滲水系數(shù)要求（ml/min）試驗方法密級配瀝青混凝土，不大于120SMA混合料，不大于80T0730OGFC混合料，不小于實測三、試件制作及密度試驗1.試件制作瀝青混合料試驗，不同的試驗項目，試件的形狀、規(guī)格不同，成型的方法也不同，常用的成型方法包括擊實法、靜壓法、輪碾法、搓揉法、振動成型法等，后兩種方法在生產(chǎn)上還未普及。1）擊實法主要用于馬歇爾試件成型。2）輪碾法主要用于制作板狀試件，如車轍試板，以及需要用板狀試件切割加工的試件，如棱柱體小梁。3）靜壓法主要用于制作圓柱體試件或小梁試件，當用板試件切割或鉆芯有困難時可采用靜壓法成型。2.密度試驗方法瀝青混合料的密度，從計算混合料的空隙率、礦料間隙率、飽和度等各項體積參數(shù)的角度講，需要的是按表干法測得的毛體積密度或毛體積相對密度。但是由于瀝青混合料類型的多樣性，空隙率大小差別很大，使表干法適用性受到限制，因此就派生出其它的試驗方法，這些方法在各自的適用范圍內對解決問題帶來一定的方便和可能。因此瀝青混合料的類型、密實情況不同，密度的試驗方法也不同，密度試驗方法包括表干法、水中重法、蠟封法和體積法。各方法的適用條件如表5-9所示。密度試驗方法適用范圍參考表5-9方法名稱混合料類型吸水性密度名稱用途表干法密實及較密實的混凝土、抗滑表層、SMA吸水率小于2%毛體積密度、毛體積相對密度用毛體積相對密度計算試件空隙率、礦料間隙率水中重法密實混凝土幾乎不吸水表觀密度、表觀相對密度用表觀相對密度代替表干法的毛體積相對密度計算試件空隙率、礦料間隙率蠟封法瀝青混凝土、瀝青碎石吸水率大于2%毛體積密度、毛體積相對密度用毛體積相對密度計算試件空隙率、礦料間隙率體積法瀝青碎石、大空隙開級配瀝青混合料透水性毛體積密度、毛體積相對密度用毛體積相對密度計算試件空隙率、礦料間隙率1）表干法是通過測量試件的空氣中質量、水中質量和表干質量（吸飽水后用濕毛巾擦干后的空氣中質量）計算試件毛體積密度和毛體積相對密度的試驗方法。2）水中重法是用試件的空氣中質量和水中質量計算試件表觀密度的方法，是瀝青混合料密度試驗方法中最簡單的方法。用此方法測定的表觀密度，與其他三種方法測得的毛體積密度在意義上是完全不同的，但當試件非常密實時，對密度的影響很小，因此可以代替表干法測定混合料的密度。3）蠟封法對空隙率比較大的試件，用前兩種方法測定試件的密度，稱水中質量時，由于水進入試件內部，影響混合料毛體積密度的試驗結果，所以采用蠟封的辦法，在試件表面封一層蠟，然后稱水中質量。但封過蠟的試件不能測穩(wěn)定度和流值，是這一方法的最大弊端，一般只能增加試件的數(shù)量來解決。4）體積法有時混合料的空隙率比較大，用蠟封法不能將試件的表面空隙封住，甚至有蠟通過空隙進入試件內部，在這種情況下應考慮使用體積法，因此，體積法是沒有辦法的辦法，試驗結果的精度是很低的。3.理論最大相對密度試驗方法理論最大相對密度是指單位體積（包括粗細集料、填料、瀝青的全部實體體積及全部礦料顆粒的閉口孔隙、部分開口孔隙體積）壓實的瀝青混合料的質量與同體積水的密度的比值，無量綱。簡單講是指壓實的瀝青混合料空隙率等于零時的單位體積質量與同體積水的密度的比值。是計算瀝青混合料空隙率的參數(shù)之一。由于最大相對密度早先沒有試驗方法，通過組成材料的有關參數(shù)計算得出，所以稱理論密度?，F(xiàn)在雖有試驗方法，但一般瀝青混合料配合比設計仍采用計算法，也可以采用試驗實測；舊路調查只能采用試驗法。1）瀝青混合料理論最大相對密度試驗（真空法）2）瀝青混合料理論最大相對密度試驗（溶劑法）四、瀝青混合料配合比設計瀝青混合料包括密級配瀝青混凝土和密級配、半開級配、開級配瀝青碎石。按JTGF40--2004的規(guī)定，高速公路、一級公路的瀝青混合料配合比設計分為目標配合比、生產(chǎn)配合比和生產(chǎn)驗證配合比三個階段進行。每個階段要解決的問題有兩個：即確定礦料的配合比例和確定瀝青用量。（一）、組成材料瀝青混合料的技術性質在很大程度上決定于組成材料的性質及其配合比例。因此，正確選擇符合質量要求的組成材料，是保證瀝青混合料具有良好的技術性質的前提。1.瀝青1）.瀝青品種選擇瀝青路面的瀝青材料可以采用粘稠石油瀝青、改性瀝青、煤瀝青、乳化石油瀝青和液體石油瀝青等，煤瀝青不得用于面層熱拌瀝青混合料。熱拌瀝青混合料多采用粘稠石油瀝青或聚合物改性石油瀝青。道路粘稠石油瀝青的技術標準見表5-1，聚合物改性瀝青的技術標準見表5-2。2）.瀝青標號的選擇瀝青混合料用瀝青的標號，根據(jù)道路所在地區(qū)的氣候分區(qū)確定。氣候分區(qū)由三級區(qū)劃組成，一級區(qū)劃為高溫分區(qū)；二級區(qū)劃為低溫分區(qū)；三級區(qū)劃為降雨量分區(qū)。瀝青標號的選擇只涉及高溫、低溫兩個分區(qū)。見表5-10和表5-11。如果道路所在地區(qū)為夏熱冬冷區(qū)，其氣候分區(qū)即為2-3。高溫分區(qū)指標（一級區(qū)劃）表5-10高溫氣候區(qū)123氣候區(qū)名稱夏炎熱區(qū)夏熱區(qū)夏涼區(qū)最熱月平均最高氣溫（℃）＞3020～30＜30低溫分區(qū)指標（二級區(qū)劃）表5-11低溫氣候區(qū)1234氣候區(qū)名稱冬嚴寒區(qū)冬寒區(qū)冬冷區(qū)冬溫區(qū)極端最低氣溫（℃）＜-37。5-37～-21.5-21.5～-9.0＞-9.0瀝青路面一般使用較粘稠的瀝青，混合料具有較高的力學強度和熱穩(wěn)定性，但如稠度過高，則瀝青混合料的低溫變形能力較差，瀝青路面容易產(chǎn)生裂縫。反之，采用稠度較低的瀝青，雖然混合料在低溫時具有較好的變形能力，但在夏季高溫時往往因穩(wěn)定性不足而使路面產(chǎn)生推擠現(xiàn)象。因此在溫熱地區(qū)應選擇較粘稠的瀝青，在寒冷地區(qū)應性質粘度較低的瀝青。對高等級公路，當采用改性瀝青時，基質瀝青的標號可選用規(guī)定標號的瀝青，也可以選用比規(guī)定標號稠度低一級的瀝青。改性劑可按下列原則選用：以提高抗永久性變形能力為目的，宜選用熱塑性橡膠（SBS）類或熱塑性樹脂（EVA或LDPE）類改性劑。以提高低溫抗裂能力為目的，宜選用熱塑性橡膠類或橡膠（SBR）類改性劑。以提高疲勞開裂能力為目的，宜選用熱塑性橡膠類、或橡膠類、或熱塑性樹脂類改性劑。以提高抗水害能力為目的，宜選用各類抗剝落劑。2.粗集料瀝青混合料用粗集料包括碎石、破碎礫石、篩選礫石、鋼渣、礦渣等，但高等級公路不得使用篩選礫石和礦渣，篩選礫石僅用于三級及三級以下公路的瀝青表面處治。破碎礫石應采用粒徑大于50mm、含泥量不大于1%的礫石軋制，破碎面應符合要求。經(jīng)過破碎且存放期超過6個月以上的鋼渣可作為粗集料使用，除吸水率允許適當放寬外，其它各項質量指標應符合粗集料的要求。鋼渣在使用前應進行活性檢驗，游離氧化鈣含量不大于3%，浸水膨脹率不大于2%.粗集料應潔凈、干燥、表面粗糙，有良好力學性質和耐久性。各項技術指標應符合相應道路等級的要求。粗集料與瀝青粘附性應符合要求，如不符合要求，宜摻加消石灰、水泥或飽和石灰水處理后使用，必要時可同時在瀝青中摻加耐熱、耐水、長期性能好的抗剝落劑，也可采用改性瀝青的措施，使混合料的水穩(wěn)定性達到要求。粗集料的規(guī)格及技術性質要求見第五章。3.細集料用于瀝青混合料的細集料，可以采用天然砂、人工砂或石屑。細集料應潔凈、干燥、無風化、不含雜質，并有適當?shù)募壟洹＜毤系臐崈舫潭?，天然砂以小?.075mm含量的百分數(shù)表示，石屑和機制砂以砂當量（適用于0～4.75mm）或亞甲藍值（適用于0～2.36mm或0～0.15mm）表示。細集料的技術要求見表5.3.2。天然砂可采用河砂或海砂，宜用粗、中砂，規(guī)格應符合要求，熱拌密級配瀝青混合料的天然砂用量不宜超過礦料總量的20%。石屑的規(guī)格應符合要求，高速公路和一級公路的瀝青混合料，宜將S14和S15組合使用，S15可在略微穩(wěn)定碎石基層或其他等級公路中使用。機制砂應符合S16的級配要求。細集料的規(guī)格及技術性質要求見第五章。4.填料瀝青混合料的填料宜采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料，經(jīng)磨細得到的礦粉。原石料中泥土雜質應除凈。礦粉應干燥、潔凈，其質量應符合表5.5.1的技術要求。粉煤灰作為填料使用時，用量不宜超過填料總量的50％，粉煤灰的燒失量應小于12％，與礦粉混合后的塑性指數(shù)應小于4％，其余質量要求與礦粉相同。高速公路、一級公路的瀝青面層不宜采用粉煤灰作填料。拌和機回收粉塵可以作為礦粉的一部分使用，但每盤用量不得超過填料總量的25％，摻有粉塵的填料的塑性指數(shù)不得大于4％。（二）、目標配合比設計目標配合比設計包括礦質混合料配合組成設計和瀝青用量的確定。1.礦料配合比例設計礦料配合比例設計方法有圖解法和電算法，這里主要介紹電算法。無論采用那種方法，必須已知混合料的級配類型（要求的合成級配）和各礦質材料的篩分試驗結果。施工階段，混合料的級配類型通過查路面設計文件獲得。密級配瀝青混凝土、密級配瀝青碎石、半開級配瀝青碎石、開級配瀝青碎石混合料的礦料級配要求分別表5-12～5-15。密級配瀝青混凝土混合料礦料級配范圍表5-12級配類型通過下列篩孔（mm）質量百分率（%）31.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075粗粒式AC-2510090-10075-9065-8357-7645-6524-5216-4212-338-245-174-133-7中粒式AC-2010090-10078-9262-8050-7226-5616-4412-338-245-174-133-7AC-1610090-10076-9260-8034-6220-4813-369-267-185-144-8細粒式AC-1310090-10068-8538-6824-5015-3810-287-205-154-8AC-1010090-10045-7530-5820-4413-329-236-164-8砂粒式AC-510090-10055-7535-5520-4012-287-185-10密級配瀝青碎石混合料礦料級配范圍表5-13級配類型通過下列篩孔（mm）質量百分率（%）5337.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075特粗式ATB-4010090-10075-9265-8549-7143-6337-5730-5020-4015-3210-258-185-143-102-6ATB-3010090-10070-9053-7244-6639-6031-5120-4015-3210-258-185-143-102-6粗粒式ATB-2510090-10060-8048-6842-6232-5220-4015-3210-258-185-143-102-6半開級配瀝青碎石混合料礦料級配范圍表5-15級配類型通過下列篩孔（mm）質量百分率（%）26.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075中粒式AM-2010090-10060-8550-7540-6515-405-222-161-120-100-80-5AM-1610090-10060-8545-6818-406-253-181-140-100-80-5細粒式AM-1310090-10050-8020-458-284-202-160-100-80-6AM-1010090-10035-6510-355-222-160-120-90-6開級配瀝青碎石混合料礦料級配范圍表5-16級配類型通過下列篩孔（mm）質量百分率（%）5337.531.526.5191613.29.54.752.361.180.60.30.150.075特粗式ATPB-4010090-10065-9055-8543-7532-7020-6512-500-30-30-30-30-30-30-3ATPB-3010090-10070-9553-8536-8026-7514-600-30-30-30-30-30-30-3粗粒式ATPB-2510080-10060-10045-9030-8216-700-30-30-30-30-30-30-3計算機試算法步驟：1）在MicrosoftExcel臺面上,設置工作表（見表5-17）。2）在篩孔尺寸一行輸入篩孔尺寸，在各篩孔尺寸下輸入各材料的篩分試驗結果（用通過量表示），并分別輸入各篩孔級配范圍上限、下限和中值。3）在合成級配一行各單元格中輸入計算公式：B11=SUMPRODUCT（＄M＄4：＄M＄7，B＄4：B＄7）/100C11=SUMPRODUCT（＄M＄4：＄K＄7，C＄4：C＄7）/100D11=SUMPRODUCT（＄M＄4：＄K＄7，D＄4：D＄7）/100...K11=SUMPRODUCT（＄M＄4：＄K＄7，K＄4：I＄7）/1004）根據(jù)經(jīng)驗給出各材料的配合比例（其和=100%），合成級配欄即自動生成合成級配，利用級配曲線檢查是否符合級配要求，如不符合，調整各材料的比例，再試算，反復幾次就可得到滿意的結果。試算法計算表表5-171ABCDEFGHIJKL2通過量（%）3篩孔尺寸1613.29.54.752.361.180.60.30.150.075配比（%）4碎石10010010040000000425石屑1001001008040170000296砂子10010010010094654528130217礦粉1001001001001001001001001008388級配上限1001008568503828201589級配下限10090683824151075410級配中值1009575533726.51913.510611合成級配10096.674.852.038.826.117.013.610.606.642.確定最佳瀝青用量現(xiàn)行施工技術規(guī)范（JTGF40—2004）規(guī)定，瀝青混合料的最佳瀝青用量(簡稱OAC)用馬歇爾法確定。其做法是保持礦料的配合比例不變，改變?yōu)r青用量，至少成型5個瀝青用量的試件（每個瀝青用量4～6個試件），通過測試和計算有關馬歇爾指標值，結合瀝青混合料技術標準確定最佳瀝青用量。1）.成型試件用馬歇爾法確定瀝青混合料的瀝青用量，關鍵是成型試件，而成型試件的關鍵是溫度，包括拌和溫度和成型溫度。（1）配料首先根據(jù)混合料的類型，估計一個試件的礦料用量，一般在1200g上下，如果一個瀝青用量成型5個試件，共需要6000g礦料。設礦質混合料由A、B、C、D4種材料組成，其配合比例依次為a%、b%、c%、d%，各材料在礦質混合料中的用量依次為：A料=6000g×a%；B料=6000g×b%；C料=6000g×c%；D料=6000g×d%。（2）瀝青用量瀝青用量有兩種表示方法：油石比（外加），即瀝青與礦料的質量百分比；②瀝青含量（內加），即瀝青與瀝青混合料的質量百分比。兩種方法可根據(jù)習慣采用，但在試驗報告中必須說明。瀝青用量可結合工程實踐經(jīng)驗，估計最佳瀝青用量，在其兩側按0.5%的級差各取兩個瀝青用量，即可構成試驗的瀝青用量范圍。（3）拌和拌和溫度用不同溫度時測得的瀝青的粘度繪制的粘溫曲線確定（見表5-18），并與施工溫度一致。也可執(zhí)行表5-19的規(guī)定。拌和時間一般為3min。瀝青混合料拌和與壓實溫度表5-18粘度拌和溫度壓實（擊實）溫度測定方法表觀粘度（Pa.s）0.17±0.020.28±0.03T0625運動粘度（mm2/s）170±20280±30T0619賽波特粘度（s）80±10140±15T0623熱拌瀝青混合料試件制作溫度表5-19名稱石油瀝青的標號50號70號90號110號130號瀝青加熱溫度（℃）160～170155～165150～160145～155140～150石料加熱溫度（℃）集料加熱溫度比瀝青高10～30（填料不加熱）混合料拌和溫度（℃）150～170145～165140～160135～155130～150試件擊實溫度（℃）140～160135～155130～150125～145120～140（4）擊實擊實溫度也應由粘溫曲線確定，或執(zhí)行表10.5.11的規(guī)定，但應注意混合料拌和好后，必須放置到擊實溫度再進行擊實，擊實次數(shù)根據(jù)混合料類型、道路等級，按規(guī)定進行。（5）試件高度試驗規(guī)程規(guī)定馬歇爾試件的標準高度為63.5㎜±1.3㎜，凡實驗室成型的試件，高度必須滿足誤差規(guī)定，超過誤差要求的都是廢試件，因此應隨時實測試件的高度，調整混合料的用量，使試件高度符合規(guī)定。2）.測試試件制作好后，在室溫靜置12h以后，進行有關物理和力學性能試驗。（1）高度測量用粉筆在試件的頂面畫“十”字，測四個高度，取平均值作為試件的實測高度。（2）密度試驗瀝青混合料密度試驗有水中重法、表干法、體積法或蠟封法四種方法，采用那一種方法，根據(jù)混合料的類型、吸水率大小等決定（詳見本章第三節(jié)）。按選定的密度試驗方法，稱取有關質量，作為相對密度計算的依據(jù)。（3）測穩(wěn)定度將試件在60℃的水中恒溫30min～40min，在馬歇爾穩(wěn)定度儀上測取每個試件的穩(wěn)定度和流值（試驗方法見本章第四節(jié)）。3）.計算瀝青混合料馬歇爾試驗結果的計算，一般利用exel電子表計算，計算的內容和相關概念如下。（1）毛體積相對密度（）——表干法（取3位小數(shù)）式中：——干燥試件的空氣中質量，g；——試件的水中質量，g；——試件的表干質量，g。如果采用水中重法或封蠟法、體積法中的某一個方法進行密度試驗，按相應的計算公式計算表觀相對密度或毛體積相對密度，代替表干法的毛體積相對密度計算空隙率。（2）最大理論相對密度()（取3位小數(shù)）對普通瀝青混合料，在成型馬歇爾試件時，用真空法分別實測各瀝青用量混合料的最大理論相對密度，當只對其中某一瀝青用量實測最大理論相對密度時，可用下式反算合成礦料的有效相對密度，并由此計算其它瀝青用量的最大理論相對密度。式中：——合成礦料的有效相對密度；——瀝青用量（占混合料總質量的百分數(shù)），%；——試驗瀝青用量條件下實測得到的最大相對密度，無量綱；——瀝青的相對密度（25℃/25℃），無量綱。瀝青用量用油石比表示時，用下式計算最大理論相對密度：式中：——相對于計算瀝青用量時混合料的最大理論相對密度，無量綱；——所計算的瀝青混合料的油石比。%；瀝青用量用瀝青含量表示時，用下式計算最大理論相對密度：式中：——所計算的瀝青混合料的瀝青含量（占混合料總質量的百分數(shù)），%；——所計算的瀝青混合料的礦料含量（=100-），%。（3）空隙率（VV）標準擊實的瀝青混合料試件中，空隙體積占試件總體積的百分數(shù)。用下式計算，取1位小數(shù)。式中：——瀝青混合料最大理論相對密度，無量綱；——試件的毛體積相對密度，用表干法測定，當試件吸水率＞2%時，由蠟封法或體積法測定；當按規(guī)定容許采用水中重法測定時，也可用表觀相對密度代替。（4）礦料間隙率（VMA）標準擊實的瀝青混合料試件中，礦料骨架以外的體積占試件總體積的百分率。用下式計算，取1位小數(shù)：×100式中：PS——瀝青混合料中各種礦料占瀝青混合料總質量百分率之和，%；——礦質混合料的合成毛體積相對密度，按下式計算：式中：——各種礦料的配合比例，%；；——各種礦料相應的毛體積相對密度。填料以表觀相對密度代替。（5)瀝青飽和度（VFA）標準擊實的瀝青混合料中，瀝青體積占礦料骨架以外的空隙體積的百分率，亦稱瀝青填隙率。用下式計算（取1位小數(shù)）：×1004）.確定瀝青用量在測試和計算出全部馬歇爾指標值后，按下述步驟確定瀝青用量。（1）繪制瀝青用量與馬歇爾指標值關系圖。以瀝青用量為橫坐標，以密度、空隙率、礦料間隙率、飽和度、穩(wěn)定度和流值分別為縱坐標，按試驗結果繪制成瀝青用量與各項指標的關系曲線（如圖5-1），應用計算機繪圖。圖10.5.4瀝青用量與馬歇爾指標值關系圖（2)確定最佳瀝青用量初始值(OAC1)從圖中分別取對應于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a1，對應于密度最大值的瀝青用量a2，對應于空隙率中值的瀝青用量a3，對應于瀝青飽和度中值的瀝青用量a4，并平均值作為最佳瀝青用量的初始值OAC1。即OAC1＝(a1+a2+a3+a4)／3如果在所選擇的瀝青用量范圍未能函蓋瀝青飽和度的要求范圍，按下式計算初始值OAC1。OAC1＝(a1+a2+a3)／3對所選擇的瀝青用量范圍，密度和穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰值（最大值經(jīng)常出現(xiàn)在曲線的兩端）時，可直接以目標空隙率所對應的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須界于OACmin+OACmax的范圍內，否則應重新進行配合比設計。（3）確定最佳瀝青用量中值(OAC2)①按瀝青混合料技術標準對穩(wěn)定度、流值、空隙率和飽和度的要求，分別確定滿足各單個指標值要求的瀝青用量范圍，如圖5-1的陰影區(qū)間。②畫綜合圖，將滿足各單個指標值要求的瀝青用量范圍，等比例移到同一坐標圖上，確定滿足穩(wěn)定度、流值、空隙率和飽度要求的共同瀝青用量范圍OACmin～OACmax，其中值為OAC2。即OAC2＝(OACmin+OACmax)／2（4)確定瀝青最佳用量(OAC)OAC=（OAC1+OAC2）/2（5)從關系圖中反查出OAC對應的各項指標值，檢查各項指標是否滿足技術標準的要求，OAC宜位于礦料間隙率曲線凹形最小值的貧油一側。（6）結合氣候條件、交通特性、公路等級，調整最佳瀝青用量。由OAC1和OAC2綜合決定最佳瀝青用量OAC時，還應根據(jù)實踐經(jīng)驗和道路等級、氣候條件考慮下屬情況進行調整：①一般可取OAC1和OAC2的中值作為最佳瀝青用量OAC。②對熱區(qū)道路以及車輛渠化交通的高速公路、一級公路的重載路段，預計有可能造成較大車轍的情況時，宜在空隙率符合要求的范圍內，將計算的最佳瀝青用量減少0.1%～0.5％作為設計瀝青用量。此時其他指標值可能超出技術標準的要求，在報告中應予說明，但滲水系數(shù)應符合要求。3.配合比檢驗（驗證）對于高速公路、一級公路的密級配瀝青混合料，瀝青用量確定后，還應進行有關驗證試驗，如果驗證試驗結果達不到技術標準的要求，應調整配礦料合比或更換材料重新進行配合比設計試驗。驗證試驗項目包括：1）.水穩(wěn)性檢驗（1）殘留穩(wěn)定度60℃溫度下，浸水48h馬歇爾試件的穩(wěn)定度與浸水30min～40min試件穩(wěn)定度的比值稱為殘留穩(wěn)定度。以百分數(shù)計。（2）殘留強度比標準馬歇爾試件經(jīng)過飽水凍融后的劈裂強度與未經(jīng)飽水凍融的劈裂強度的比值稱為殘留強度比。以百分數(shù)計。2）.動穩(wěn)定度檢驗按最佳瀝青用量OAC制作的車轍試件，在規(guī)定條件下測定產(chǎn)生1mm深的車轍，道路輪往復運行的次數(shù)稱為動穩(wěn)定度。以mm/min計。3）.低溫抗裂性能檢驗棱柱體試件，在規(guī)定條件下進行彎曲試驗，測定破壞強度、破壞應變、破壞勁度模量，并根據(jù)應力和應變曲線的形狀，綜合評價混合料的低溫抗裂性能。4）.滲水系數(shù)檢驗利用車轍試件進行試驗，試驗和計算見試驗方法。4.配合比修正與材料更換1）.礦料配合比修正當不能確定共同范圍時，可以通過調整VMA來解決，即通