第6-沥青混合料.pptx

1 沥青混合料的定义沥青混合料的定义沥青混合料是将石子、砂（沥青混合料是将石子、砂（50.15mm）和）和矿粉（矿粉（0.15mm）经人工合理选择级配组）经人工合理选择级配组成的矿质混合料与适量的沥青材料经拌和成的矿质混合料与适量的沥青材料经拌和组成的混合物。组成的混合物。将沥青混合料经摊铺后碾将沥青混合料经摊铺后碾压成型，即成为各种类型的沥青混合料路压成型，即成为各种类型的沥青混合料路面。面。2 沥青混合料的分类沥青混合料的分类沥青混合料主要包括沥青混凝土混合料和沥青混合料主要包括沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料两类沥青碎石混合料两类一般经碾压密实后前者的剩余空隙率不大一般经碾压密实后前者的剩余空隙率不大于于10称为称为沥青混凝土混合料沥青混凝土混合料，后者的剩，后者的剩余空隙率大于余空隙率大于10的称为的称为沥青碎石混合料沥青碎石混合料 3 沥青混合料的组成结构沥青混合料的组成结构沥青混合料是由沥青、粗细集料和矿粉按沥青混合料是由沥青、粗细集料和矿粉按照一定的比例拌和而成的多组分材料。照一定的比例拌和而成的多组分材料。由由沥青混合料修筑的路面，有两种不同的组沥青混合料修筑的路面，有两种不同的组成结构理论。成结构理论。(1)(1)表面理论表面理论表面理论认为，沥青混合料是由粗、细集表面理论认为，沥青混合料是由粗、细集料和矿粉，大小不同粒径组成密实矿质混料和矿粉，大小不同粒径组成密实矿质混合料的骨架，利用沥青胶结料的粘聚力，合料的骨架，利用沥青胶结料的粘聚力，在加热状态下施工，使沥青包裹在矿料的在加热状态下施工，使沥青包裹在矿料的表面，经过压实固结后，将松散的矿质颗表面，经过压实固结后，将松散的矿质颗粒胶结成具有一定强度的整体。粒胶结成具有一定强度的整体。(2)(2)胶浆理论胶浆理论胶浆理论认为，沥青混合料是一种具有空间胶浆理论认为，沥青混合料是一种具有空间网状结构的多级分散体系：以粗集料为分散网状结构的多级分散体系：以粗集料为分散相，沥青砂浆为分散介质的相，沥青砂浆为分散介质的粗分散系粗分散系；沥青；沥青砂浆又以细集料为分散相，沥青胶浆为分散砂浆又以细集料为分散相，沥青胶浆为分散介质的介质的细分散系细分散系；而沥青胶浆又以矿粉为分；而沥青胶浆又以矿粉为分散相，沥青为分散介质的散相，沥青为分散介质的微分散系。微分散系。两种理论的主要区别：两种理论的主要区别：表面理论重点突出矿质骨料的骨架作用，表面理论重点突出矿质骨料的骨架作用，强度的关键是矿质骨料的强度和密实度。强度的关键是矿质骨料的强度和密实度。胶浆理论则突出沥青胶浆在混合料中的胶浆理论则突出沥青胶浆在混合料中的作用，以及沥青与填充料之间的关系，作用，以及沥青与填充料之间的关系，这对沥青混合料的高温稳定性和低温抗这对沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性的影响尤为重要。裂性的影响尤为重要。沥青混合料按矿质骨架的结构状况，组成沥青混合料按矿质骨架的结构状况，组成结构可分为三种类型：结构可分为三种类型：（1 1）悬浮）悬浮密实结构密实结构（2 2）骨架）骨架空隙结构空隙结构（3 3）骨架）骨架密实结构密实结构（1 1）悬浮）悬浮密实结构密实结构当采用连续密级配的沥青混合料时，材料当采用连续密级配的沥青混合料时，材料从大到小连续存在，由于粗集料的数量较从大到小连续存在，由于粗集料的数量较小而细集料的数量较多，粗集料被细集料小而细集料的数量较多，粗集料被细集料挤开，而以悬浮状态存在于细集料之间。挤开，而以悬浮状态存在于细集料之间。这种结构的沥青混合料密实度及强度较高，这种结构的沥青混合料密实度及强度较高，而稳定性较差。而稳定性较差。一般的沥青混凝土路面都一般的沥青混凝土路面都采用这种连续级配型的结构。采用这种连续级配型的结构。（2 2）骨架）骨架空隙结构空隙结构当采用连续密级配的沥青混合料时，粗集料较当采用连续密级配的沥青混合料时，粗集料较多，彼此紧密相接，细集料的数量较少，形成多，彼此紧密相接，细集料的数量较少，形成较多空隙。这种结构的沥青混合料，骨料之间较多空隙。这种结构的沥青混合料，骨料之间的嵌挤力和内摩阻力起重要作用，因此这种沥的嵌挤力和内摩阻力起重要作用，因此这种沥青混合料受沥青材料性质的变化影响较小，因青混合料受沥青材料性质的变化影响较小，因而热稳定性较好，但沥青与矿料粘结力小、空而热稳定性较好，但沥青与矿料粘结力小、空隙率大、耐久性差。隙率大、耐久性差。（3 3）骨架）骨架密实结构密实结构采用间断级配的沥青混合料，综合以上两种结采用间断级配的沥青混合料，综合以上两种结构之长，既有一定数量的粗骨料形成骨架，又构之长，既有一定数量的粗骨料形成骨架，又根据粗集料空隙的多少加入细集料，形成较高根据粗集料空隙的多少加入细集料，形成较高的密实度。的密实度。这种结构的沥青混合料的密实度、这种结构的沥青混合料的密实度、强度和稳定性都较好，是较理想的结构类型。强度和稳定性都较好，是较理想的结构类型。4 影响沥青混合料抗剪强度的因素影响沥青混合料抗剪强度的因素 P172P172沥青混合料的强度主要表现为三轴抗剪强度：沥青混合料的强度主要表现为三轴抗剪强度：(1)(1)沥青粘度的影响沥青粘度的影响(2)(2)沥青与矿料之间的吸附作用沥青与矿料之间的吸附作用(3)(3)矿料比面的影响矿料比面的影响(4)(4)沥青用量的影响沥青用量的影响(5)(5)矿料级配、粒形及表面特征的影响矿料级配、粒形及表面特征的影响(6)(6)温度和变形速度的影响温度和变形速度的影响5 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质（1 1）高温稳定性）高温稳定性（2 2）低温抗裂性）低温抗裂性（3 3）耐久性）耐久性（4 4）抗滑性）抗滑性（5 5）施工和易性）施工和易性5 沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质（1 1）高温稳定性）高温稳定性沥青混合料的高温稳定性是指在夏季高温沥青混合料的高温稳定性是指在夏季高温条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作用而不发生过大的累积塑性变形的能力。用而不发生过大的累积塑性变形的能力。沥青混合料路面在车轮作用下受到垂直力沥青混合料路面在车轮作用下受到垂直力和水平力的综合作用，能抵抗高温而不产和水平力的综合作用，能抵抗高温而不产生车辙和波浪等破坏现象则高温稳定性符生车辙和波浪等破坏现象则高温稳定性符合要求。合要求。在国内外的沥青混凝土技术规范中，多数采在国内外的沥青混凝土技术规范中，多数采用高温强度与稳定性作为主要技术指标。用高温强度与稳定性作为主要技术指标。我国国家标准采用马歇尔稳定度试验法作我国国家标准采用马歇尔稳定度试验法作为高温稳定性的评定方法。为高温稳定性的评定方法。马歇尔试验马歇尔试验:将选定级配组成的矿质混合科，加入适量将选定级配组成的矿质混合科，加入适量的沥青，在规定条件下拌制成均匀的混合的沥青，在规定条件下拌制成均匀的混合料，击实成直径料，击实成直径101.6mm，高，高63.5mm的圆的圆柱形试件，按规定条件保温，然后把试件柱形试件，按规定条件保温，然后把试件迅速卧放在弧形加荷头内，以迅速卧放在弧形加荷头内，以50.5mmmin的速度加压。当试件破坏时达到的最的速度加压。当试件破坏时达到的最大荷载即为大荷载即为稳定度稳定度（kN），此时对应的压），此时对应的压缩变形量称为缩变形量称为流值流值(0.1mm)。除测定稳定度和流值外，还要测定沥除测定稳定度和流值外，还要测定沥青混合料的青混合料的密度、空隙率密度、空隙率和和饱和度饱和度，用这五个指标共同控制沥青混合料的用这五个指标共同控制沥青混合料的技术性质。技术性质。（2 2）低温抗裂性低温抗裂性沥青混合料为弹性沥青混合料为弹性粘性粘性塑性材塑性材料，其物理性质随温度而有很大变化。料，其物理性质随温度而有很大变化。沥青混合料在低温下抵抗断裂破坏的能沥青混合料在低温下抵抗断裂破坏的能力，称为低温抗裂性。力，称为低温抗裂性。（3 3）耐久性）耐久性沥青混合料的耐久性是指其在修筑成路沥青混合料的耐久性是指其在修筑成路面后，在车辆荷载和大气因素（如阳光、面后，在车辆荷载和大气因素（如阳光、空气和雨水等）的长期作用下，仍能基空气和雨水等）的长期作用下，仍能基本保持原有性能的能力。主要包括本保持原有性能的能力。主要包括水稳水稳定性、耐老化性、耐疲劳性定性、耐老化性、耐疲劳性。沥青混合料的耐久性与组成材料的性质有密沥青混合料的耐久性与组成材料的性质有密切关系。在大气因素下，沥青的化学组分会切关系。在大气因素下，沥青的化学组分会产生转化，油分减少，沥青质增加，使沥青产生转化，油分减少，沥青质增加，使沥青的塑性逐渐消失而脆性增加，路面使用品质的塑性逐渐消失而脆性增加，路面使用品质下降，产生龟裂破坏，通常称为下降，产生龟裂破坏，通常称为“老化老化”。路面老化的速度，在一定程度上反映了路面路面老化的速度，在一定程度上反映了路面材料抵抗自然因素作用的能力。材料抵抗自然因素作用的能力。一般采用马一般采用马歇尔试验测定沥青混合料试件的空隙率、矿歇尔试验测定沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度和残留稳定度等指标，料间隙率、沥青饱和度和残留稳定度等指标，来评价沥青混合料的耐久性。来评价沥青混合料的耐久性。P181P181（4 4）抗滑性）抗滑性随着公路等级的提高和车辆行驶速度的加随着公路等级的提高和车辆行驶速度的加快，对沥青混凝土路面的抗滑性提出了更快，对沥青混凝土路面的抗滑性提出了更高的要求。高的要求。路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面性质等因素有关。面层集料应选用质地坚性质等因素有关。面层集料应选用质地坚硬具有棱角的碎石，通常采用玄武岩。硬具有棱角的碎石，通常采用玄武岩。采采取适当增大集料粒径，适当减少沥青用量取适当增大集料粒径，适当减少沥青用量及严格控制含蜡量等措施，均可提高路面及严格控制含蜡量等措施，均可提高路面的抗滑性。的抗滑性。（5 5）施工和易性）施工和易性影响施工和易性的因素很多，如气温、影响施工和易性的因素很多，如气温、施工条件以及混合料性质等。单纯从施工条件以及混合料性质等。单纯从混合料材料性质而言，首先是混合料混合料材料性质而言，首先是混合料的级配情况。此外，沥青用量过少，的级配情况。此外，沥青用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容易产生或矿粉用量过多时，混合料容易产生疏松，不易压实；反之，如沥青用量疏松，不易压实；反之，如沥青用量过多，或矿粉质量不好，则容易使混过多，或矿粉质量不好，则容易使混合料粘结成块，不易摊铺。间断级配合料粘结成块，不易摊铺。间断级配混合料的施工和易性就较差。混合料的施工和易性就较差。热拌沥青混合料的技术标准热拌沥青混合料的技术标准 P181P1816 沥青混合料的组成材料及技术要求沥青混合料的组成材料及技术要求（1 1）沥青）沥青不同牌号的沥青，具有不同的技术指标，不同牌号的沥青，具有不同的技术指标，适用于不同等级、不同类型的路面。适用于不同等级、不同类型的路面。选择选择沥青的牌号，要考虑到气候、交通量、施沥青的牌号，要考虑到气候、交通量、施工方法等条件。工方法等条件。寒冷地区宜选用稠度较小，寒冷地区宜选用稠度较小，延度较大的沥青，以免冬季裂缝；较热地延度较大的沥青，以免冬季裂缝；较热地区选用稠度较大，软化点高的沥青，以免区选用稠度较大，软化点高的沥青，以免夏季泛油、发软。一般路面的上层宜用较夏季泛油、发软。一般路面的上层宜用较稠的沥青，下层宜用较稀的沥青。稠的沥青，下层宜用较稀的沥青。（2 2）粗集料）粗集料沥青混合料的粗集料要求洁净、干燥、无沥青混合料的粗集料要求洁净、干燥、无风化、无杂质，并且具有足够的强度和耐风化、无杂质，并且具有足够的强度和耐磨性。磨性。一般选用高强、碱性的岩石轧制成一般选用高强、碱性的岩石轧制成接近于立方体、表面粗糙、具有棱角的颗接近于立方体、表面粗糙、具有棱角的颗粒。粒。沥青混合料对粗集料的级配不单独提出要沥青混合料对粗集料的级配不单独提出要求，要求它与细集料、矿粉组成的求，要求它与细集料、矿粉组成的矿质混矿质混合料能符合相应的沥青混合料的矿料级配合料能符合相应的沥青混合料的矿料级配范围。范围。一种粗集料不能满足要求时，可用两种及一种粗集料不能满足要求时，可用两种及以上不同级配的粗集料掺合使用。以上不同级配的粗集料掺合使用。（3 3）细集料）细集料沥青混合料的细集料可根据当地条件及混沥青混合料的细集料可根据当地条件及混合料级配要求选用天然砂或人工砂（机制合料级配要求选用天然砂或人工砂（机制砂），在缺少砂的地区，也可用石屑代替。砂），在缺少砂的地区，也可用石屑代替。细集料应洁净、粘土含量不大于细集料应洁净、粘土含量不大于3。（4）矿粉）矿粉矿粉是由石灰岩或岩浆岩中的憎水性岩石磨矿粉是由石灰岩或岩浆岩中的憎水性岩石磨制而成的粉末。制而成的粉末。矿粉表观密度应不小于矿粉表观密度应不小于2.50g/cm3，0.075mm筛孔的通过率应大于筛孔的通过率应大于75，亲水系数亲水系数(矿粉在矿粉在水中体积与在煤油中的体积之比水中体积与在煤油中的体积之比)应小于应小于1，矿粉应干燥、不含泥土杂质和石块，含水量矿粉应干燥、不含泥土杂质和石块，含水量应不大于应不大于1。下一讲主要内容下一讲主要内容 沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计 7 沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计的主要任务是确定粗集沥青混合料配合比设计的主要任务是确定粗集料、细集料、矿粉和沥青材料相互配合的最佳料、细集料、矿粉和沥青材料相互配合的最佳组成比例，使之既能满足沥青混合料的技术要组成比例，使之既能满足沥青混合料的技术要求，又符合经济的原则。求，又符合经济的原则。沥青混合料配合比设计步骤如下：沥青混合料配合比设计步骤如下：（1 1）矿质混合料组成设计）矿质混合料组成设计（2 2）确定沥青最佳用量）确定沥青最佳用量（1 1）矿质混合料组成设计）矿质混合料组成设计根据沥青混合料所用公路等级、路面类型，根据沥青混合料所用公路等级、路面类型，结构层以及具体要求，选择沥青混合料的类结构层以及具体要求，选择沥青混合料的类型，参照型，参照公路沥青路面施工技术规范公路沥青路面施工技术规范推推荐的级配作为沥青混合料的设计级配；荐的级配作为沥青混合料的设计级配；P186 P186 测定矿料的密度、吸水率、筛分情况和沥青测定矿料的密度、吸水率、筛分情况和沥青的密度；的密度；采用图解法或数解法求出已知级配的粗集料、采用图解法或数解法求出已知级配的粗集料、细集料和矿粉之间的比例关系。细集料和矿粉之间的比例关系。（2 2）确定沥青最佳用量）确定沥青最佳用量采用马歇尔试验法确定沥青最佳用量：采用马歇尔试验法确定沥青最佳用量：按设计的矿料配合比配制五组矿质混合料，每组按设计的矿料配合比配制五组矿质混合料，每组按规范推荐的沥青用量范围加入适量沥青，并按按规范推荐的沥青用量范围加入适量沥青，并按0.5%的间隔递增，拌合均匀制成马歇尔试件，的间隔递增，拌合均匀制成马歇尔试件，进行试验，测出试件的密实度、稳定度和流值等，进行试验，测出试件的密实度、稳定度和流值等，并确定最佳沥青用量。并确定最佳沥青用量。P193P193 沥青混合料配合比设计例题沥青混合料配合比设计例题P204P204解解 1 矿质混合料组成设计矿质混合料组成设计 碎石碎石41%石屑石屑36%砂砂15%矿矿粉粉8%2 确定沥青最佳用量确定沥青最佳用量 5.6%或或6.0%例例1 何谓沥青混合料？试述沥青混合料的强度理论。何谓沥青混合料？试述沥青混合料的强度理论。解解沥青混合料是将沥青、石子、砂和矿粉按照一定的比例拌和沥青混合料是将沥青、石子、砂和矿粉按照一定的比例拌和组成的混合物。组成的混合物。有两种不同的沥青混合料强度理论：有两种不同的沥青混合料强度理论：表面理论认为，沥青混合料是由粗、细集料和矿粉，大小不表面理论认为，沥青混合料是由粗、细集料和矿粉，大小不同粒径组成密实矿质混合料的骨架，利用沥青胶结料的粘聚同粒径组成密实矿质混合料的骨架，利用沥青胶结料的粘聚力，在加热状态下施工，使沥青包裹在矿料的表面，经过压力，在加热状态下施工，使沥青包裹在矿料的表面，经过压实固结后，将松散的矿质颗粒胶结成具有一定强度的整体。实固结后，将松散的矿质颗粒胶结成具有一定强度的整体。胶浆理论认为，沥青混合料是一种具有空间网络状结构的多胶浆理论认为，沥青混合料是一种具有空间网络状结构的多级分散体系。它是以粗集料为分散相，沥青砂浆为分散介质级分散体系。它是以粗集料为分散相，沥青砂浆为分散介质的粗分散系；沥青砂浆又以细浆料为分散相，沥青胶结物为的粗分散系；沥青砂浆又以细浆料为分散相，沥青胶结物为分散介质的细分散系；而沥青胶结物又以矿粉为分散相，沥分散介质的细分散系；而沥青胶结物又以矿粉为分散相，沥青为分散介质的微分散系。青为分散介质的微分散系。评注评注 两种理论的主要区别是，表面理论重点突出矿质骨两种理论的主要区别是，表面理论重点突出矿质骨料的骨架作用，产生强度的关键首先是矿质骨料的强度和密料的骨架作用，产生强度的关键首先是矿质骨料的强度和密实度；而胶浆理论则突出沥青胶结构在混合料中的作用，以实度；而胶浆理论则突出沥青胶结构在混合料中的作用，以及沥青与填充料之间的关系，这对沥青混合料的高温稳定性及沥青与填充料之间的关系，这对沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性的影响尤为重要。和低温抗裂性的影响尤为重要。例例2 简述沥青混凝土的技术性质。简述沥青混凝土的技术性质。解解:沥青混凝土的技术性质主要有沥青混凝土的技术性质主要有（1）高温稳定性）高温稳定性 沥青混合料的高温稳定性是指在夏季高温条件下，沥青混合沥青混合料的高温稳定性是指在夏季高温条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作用而不发生过大的累积塑性变形的能料承受多次重复荷载作用而不发生过大的累积塑性变形的能力。沥青混合料路面在车轮作用下受到垂直力和水平力的综力。沥青混合料路面在车轮作用下受到垂直力和水平力的综合作用，能抵抗高温而不产生车辙和波浪等破坏现象的为高合作用，能抵抗高温而不产生车辙和波浪等破坏现象的为高温稳定性符合要求。温稳定性符合要求。(2)低温抗裂性低温抗裂性沥青混合料为弹性一粘性一塑性材料，其物理性质随温度而沥青混合料为弹性一粘性一塑性材料，其物理性质随温度而有很大变化。沥青混合料在低温下抵抗断裂破坏的能力，称有很大变化。沥青混合料在低温下抵抗断裂破坏的能力，称为低温抗裂性能。为低温抗裂性能。（3）耐久性）耐久性沥青混合料的耐久性是指其在修筑成路面后，在车辆荷载和沥青混合料的耐久性是指其在修筑成路面后，在车辆荷载和大气因素（如阳光、空气和雨水等）的长期作用下，仍能基大气因素（如阳光、空气和雨水等）的长期作用下，仍能基本保持原有性能的能力。本保持原有性能的能力。（4）抗滑性）抗滑性沥青混凝土路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组沥青混凝土路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面性质等因素有关。面层集成、沥青用量和矿质集料的微表面性质等因素有关。面层集料应选用质地坚硬具有棱角的碎石，通常采用玄武岩。采取料应选用质地坚硬具有棱角的碎石，通常采用玄武岩。采取适当增大集料粒径，适当减少一些沥青用量及严格控制沥青适当增大集料粒径，适当减少一些沥青用量及严格控制沥青的含蜡量等措施，均可提高路面的抗滑性。的含蜡量等措施，均可提高路面的抗滑性。（5）施工和易性）施工和易性影响沥青混合料施工和易性的因素很多，如当地气温、施工影响沥青混合料施工和易性的因素很多，如当地气温、施工条件以及混合料性质等。单纯从混合料材料性质而言，影响条件以及混合料性质等。单纯从混合料材料性质而言，影响施工难易性的因素有混合料的级配、沥青用量的多少，矿粉施工难易性的因素有混合料的级配、沥青用量的多少，矿粉用量等。用量等。评注评注 沥青混合料在路面中，承受汽车荷载的反复作用，同沥青混合料在路面中，承受汽车荷载的反复作用，同时还受到各种自然因素的影响，为保证安全、舒适、快速、时还受到各种自然因素的影响，为保证安全、舒适、快速、耐久等要求，沥青混合料需满足一定的技术要求。耐久等要求，沥青混合料需满足一定的技术要求。