霍轶珍河套大学土木工程学院

霍轶珍河套大学土木工程学院 第五章沥青混合料

第五章沥青混合料 第一节概述第二节热拌沥青混合料第三节其它沥青混合料

教学目标 重点掌握：沥青混合料的定义、特点、分类、组成结构类型。影响沥青混合料抗剪强度的因素。沥青混合料技术性质和技术标准、沥青混合料配合比设计一般了解：其它沥青混合料组成材料及技术性质。 3、。

第一节概述 按我国现行国家标准《沥青路面施工及验收规范》（GB92-93）对沥青混合料定义和分类如下：一定义：沥青混合料是沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料的总称。　（1）沥青混凝土混合料（简称AC）——由适当比例的粗集料、细集料及填料与沥青在严格控制条件下拌和的沥青混合料。

第一节概述 （2）沥青碎石混合料（简称AM）——由适当比例的粗集料、细集料、及填料（或不加填料）与沥青拌和的沥青混合料。（二）沥青混合料的分类 1．按结合料分类（1）石油沥青混合料　（2）煤沥青混合料

第一节概述 2．按施工温度分类　　（沥青混合料拌制和摊铺温度）（1）热拌热铺沥青混合料（2）常温沥青混合料 3．按矿质混合料级配类型分类　（1）连续级配沥青混合料　（2）间断级配沥青混合料

第一节概述 4．按混合料密实度分类（1）密级配沥青混凝土混合料　　①Ⅰ型沥青混凝土混合料：剩余空隙率3％～6％；　②Ⅱ型沥青混凝土混合料：剩余空隙率4％～10％。（2）开级配沥青混凝土混合料　剩余空隙率大于15％。（3）亦有将剩余空隙率介于密级配和开级配之间的（即剩余空隙率10％～15％）混合料称为半开级配沥青混合料。

第一节概述 5．按最大粒径分类沥青混凝土混合料的集料最大粒径可分为下列四类：　　（1）粗粒式沥青混合料　　（2）中粒式沥青混合料　　（3）细粒式沥青混合料　　（4）砂粒式沥青混合料 ●

沥青混合料的分类 ⑴ 按矿质混合料的级配组成分类 ① 密级配沥青混合料 dense-graded bituminous mixtures[英] dense-graded asphalt mixtures [美] • 密实式沥青混凝土混合料（以AC表示） • 密实式沥青稳定碎石混合料（以ATB表示）设计空隙率2~6%

⑴ 按矿质混合料的级配组成分类 ② 半开级配沥青混合料 half(semi)-open-graded bituminous paving mixtures(英) • 沥青碎石混合料（以AM表示）设计空隙率在6%~12%

⑴ 按矿质混合料的级配组成分类 ③ 开级配混合料 open-graded bituminous paving mixtures(英) open graded asphalt mixtures (美) • 开级配沥青碎石OGFC表面层 ——（Open Graded Friction Course） • 排水式开级配沥青碎石ATPB基层 ——（Asphalt-Treated Permeable Base）设计空隙率≥18％

排水式沥青路面

沥青混合料的分类 ⑴ 按矿质混合料的级配组成分类 ④ 间断级配沥青混合料 gap-graded bituminous paving mixtures(英) gap-graded asphalt mixtures(美) • 沥青玛蹄脂碎石SMA混合料 ——Stone Matrix Asphalt

SMA（Stone Matrix Asphalt）混合料

沥青混合料的分类 ⑴ 按矿质混合料的级配组成分类沥青稳定碎石混合料（简称沥青碎石） bituminous stabilization aggregate paving mixtures(英) asphalt-treated permeable base(美) • 密级配沥青碎石(ATB) • 开级配沥青碎石(OGFC表面层、ATPB基层) • 半开级配沥青碎石(AM)

知识拓展：沥青路面的种类 ⑴ 层铺法 • 表面处治：喷洒沥青→洒布集料→压实 ——厚度1.0~3.0cm • 贯入式：粗集料→喷洒沥青→洒布填隙细集料→压实 ——厚度4.0~8.0cm ⑵ 拌和法 • 沥青混合料拌和→摊铺→压实

第一节概述 三、沥青混合料的特点： 1、是一种弹塑性粘性材料，具有高温稳定性和低温抗裂性。不需设施工缝和伸缩缝，路面平整有弹性。 2、路面有一定的粗糙度，具有良好的抗滑性 3、施工方便，速度快，养护期短。 4、可分期改造和再生利用。

第一节概述 5、密实的沥青混凝土透水性小，防止路表水进入基层和路基，提高了路面结构的整体强度和稳定性。 6、路面因老化而使表层产生松散，引起路面破坏，由于设计施工等原因，水分一旦进入基层和路基就难排出去，如遇水温性较差的基层材料和对含水量敏感的路基，也会导致路基破坏。 7、温度敏感性强，路面易产生车辙、波浪等。

第二节　　热拌沥青混合料 一、沥青混合料的组成结构和强度理论二、沥青混合料的技术性质低温耐久性三、沥青混合料的技术标准四、沥青混合料组成材料五、沥青混合料配合比设计

第二节　　热拌沥青混合料 定义：热拌热铺沥青混合料——人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，用保温运输工具运送至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料。 ★

第二节　　热拌沥青混合料 （一）沥青混合料的典型组成结构类型： a) 密实-悬浮结构； b) 骨架-空隙结构； c) 密实-骨架结构连续密级配连续开级配间断级配 ★

悬浮密实型 连续密级配骨架空隙型连续开级配间断级配骨架空隙型三种结构类型混合料的级配组成沥青混合料的分类与特性

一、沥青混合料的组成结构和强度理论 1.悬浮密实结构力学特点连续密级配的沥青混合料粘聚力C大，内摩擦粗集料少，不能形成骨架角φ小

⑴ 悬浮密实结构 级配特点：连续密级配，细集料多，粗集料较少，悬浮于细集料中，不能形成嵌挤骨架，空隙率较小使用特点：密实耐久、高温稳定性较差 2.骨架空隙结构连续开级配的沥青混合料力学特点细集料少，不能填充集料间空隙 C小，φ大

⑵ 骨架空隙结构 级配特点：连续开级配，粗集料较多，细集料较少，不足以充分填充粗骨架空隙，空隙率较大使用特点：温度稳定性好、耐久性较差

一、沥青混合料的组成结构和强度理论 3.骨架--密实结构间断密级配的沥青混合料， C大、φ大— 中间集料少，既有足够的是最理想的结构粗集料形成骨架，又有类型细集料填充其间的空隙 T

5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 ⑶ 骨架密实结构级配特点：间断密级配，粗集料形成骨架，细集料充分填充骨架空隙，形成密实、骨架嵌挤结构

一、沥青混合料的组成结构和强度理论 （二）沥青混合料的强度理论沥青混合料铺筑的路面产生破坏的主要原因： 1、夏季高温时的抗剪强度不足和塑性变形过剩而产生推挤波浪、拥包等。 2、冬季低温时的抗拉强度不好和抵抗变形能力过差引起裂缝。 3、要求沥青混合料在高温时，必须具备抗剪强度和抵抗变形的能力，称为高温强度和稳定性。

沥青混合料的抗剪强度 τ= tg + C τ ——抗剪强度（MPa） ——法向压应力（MPa） ——内摩阻角（º） C——粘结力（MPa）

一、沥青混合料的组成结构和强度理论 试验表明：沥青混合料的抗剪强度τ决定于沥青混合料的内摩擦角φ和粘聚力C τ = C+σtgφ （三）、影响沥青混合料抗剪强度的因素 1、沥青的粘度对沥青混合料抗剪强度的影响：粘聚力C随着沥青粘度的提高而增加，同时内摩擦角 φ随着沥青粘度的提高而稍有增加。

一、沥青混合料的组成结构和强度理论 2、沥青与矿料之间的吸附作用：（1）物理吸附（2）化学吸附 3、沥青与矿料之间的用量比例：沥青用量过少，沥青不足以包裹矿粉表面，矿粉间不能完全地靠沥青薄膜联结，因而沥青混合料的粘聚力很差。随着沥青用量的增加，结构沥青的数量不断增多，混合料的粘聚力也不断提高，当沥青用量达到一定程度时，形成的结构沥青数量最多，混合料的粘聚力达到最大。此时沥青用量为最佳用量。随着沥青用量的继续增加，多余的沥青，将矿粉颗粒推开，在颗粒间形成未与矿粉作用的自由沥青，混合料的粘聚力开始逐渐降低。

一、沥青混合料的组成结构和强度理论 4、矿料的级配类型、表面性质、粒度等对沥青混合料抗剪强度的影响：矿料表面粗糙有棱角且接近正立方体时，沥青混合料抗剪强度高。 5、温度及加荷速度对沥青混合料抗剪强度的影响：温度升高，粘聚力值减小，而变形能力增强。加荷频率高，可使沥青混合料产生过大的应力和塑性变形，弹性恢复很慢，产生不可恢复的永久变形。

思考题： 1. 沥青混合料有哪三种结构类型？主要表现出来的力学特性是什么？ 2. 结构沥青是如何形成的？结构沥青是如何影响沥青混合料抗剪强度的？ 3. 沥青在沥青混合料中以哪两种形式存在？ 4. 什么是沥青最佳用量？一、沥青混合料的组成结构和强度理论

二、沥青混合料技术性质与技术标准 主要内容：组成材料技术要求及技术标准重点内容：高温稳定性及施工中对材料的选择难点：高温稳定性的影响因素及评定要求： 1.掌握五大技术性质 2.掌握高温稳定性的评定指标及提高措施 3.掌握施工中对沥青材料的选择对沥青混合料有一定的影响。

二、沥青混合料技术性质与技术标准 （一）、沥青混合料的技术性质 1、高温稳定性：是指混合料在高温情况下，经车辆荷载长期作用，不产生车辙和波浪等病害，抵抗永久变形的性能。取决于高温时沥青混合料的抗剪切能力 A、评定指标：马歇尔试验（稳定度，流值、马歇尔模数） 1)、稳定度：是指标准尺寸试件在规定温度和加荷速度下，在马歇尔仪中最大的破坏

二、沥青混合料技术性质与技术标准 荷载（KN ） 2）流值：是达到最大破坏荷载是试件的垂直变形（以0.1mm计) 3）马歇尔模数：为稳定度和流值的比值。车辙试验：测定动稳定度

二、沥青混合料技术性质与技术标准 B、影响沥青混合料高温稳定性的主要因素： 1、沥青的用量， 2、沥青的粘度， 3、矿料的级配 4、矿料的尺寸、形状等。

二、沥青混合料技术性质与技术标准 C、提高沥青混合料高温稳定性措施： 1）、提高粘聚力：采用高稠度沥青；控制沥青最佳用量采用碱性矿粉；掺外掺剂 2）、提高内摩擦角：增加粗集料用量采用表面粗糙有棱角的集料等

二、沥青混合料技术性质与技术标准 2、低温抗裂性：沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降，路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用，因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。 1）低温脆化是指其在低温条件下，变形能力降低。 R

二、沥青混合料技术性质与技术标准 2）低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的。 3）温度疲劳，是因温度循环而引起疲劳破坏。可以模拟温度循环进行疲劳破坏，但由于其试验条件要求较高，故改用低频疲劳试验代替。 4）在混合料组成设计中，应选用稠度较低，温度敏感性低、抗老化能力强的沥青。 R

二、沥青混合料技术性质与技术标准 3、耐久性：是指其在外界各种因素（如阳光、空气、水、车辆荷载等）的长期作用下，仍能基本保持原有的性能。 1）影响沥青混合料耐久性的主要因素有：沥青与骨料的性质、沥青的用量、沥青混合料的压实度与空隙率等。 2）目前，一般采用马歇尔试验来评价沥青混合料的耐久性。

二、沥青混合料技术性质与技术标准 测定沥青混合料试件的空隙率、饱和度、残留稳定度等，这些指标均应达到规范的要求，才能说明沥青混合料的耐久性合格。 4、抗滑性 1）随着车辆行驶速度的增加，路面的抗滑性显得为重要，为了提高路面的抗滑性，必须增加路面的粗糙度。

二、沥青混合料技术性质与技术标准 2）对于面层集料应选用质地坚硬，具有棱角的碎石骨料的颗粒适当大些，沥青用量少些，并对沥青中含蜡量进行严格控制，都可以提高路面的抗滑性。 3）测定路面抗滑性的指标有路面摩擦系数和构造深度。摩擦系数和构造深度越大，说明路面的抗滑性越好

二、沥青混合料技术性质与技术标准 5、施工和易性： 1）沥青混合料具备施工和易性才能顺利地进行施工作业。 2）影响混合料施工和易性的主要因素是矿料级配和沥青用量。合理的矿料级配，使沥青混合料之间拌和均匀，不致产生离析现象，适量的沥青用量，可以避免混合料疏松或结团现象，另外，气候情况，机械性能，施工能力等外部条件也会不同程度地影响施工和易性。

二、沥青混合料技术性质与技术标准 （二）热拌沥青混合料的技术标准： • 我国的现行标准《沥青路面施工与验收规范》（GBJ92-93）对热拌沥青混合料马歇尔试验技术标准有规定，见教材。 • 各技术标准含义解释如下：

（二）热拌沥青混合料的技术标准 1、空隙率：是指空隙的体积占沥青混合料总体积的百分率，它是由理论密度和实测密度求得。空隙率是评价沥青混合料压实程度的指标。空隙率的大小，直接影响沥青混合料的技术性质，空隙率大的沥青混合料，其抗滑性和高温稳定性都比较好，但其抗渗性和耐久性明显降低，而且对强度也有影响。

（二）热拌沥青混合料的技术标准 2、流值　　流值是评价沥青混合料抗塑性变形能力的指标。在马歇尔稳定度试验时，当试件达到最大荷载时，其压缩变形值，也就是此时流值表上的读数，即为流值（FL），以0.1mm计。

（二）热拌沥青混合料的技术标准 3、残留稳定度是反映沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力。浸水马歇尔稳定度试验方法与马歇尔试验基本相同，只是将试件在60±1℃恒温水槽中保温48h，然后，再测定其稳定度，浸水后的稳定度与标准马歇尔稳定度的百分比即为残留稳定度。

（二）热拌沥青混合料的技术标准 （四）沥青混合料试件的饱和度　　沥青混合料试件的饱和度也称沥青填隙率，即沥青体积与矿料空?隙体积的百分率。饱和度过小，沥青难以充分裹覆矿料，影响沥青混合料的粘聚性，降低沥青混凝土耐久性；饱和度过大，减少了沥青混凝土的空隙率，防碍夏季沥青体积膨胀，引起路面泛油，降低沥青混凝土的高温稳定性，因此，沥青混合料要有适当的饱和度。式中： ——试件的沥青饱和度，％； ——矿料间隙率，％； ——试件的沥青体积百分率，％； ——试件空隙率，％。

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