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5. 沥青混合料

沥青玛蹄脂. 沥青. 集料. 5. 沥青混合料. 适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料与沥青结合料拌合而成的混合料的总称. 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. 沥青混合料的分类. ⑴ 按级配组成和曲线类型分类 见图 连续级配：密级配、半开级配、开级配 间断级配 ⑵ 按公称最大粒径分类 特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式 ⑶ 按照制造工艺分类

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5. 沥青混合料

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  1. 沥青玛蹄脂 沥青 集料 5.沥青混合料 适当比例的粗集料、细集料及填料组成的符合规定级配的矿料与沥青结合料拌合而成的混合料的总称

  2. 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

  3. 沥青混合料的分类 ⑴ 按级配组成和曲线类型分类见图 • 连续级配：密级配、半开级配、开级配 • 间断级配 ⑵ 按公称最大粒径分类 • 特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式 ⑶ 按照制造工艺分类 • 热拌沥青混合料 • 冷拌沥青混合料 • 再生沥青混合料

  4. 矿质混合料的3种典型级配曲线

  5. 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%

  6. 沥青混合料的分类 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%

  7. 沥青混合料的分类 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％

  8. 排水式沥青路面

  9. 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

  10. SMA（Stone Matrix Asphalt）混合料

  11. 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)

  12. 沥青混合料的分类 ⑵ 按照集料的公称最大粒径分类定义 砂粒式：公称最大粒径＜4.75mm 细粒式：公称最大粒径＝9.5mm、13.2mm 中粒式：公称最大粒径＝16mm、19mm 粗粒式：公称最大粒径＝26.5mm 特粗式：公称最大粒径≥31.5mm

  13. 沥青混合料的分类 集料最大粒径与公称最大粒径 • 最大粒径：通过率为100%的最小标准筛筛孔尺寸 • 公称最大粒径：是指全部通过或允许少量不通过的最小标准筛筛孔尺寸，通常比最大粒径小一个粒级 例如：混合料在16mm筛孔的通过率为100%，筛余量为0%；在13.2mm筛孔上的筛余量小于10%，则此集料的最大粒径为16mm，公称最大粒径为13.2mm。

  14. 沥青混合料的分类 ⑵ 按照集料的最大公称粒径分类

  15. 沥青混合料的分类 ⑶ 按照沥青混合料的制造工艺分类 ① 热拌热铺沥青混合料：粘稠沥青－热态施工 ② 冷拌沥青混合料： 液态沥青－常温施工 乳化沥青 液体沥青 泡沫沥青 ③ 再生沥青混合料：现场再生、场拌再生

  16. 主要内容 • 沥青混合料的技术性质和技术要求 • 沥青混合料的组成材料和配合比设计

  17. 5.1 热拌沥青混合料HMA （Hot Mix Asphalt） 5.1.1 沥青混合料的组成结构和强度形成原理 5.1.2 沥青混合料应具备的技术性质及其评价方法 5.1.3 沥青混合料组成材料的技术性质 5.1.4 热拌沥青混合料配合比设计方法

  18. 5.1.1 沥青混合料组成结构和强度形成原理 • 沥青混合料的组成结构 • 沥青混合料的抗剪强度 • 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素

  19. 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 ⑴悬浮密实结构 ⑵ 骨架空隙结构 ⑶ 骨架密实结构

  20. 沥青混合料的典型组成结构 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 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

  21. 沥青混合料的分类与特性 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

  22. 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 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

  23. 5.1.1.1 沥青混合料的组成结构 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

  24. 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

  25. 5.1.1.2 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）

  26. 5.1.1.3 粘结力和内摩阻角的测试方法 ⑴ 剪切试验 直剪试验（土力学） 恒高度剪切试验（Superpave方法） 恒高度扫描剪切试验（Superpave方法） ⑵ 三轴试验 压缩试验 蠕变试验 重复加载试验

  27. τ σ φ τ C σ 直剪试验

  28.  1  3  3  1 三轴试验 τ=C+ tg

  29. 5.1.1.4 影响粘结力C和内摩阻角的因素 1) 沥青的粘度 2) 矿质混合料的性质 3) 沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响

  30. 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 1) 沥青的粘度 η↓ P↑—— C↓  C η

  31. 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 2) 矿质混合料的性质 级配：连续密级配——C大小 连续开级配——C小大 间断级配——C大大 颗粒粒径：最大粒径↑ ——  ↑、C ↓见表 颗粒表面特征：多棱角、表面粗糙 → 颗粒相互嵌紧 →  较大

  32. 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 三轴试验结果

  33. 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 3) 沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响 • 沥青与矿料的交互作用 • 矿料的表面性质 • 矿料比面积 • 沥青用量

  34. 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 ⑴ 沥青与矿料的交互作用 结构沥青——粘度提高，粘结力C较强 自由沥青——在结构沥青之外的沥青膜 结构沥青连接 自由沥青连接

  35. ⑵ 矿料表面性质的影响 与碱性石料（如石灰石）有较好的粘附性 与酸性石料则粘附性较差 石灰石矿粉 石英石砂粉

  36. 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 ⑶ 矿料比面积 比面（比表面积）——单位质量集料的总表面积A/G • 粗集料（d<5mm）：比面为0.5~3 m2/kg • 细集料（d<5mm）：比面为300~2000 m2/kg 比面积↑→沥青膜减薄→ 结构沥青↑→C值↑

  37. ⑷ 沥青用量——最佳值 沥青膜的完整性沥青膜厚度 φ C

  38. 影响沥青混合料粘结力C和内摩阻角的因素 4) 影响沥青混合料抗剪强度的外因 ⑴ 温度的影响：温度↑C ↓  受温度变化影响较少 ⑵ 形变速率的影响：变形速率↑C值↑ 值随变形速率变化较小

  39. 5.1.2 沥青混合料应具备的技术性质 及其评价方法 • 沥青路面的损坏类型及其破损机理 • 沥青混合料应具备的基本技术性能 • 评价方法与指标 • 改善措施

  40. 沥青混合料应具备的技术性质 高温稳定性 低温抗裂性 耐久性（水、疲劳、老化） 表面功能（抗滑、降噪、排水） 施工和易性

  41. 强度或模量 温度 沥青混合料性能的评价方法与指标 5.1.2.1 高温稳定性 定义：高温条件下，沥青混合料在荷载作用下抵抗永久变形的能力

  42. 高温稳定性 高温稳定性评价方法与评价指标 1）评价方法 ⑴ 马歇尔稳定度——稳定度与流值马歇尔试验 ⑵车辙试验——动稳定度车辙试验 ⑶ 简单性能试验 蠕变试验 重复荷载试验 剪切试验

  43. 高温稳定性 高温稳定性评价方法与评价指标 2）评价指标 马歇尔方法：稳定度（KN） 流值（0.1mm） 轮辙试验：动稳定度（次/mm）

  44. 马歇尔试验示意图 • 马歇尔稳定度MS：试件破坏时的最大荷载 • 流值FL：达到最大荷载时，试件所产生的垂直流动变形值（以0.1mm计）

  45. 马歇尔试验仪

  46. 马歇尔自动击实仪

  47. 沥青路面的车辙现象 沥青路面车辙形成过程

  48. 沥青路面的车辙现象 沥青路面车辙形成过程

  49. 沥青路面的车辙现象 剪切流动 压密变形 沥青路面车辙形成过程

  50. 车辙试验

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