道路建筑材料3.pptx

计计划划课课时时与与上上课课手手段段：本章计划用810个课时。以课堂授课、习题练习和试验室操作相结合的方法进行教学，其中课堂教学8学时。学习的目的与任务：学习的目的与任务：本章应掌握热拌沥青混合料的组成结构、体积特征参数、强度形成原理及其影响因素，熟练掌握沥青混合料的路用性能、影响路用性能的因素和评价方法，特别要重点把握普通热拌沥青混合料的组成设计方法（包括组成材料的选择、矿料配合比设计和最佳沥青用量确定方法），了解其他沥青混合料（如SMA、常温沥青混合料和桥面铺装等）的技术特点、组成材料及配合比设计的特点和基本要求。道路建筑材料沥青混合料沥青混合料的技术性质沥青混合料的技术性质1 1普通热拌沥青混合料的组成设计普通热拌沥青混合料的组成设计2 2间断级配间断级配SMA混合料混合料3 3道路建筑材料沥青混合料第一节 沥青混合料的技术性质 课课程程导导入入：从从什什么么是是沥沥青青路路面面和和沥沥青青路路面面的的优优缺缺点点入入手手，引引入入什什么么是是沥沥青青混混合合料料的的概概念念，及及沥沥青青混混合合料料的的组组成成、结结构构、施施工工等等与与沥沥青青混混合合料料路路用用性性能能之之间间的的关关系系，提提出出本本节节课课应应掌掌握的内容。握的内容。道路建筑材料沥青混合料道路建筑材料沥青混合料沥沥青青路路面面分分类类 沥沥青青混混凝凝土土组组成成特特点点是是：级配要求严格、使用矿粉（填料）较多、拌和要求严格（厂拌）。其级配有连续级配、间断级配之分，近年来沥青路面中出现了许多新的结构形式：如SMA、OGFC、SUPERPAVE等。本课程主要介绍常规沥青混合料的性能、结构、强度特性和配合比设计等。沥沥青青表表处处和和沥沥青青贯贯入入式式：属于次高级路面，矿料级配没有严格要求，一般以现场进行矿料摊铺并洒热沥青后进行碾压成型的 沥沥青青碎碎石石属属于于次次高高级级路路面面：有厂拌和路拌之分，前者质量与性能稳定。沥青碎石中矿料级配有一定要求，但没有沥青混凝土的严格，其中没有或较少使用矿粉，孔隙率较大。一、概述一、概述一、概述一、概述1.1.沥青路面的分类和优缺点沥青路面的分类和优缺点沥青路面沥青路面：所有以沥青结合料来粘结矿料铺筑而成的不同路面结构，均 为沥青路面。沥青路面的优缺点沥青路面的优缺点主要优点主要优点主要优点主要优点：优良的结构力学性能和表面功能特性优良的结构力学性能和表面功能特性：一般沥青路面均具有良好的受力特性；路面平整、无裂缝或接缝、柔韧舒适、货物损失率低、噪音小等优点表面抗滑性能好表面抗滑性能好：沥青路面既平整、表面又粗糙，有一定的粗、细纹理构造，能保证车辆高速安全行驶施工方便施工方便：沥青路面可以集中拌和（厂拌）、机械化施工（摊铺、碾压等），完全可以实现大面积施工，质量能够得以保障，开放交通早经济耐久性好经济耐久性好：与水泥路面相比，沥青路面一次性投资要低得多，但其使用寿命一般在高速公路和机场到面中以15年计，实际使用中只要施工质量好、养护保养及时有的可以使用20年便于再生利用便于再生利用：沥青再生利用已成为发达国家一项热门的可持续发展和能源再生利用的新型课题，我国目前也在进行这方面的研究和技术开发；可以有利于分期修建其它其它，如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天无扬尘、雨后不泥泞等道路建筑材料沥青混合料主要缺点主要缺点主要缺点主要缺点：沥沥青青易易老老化化：沥青是多组分有机材料，随着使用期的延长，沥青的胶体结构和组成成分发生变化，使沥青粘性变差、塑性降低、沥青路面易表面松散、整体性降低，从而导致结构破坏；一般可以添加抗老化剂，如添加碳黑可以起到抗氧化的作用，增强沥青的老化特性，还有其他材料如阻酚类、氨基甲酸酯类、钙盐、胺类等，但研究不成熟。温温度度敏敏感感性性较较差差：夏季高温易流淌，高温稳定性差；低温易发脆，抗裂性能差。可采用优质沥青或采取改性措施等。道路建筑材料沥青混合料2.2.2.2.沥青混合料的分类沥青混合料的分类沥青混合料的分类沥青混合料的分类沥青混合料沥青混合料沥青混合料沥青混合料一般是由矿质混合料（包含粗、细集料，矿粉）和沥青组成，一般是由矿质混合料（包含粗、细集料，矿粉）和沥青组成，有时还有外加剂，其性能好坏与其组成材料有关。通常根据沥青混合料中有时还有外加剂，其性能好坏与其组成材料有关。通常根据沥青混合料中材料的组成特性、施工的方式等沥青混合料有以下几种分类方法：材料的组成特性、施工的方式等沥青混合料有以下几种分类方法：（1 1 1 1）根据矿质混合料的级配类型进行划分）根据矿质混合料的级配类型进行划分）根据矿质混合料的级配类型进行划分）根据矿质混合料的级配类型进行划分 矿料由适当比例的粗集料、细集料和填料组成，根据矿料级配组成的矿料由适当比例的粗集料、细集料和填料组成，根据矿料级配组成的特点及压实后剩余空隙率的大小，可以将沥青混合料分为以下几类：特点及压实后剩余空隙率的大小，可以将沥青混合料分为以下几类：连续密级配沥青混凝土混合料连续密级配沥青混凝土混合料连续密级配沥青混凝土混合料连续密级配沥青混凝土混合料特点：特点：级配为连续密级配，空隙率较低。级配为连续密级配，空隙率较低。主要代表沥青混合料：主要代表沥青混合料：ACAC和和ATBATB类。前者设计空隙率通常为类。前者设计空隙率通常为3%3%6%6%，具，具体、应根据不同的交通类型、气候特点而定，可见体、应根据不同的交通类型、气候特点而定，可见P110P110页表页表3-163-16所示，可所示，可 适用于任何面层结构；后者设计空隙率也为适用于任何面层结构；后者设计空隙率也为3%3%6%6%，但粒径为粗粒式及特，但粒径为粗粒式及特粗式，一般称为密级配沥青稳定碎石混合料（粗式，一般称为密级配沥青稳定碎石混合料（ATBATB），主要适用于基层。），主要适用于基层。道路建筑材料沥青混合料连续半开级配沥青混合料连续半开级配沥青混合料特点：空隙率较大，一般采用10左右，粗细集料含量相对密级配要多，填料较少或不加填料主要代表混合料：沥青碎石混合料AM，适用于三级及三级以下公路、乡村公路，此时表面应设置致密的上封层。开级配沥青混合料开级配沥青混合料特点：矿料级配主要由粗集料组成，细集料和填料较少；沥青结合料粘度要求较高。主要代表混合料：排水式沥青磨耗层混合料OGFC，排水式沥青稳定碎石基层ATPB。间断级配沥青混合料间断级配沥青混合料特点：采用间断级配，即矿料级配组成中缺少一个或几个档次而形成的级配，粗集料和填料含量较多，中间集料含量较少。代表混合料：沥青玛蹄脂SMA。道路建筑材料沥青混合料（2 2）按矿料的公称最大粒径分类）按矿料的公称最大粒径分类集料最大粒径集料最大粒径：指筛分试验中，通过百分率为100的最小标准筛孔尺寸，如AC-16，其最大粒径为19mm；集料公称最大粒径集料公称最大粒径：指全部通过或允许少量不通过的最小一级标准筛筛孔尺寸，如AC-16，其公称最大粒径为16mm，实际上沥青混合料名称中的数值即为公称最大粒径。沥青混合料一般按公称最大粒径的大小可分为特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式，与之相对应的最大粒径和公称最大粒径见表3-1所示。道路建筑材料沥青混合料沥青混合沥青混合料类型料类型公称公称最大最大粒径粒径/mm/mm密级配密级配半开级配半开级配开级配开级配间断级配间断级配连续密连续密级配沥级配沥青混凝青混凝土土DACDAC沥青稳定沥青稳定碎石碎石ATBATB沥青碎石沥青碎石混合料混合料AMAM排水式沥排水式沥青磨耗层青磨耗层OGFCOGFC排水式沥排水式沥青稳定碎青稳定碎石石ATPBATPB沥青玛蹄沥青玛蹄脂碎石混脂碎石混合料合料SMASMA砂粒式砂粒式4.754.759.59.5DAC-5DAC-5AM-5AM-5-细粒式细粒式9.59.513.213.2DAC-10DAC-10AM-10AM-10OGFC-10OGFC-10-SMA-10SMA-1013.213.21616DAC-13DAC-13AM-13AM-13OGFC-13OGFC-13-SMA-13SMA-13中粒式中粒式16161919DAC-16DAC-16AM-16AM-16OGFC16OGFC16-SMA-16SMA-16191926.526.5DAC-20DAC-20AM-20AM-20-SMA-20SMA-20粗粒式粗粒式26.526.531.531.5 DAC-25 DAC-25ATB-25ATB-25-ATPB-25ATPB-25-31.531.537.537.5-ATB-30ATB-30-ATPB30ATPB30-特粗式特粗式37.537.553.053.0-ATB-40ATB-40-ATPB40ATPB40-设计空隙率（设计空隙率（%）36363636612612181818183434道路建筑材料沥青混合料道路建筑材料沥青混合料（3 3）根据结合料的类型分类）根据结合料的类型分类 根据沥青混合料中所用沥青结合料的不同，可分为石油沥青混合料和煤沥青混合料，但煤沥青对环境污染严重，一般工程中很少采用煤沥青混合料。（4 4）根据沥青混合料拌合与铺筑温度分类）根据沥青混合料拌合与铺筑温度分类 按照这种分类方法，可以将沥青混合料分为热拌热铺沥青混合料和常温沥青混合料。前者主要采用粘稠石油沥青作为结合料，需要将沥青与矿料在热态下拌合、热态下摊铺碾压成型；后者则采用乳化沥青、改性乳化沥青或液体沥青在常温下与矿料拌合后铺筑而成的。（5 5）根据强度形成原理分类）根据强度形成原理分类 沥青混合料的组成材料不同，其强度形成原理也不同，一般可以分为嵌挤原则和密实原则两大类。按嵌挤原则构成的沥青混合料的结构强度主要是以矿料颗粒之间的嵌挤力和内摩阻力为主，以沥青结合料的粘结力为辅形成的，如沥青贯入式、沥青表处和沥青碎石等路面结构均属于此类。按密实原则构成的沥青混合料则主要是以沥青与矿料之间的粘结力为主，矿料间的嵌挤力和内摩阻力为辅，一般的沥青混凝土都属于此类。道路建筑材料沥青混合料 沥青混合料主要有沥青、粗集料、细集料、矿粉填料和外加剂（如抗剥离剂、抗老化剂、聚合物改性剂等）组成。影响混合料性能的因素：矿料颗粒的大小和不同粒径的分布；颗粒组成的空间位置关系；沥青的分布特征和矿料颗粒表面沥青层的性质；沥青混合料空隙率的大小；空隙的分布与空隙间的连通情况；外加剂与其他材料的配伍相容性及外加剂对沥青与矿料性能的改善情况等。本部分主要讨论沥青混合料的结构形成理论和其组成结构类型。二、沥青混合料的组成结构二、沥青混合料的组成结构道路建筑材料沥青混合料（一）沥青混合料的组成结构的现代理论（一）沥青混合料的组成结构的现代理论（1 1）表面理论）表面理论 传统的表面理论认为混合料是由粗、细集料和填料组配而成的矿质骨架和沥青组成，沥青分布在矿质骨料表面，将矿质骨料胶结成具有强度的整体。其中沥青的胶结作用是一个相当复杂的过程，包括物理吸附、化学吸附过程、选择性作用等。所谓物理吸附是固-液界面产生的表面张力作用下，在矿料表面形成定向吸附和湿润现象，吸附的沥青没有发生任何化学变化；化学吸附是沥青中的沥青酸及沥青酸酐与矿料表面的金属阳离子间产生的化学反应，生成了沥青酸盐，化学吸附比物理吸附产生的吸附作用更强烈，形成的沥青膜更稳定；选择性吸附主要是由于矿料表面的微孔或毛细孔产生的吸附作用，使得沥青中的小分子如油分和树脂被吸收而使沥青质相对增多，增强了沥青的粘结力，从而使沥青与矿料作用更稳固。道路建筑材料沥青混合料（2 2）胶浆理论）胶浆理论 近代胶浆理论认为混合料是一种多级空间网状结构的分散系，如下图所示，以粗集料为分散相分散在沥青砂浆中形成粗分散系，而沥青砂浆是由细集料为分散相分散到沥青胶浆中的细分散系，沥青胶浆则以填料为分散相分散在沥青介质中形成的微分散系。在这种多级分散体系中，因沥青胶浆最为基础，也最为重要，因此沥青胶浆的组成结构决定了沥青混合料的高低温变形能力。胶浆理论主要研究矿粉的矿物组成、矿粉级配（尤其是0.075mm的成分）、沥青与矿粉间的交互作用，特别强调采用高稠度的沥青、大的沥青用量和间断级配的矿质混合料。道路建筑材料沥青混合料（二）（二）沥青混合料结构类型沥青混合料结构类型 由于材料组成分布、矿料与矿料及矿料与沥青间的相互作用、剩余空隙率的大小等不同，混合料可分为悬浮密实结构、骨架空隙结构、骨架密实结构三大类。（1 1）悬浮密实结构）悬浮密实结构 如图3-2a所示，该结构组成的基本特点：采用连续级配，矿料颗粒连续存在，而且细集料含量较多，将较大颗粒挤开，使大颗粒不能形成骨架，而较小颗粒与沥青胶浆比较充分，将空隙填充密实，使大颗粒悬浮于较小颗粒与沥青胶浆之间，形成“悬浮-密实”结构。代表类型：按照连续密级配原理设计的AC型沥青混合料是典型的这种悬浮密实结构。力学特点：大颗粒未形成骨架，内摩阻力值较小；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值较大。路用性能特点：由于压实后密实度大，该类混合料水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好；但其高温性能对沥青的品质依赖性较大，由于沥青粘度降低，往往导致混合料高温稳定性变差。道路建筑材料沥青混合料（2 2）骨架空隙结构）骨架空隙结构 如图3-2b所示，该结构组成的基本特点：采用连续开级配，粗集料含量高，彼此相互接触形成骨架；但细集料含量很少，不能充分填充粗集料件的空隙，形成所谓的“骨架-空隙”结构。代表类型：沥青碎石AM和开级配磨耗层沥青混合料OGFC等。力学特点：大颗粒形成骨架，内摩阻力值较大；小颗粒与沥青胶浆含量不充分，粘结力C值较低。路用性能特点：粗集料的骨架作用，使之高温稳定性好；由于细集料含量少，空隙未能充分填充，耐水害、抗疲劳和耐久性能较差，所以一般要求采用高粘稠沥青，以防止沥青老化和剥落。道路建筑材料沥青混合料（3 3）骨架密实结构）骨架密实结构 如图3-2c所示，其结构组成特点：采用间断级配，粗、细集料含量较高，中间料含量很少，使得粗集料能形成骨架，细集料和沥青胶浆又能充分填充骨架间的空隙，形成“骨架-密实”结构。代表类型：沥青玛蹄脂碎石混合料SMA。力学性能特点：粗集料的骨架作用，内摩阻力值较大；小颗粒与沥青胶浆含量充分，粘结力C值也较大，综合力学性能较优。路用性能特点：该类混合料高低温性能均较好，具有较强的疲劳耐久特性；但间断级配在施工拌合过程中易产生离析现象，施工质量难以保证，使得混合料很难形成“骨架-密实”结构。随着施工技术的发展，这类结构得以普遍使用，但一定防止混合料拌合生产、运输和摊铺等施工过程中防止混合料产生离析。图3-2 沥青混合料结构组成沥青混合料结构组成 课课程程导导入入：讲讲课课前前复复习习上上一一节节课课的的内内容容，沥沥青青路路面面的的优优缺缺点点、沥沥青青混混合合料料的的分分类类、沥沥青青混混合合料料的的结结构构组组成成理理论论和和结结构构类类型型特特点点。引引入入沥沥青青混混合合料料的的强强度度特特点点，进进入入本本课课时时讲讲授授内内容容：强度形成原理与影响因素。强度形成原理与影响因素。道路建筑材料沥青混合料第 二 讲1.1.沥青混合料结构强度构成沥青混合料结构强度构成（1 1）路面破坏原因分析：）路面破坏原因分析：高温时，由于沥青混合料抗剪强度不足，引起塑性变形过大（塑性变形为不可恢复变形，随着时间产生累积），使路面产生波浪、车辙、拥包与推移等高温变形破坏。低温时，抗拉强度或抗变性能力不足，由于混合料收缩受阻产生的拉应力超过了混合料的抗拉强度，而在混合料内产生裂缝。（2 2）环境因素对沥青路面破坏产生的影响）环境因素对沥青路面破坏产生的影响 气温下降 材料产生收缩，路面边界约束下，收缩受阻 混合料内产生拉应力 拉应力超过抗拉强度，裂缝产生 雨水渗入裂缝 引起下卧层水损坏，承载力下降 裂缝扩展 路面结构破坏。在春融季节，水从裂缝下渗，进入路基内，使路基强度下降，而沥青路面不具有刚性，汽车在路面上行驶，是路基内的静态水变为动态水，在路基内产生冲刷，使路基内的水涌出，沥青层下陷发生翻浆现象。道路建筑材料沥青混合料三、沥青混合料强度形成原理及其影响因素三、沥青混合料强度形成原理及其影响因素(3)疲劳破坏疲劳破坏 疲劳破坏是在车辆反复作用下引起的，路面材料和路基的疲劳作用，产生变形累积，这在路面工程中专门讲述，本课程主要讲述材料因素。总之，沥青路面必须具备一定的抗剪切破坏的能力。沥青路面设计中抗剪强度，抗剪强度可以用摩尔-库伦理论进行分析，即沥青混合料的结构强度由矿料之间的嵌锁力（内摩阻力）以及沥青与矿料的粘结力及沥青自身的内聚力构成，可由下式表征：式中：沥青混合料的抗剪强度，MPa；c沥青混合料的结力，MPa；沥青混合料的内摩阻力，0；实验时的正应力，MPa。沥青混合料的粘结力和内摩阻角可以通过三轴剪切试验确定。如图3-3所示，应力圆的公切线为墨尔-库伦应力包络线，即抗剪强度曲线，该包络线与纵轴的截距表示沥青混合料的粘结力c，与横轴的交角为沥青混合料的内摩阻角。即可求出混合料的c、值。道路建筑材料沥青混合料2 2 2 2沥青混合料结构强度的影响因素沥青混合料结构强度的影响因素沥青混合料结构强度的影响因素沥青混合料结构强度的影响因素（1 1 1 1）沥青结合料的粘度）沥青结合料的粘度）沥青结合料的粘度）沥青结合料的粘度 沥青结合料的粘度反映沥青自身的内聚力。由胶浆理论可知，沥青-矿粉形成的微分散系其主要作用。一般越大，C值越大，因为越 大，沥青胶团抗位错能力增强，使沥青混合料的粘滞阻力增大，保持了矿质集料的相对嵌锁作用。如图3-4所示，沥青粘度增大，沥青混合料粘结力明显增大，内摩阻角稍有增加。道路建筑材料沥青混合料道路建筑材料沥青混合料（2 2）矿质混合料性能的影响）矿质混合料性能的影响 矿料的岩石种类、级配组成、颗粒形状和表面粗糙度等特性对沥青混合料的嵌锁力或内摩阻角影响较大。级配影响：连续密级级配多是悬浮密实结构，沥青的内聚力大，矿料间的内摩阻力相对较小；骨架空隙结构的沥青混合料以嵌锁力为主，沥青内聚力为辅形成结构强度；在以嵌挤原则设计的骨架密实结构中，粗集料作用下嵌锁力较大，细料与沥青胶浆填充空隙，粘结力较好，故该结构整体强度高，稳定性好。矿料表面特性影响：矿料尺寸近似立方体，粗糙，多棱角，矿料间嵌挤索结能力好，较大；采用碱性石料，混合料中矿料间粘结力大，混合料强度高。（3 3）沥青与矿料在界面上的交互作用）沥青与矿料在界面上的交互作用 列宾捷尔认为，沥青与矿料交互作用后，因化学组分重排列，形成沥青扩散膜。这一作用是化学吸附引起的，该沥青膜即为“结构沥青”，其粘度将大大提高；在“结构沥青”层外，可以“自由”运动的是“自由沥青”，这部分沥青的性能保持沥青初始状态性能，混合料的性能主要由结构沥青决定。道路建筑材料沥青混合料 化学吸附有选择性，不同矿料的“结构沥青”膜厚度不一样，混合料中“结构沥青”占的比例也不同。碱性石料（如石灰岩）的混合料其“结构沥青”所占比例比酸性石料的要高。所以碱性石料的沥青混合料强度和稳定性比酸性石料的好。（4）矿料比面和沥青用量的影响）矿料比面和沥青用量的影响 沥青混合料的粘结力与“结构沥青”的比例和矿料颗粒间的距离有关。如图3-6所示，矿料间距离越近，且以“结构沥青”粘结，沥青混合料的粘结力越高；反之，矿料间距越大，且其间由“自由沥青”相互粘结，则混合料的粘结力低。道路建筑材料沥青混合料矿料比面的影响：矿料比面越大，“结构沥青”的比例越大；矿粉比表面所占比例最大，矿粉用量和性质，可以影响沥青膜厚度和“结构沥青”所占比例。沥青用量的影响：含量较少时，沥青不足敷裹集料颗粒表面，沥青混合料整体强度较低；随着沥青用量增加，沥青逐渐敷裹矿料表面，使得结构沥青用量增加，矿料间的粘结力增强，混合料整体强度增高，直到整个矿料表面被“结构沥青”所敷裹；当沥青用量进一步增加，此时过多的沥青形成“自由沥青”，这部分沥青在矿料间主要起润滑作用，并将矿料“推开”，从而使沥青混合料的整体强度下降。另外，“结构沥青”的存在对矿料起到约束作用，使得矿料间的内摩阻力增大，当沥青用量太多时，“自由沥青”的润滑作用，反而使矿料间相互滑移容易，内摩阻力下降。由以上分析可知混合料强度取决于：嵌挤密实的矿料骨架，高粘度的沥青结合料，适宜的沥青用量，采用能产生化学吸附作用的活性矿料。道路建筑材料沥青混合料 （5 5）使用条件的影响）使用条件的影响 环境温度和荷载作用特性对混合料的强度影响也较大。温度升高，沥青粘度降低，混合料的粘结力也下降，矿料间的约束减小使得矿料间的内摩阻力也降低，从而混合料整体强度都下降。荷载作用体现在荷载作用时间或变形速率上，一般沥青粘度随变形速率增加而增加，混合料的内摩阻力随变形速率则变化较小，那么变形速率增加，沥青混合料的粘结力也增大，整体强大则增高。第 三 课时课课程程导导入入：分分析析上上一一次次讲讲授授内内容容，指指出出沥沥青青混混合合料料良良好好的的路路用性能应具备哪些性能要求，指出路用性能的概念及其内容。用性能应具备哪些性能要求，指出路用性能的概念及其内容。道路建筑材料沥青混合料 沥青混合料受自然环境因素和交通荷载作用，要求混合料必须具有高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗渗性、抗滑性和施工和易性。1.1.高温稳定性高温稳定性定定义义：高高温温稳稳定定性性是指沥青混合料在高温条件下，能够抵抗车辆荷载的反复作用，不发生显著永久变形，保证路面平整度的特性。提出高温稳定性的的意意义义：高温条件下或长时间承受荷载作用混合料会产生显著的变形，其中不能恢复的部分成为永久变形，这种特性是导致沥青路面产生车辙、波浪及拥包等病害的主要原因。在交通量大，重车比例高和经常变速路段的沥青路面上，车辙是最严重、最有危害的破坏形式之一。道路建筑材料沥青混合料四、沥青混合料的路用性能四、沥青混合料的路用性能（1 1）高温稳定性的评价方法和评价指标）高温稳定性的评价方法和评价指标评价试验方法：圆柱体试件的单轴静载、动载、重复荷载试验；三轴静载、动载、重复荷载试验；简单剪切的静载、动载、重复荷载试验等。马歇尔稳定度、维姆稳定度和哈费氏稳定度等工程试验，以及反复碾压模拟试验如车辙试验等。我国最常用评价方法是：马歇尔试验和车辙试验。道路建筑材料沥青混合料 马歇尔稳定度试验马歇尔稳定度试验 马歇尔稳定度实验方法是由美国密西西比州公路局布鲁斯.马歇尔（Brue Brue MarshellMarshell）提出的，最初是为了美国工程兵团快速确定沥青用量之用，后来经过多人的改进，形成为目前的马歇尔设计体系。马歇尔试验最大特点设备简单、操作方便，现在已被世界上许多国家所采用。马歇尔试验用于测定沥青混合料试件的破荷载和抗变形能力，得到马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数。将沥青混合料制备成规定尺寸的圆柱状试件，试验室将试件横向置于两个半圆形压模中，使试件受到一定的侧限。在规定温度和加荷速度下，对试件施加压力，记录试件所受压力与变形曲线，见P92页图3-8。主要力学指标为马歇尔稳定度和流值，稳定度是指试件受压至破坏时承受的最大荷载，以kN计，流值是达到最大破坏荷载是实践的垂直变形，以0.1mm计 试试件件尺尺寸寸：（1 1）101.6mm63.5mm101.6mm63.5mm101.6mm63.5mm101.6mm63.5mm（1.3mm1.3mm），两两侧侧高高度度差差不不大大于于2mm2mm）。适适用用于于公公称称最最大大粒粒径径26.5mm3030202030302020按照低按照低温指标温指标低温气候区低温气候区1 12 23 34 4气候名称气候名称冬严寒区冬严寒区冬寒区冬寒区冬冷区冬冷区冬温区冬温区极端最低气温极端最低气温-37-9-9按照雨按照雨量指标量指标雨量气候区雨量气候区1 12 23 34 4气候区名称气候区名称潮湿区潮湿区湿润区湿润区半干区半干区干旱区干旱区年降雨量年降雨量(mm)(mm)1000100010001000500500500500250250250250道路建筑材料沥青混合料二、沥青混合料组成材料的技术要求二、沥青混合料组成材料的技术要求 沥青混合料的技术性质决定于组成材料的质量品质、用量比例及沥青混合料的制备工艺等因素，其中组成材料的质量是首先需要关注的问题。1 1 沥青沥青选择依据：沥青应根据气候条件和沥青混合料类型、道路等级、交通性质、路面类型施工方法以及当地使用经验等，经技术论证后确定。选择原则：粘度较大的粘稠沥青混合料具有较高的力学强度和稳定性，但粘度过高，则混合料的低温变形能力较差，路面易开裂。反之粘度较低的沥青的混合料在低温时变形能力较好，但在高温时往往会产生较大的高温变形。一般来说，可根据当地沥青路面气候分区的温度水平参照第二章表2-6选择沥青。在夏季温度高或高温持续时间长的地区，应采用粘度高的沥青；而在冬季寒冷地区，则宜采用稠度低、气温进度较小的沥青。对于日温较大的地区还应考虑选择针入度指数较大、感温性较低的沥青。对于重载交通路段、高速公路更实行渠化交通的路段、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路段，应选用稠度大的沥青。对于交通量小、公路等级低的路段可选用稠度略小的沥青。道路建筑材料沥青混合料2.粗料集（1 1）粗料集的物理力学性质要求）粗料集的物理力学性质要求选择原则：粗料集料可采用碎石、破碎砾石、筛选砾石、矿渣等。用于高速公路、一级公路、城市快速公路、主干路沥青路面表层用粗集料应选用坚硬、耐磨、抗冲击型号的碎石或破碎砾石，不得使用筛选砾石、矿渣及软质集料，该类粗集料应符合表3-6对磨光值和粘附性的要求。当坚硬石料来源缺乏时，允许掺加一定比例较小粒径的普通粗集料，掺加比例根据试验确定。在以骨架原则设计的沥青混合料中不得掺加其他粗集料。道路建筑材料沥青混合料粗集料磨光值及其与沥青粘附性的技术要求粗集料磨光值及其与沥青粘附性的技术要求 表表3-63-6雨量气候地雨量气候地区技术指标区技术指标1 1（潮湿区）（潮湿区）2(2(湿润区湿润区)3 3（半干区）（半干区）4 4（干旱区）（干旱区）粗集料磨光值粗集料磨光值（psvpsv）4242404038383636粗集料与沥青的粘附性表层表层55554433其它其它层次层次444433道路建筑材料沥青混合料基本要求：应该洁净、干燥、表面粗糙、形状接近立方体，且无风化、不含杂质，并具有足够的强度、耐磨耗性。粗集料的质量应符合表3-7的要求。破碎砾石应采用粒径大于50mm的颗粒轧制，破碎前必须清洗，含泥量不大于1%，破碎面积应符合表3-7的要求。钢渣作为粗集料时，仅限于三级及三级以下公路和次干公路以下的城市道路，并应经过试验论证取得许可后使用。钢渣破碎后应由6个月以上的存放期，除吸水率允许适当放宽外，各项指标应符合表3-7的要求。道路建筑材料沥青混合料 技术指标技术指标技术指标技术指标高速公路、一级公路、城市快速路、高速公路、一级公路、城市快速路、高速公路、一级公路、城市快速路、高速公路、一级公路、城市快速路、主干路主干路主干路主干路其它等级的公其它等级的公其它等级的公其它等级的公路与城市路与城市路与城市路与城市道路道路道路道路表面层表面层表面层表面层其它层次其它层次其它层次其它层次石料压碎值（石料压碎值（石料压碎值（石料压碎值（%）252525252828282830303030洛杉矶磨耗损失（洛杉矶磨耗损失（洛杉矶磨耗损失（洛杉矶磨耗损失（%）282828283030303040404040视密度视密度视密度视密度（t/mt/mt/mt/m3 3 3 3）2.602.602.602.602.502.502.502.502.452.452.452.45吸水率吸水率吸水率吸水率（%）2.02.02.02.03.03.03.03.03.03.03.03.0坚固性坚固性坚固性坚固性（%）1212121212121212-软石含量（软石含量（软石含量（软石含量（%）1 1 1 15 5 5 55 5 5 50.075mm0.075mm0.075mm0.075mm颗粒含量（水洗法）颗粒含量（水洗法）颗粒含量（水洗法）颗粒含量（水洗法）（%）1 1 1 11 1 1 11 1 1 1针片状颗粒含针片状颗粒含针片状颗粒含针片状颗粒含量（量（量（量（%）粒径粒径粒径粒径9.5mm9.5mm9.5mm9.5mm1212121218181818-粒径粒径粒径粒径9.5mm9.5mm9.5mm9.5mm1818181820202020-破碎砾石的破破碎砾石的破破碎砾石的破破碎砾石的破碎面碎面碎面碎面 1 1 1 1个破碎面个破碎面个破碎面个破碎面1001001001009090909080808080（70707070）2 2 2 2个破碎面个破碎面个破碎面个破碎面909090908080808060606060（50505050）表表3-7 3-7 沥青混合料用粗集料质量要求沥青混合料用粗集料质量要求注：注：当粗集料用于高速公路、一级公路和主干路时，多孔玄武岩的是密度可放宽至当粗集料用于高速公路、一级公路和主干路时，多孔玄武岩的是密度可放宽至2.45t/m3,2.45t/m3,吸水率吸水率 可放宽至可放宽至3%3%；但须得到主管部门的批准；但须得到主管部门的批准；坚固性实验根据需要进行；坚固性实验根据需要进行；括号外数据为对表层用集料的要求；括号种数据为对其它层次的要求。括号外数据为对表层用集料的要求；括号种数据为对其它层次的要求。（2 2）与沥青的粘附性要求）与沥青的粘附性要求 在高速公路、一级公路、城市快速路和主干沥青路面中，需要使用坚硬的粗集料，当时用花岗岩、石英岩等酸性岩是轧制的粗集料时，若达不到表3-6对粗集料与沥青粘附性等级的要求，必须采取抗剥落措施。工程中常用的抗剥落方法包括使用高粘度沥青；在沥青中掺加抗剥落剂；用干燥的生石灰、消石灰粉或水泥作为填料的一部分，其用量已为矿料总量的1%2%；将粗集料用石灰浆处理后使用。（3 3）粗集料的粒径规格粗集料的粒径规格 粗集料的粒径规格应按照表3-8进行生产和使用。如某一档粗集料不符合表3-8的规格，但确认与其它集料组配后的合成级配符合设计级配的要求时，也可以使用。道路建筑材料沥青混合料沥沥沥沥青青青青面面面面层层层层用用用用粗粗粗粗集集集集料料料料规规规规格格格格 表表表表3 3 3 3 8 8 8 8规格规格公称粒公称粒径径(mm(mm)通过下列筛孔（方孔筛，通过下列筛孔（方孔筛，mmmm）的质量百分率（）的质量百分率（%）37.537.531.531.526.526.5191913.213.29.59.54.754.752.362.360.60.6S6S6153015301001009010090100-015015-0505S7S7103010301001009010090100-0150150505S8S8152515251001009510095100015015-0505S9S9102010201001009510095100-0150150505S10S101015101510010095100951000150150505S11S115155151001009510095100407040700150150505S12S1251051010010095100951000100100505S13S1331031095100951001001009510095100407040700200200505S14S1435350250250505道路建筑材料沥青混合料3.3.细集料细集料（1 1）细集料的物理力学性能要求）细集料的物理力学性能要求细集料可以采用天然砂、机制砂或石屑。应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并有适当的级配范围，物理力学指标要求见表3-9。与沥青有良好的粘结能力，在高速公路、一级公路、城市快速路、主干路沥青面层用沥青粘结性能差的天然砂或用花岗岩、石英岩等酸性岩石破碎的人工砂及石屑时，应采取前述粗集料的抗剥离措施对细集料进行处理。在高速公路、一级公路、城市快速路、主干路沥青路面面层及抗滑磨耗层中，所用石屑总量不宜超过天然砂或机制砂的用量。表3-9 沥青混合料用细集料质量要求注：坚固性实验根据需要进行（2）细集料的粒径规格。指标指标高速公路、一级公路城市快速路、主干高速公路、一级公路城市快速路、主干路路其它公路与城市道路其它公路与城市道路视密度（视密度（t/mt/m3 3）2.502.502.452.45坚固性坚固性1212砂当量（砂当量（%）60605050道路建筑材料沥青混合料天然砂 天然砂宜采用河砂或海砂，当使用山砂时应经过清洗。天然砂的规格应符合表3-10的规定，经筛洗法测定的砂中小于0.075mm颗粒含量不得大于3%（高速公路、一级公路、城市快速路、主干路）和5%（其它登记道路）分类分类通过各筛孔（通过各筛孔（mmmm）的质量百分率（）的质量百分率（%）细度模数细度模数MMx x9.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075粗砂粗砂1001009010090100659565953565356515291529520520050505053.73.13.73.1中砂中砂100100901009010075100751005090509030593059830830050505053.02.33.02.3细砂细砂1001009010090100851008510075100751006084608415451545050505052.21.62.21.6表表3-10 3-10 沥青面层用天然砂规格沥青面层用天然砂规格道路建筑材料沥青混合料石屑 石屑是通过4.75mm或2.36mm的部分，是石料加工破碎过程中表面剥落或撞下的边角，强度一般较低，针片状含量较高。所以在生产石屑的过程中应特别注意，避免山体覆盖层或夹层的泥土混入石屑。石屑规格应符合表3-11的要求。不得使用泥土、细粉、细薄碎片颗粒含量高的石屑，砂当量应符合表3-9的要求。对于高速公路、一级公路、城市快速路、主干路，应将石屑加工成S14（35mm）和S16（03mm）两档使用，在细集料中石屑含量不宜超过总量的50%。规格规格公称粒径公称粒径)通过下列筛孔（通过下列筛孔（mmmm）的质量百分率（）的质量百分率（%）9.59.54.754.752.362.361.181.180.60.60.30.30.150.150.0750.075S15S15050510010090901001006090609040407575202065657 740402 220200 01010S16S160 03 3100100808010010050508080252550508 830300 015150 01010表表3-113-11沥青面层用机制砂或石屑规格沥青面层用机制砂或石屑规格道路建筑材料沥青混合料 细集料的级配在沥青混合料中的适用性，应将其与粗集料及填料配制成矿质混合料后，再判断其是否符合矿料设计级配的要求再作决定。当一种细集料不能满足级配要求时，可采用两种或两种以上的细集料掺合使用。4 4填料填料 填料最好采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，生产矿粉的原石料中泥土杂质应清除。矿粉要求干燥、洁净，能自由地从石粉仓中流出，其质量应符合表3-12的要求。在拌合厂采用干法除尘回收的粉尘可以代替一部分矿粉的使用，湿法除尘的应经过干燥粉碎处理，且不得含有杂质。用量不得超过填料总量的25%，塑性指数不得大于4%，其余质量要求与矿粉相同。粉煤灰烧失量应小于12%，与矿粉混合后的塑性值数应小于4%，其余质量要求与矿粉相同。粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50%，与沥青粘结力好，且水稳性应满足要求。高速公路、一级公路和城市快速路、主干路不宜采用粉煤灰做填料。为改善水稳定性，可采用干燥的磨细生石灰粉、消石灰分或水泥作为填料，用量不宜超过矿料总量的1%2%。道路建筑材料沥青混合料指标指标高速公路、一级公路、城市快速路、主干路高速公路、一级公路、城市快速路、主干路其他公路与城市道路其他公路与城市道路视密度（视密度（t/cmt/cm3 3）2.