瀝青路面越來越多地被應用于不同等級的公路其原因何在

1、瀝青路面越來越多地被應用于不同等級的公路，其原因何在？城市道路1瀝青混合料是一種粘彈塑性材料，具有良好的力學性能，鋪筑的路面平整無縫，振動小，噪音低，行車舒適。2路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，無強烈反光，有利于行車3施工方便，施工時不需要養(yǎng)護，能及時開通交通。4維修簡單，舊瀝青混合料可再生利用。1瀝青路面容易老化。2溫度穩(wěn)定性差。 但是！第五章 瀝青混合料老化定義？在長期的大氣因素作用下，因瀝青塑性降低，脆性增強，粘聚力減小，導致路面表面產(chǎn)生松散，引起路面破壞。瀝青路面老化現(xiàn)象夏季高溫瀝青易軟化，路面易產(chǎn)生車轍、波浪；冬季低溫時易脆裂，在車輛重復作用下易產(chǎn)生開裂。波浪車轍泛油溫度穩(wěn)定性差的

2、表現(xiàn)：一、定義 瀝青混合料是將經(jīng)合理級配組成的礦質(zhì)混合料（如碎石、砂、礦粉等），與適量的瀝青材料在一定溫度下經(jīng)拌和所組成的混合物。將瀝青混合料經(jīng)攤鋪后碾壓成型，即成為各種類型的瀝青混合料路面。瀝青混凝土： 結構是粗集料較多、細集料和礦粉也較多。 特點：對級配要求嚴格、密實度大、空隙率10%，抗?jié)B性好。瀝青碎石： 結構是粗集料較多，沒有礦粉或礦粉含量較少。 特點：對級配要求不很嚴格，不密實，空隙率10%，熱穩(wěn)定性好。瀝青 混合料礦料級配組成及空隙率大小礦質(zhì)混合料的級配類型 制造工 藝分公稱最大粒徑1.特粗式瀝青混合料2.粗粒式瀝青混合料3.中粒式瀝青混合料4.細粒式瀝青混合料5.砂粒式瀝青混合料

3、1.連續(xù)級配瀝青混合料2.間斷級配瀝青混合料1.密級配瀝青混合料2.半開級配瀝青混合 料3.開級配瀝青混合料1.熱拌瀝青混合料2.冷拌瀝青混合料3.再生瀝青混合料熱拌瀝青混合料定義：熱拌瀝青混合料是經(jīng)人工組配的礦質(zhì)混合料與粘稠瀝青 在專門設備中加熱拌和而成，并在熱態(tài)下進行攤鋪和壓 實的混合料，也稱為：熱拌熱鋪瀝青混合料。一、熱拌瀝青混合料的組成結構及強度理論1組成結構理論表面理論：礦料形成礦質(zhì)骨架，瀝青作為膠結材料。起主導作用的是：礦料的強度及其級配的密實度。膠漿理論：指瀝青混合料是多級空間網(wǎng)絡狀結構的多級分散系。 以集料為分散相，分散在瀝青砂漿的介質(zhì)中起主導作用的是：瀝青與填料之間的關系。分

4、為：微分散系、細分散系、粗分散系 2.瀝青混合料組成結構類型1）懸浮-密實結構：屬于連續(xù)型密級配， 細集料較多，粗集料較少 特點：粘聚力大，內(nèi)摩阻角小，高溫穩(wěn)定性差。強度主要來源于瀝青的 粘結力。 瀝青路面中，要求至少有一層是密級配瀝青混合料。 2）骨架-空隙結構：屬于連續(xù)開級配，粗集料多，細集料少 特點：瀝青與礦料間的粘聚力差，空隙率大，耐久性差，但熱穩(wěn)定性 好，內(nèi)摩阻力大，強度主要來源于粗集料間的摩擦力。 使用這種混合料時，面層下面必須作下封層。3）骨架-密實結構：是一種理想結構，它既有一定的粗集料形成骨架，又有足夠的細集料充填空隙，既有較高的粘聚力，又有較高的內(nèi)摩阻角。3.瀝青混合料的強

5、度理論瀝青混合料鋪筑的路面產(chǎn)生破壞的主要原因： 夏季高溫時的抗剪強度不足導致變形過大產(chǎn)生推擠、擁包等現(xiàn)象 冬季低溫時抵抗變形能力過差導致裂縫的產(chǎn)生要求瀝青混合料必須具備抗剪強度和抵抗變形的能力，一般采用庫倫內(nèi)摩擦理論，三個參數(shù)：抗剪強度,黏聚力c和內(nèi)摩阻角有如下關系式:內(nèi)因：1.瀝青黏度的影響 通常瀝青的黏度越高，瀝青混合料的抗剪強度越高。 黏聚力c隨著瀝青黏度的提高而增加，略有上升2.瀝青與礦料的吸附作用 物理吸附 礦料與瀝青間的分子力吸附，與瀝青表面活性物質(zhì)含量有關，且只有在干燥狀態(tài)下才具有一定的黏附力。 化學吸附4.影響瀝青混合料抗剪強度的因素瀝青在瀝青混合料中以兩種形式存在，一種為結構

6、瀝青，一種為自由瀝青。 瀝青與礦料交互作用后，瀝青在礦料表面形成一層擴散結構膜如下圖所示，在結構膜以內(nèi)的稱為結構瀝青，在結構膜以外的稱為自由瀝青。當?shù)V粉的用量一定時， 瀝青用量過少：不足以包裹礦料表面，使得瀝青混合料的強度低； 隨著瀝青的增加，完全包裹在礦料表面，逐漸形成結構瀝青，使得瀝青與礦料間的黏結力隨瀝青用量的增加而增加； 但瀝青用量過多，使得未與礦粉相互作用的自由瀝青含量增加，瀝青膠結物的粘聚力隨自由瀝青含量的增加而降低。同時，內(nèi)摩擦角也降低。3.瀝青與礦粉用量比例當瀝青的用量一定時， 礦粉量越多，能提高結構瀝青的比例，瀝青和礦料的黏結力就高。但礦粉量也不能太多，否則使瀝青混合料結團成

7、型，不易施工。故存在著最佳瀝青用量4.礦料級配類型及表面性質(zhì)的影響礦料的級配類型：密級配c、；開級配c、；間斷 級配c、。礦料的表面狀態(tài)：集料顆粒具有棱角、近似正方體、表面有 明顯的粗糙度時，具有很大的內(nèi)摩擦角（），混合料的 抗剪強度高（）。5.溫度及形變速率產(chǎn)生的影響溫度升高：瀝青易變形，黏聚力C下降，強度降低；溫度降低：黏聚力C升高，內(nèi)摩擦角變化不大，故抗剪強度 增加，變形能力降低，所以溫度過低使瀝青混 合料路面開裂。 加荷頻率高，產(chǎn)生不可恢復的永久變形。隨著形變速率的增加，黏聚力c顯著提高，內(nèi)磨擦角變化很小，故強度增加。外因：二、瀝青混合料的技術性質(zhì)和技術標準瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)（

8、3） 耐久性（二）技術性質(zhì)馬歇爾試驗穩(wěn)定度 車轍試驗動穩(wěn)定度 （1）高溫穩(wěn)定性（2）低溫抗裂性低溫彎曲試驗水穩(wěn)性耐老化性耐疲勞性浸水馬歇爾試驗殘留穩(wěn)定度（%）凍融劈裂試驗殘留強度比（%）（4） 抗滑性（5）施工和易性1.高溫穩(wěn)定性 指瀝青混合料在夏季高溫條件下，經(jīng)車輛荷載長期重復作用后，不產(chǎn)生車轍和波浪等病害的性能。評定高溫穩(wěn)定性的方法：目前我國普遍采用的是馬歇爾試驗，通過測定瀝青混合料穩(wěn)定度（KN）和流值（以0.1mm計）兩項指標，反映瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。此外，對于路面性能要求較高的還應通過車轍試驗（次/mm）測定其抗車轍能力。提高溫度穩(wěn)定性的措施：提高粘聚力：采用高稠度瀝青； 控制瀝青

9、最佳用量 采用堿性礦粉；提高內(nèi)摩租角：增加粗集料用量 采用表面粗糙有棱角的集料等 2.低溫抗裂性 瀝青混合料隨溫度的降低，變形能力下降，路面由于低溫而收縮以及行車荷載的作用，在薄弱部位產(chǎn)生裂縫，從而影響道路的正常使用。 低溫裂縫引起的原因：混合料低溫脆化、低溫縮裂、溫度疲勞引起的； 低溫脆化是指其在低溫條件下，變形能力降低。低溫縮裂通常是由于材料本身的抗拉強度不足而造成的。溫度疲勞，由于多次溫度循環(huán)而造成的疲勞破壞。措施：設計時選擇瀝青要稠度較低、溫度敏感性低、抗老化能力強 指在長期的荷載作用和自然因素影響下，保持正常使用狀態(tài)而不出現(xiàn)剝落和松散等損壞的能力。3.耐久性影響因素：瀝青的化學性質(zhì)、

10、礦料的礦物成分、混合料的組成結構等；針對混合料的組成結構：混合料的空隙率 空隙率盡可能小 但仍要留一定的空隙率，規(guī)定混合料中應殘留3%的空隙率瀝青的用量 瀝青的用量低于最佳用量時，殘留空隙率增大，耐久性下降。瀝青與礦料間的作用 盡量提高結構瀝青的比例，提高混合料的粘聚力，防止路面剝落?？障堵剩埩艨障堵剩涸u價瀝青混合料壓實程度的指標。 壓實后，空隙的體積占瀝青混合料總體積的百分率。瀝青飽和度（即瀝青的填隙率） 瀝青體積占礦料間隙體積的百分率 飽和度過小，瀝青難以充分裹覆礦料，粘聚性下降，空隙 率也增大。所以耐久性下降；飽和度過大，夏季引起路面泛 油，降低了面層的高溫穩(wěn)定性。而且自由瀝青多，粘

11、聚力下降。 飽和度要適中。 一般采用馬歇爾試驗測定瀝青混合料試件的空隙率、飽和度和殘留穩(wěn)定度等指標，來評價瀝青混合料的耐久性。殘留穩(wěn)定度 殘留穩(wěn)定度是反映瀝青混合料受水損害時抵抗剝落的能力。 浸水后的穩(wěn)定度與標準馬歇爾穩(wěn)定度的百分比即為殘留穩(wěn)定度。4.抗滑性 隨著公路等級的提高和車輛行駛速度的加快，路面的抗滑性顯得尤為重要。路面的抗滑能力與瀝青混合料的粗糙度、級配組成、瀝青用量和礦質(zhì)集料的微表面性質(zhì)等因素有關。面層集料應選用質(zhì)地堅硬具有棱角的碎石，采取適當增大集料粒徑，適當減少一些瀝青用量及嚴格控制瀝青的含蠟量等措施，均可提高路面的抗滑性。5.施工和易性影響因素：礦料級配：不易離析現(xiàn)象瀝青用量

12、 瀝青用量多，容易結塊，不容易攤鋪。 瀝青用量少，混合料較松散，不易壓實。 故瀝青用量要適量 另外，氣候情況，機械性能，施工能力等外部條件也會不同程度地影響施工和易性目前，評價施工和易性還沒有一個定量的指標，只能憑經(jīng)驗來目估。 瀝青混合料在施工過程中是否容易拌和、攤鋪、壓實的性能。（三）熱拌瀝青混合料的技術標準 按熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗指標要求，參照公路瀝青路面施工技術規(guī)范技術標準。瀝青混合料的拌合瀝青混合料的運輸瀝青混合料的攤鋪瀝青混合料的碾壓瀝青路面的施工有著嚴格的程序這就是建材課程要解決的問題這是路面施工要解決的問題瀝青材料瀝青混合料組成材料 粗集料細集料填料基質(zhì)瀝青改性瀝青各種粒徑的

13、碎石（方孔篩）天然砂機制砂石屑礦粉最好都是堿性材料（1）瀝青材料 不同型號的瀝青材料，具有不同的技術指標，適用于不同等級、不同類型的路面，在選擇瀝青材料的時候，要考慮到氣候條件、交通量、施工方法等情況。 寒冷地區(qū)宜選用稠度較小，延度較大的瀝青，以免冬季裂縫；較熱地區(qū)選用稠度較大，軟化點高的瀝青，以免夏季泛油、發(fā)軟。一般路面的上層宜用較稠的瀝青，下層和聯(lián)結層宜用較稀的瀝青。（2）粗集料 要求潔凈、干燥、無風化、無雜質(zhì)，并且具有足夠的強度和耐磨性。一般選用高強、堿性的巖石軋制成接近于立方體、表面粗糙、具有棱角的顆粒。 瀝青混合料對粗集料的級配不單獨提出要求，只要求它與細集料、礦粉組成的礦質(zhì)混合料能

14、符合相應的瀝青混合料的礦料級配范圍。每種混合料按空隙率分為I型 (空隙率為 )和 II型（空隙率為610）兩種。（3）細集料 瀝青混合料的細集料可根據(jù)當?shù)貤l件及混合料級配要求選用天然砂或人工砂，在缺少砂的地區(qū)，也可用石屑代替。但對于高等級公路的面層或抗滑表層，石屑的用量不宜超過砂的用量。一種細集料不能滿足級配要求時，可用兩種以上、不同級配的細集料摻合使用。（4）礦粉 礦粉是由石灰?guī)r或巖漿巖中的堿性巖石磨制而成的，也可以利用工業(yè)粉末、廢料、粉煤灰等代替，但用量不宜超過礦料總量的。其中粉煤灰的用量不宜超過填料總量的50。礦粉應干燥、不含泥土雜質(zhì)和石塊，含水量應不大于。瀝青材料針入度 針入度指數(shù) 軟

15、化點延度 蠟含量 閃點 溶解度 密度壓碎值 磨耗值 表觀相對密度吸水率 堅固性 針片狀顆粒含量0.075mm顆粒含量 軟盡弱顆粒含量磨光值 粘附性 破碎面要求粗集料細集料填 料表觀密度 含水量 粒徑范圍 外觀親水系數(shù) 塑性指數(shù) 加熱安定性原材料名稱技術指標執(zhí)行標準1.公路工程集料試驗規(guī)程JTG E42-20052.公路瀝青路面施工技術規(guī)范JTG F40-2004 公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程JTJ 052-2000 原材料的技術要求 表觀相對密度 堅固性含泥量 砂當量 亞申藍值 棱角性目標配合比設計階段生產(chǎn)配合比設計階段生產(chǎn)配合比驗證階段礦質(zhì)混合料的組成設計最佳瀝青用量確定礦料的配合比設計

16、確定級配范圍馬歇爾試驗結果分析確定瀝青混合料的類型物理、力學指標的測定預估瀝青用量制備試樣，瀝青混合料的配合比設計HMA 熱拌瀝青混合料，A 普通道路石油瀝青 ，T 道路煤瀝青AH 重交通量道路用石油瀝青(重交通道路瀝青)PC 噴灑型陽離子乳化瀝青；BC 拌和型陽離子乳化瀝青PA 噴灑型陰離子乳化瀝青；BA 拌和型陰離子乳化瀝青AL（R） 快凝液體石油瀝青AL（M） 中凝液體石油瀝青AL（S） 慢凝液體石油瀝青AC 瀝青混凝土混合料；LH 瀝青混凝土混合料（采用圓孔篩時）AM 瀝青碎石混合料；LS 瀝青碎石混合料（采用圓孔篩時）AK 抗滑表層瀝青混合料LK 抗滑表層瀝青混合料（采用圓孔篩時）O

17、AC 瀝青混合料的最佳瀝青用量，MS 馬歇爾穩(wěn)定度，F(xiàn)L 馬歇爾試驗的流值VV 瀝青混合料中的空隙率VMA 瀝青混合料中的礦料間隙率，VFA 瀝青混合料中的瀝青飽和度，DS 瀝青混合料車轍試驗的動穩(wěn)定度，COC 瀝青的克利夫蘭杯開工式閃點，TOC 瀝青的泰格杯開式閃點，PSV 石料的磨光值，TFOT 瀝青的薄臘加熱試驗，PI 瀝青的針入度指數(shù) 確定瀝青混合料類型 根據(jù)道路等級、路面類型、結構層位來選擇瀝青混合料的類型；確定礦質(zhì)混合料的級配范圍 參照公路瀝青路面施工技術規(guī)范推薦的級配作為瀝青混合料的設計級配，見書中表5-14；1.礦質(zhì)混合料的配合組成設計 目的：選配一個具有足夠密實度，并且有較高

18、內(nèi)摩阻力的 礦質(zhì)混合料配合比設計組成材料的原始數(shù)據(jù)測定：取樣、篩分、測密度計算組成材料的配合比：試算法、圖解法調(diào)整配合比a：一般情況下合成級配曲線應盡量接近設計級配中值，尤其是0.075、2.36、4.75mm三個篩孔的通過量盡量接近設計級配范圍的中值b：高等級公路偏下（粗）限 一般公路偏上（細）限c：合成級配，合理適用2.確定最佳瀝青用量（OAC） 采用馬歇爾試驗法來確定瀝青最佳用量。按所設計的礦料配合比配制五組礦質(zhì)混合料，每組按規(guī)范推薦的瀝青用量范圍加入適量瀝青，并按0.5%的間隔遞增，拌合均勻制成馬歇爾試件，進行試驗，測出試件的密實度、穩(wěn)定度和流值等；繪制瀝青用量與物理-力學指標關系圖，

19、確定出最佳瀝青用量。最佳瀝青用量確定（1）將不同油石比（瀝青用量）的馬歇爾試驗的所有指標點繪于圖上：毛體積相對密度(%)油石比穩(wěn)定度(KN)(%)油石比規(guī)范要求5KNa1=5.9%a2=5.28%空隙率(%)(%)油石比流值(mm)油石比(%)規(guī)范要求24.5mm 規(guī)范要求36%a3=5.32%飽和度油石比(%)(%)間隙率(%)(%)油石比規(guī)范要求7085%規(guī)范要求14% 從上述圖上找出毛體積密度最大值對應瀝青用量a1、穩(wěn)定度最大值對應瀝青用量a2、目標空隙率（或中值）對應瀝青用量a3、瀝青飽和度范圍內(nèi)的中值對應瀝青用量a4計算：OAC1=（a1+a2+a3+a4）4a1=5.9%； a2=

20、5.28%； a3=5.32%； a4無法確定如果所選擇的瀝青用量范圍未能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，只取a1、a2、a3計算OAC1=（a1+a2+a3）3（2）確定OAC1（3）確定OAC2從上述圖上找出符合規(guī)范要求的各技術指標的用油量，繪于下圖，找出滿足所有指標的公共瀝青用量范圍，并查出最大值OACmax和最小值OACmin。公共瀝青用量中OACmax=5.78%OACmin=5.37%計算OAC2=（OACmax + OACmin）2（4）最佳瀝青用量OAC=（OAC1+OAC2）2（5）檢查圖中所對應于OAC的各項指標是否均符合馬歇 爾試驗技術標準 此時，還應包括礦料間隙率VMA的檢驗

21、。（6）調(diào)整瀝青的最佳用量對熱區(qū)公路以及重交通的高速公路、一級公路，山區(qū)公路 的長大坡度路段，預計有可能造成較大車轍的情況下，將 瀝青最佳用量減少0.1%-0.5% 作為設計瀝青用量。對寒區(qū)公路及其它等級公路，旅游公路、交通量很少的公 路，最佳用量可在OAC的基礎上增加0.1%-0.3%，但不得降 低壓實度的要求。（7）檢驗最佳瀝青用量時的粉膠比和有效瀝青膜厚度 3.配合比的設計檢驗高溫穩(wěn)定性檢驗：對于公稱最大粒徑等于或小于19mm的混合料，必須按最佳瀝青用量制作試件進行車轍試驗。水穩(wěn)定性檢驗：測定浸水殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強度比低溫抗裂性檢驗滲水系數(shù)檢驗多碎石瀝青混凝土其他瀝青混合料再生瀝青混

22、凝土瀝青稀漿封層混合料瀝青瑪蹄脂碎石(SMA)冷拌瀝青混合料多孔隙瀝青混凝土表面層橋面鋪裝材料 SMA是瀝青瑪蹄脂碎石的縮寫，是一種瀝青結合料與少量的纖維穩(wěn)定劑、細集料以及較多的填料（礦粉）組成的瀝青瑪蹄脂填充于間斷級配的粗集料骨架間隙中，所形成的瀝青混合料，簡稱SMA。瀝青瑪蹄脂碎石混合料1.抗車轍能力高2.優(yōu)良的抗裂性能 在低溫條件下，由于SMA混合料中有著相當數(shù)量的瀝 青瑪蹄脂，當溫度下降時，瀝青瑪蹄脂具有較高的粘結能 力，它的韌性和柔性使得混合料具有良好的低溫變形能力。3.較好的抗滑性能 采用間斷級配的礦料，壓實后表面形成的構造深度 大，一般超過1mm，這是得瀝青面層具有良好的抗滑性和

23、耐 磨性能，還能減少濺水，減少噪聲，提高道路行駛質(zhì)量。 SMA的技術性質(zhì)4.良好的耐久性 在SMA混合料中，粗集料骨架空隙被富含瀝青的瑪蹄脂 密實填充，并將集料顆粒粘結在一起，瀝青在集料表面形 成較厚的瀝青膜。此外，SMA混合料空隙率較小，瀝青于水 或空氣的接觸較少，因而SMA混合料的水穩(wěn)定性和抗老化性 較普通瀝青混合料為好；又由于SMA混合料及本事不透水 的，對中、下面層和基層有著較好的保護作用和隔水作 用，使瀝青路面保持較高的整體強度和穩(wěn)定性。5.攤鋪和壓實性好6.能見度好7.降低噪音(二)SMA的組成材料要求1.瀝青 在SMA混合料中，要求瀝青具有較高的粘度，與集料有良好的粘附性。SMA所用瀝青質(zhì)量必須符合我國“重交通道路瀝青技術要求”，并應采用比當?shù)爻Ｓ脽岚铻r青混合料所用瀝青硬一級的瀝青。南方炎熱地區(qū)可以采用AH-70,寒冷地區(qū)用AH-70 或AH-90。 對于高速公路、承受繁重交通的重大工程道路、夏季特別炎熱活冬季特別寒冷地區(qū)的道路，最好采用改性瀝青配制SMA混合料。2.集料 用于SMA混合料中的粗集料應是高質(zhì)量的軋制碎石，其巖石應堅韌，具有較高的強度和剛度，應嚴格控制集料中的針狀顆粒含量，集料的力學性質(zhì)要高于瀝青混凝土的要求，