道路建筑材料3

計(jì)劃課時(shí)與上課手段：本章計(jì)劃用8～10個(gè)課時(shí)。以課堂授課、習(xí)題練習(xí)和試驗(yàn)室操作相結(jié)合的方法進(jìn)行教學(xué)，其中課堂教學(xué)8學(xué)時(shí)。學(xué)習(xí)的目的與任務(wù)：本章應(yīng)掌握熱拌瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)、體積特征參數(shù)、強(qiáng)度形成原理及其影響因素，熟練掌握瀝青混合料的路用性能、影響路用性能的因素和評(píng)價(jià)方法，特別要重點(diǎn)把握普通熱拌瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)方法（包括組成材料的選擇、礦料配合比設(shè)計(jì)和最佳瀝青用量確定方法），了解其他瀝青混合料（如SMA、常溫瀝青混合料和橋面鋪裝等）的技術(shù)特點(diǎn)、組成材料及配合比設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和基本要求。道路建筑材料·瀝青混合料瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)1普通熱拌瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)2間斷級(jí)配——SMA混合料3道路建筑材料·瀝青混合料第一節(jié)瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)

課程導(dǎo)入：從什么是瀝青路面和瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)入手，引入什么是瀝青混合料的概念，及瀝青混合料的組成、結(jié)構(gòu)、施工等與瀝青混合料路用性能之間的關(guān)系，提出本節(jié)課應(yīng)掌握的內(nèi)容。道路建筑材料·瀝青混合料道路建筑材料·瀝青混合料瀝青路面分類

瀝青混凝土組成特點(diǎn)是：級(jí)配要求嚴(yán)格、使用礦粉（填料）較多、拌和要求嚴(yán)格（廠拌）。其級(jí)配有連續(xù)級(jí)配、間斷級(jí)配之分，近年來瀝青路面中出現(xiàn)了許多新的結(jié)構(gòu)形式：如SMA、OGFC、SUPERPAVE等。本課程主要介紹常規(guī)瀝青混合料的性能、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度特性和配合比設(shè)計(jì)等。

瀝青表處和瀝青貫入式：屬于次高級(jí)路面，礦料級(jí)配沒有嚴(yán)格要求，一般以現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行礦料攤鋪并灑熱瀝青后進(jìn)行碾壓成型的

瀝青碎石屬于次高級(jí)路面：有廠拌和路拌之分，前者質(zhì)量與性能穩(wěn)定。瀝青碎石中礦料級(jí)配有一定要求，但沒有瀝青混凝土的嚴(yán)格，其中沒有或較少使用礦粉，孔隙率較大。一、概述1.瀝青路面的分類和優(yōu)缺點(diǎn)瀝青路面：所有以瀝青結(jié)合料來粘結(jié)礦料鋪筑而成的不同路面結(jié)構(gòu)，均為瀝青路面。瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)良的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和表面功能特性：一般瀝青路面均具有良好的受力特性；路面平整、無裂縫或接縫、柔韌舒適、貨物損失率低、噪音小等優(yōu)點(diǎn)②表面抗滑性能好：瀝青路面既平整、表面又粗糙，有一定的粗、細(xì)紋理構(gòu)造，能保證車輛高速安全行駛③施工方便：瀝青路面可以集中拌和（廠拌）、機(jī)械化施工（攤鋪、碾壓等），完全可以實(shí)現(xiàn)大面積施工，質(zhì)量能夠得以保障，開放交通早④經(jīng)濟(jì)耐久性好：與水泥路面相比，瀝青路面一次性投資要低得多，但其使用壽命一般在高速公路和機(jī)場(chǎng)到面中以15年計(jì)，實(shí)際使用中只要施工質(zhì)量好、養(yǎng)護(hù)保養(yǎng)及時(shí)有的可以使用20年⑤便于再生利用：瀝青再生利用已成為發(fā)達(dá)國(guó)家一項(xiàng)熱門的可持續(xù)發(fā)展和能源再生利用的新型課題，我國(guó)目前也在進(jìn)行這方面的研究和技術(shù)開發(fā)；可以有利于分期修建⑥其它，如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天無揚(yáng)塵、雨后不泥濘等道路建筑材料·瀝青混合料主要缺點(diǎn)：①瀝青易老化：瀝青是多組分有機(jī)材料，隨著使用期的延長(zhǎng)，瀝青的膠體結(jié)構(gòu)和組成成分發(fā)生變化，使瀝青粘性變差、塑性降低、瀝青路面易表面松散、整體性降低，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞；一般可以添加抗老化劑，如添加碳黑可以起到抗氧化的作用，增強(qiáng)瀝青的老化特性，還有其他材料如阻酚類、氨基甲酸酯類、鈣鹽、胺類等，但研究不成熟。②溫度敏感性較差：夏季高溫易流淌，高溫穩(wěn)定性差；低溫易發(fā)脆，抗裂性能差。可采用優(yōu)質(zhì)瀝青或采取改性措施等。道路建筑材料·瀝青混合料2.瀝青混合料的分類瀝青混合料一般是由礦質(zhì)混合料（包含粗、細(xì)集料，礦粉）和瀝青組成，有時(shí)還有外加劑，其性能好壞與其組成材料有關(guān)。通常根據(jù)瀝青混合料中材料的組成特性、施工的方式等瀝青混合料有以下幾種分類方法：（1）根據(jù)礦質(zhì)混合料的級(jí)配類型進(jìn)行劃分礦料由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料和填料組成，根據(jù)礦料級(jí)配組成的特點(diǎn)及壓實(shí)后剩余空隙率的大小，可以將瀝青混合料分為以下幾類：①連續(xù)密級(jí)配瀝青混凝土混合料特點(diǎn)：級(jí)配為連續(xù)密級(jí)配，空隙率較低。主要代表瀝青混合料：AC和ATB類。前者設(shè)計(jì)空隙率通常為3%～6%，具體、應(yīng)根據(jù)不同的交通類型、氣候特點(diǎn)而定，可見P110頁(yè)表3-16所示，可適用于任何面層結(jié)構(gòu)；后者設(shè)計(jì)空隙率也為3%～6%，但粒徑為粗粒式及特粗式，一般稱為密級(jí)配瀝青穩(wěn)定碎石混合料（ATB），主要適用于基層。道路建筑材料·瀝青混合料②連續(xù)半開級(jí)配瀝青混合料特點(diǎn)：空隙率較大，一般采用10％左右，粗細(xì)集料含量相對(duì)密級(jí)配要多，填料較少或不加填料主要代表混合料：瀝青碎石混合料AM，適用于三級(jí)及三級(jí)以下公路、鄉(xiāng)村公路，此時(shí)表面應(yīng)設(shè)置致密的上封層。③開級(jí)配瀝青混合料特點(diǎn)：礦料級(jí)配主要由粗集料組成，細(xì)集料和填料較少；瀝青結(jié)合料粘度要求較高。主要代表混合料：排水式瀝青磨耗層混合料OGFC，排水式瀝青穩(wěn)定碎石基層ATPB。④間斷級(jí)配瀝青混合料特點(diǎn)：采用間斷級(jí)配，即礦料級(jí)配組成中缺少一個(gè)或幾個(gè)檔次而形成的級(jí)配，粗集料和填料含量較多，中間集料含量較少。代表混合料：瀝青瑪蹄脂SMA。道路建筑材料·瀝青混合料（2）按礦料的公稱最大粒徑分類集料最大粒徑：指篩分試驗(yàn)中，通過百分率為100％的最小標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸，如AC-16，其最大粒徑為19mm；集料公稱最大粒徑：指全部通過或允許少量不通過的最小一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸，如AC-16，其公稱最大粒徑為16mm，實(shí)際上瀝青混合料名稱中的數(shù)值即為公稱最大粒徑。瀝青混合料一般按公稱最大粒徑的大小可分為特粗式、粗粒式、中粒式、細(xì)粒式和砂粒式，與之相對(duì)應(yīng)的最大粒徑和公稱最大粒徑見表3-1所示。道路建筑材料·瀝青混合料瀝青混合料類型公稱最大粒徑/mm密級(jí)配半開級(jí)配開級(jí)配間斷級(jí)配連續(xù)密級(jí)配瀝青混凝土DAC瀝青穩(wěn)定碎石ATB瀝青碎石混合料AM排水式瀝青磨耗層OGFC排水式瀝青穩(wěn)定碎石ATPB瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA砂粒式4.759.5DAC-5AM-5---細(xì)粒式9.513.2DAC-10AM-10OGFC-10-SMA-1013.216DAC-13AM-13OGFC-13-SMA-13中粒式1619DAC-16AM-16OGFC16-SMA-161926.5DAC-20AM-20--SMA-20粗粒式26.531.5DAC-25ATB-25--ATPB-25-31.537.5-ATB-30--ATPB30-特粗式37.553.0-ATB-40--ATPB40-設(shè)計(jì)空隙率（%）3~63~66~12>18>183~4道路建筑材料·瀝青混合料道路建筑材料·瀝青混合料（3）根據(jù)結(jié)合料的類型分類

根據(jù)瀝青混合料中所用瀝青結(jié)合料的不同，可分為石油瀝青混合料和煤瀝青混合料，但煤瀝青對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，一般工程中很少采用煤瀝青混合料。（4）根據(jù)瀝青混合料拌合與鋪筑溫度分類

按照這種分類方法，可以將瀝青混合料分為熱拌熱鋪瀝青混合料和常溫瀝青混合料。前者主要采用粘稠石油瀝青作為結(jié)合料，需要將瀝青與礦料在熱態(tài)下拌合、熱態(tài)下攤鋪碾壓成型；后者則采用乳化瀝青、改性乳化瀝青或液體瀝青在常溫下與礦料拌合后鋪筑而成的。（5）根據(jù)強(qiáng)度形成原理分類

瀝青混合料的組成材料不同，其強(qiáng)度形成原理也不同，一般可以分為嵌擠原則和密實(shí)原則兩大類。按嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要是以礦料顆粒之間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為主，以瀝青結(jié)合料的粘結(jié)力為輔形成的，如瀝青貫入式、瀝青表處和瀝青碎石等路面結(jié)構(gòu)均屬于此類。按密實(shí)原則構(gòu)成的瀝青混合料則主要是以瀝青與礦料之間的粘結(jié)力為主，礦料間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為輔，一般的瀝青混凝土都屬于此類。道路建筑材料·瀝青混合料

瀝青混合料主要有瀝青、粗集料、細(xì)集料、礦粉填料和外加劑（如抗剝離劑、抗老化劑、聚合物改性劑等）組成。

影響混合料性能的因素：礦料顆粒的大小和不同粒徑的分布；顆粒組成的空間位置關(guān)系；瀝青的分布特征和礦料顆粒表面瀝青層的性質(zhì)；瀝青混合料空隙率的大?。豢障兜姆植寂c空隙間的連通情況；外加劑與其他材料的配伍相容性及外加劑對(duì)瀝青與礦料性能的改善情況等。本部分主要討論瀝青混合料的結(jié)構(gòu)形成理論和其組成結(jié)構(gòu)類型。二、瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)道路建筑材料·瀝青混合料（一）瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代理論（1）表面理論

傳統(tǒng)的表面理論認(rèn)為混合料是由粗、細(xì)集料和填料組配而成的礦質(zhì)骨架和瀝青組成，瀝青分布在礦質(zhì)骨料表面，將礦質(zhì)骨料膠結(jié)成具有強(qiáng)度的整體。其中瀝青的膠結(jié)作用是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的過程，包括物理吸附、化學(xué)吸附過程、選擇性作用等。所謂物理吸附是固-液界面產(chǎn)生的表面張力作用下，在礦料表面形成定向吸附和濕潤(rùn)現(xiàn)象，吸附的瀝青沒有發(fā)生任何化學(xué)變化；

化學(xué)吸附是瀝青中的瀝青酸及瀝青酸酐與礦料表面的金屬陽(yáng)離子間產(chǎn)生的化學(xué)反應(yīng)，生成了瀝青酸鹽，化學(xué)吸附比物理吸附產(chǎn)生的吸附作用更強(qiáng)烈，形成的瀝青膜更穩(wěn)定；

選擇性吸附主要是由于礦料表面的微孔或毛細(xì)孔產(chǎn)生的吸附作用，使得瀝青中的小分子如油分和樹脂被吸收而使瀝青質(zhì)相對(duì)增多，增強(qiáng)了瀝青的粘結(jié)力，從而使瀝青與礦料作用更穩(wěn)固。道路建筑材料·瀝青混合料（2）膠漿理論

近代膠漿理論認(rèn)為混合料是一種多級(jí)空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分散系，如下圖所示，以粗集料為分散相分散在瀝青砂漿中形成粗分散系，而瀝青砂漿是由細(xì)集料為分散相分散到瀝青膠漿中的細(xì)分散系，瀝青膠漿則以填料為分散相分散在瀝青介質(zhì)中形成的微分散系。在這種多級(jí)分散體系中，因?yàn)r青膠漿最為基礎(chǔ)，也最為重要，因此瀝青膠漿的組成結(jié)構(gòu)決定了瀝青混合料的高低溫變形能力。

膠漿理論主要研究礦粉的礦物組成、礦粉級(jí)配（尤其是<0.075mm的成分）、瀝青與礦粉間的交互作用，特別強(qiáng)調(diào)采用高稠度的瀝青、大的瀝青用量和間斷級(jí)配的礦質(zhì)混合料。道路建筑材料·瀝青混合料（二）瀝青混合料結(jié)構(gòu)類型

由于材料組成分布、礦料與礦料及礦料與瀝青間的相互作用、剩余空隙率的大小等不同，混合料可分為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)三大類。（1）懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)

如圖3-2a所示，該結(jié)構(gòu)組成的基本特點(diǎn)：采用連續(xù)級(jí)配，礦料顆粒連續(xù)存在，而且細(xì)集料含量較多，將較大顆粒擠開，使大顆粒不能形成骨架，而較小顆粒與瀝青膠漿比較充分，將空隙填充密實(shí)，使大顆粒懸浮于較小顆粒與瀝青膠漿之間，形成“懸浮-密實(shí)”結(jié)構(gòu)。代表類型：按照連續(xù)密級(jí)配原理設(shè)計(jì)的AC型瀝青混合料是典型的這種懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)。力學(xué)特點(diǎn)：大顆粒未形成骨架，內(nèi)摩阻力ф值較小；小顆粒與瀝青膠漿含量充分，粘結(jié)力C值較大。路用性能特點(diǎn)：由于壓實(shí)后密實(shí)度大，該類混合料水穩(wěn)定性、低溫抗裂性和耐久性較好；但其高溫性能對(duì)瀝青的品質(zhì)依賴性較大，由于瀝青粘度降低，往往導(dǎo)致混合料高溫穩(wěn)定性變差。道路建筑材料·瀝青混合料（2）骨架空隙結(jié)構(gòu)

如圖3-2b所示，該結(jié)構(gòu)組成的基本特點(diǎn)：采用連續(xù)開級(jí)配，粗集料含量高，彼此相互接觸形成骨架；但細(xì)集料含量很少，不能充分填充粗集料件的空隙，形成所謂的“骨架-空隙”結(jié)構(gòu)。代表類型：瀝青碎石AM和開級(jí)配磨耗層瀝青混合料OGFC等。力學(xué)特點(diǎn)：大顆粒形成骨架，內(nèi)摩阻力ф值較大；小顆粒與瀝青膠漿含量不充分，粘結(jié)力C值較低。路用性能特點(diǎn)：粗集料的骨架作用，使之高溫穩(wěn)定性好；由于細(xì)集料含量少，空隙未能充分填充，耐水害、抗疲勞和耐久性能較差，所以一般要求采用高粘稠瀝青，以防止瀝青老化和剝落。道路建筑材料·瀝青混合料（3）骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)如圖3-2c所示，其結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)：采用間斷級(jí)配，粗、細(xì)集料含量較高，中間料含量很少，使得粗集料能形成骨架，細(xì)集料和瀝青膠漿又能充分填充骨架間的空隙，形成“骨架-密實(shí)”結(jié)構(gòu)。代表類型：瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA。力學(xué)性能特點(diǎn)：粗集料的骨架作用，內(nèi)摩阻力ф值較大；小顆粒與瀝青膠漿含量充分，粘結(jié)力C值也較大，綜合力學(xué)性能較優(yōu)。路用性能特點(diǎn)：該類混合料高低溫性能均較好，具有較強(qiáng)的疲勞耐久特性；但間斷級(jí)配在施工拌合過程中易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，施工質(zhì)量難以保證，使得混合料很難形成“骨架-密實(shí)”結(jié)構(gòu)。隨著施工技術(shù)的發(fā)展，這類結(jié)構(gòu)得以普遍使用，但一定防止混合料拌合生產(chǎn)、運(yùn)輸和攤鋪等施工過程中防止混合料產(chǎn)生離析。圖3-2瀝青混合料結(jié)構(gòu)組成課程導(dǎo)入：講課前復(fù)習(xí)上一節(jié)課的內(nèi)容，瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)、瀝青混合料的分類、瀝青混合料的結(jié)構(gòu)組成理論和結(jié)構(gòu)類型特點(diǎn)。引入瀝青混合料的強(qiáng)度特點(diǎn)，進(jìn)入本課時(shí)講授內(nèi)容：強(qiáng)度形成原理與影響因素。道路建筑材料·瀝青混合料第二講1.瀝青混合料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度構(gòu)成（1）路面破壞原因分析：

高溫時(shí)，由于瀝青混合料抗剪強(qiáng)度不足，引起塑性變形過大（塑性變形為不可恢復(fù)變形，隨著時(shí)間產(chǎn)生累積），使路面產(chǎn)生波浪、車轍、擁包與推移等高溫變形破壞。

低溫時(shí)，抗拉強(qiáng)度或抗變性能力不足，由于混合料收縮受阻產(chǎn)生的拉應(yīng)力超過了混合料的抗拉強(qiáng)度，而在混合料內(nèi)產(chǎn)生裂縫。（2）環(huán)境因素對(duì)瀝青路面破壞產(chǎn)生的影響

氣溫下降材料產(chǎn)生收縮，路面邊界約束下，收縮受阻混合料內(nèi)產(chǎn)生拉應(yīng)力拉應(yīng)力超過抗拉強(qiáng)度，裂縫產(chǎn)生雨水滲入裂縫引起下臥層水損壞，承載力下降裂縫擴(kuò)展路面結(jié)構(gòu)破壞。在春融季節(jié)，水從裂縫下滲，進(jìn)入路基內(nèi)，使路基強(qiáng)度下降，而瀝青路面不具有剛性，汽車在路面上行駛，是路基內(nèi)的靜態(tài)水變?yōu)閯?dòng)態(tài)水，在路基內(nèi)產(chǎn)生沖刷，使路基內(nèi)的水涌出，瀝青層下陷發(fā)生翻漿現(xiàn)象。道路建筑材料·瀝青混合料三、瀝青混合料強(qiáng)度形成原理及其影響因素(3)

疲勞破壞疲勞破壞是在車輛反復(fù)作用下引起的，路面材料和路基的疲勞作用，產(chǎn)生變形累積，這在路面工程中專門講述，本課程主要講述材料因素。總之，瀝青路面必須具備一定的抗剪切破壞的能力。瀝青路面設(shè)計(jì)中抗剪強(qiáng)度，抗剪強(qiáng)度可以用摩爾-庫(kù)倫理論進(jìn)行分析，即瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度由礦料之間的嵌鎖力（內(nèi)摩阻力）以及瀝青與礦料的粘結(jié)力及瀝青自身的內(nèi)聚力構(gòu)成，可由下式表征：式中：τ——瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，MPa；

c——瀝青混合料的結(jié)力，MPa；

φ——瀝青混合料的內(nèi)摩阻力，0；

σ——實(shí)驗(yàn)時(shí)的正應(yīng)力，MPa。瀝青混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻角可以通過三軸剪切試驗(yàn)確定。如圖3-3所示，應(yīng)力圓的公切線為墨爾-庫(kù)倫應(yīng)力包絡(luò)線，即抗剪強(qiáng)度曲線，該包絡(luò)線與縱軸的截距表示瀝青混合料的粘結(jié)力c，與橫軸的交角為瀝青混合料的內(nèi)摩阻角。即可求出混合料的c、值。道路建筑材料·瀝青混合料2．瀝青混合料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素（1）瀝青結(jié)合料的粘度瀝青結(jié)合料的粘度反映瀝青自身的內(nèi)聚力。由膠漿理論可知，瀝青-礦粉形成的微分散系其主要作用。一般η越大，C值越大，因?yàn)棣窃酱?，瀝青膠團(tuán)抗位錯(cuò)能力增強(qiáng)，使瀝青混合料的粘滯阻力增大，保持了礦質(zhì)集料的相對(duì)嵌鎖作用。如圖3-4所示，瀝青粘度增大，瀝青混合料粘結(jié)力明顯增大，內(nèi)摩阻角稍有增加。道路建筑材料·瀝青混合料道路建筑材料·瀝青混合料（2）礦質(zhì)混合料性能的影響

礦料的巖石種類、級(jí)配組成、顆粒形狀和表面粗糙度等特性對(duì)瀝青混合料的嵌鎖力或內(nèi)摩阻角影響較大。級(jí)配影響：連續(xù)密級(jí)級(jí)配多是懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，瀝青的內(nèi)聚力大，礦料間的內(nèi)摩阻力相對(duì)較小；骨架空隙結(jié)構(gòu)的瀝青混合料以嵌鎖力為主，瀝青內(nèi)聚力為輔形成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；在以嵌擠原則設(shè)計(jì)的骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)中，粗集料作用下嵌鎖力較大，細(xì)料與瀝青膠漿填充空隙，粘結(jié)力較好，故該結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好。礦料表面特性影響：礦料尺寸近似立方體，粗糙，多棱角，礦料間嵌擠索結(jié)能力好，φ較大；采用堿性石料，混合料中礦料間粘結(jié)力大，混合料強(qiáng)度高。（3）瀝青與礦料在界面上的交互作用

列賓捷爾認(rèn)為，瀝青與礦料交互作用后，因化學(xué)組分重排列，形成瀝青擴(kuò)散膜。這一作用是化學(xué)吸附引起的，該瀝青膜即為“結(jié)構(gòu)瀝青”，其粘度將大大提高；在“結(jié)構(gòu)瀝青”層外，可以“自由”運(yùn)動(dòng)的是“自由瀝青”，這部分瀝青的性能保持瀝青初始狀態(tài)性能，混合料的性能主要由結(jié)構(gòu)瀝青決定。道路建筑材料·瀝青混合料

化學(xué)吸附有選擇性，不同礦料的“結(jié)構(gòu)瀝青”膜厚度不一樣，混合料中“結(jié)構(gòu)瀝青”占的比例也不同。堿性石料（如石灰?guī)r）的混合料其“結(jié)構(gòu)瀝青”所占比例比酸性石料的要高。所以堿性石料的瀝青混合料強(qiáng)度和穩(wěn)定性比酸性石料的好。（4）礦料比面和瀝青用量的影響

瀝青混合料的粘結(jié)力與“結(jié)構(gòu)瀝青”的比例和礦料顆粒間的距離有關(guān)。如圖3-6所示，礦料間距離越近，且以“結(jié)構(gòu)瀝青”粘結(jié)，瀝青混合料的粘結(jié)力越高；反之，礦料間距越大，且其間由“自由瀝青”相互粘結(jié)，則混合料的粘結(jié)力低。道路建筑材料·瀝青混合料礦料比面的影響：礦料比面越大，“結(jié)構(gòu)瀝青”的比例越大；礦粉比表面所占比例最大，礦粉用量和性質(zhì)，可以影響瀝青膜厚度和“結(jié)構(gòu)瀝青”所占比例。瀝青用量的影響：含量較少時(shí)，瀝青不足敷裹集料顆粒表面，瀝青混合料整體強(qiáng)度較低；隨著瀝青用量增加，瀝青逐漸敷裹礦料表面，使得結(jié)構(gòu)瀝青用量增加，礦料間的粘結(jié)力增強(qiáng)，混合料整體強(qiáng)度增高，直到整個(gè)礦料表面被“結(jié)構(gòu)瀝青”所敷裹；當(dāng)瀝青用量進(jìn)一步增加，此時(shí)過多的瀝青形成“自由瀝青”，這部分瀝青在礦料間主要起潤(rùn)滑作用，并將礦料“推開”，從而使瀝青混合料的整體強(qiáng)度下降。另外，“結(jié)構(gòu)瀝青”的存在對(duì)礦料起到約束作用，使得礦料間的內(nèi)摩阻力增大，當(dāng)瀝青用量太多時(shí)，“自由瀝青”的潤(rùn)滑作用，反而使礦料間相互滑移容易，內(nèi)摩阻力下降。由以上分析可知混合料強(qiáng)度取決于：嵌擠密實(shí)的礦料骨架，高粘度的瀝青結(jié)合料，適宜的瀝青用量，采用能產(chǎn)生化學(xué)吸附作用的活性礦料。道路建筑材料·瀝青混合料

（5）使用條件的影響

環(huán)境溫度和荷載作用特性對(duì)混合料的強(qiáng)度影響也較大。溫度升高，瀝青粘度降低，混合料的粘結(jié)力也下降，礦料間的約束減小使得礦料間的內(nèi)摩阻力也降低，從而混合料整體強(qiáng)度都下降。荷載作用體現(xiàn)在荷載作用時(shí)間或變形速率上，一般瀝青粘度隨變形速率增加而增加，混合料的內(nèi)摩阻力隨變形速率則變化較小，那么變形速率增加，瀝青混合料的粘結(jié)力也增大，整體強(qiáng)大則增高。第三課時(shí)課程導(dǎo)入：分析上一次講授內(nèi)容，指出瀝青混合料良好的路用性能應(yīng)具備哪些性能要求，指出路用性能的概念及其內(nèi)容。

道路建筑材料·瀝青混合料

瀝青混合料受自然環(huán)境因素和交通荷載作用，要求混合料必須具有高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、耐久性、抗?jié)B性、抗滑性和施工和易性。1.高溫穩(wěn)定性定義：高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件下，能夠抵抗車輛荷載的反復(fù)作用，不發(fā)生顯著永久變形，保證路面平整度的特性。

提出高溫穩(wěn)定性的意義：高溫條件下或長(zhǎng)時(shí)間承受荷載作用混合料會(huì)產(chǎn)生顯著的變形，其中不能恢復(fù)的部分成為永久變形，這種特性是導(dǎo)致瀝青路面產(chǎn)生車轍、波浪及擁包等病害的主要原因。在交通量大，重車比例高和經(jīng)常變速路段的瀝青路面上，車轍是最嚴(yán)重、最有危害的破壞形式之一。道路建筑材料·瀝青混合料四、瀝青混合料的路用性能（1）高溫穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)試驗(yàn)方法：圓柱體試件的單軸靜載、動(dòng)載、重復(fù)荷載試驗(yàn)；三軸靜載、動(dòng)載、重復(fù)荷載試驗(yàn)；簡(jiǎn)單剪切的靜載、動(dòng)載、重復(fù)荷載試驗(yàn)等。馬歇爾穩(wěn)定度、維姆穩(wěn)定度和哈費(fèi)氏穩(wěn)定度等工程試驗(yàn)，以及反復(fù)碾壓模擬試驗(yàn)如車轍試驗(yàn)等。我國(guó)最常用評(píng)價(jià)方法是：馬歇爾試驗(yàn)和車轍試驗(yàn)。

道路建筑材料·瀝青混合料①馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)方法是由美國(guó)密西西比州公路局布魯斯.馬歇爾（BrueMarshell）提出的，最初是為了美國(guó)工程兵團(tuán)快速確定瀝青用量之用，后來經(jīng)過多人的改進(jìn)，形成為目前的馬歇爾設(shè)計(jì)體系。馬歇爾試驗(yàn)最大特點(diǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便，現(xiàn)在已被世界上許多國(guó)家所采用。馬歇爾試驗(yàn)用于測(cè)定瀝青混合料試件的破荷載和抗變形能力，得到馬歇爾穩(wěn)定度、流值和馬歇爾模數(shù)。將瀝青混合料制備成規(guī)定尺寸的圓柱狀試件，試驗(yàn)室將試件橫向置于兩個(gè)半圓形壓模中，使試件受到一定的側(cè)限。在規(guī)定溫度和加荷速度下，對(duì)試件施加壓力，記錄試件所受壓力與變形曲線，見P92頁(yè)圖3-8。主要力學(xué)指標(biāo)為馬歇爾穩(wěn)定度和流值，穩(wěn)定度是指試件受壓至破壞時(shí)承受的最大荷載，以kN計(jì)，流值是達(dá)到最大破壞荷載是實(shí)踐的垂直變形，以0.1mm計(jì)

試件尺寸：（1）φ101.6mm×63.5mm（±1.3mm），兩側(cè)高度差不大于2mm）。適用于公稱最大粒徑<26.5mm的混合料，試件成型擊實(shí)次數(shù)根據(jù)公路等級(jí)、混合料類型、氣候條件選擇，一般為75次或50次。試驗(yàn)中一組試件需平行試件通常為4個(gè)。（2）φ152.4mm×95.3mm(±2.5mm），兩側(cè)高度差不大于2mm。適用于公稱最大粒徑31.5mm和37.5mm的混合料，擊實(shí)次數(shù)一般為112次。試驗(yàn)中一組試件需平行試件通常為4個(gè)，必要時(shí)要增至5～6個(gè)（根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果離散性而定）。

實(shí)驗(yàn)條件：恒溫水?。?0℃）中，小型馬歇爾試件保溫30～40min，大型馬歇爾試件保溫45～60min。然后取出試件，在馬歇爾穩(wěn)定度儀上測(cè)歇爾穩(wěn)定度和流值。注意：在我國(guó)瀝青路面工程中，馬歇爾穩(wěn)定度與流值既是瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)主要指標(biāo)，也是瀝青路面施工質(zhì)量控制的重要實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。然而各國(guó)的實(shí)驗(yàn)和實(shí)踐已證明，用馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)預(yù)估瀝青混料性能是不夠的，它是一種經(jīng)驗(yàn)型指標(biāo)，具有一定的局限性，不能確切反映瀝青混合料永久變形產(chǎn)生的機(jī)理，與瀝青路面的抗車轍能力相關(guān)性道路建筑材料·瀝青混合料道路建筑材料·瀝青混合料②車轍試驗(yàn)車轍實(shí)驗(yàn)方法首先是英國(guó)運(yùn)輸與道路研究試驗(yàn)所(TRRL)開發(fā)的，并經(jīng)過了法國(guó)、日本等道路工作者的改進(jìn)與完善。車轍實(shí)驗(yàn)是一種模擬車輛輪胎在路面上滾動(dòng)形成車轍的工程試驗(yàn)方法，試驗(yàn)結(jié)果較為直觀，與瀝青路面車轍深度之間有著較好的相關(guān)性。我國(guó)規(guī)范規(guī)定，對(duì)于路面瀝青混合料，在用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)必須采用車轍試驗(yàn)對(duì)瀝青混合料的抗車轍能力進(jìn)行檢驗(yàn)，不滿足要求時(shí)，應(yīng)對(duì)礦料級(jí)配或?yàn)r青用量進(jìn)行調(diào)整，重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。不好。多年的實(shí)踐和研究表明：對(duì)于某些瀝青混合料，即使馬歇爾穩(wěn)定度和流值都滿足技術(shù)有求，也無法避免瀝青路面出現(xiàn)車轍。因此在評(píng)價(jià)瀝青混合料的高溫抗車轍能力時(shí)，還需要采用其它試驗(yàn)，比如進(jìn)行車轍試驗(yàn)、殘留穩(wěn)定度試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)和低溫彎曲試驗(yàn)對(duì)瀝青用量進(jìn)行檢驗(yàn)。道路建筑材料·瀝青混合料車轍試驗(yàn)方法：采用標(biāo)準(zhǔn)方法成型瀝青混合料板狀試件，（300×300×50mm板式試件）在規(guī)定的溫度條件下（一般為60℃），試驗(yàn)輪以42±1次/min的頻率，沿著試件表面統(tǒng)一軌跡上反復(fù)行走，測(cè)試試件表面在試驗(yàn)輪反復(fù)作用下所形成車轍深度，見圖3-9。以產(chǎn)生1mm車轍變形所需要的行走次數(shù)，即動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗車轍能力，動(dòng)穩(wěn)定度由式（3-2）計(jì)算。（3-2）式中：DS——瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，次/mm;t1,t2——試驗(yàn)時(shí)間，通常為45min和60min;d1,d2——與實(shí)驗(yàn)時(shí)間和對(duì)應(yīng)的試件表面的變形量，mm;

42——每分鐘行走次數(shù)，次/min;c1,c2——試樣機(jī)或試樣修正系數(shù)。道路建筑材料·瀝青混合料（2）影響高溫穩(wěn)性的主要因素分析瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的形成主要來源于礦質(zhì)集料顆粒間的嵌鎖作用及瀝青的高溫粘度。在瀝青混合料的組成材料中，礦料性質(zhì)對(duì)瀝青混合料高溫性能影響是至關(guān)重要的。采用表面粗糙、多棱角、顆粒接近立方體的碎石集料，瀝青的高溫粘度越大，與集料的粘附性越好，相應(yīng)的瀝青混合料的抗高溫變形能力就越強(qiáng)?？梢允褂煤线m的改性劑來提高瀝青的高溫粘度，降低感溫性，提高瀝青混合料的粘結(jié)力，從而改善了瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。瀝青用量的影響，隨著瀝青用量的增加，瀝青膜增厚，自由瀝青比例增加，在高溫條件下，易發(fā)生明顯的流動(dòng)變形，從而導(dǎo)致瀝青混合料抗高溫變形能力降低。隨著瀝青膜厚度的增加，車轍深度隨之增加。如P93頁(yè)圖3-10所示。

細(xì)粒式和中粒式密級(jí)配瀝青混合料，適當(dāng)減少瀝青用量有利于抗車轍能力的提高，當(dāng)采用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，瀝青用量應(yīng)選擇最佳瀝青用量范圍的下限。但對(duì)于粗粒式或開級(jí)配瀝青混合料，不能簡(jiǎn)單的靠采用減少瀝青用料來提高抗車轍能力。道路建筑材料·瀝青混合料

2.低溫抗裂性定義：低溫抗裂性，保證瀝青路面在低溫時(shí)不產(chǎn)生裂縫的能力。原因：當(dāng)冬季氣溫將低時(shí)，瀝青面曾將產(chǎn)生體積收縮，而在基層結(jié)構(gòu)與周圍材料的約束作用下，瀝青混合料不能自由收縮，將在結(jié)構(gòu)層中產(chǎn)生溫度應(yīng)力。由于瀝青混合料具有一定的應(yīng)力松弛能力，當(dāng)降溫速率較慢時(shí)，所產(chǎn)生的溫度溫度應(yīng)力會(huì)隨著時(shí)間之間松弛減小，不會(huì)對(duì)瀝青路面產(chǎn)生較大的危害。但當(dāng)氣溫驟降時(shí)，所產(chǎn)生的溫度應(yīng)力來不及松弛，當(dāng)溫度應(yīng)力超過瀝青混合料的容許應(yīng)力值時(shí)，瀝青混合料被拉裂，導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)裂縫造成路面的損壞。因此有求瀝青混合料具備一定的低溫抗裂性能，即要求瀝青混合料具有較高的低溫強(qiáng)度或較大的低溫變形能力。(1)低溫抗裂性的評(píng)價(jià)方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)目前用于研究和評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫抗裂性的方法可以分為三類：預(yù)估瀝青混合料的開裂溫度；評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫變形能力或應(yīng)力松弛能力；評(píng)價(jià)瀝青混合料斷裂能。相關(guān)的試驗(yàn)主要包括：等應(yīng)變加載的破壞試驗(yàn)，如間接拉伸試驗(yàn)、直接拉伸試驗(yàn)；低溫收縮試驗(yàn)；低溫蠕變彎曲試驗(yàn)（現(xiàn)規(guī)范推薦方法）；受限試件溫度應(yīng)力試驗(yàn)；應(yīng)力松弛試驗(yàn)等。①預(yù)估瀝青混合料的開裂溫度通過間接拉伸試驗(yàn)或直接拉伸試驗(yàn)，建立瀝青混合料低溫抗拉強(qiáng)度與溫度的關(guān)系，如P94頁(yè)圖3-11所示的曲線1。再根據(jù)理論方法，計(jì)算瀝青面層可能出現(xiàn)的溫度應(yīng)力與溫度的關(guān)系，如圖3-11中曲線2。根據(jù)溫度應(yīng)力與抗拉度的關(guān)系預(yù)估瀝青面層出現(xiàn)低溫縮裂的溫度越低，瀝青混合料的開裂溫度越低，低溫抗裂性越好。道路建筑材料·瀝青混合料②低溫蠕變?cè)囼?yàn)

低溫蠕變?cè)囼?yàn)用于評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫下的變形能力與松弛能力。根據(jù)（JTJ058-2000）在規(guī)定溫度下（如-10℃），對(duì)規(guī)定尺寸的瀝青混合料小梁試件（30×35×250mm梁式試件）的跨中施加恒定的集中荷載，測(cè)定試件隨時(shí)間不斷增長(zhǎng)的蠕變變形，見圖3-12。蠕變變形曲線可分為三個(gè)階段，第一段為蠕變遷移階段，第二階段為蠕變穩(wěn)定階段，第三階段為蠕變破壞階段，以蠕變穩(wěn)定階段的蠕變速率評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫變形能力，蠕變速率由式（3-3）計(jì)算。蠕變速率越大，瀝青混合料在低溫下的變形能力越大，松弛能力越強(qiáng)，低溫抗裂性能越好。（3-3）式中：——瀝青混合料的低溫蠕變速率，1/s·MPaδ0——瀝青混合料小梁試件跨中梁底的蠕變拉應(yīng)力，MPa;t1t2——分別為蠕變穩(wěn)定器的初始實(shí)踐和終止時(shí)間，s;ε1ε2

——分別與時(shí)間和對(duì)應(yīng)的跨中梁底應(yīng)變。道路建筑材料·瀝青混合料③低溫彎曲試驗(yàn)在試驗(yàn)溫度-下，以50mm/min速率，對(duì)小梁試件（30×35×250mm梁式試件）跨中施加集中荷載至斷裂破壞，記錄試件跨中荷載與擾度的關(guān)系曲線，見圖3-13。由破壞時(shí)跨中擾度按公式（3-4）計(jì)算瀝青混合料的破壞彎拉應(yīng)變。瀝青混合料在低溫下破壞彎拉應(yīng)變?cè)酱?，低溫柔韌性越好，抗裂性越好。（3-4）式中：εB——時(shí)間破壞時(shí)的最大彎拉應(yīng)變；

h——跨中斷面時(shí)間的高度，mm;d——試件破壞時(shí)的跨中擾度，mm;L——試件的跨徑，mm。注意：實(shí)驗(yàn)證明，在評(píng)價(jià)改性瀝青混合料低溫性能時(shí)，采用低溫蠕變?cè)囼?yàn)方法所得結(jié)果對(duì)于改性劑種類和改性劑劑量都不夠敏感，數(shù)據(jù)較為分散，而采用低溫彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變指標(biāo)則相對(duì)穩(wěn)定。所以在我國(guó)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ036-98）中，采用低溫彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變指標(biāo)作為評(píng)價(jià)改性瀝青瀝青混合料的低溫抗裂性能。道路建筑材料·瀝青混合料（2）影響瀝青混合料低溫性能的主要因素瀝青的低溫勁度的影響，取決于瀝青粘度和溫度敏感性。在寒冷地區(qū)，可采用稠度較低、勁度較低的瀝青，或選擇松弛性能較好的橡膠類改性瀝青來提高瀝青混合料的低溫抗裂性。級(jí)配的影響：密級(jí)配的低溫抗拉強(qiáng)度高于開級(jí)配的瀝青混合料，但是粒徑大、空隙率大的瀝青混合料內(nèi)部微空隙發(fā)達(dá)，應(yīng)力松弛能力略強(qiáng)，溫度應(yīng)力有所減小，兩方面的影響相互抵消，故級(jí)配類型與瀝青路面開裂程度之間沒有顯著關(guān)系。道路建筑材料·瀝青混合料第四課時(shí)課程導(dǎo)入：復(fù)習(xí)高溫、低溫評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法引出瀝青混合料其他路用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)道路建筑材料·瀝青混合料

道路建筑材料·瀝青混合料3．耐久性

定義：耐久性是指瀝青混合料在使用過程中抵抗環(huán)境因素及行車和在反復(fù)作用的能力，它包括瀝青混合料的抗老化性、抗疲勞性等綜合性制。（1）瀝青混合料的抗老化性老化原因：在瀝青混合料使用過程中，受到空氣中氧、水、紫外線等介質(zhì)的作用，促使瀝青發(fā)生諸多復(fù)雜的物理化學(xué)變化，逐漸老化或硬化，致使瀝青混合料變脆易裂，從而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)各種與瀝青老化有關(guān)的裂紋或裂縫。影響因素：瀝青的老化程度、外界環(huán)境因素和壓實(shí)空隙率等。在氣候溫暖、日照時(shí)間較長(zhǎng)的地區(qū)，瀝青的老化速度快，而在氣溫較低、日照時(shí)間短的地區(qū)，瀝青的老化速率相對(duì)較慢。瀝青混合料的空隙率越大，環(huán)境介質(zhì)對(duì)瀝青的作用就越強(qiáng)烈，其老化程度也越高。

道路建筑材料·瀝青混合料壓實(shí)空隙率的增大，回收瀝青針入度減小，老化程度增加。道路中部車輛作用次數(shù)較高，對(duì)路面的壓密作用較大，中部的瀝青比邊緣部位瀝青的老化程度輕些。解決措施：選擇耐老化瀝青，有足量的瀝青含量。施工過程中，應(yīng)控制拌合加熱溫度，并保證瀝青路面的壓實(shí)密度。（2）瀝青混合料的水穩(wěn)定性及其評(píng)價(jià)方法水穩(wěn)定性不足：瀝青剝離，粘結(jié)強(qiáng)度降低，集料松散，易形成坑槽，即“水損壞”。原因：壓實(shí)空隙率較大、瀝青路面排水系統(tǒng)不完善，動(dòng)水壓力對(duì)瀝青產(chǎn)生剝離作用，將加劇瀝青路面的“水損害”病害。①瀝青與集料的粘附性試驗(yàn)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)方法，例如水煮法、靜態(tài)水浸法、光電比色法及攪動(dòng)水凈吸附法等。這些方法是將瀝青覆裹在礦料表面，浸入水中，根據(jù)礦料表面瀝青的剝離程度，判斷瀝青與集料的粘附性，其中水煮法和靜態(tài)水浸法是目前道路工程中的常用方法（見本教材第二章的相關(guān)內(nèi)容），人為主觀性較大，所以還必須結(jié)合瀝青混合料的水穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。道路建筑材料·瀝青混合料②混合料的浸水試驗(yàn)浸水試驗(yàn)是根據(jù)浸水前后瀝青混合料物理、力學(xué)性能的降低程度來表征其水穩(wěn)定性的一類試驗(yàn)，常用的方法有浸水馬歇爾試驗(yàn)、浸水劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)和浸水抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等。以浸水前后的馬歇爾穩(wěn)定度比值、車轍深度比值、劈裂強(qiáng)度比值和抗壓強(qiáng)度比值的大小評(píng)價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性。③凍融劈裂試驗(yàn)

凍融劈裂試驗(yàn)將瀝青混合料試件分為二組，一組試件用于測(cè)定常規(guī)狀態(tài)下的劈裂強(qiáng)度，另一組試件首先進(jìn)行真空飽水，然后至于條件下冷凍16h，再在水中浸泡24h，最后進(jìn)行劈裂強(qiáng)度測(cè)試，在凍融過程中，瀝青混合料劈裂強(qiáng)度降低。采用公式（3-5）計(jì)算瀝青混合料試件的凍融劈裂強(qiáng)度比。

(3-5)式中：TSR——瀝青混合料試件的凍融劈裂強(qiáng)度比，%；

σ1——試件在常規(guī)條件下的劈裂強(qiáng)度，MPa;σ2——試件經(jīng)一次凍融循環(huán)后在規(guī)定條件下的劈裂強(qiáng)度，MPa。道路建筑材料·瀝青混合料④瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響因素與瀝青和集料的粘附性有關(guān)，在很大程度上取決于集料的化學(xué)組成，表3-2結(jié)果表明花崗巖集料與瀝青的粘附性明顯低于堿性集料石灰?guī)r與瀝青的粘附性，也明顯低于中性集料玄武巖與瀝青的粘附性。通過摻加抗剝落劑可以顯著改善集料或中性集料與瀝青的粘附性。表3-2不同礦物組成集料與瀝青的粘附性等級(jí)集料種類韓國(guó)SK瀝青東海70號(hào)瀝青新鮮瀝青TFOT殘留物新鮮瀝青TFOT殘留物未加抗剝落劑加抗剝落劑未加抗剝落劑加抗剝落劑未加抗剝落劑加抗剝落劑未加抗剝落劑加抗剝落劑花崗巖11+5-25-1+535-花崗巖215-341-4+3-5砂巖35-5-5-2+53-5-玄武巖3-53+4+353+5石灰石5-55-55-555道路建筑材料·瀝青混合料

表3-3為不同集料組成瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度比TSR，結(jié)果同樣表明花崗巖集料水穩(wěn)定性（石灰?guī)r集料的）。表3-3不同礦物成分集料瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度比TSR試件條件(MPa)(MPa)TSR(%)劈裂強(qiáng)度降低花崗巖集料0.860.5766.333.7輝綠巖集料0.890.6674.125.9石灰石集料1.020.8987.312.7道路建筑材料·瀝青混合料

混合料壓實(shí)空隙率大小及瀝青膜厚度的影響：當(dāng)空隙率較大、瀝青膜較薄時(shí)水穩(wěn)定性較差。成型方法的影響：成型溫度較低，要么壓實(shí)度達(dá)不到要求，要么集料被壓碎，從而使混合料水穩(wěn)性下降。級(jí)配的影響：開級(jí)配壓實(shí)空隙率較大，往往對(duì)水穩(wěn)定性不利。當(dāng)瀝青用量不足時(shí)，即使是密級(jí)配的瀝青混合料也會(huì)出現(xiàn)水穩(wěn)定性不好的問題。。4.瀝青混合料的抗滑性瀝青路面的抗滑性對(duì)于保障道路交通安全至關(guān)重要，而瀝青路面的抗滑行能必須通過合理的選擇瀝青混合料組成材料、正確的設(shè)計(jì)與施工來保證。瀝青路面的抗滑性與所用礦料的表面構(gòu)造深度、顆粒形狀與尺寸、抗磨性有著密切的關(guān)系。礦料表面構(gòu)造深度取決于礦料的礦物組成、化學(xué)成分及風(fēng)化程度；顆粒形狀與尺寸既受到礦物組成的影響，也與礦料的加工方法有關(guān)；抗磨光性則受到上述所有因素加上礦物成分硬度的影響。因此表層的粗集料應(yīng)粗糙、堅(jiān)硬、耐磨、抗沖擊性好、磨光值大的碎石或破碎石集料。礦料級(jí)配影響路面的宏觀構(gòu)造，用壓實(shí)后路表構(gòu)造深度試驗(yàn)評(píng)價(jià)。道路建筑材料·瀝青混合料

構(gòu)造深度實(shí)驗(yàn)是將0.15～0.3mm的干砂25ml倒在試件表面，用粘有像膠片的推光板，由里向外重復(fù)作攤鋪運(yùn)動(dòng)，使砂填入凹凸不平的試件表面空隙中，不得在表面上留有浮動(dòng)余砂。用鋼尺量測(cè)砂所構(gòu)成園的兩個(gè)垂直方向的直徑，取其平均值，由式（3-6）計(jì)算混合料的表面構(gòu)造深度：

（3-6）式中：TD——瀝青混合料的表面構(gòu)造深度，mmV——砂的體積，25mlD——攤平砂子的平均直徑，mm

增加粗集料含量有助于提高瀝青路面的宏觀構(gòu)造深度。5．施工和易性影響瀝青混合料施工和易性的因素很多，諸如組成材料的技術(shù)品質(zhì)、用量比例，以及施工條件等。目前尚無直接評(píng)價(jià)混合料施工和易性的方法和指標(biāo)。（1）組成材料的影響，主要是礦料級(jí)配和瀝青用量。在間斷級(jí)配的礦質(zhì)混合料中，粗細(xì)集料的顆粒尺寸相差過大，中間尺寸顆粒缺乏，混合料容易離析。如果細(xì)料太少，或礦粉用量過多時(shí)，混合料容易產(chǎn)生疏松且不易壓實(shí)；反之，如果瀝青用量過多，或礦粉質(zhì)量不好，則容易使混合料結(jié)團(tuán)，不易攤鋪。（2）施工條件的影響，如溫度，較高溫度可保證瀝青的流動(dòng)性，拌和中能夠充分均勻地粘附在礦料顆粒表面；在壓實(shí)期間，礦料顆粒能相互移動(dòng)就位，達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)密度。但溫度過高既會(huì)引起瀝青老化，也會(huì)嚴(yán)重影響瀝青混合料的使用性能。瀝青混合料的拌和與壓實(shí)溫度與瀝青粘度有關(guān)，應(yīng)根據(jù)瀝青粘度與溫度的關(guān)系曲線確定，見表3-4道路建筑材料·瀝青混合料熱拌瀝青混合料拌和與壓實(shí)時(shí)瀝青的粘度水平表3-4粘度適宜于拌和的粘度適宜于壓實(shí)的粘度動(dòng)力粘度（Pa.s）0.17±0.020.28±0.03運(yùn)動(dòng)粘度（mm2/s）170±20280±30（3）工地氣溫狀況，當(dāng)?shù)貧鉁卦礁撸┕ず鸵仔栽胶谩５缆方ㄖ牧稀r青混合料課程導(dǎo)入：復(fù)習(xí)瀝青混合料路用性能評(píng)價(jià)指標(biāo)和方法，在設(shè)計(jì)中將如何考慮，怎樣進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)？引入普通混合料設(shè)計(jì)的目的與任務(wù)，要求掌握普通瀝青混合料配合比合計(jì)方法。道路建筑材料·瀝青混合料第五課時(shí)

道路建筑材料·瀝青混合料

熱拌瀝青混合料是由礦料與粘稠瀝青在專門設(shè)備中加熱拌合而成，用保溫設(shè)備運(yùn)輸至現(xiàn)場(chǎng)，并在熱態(tài)下進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)的混合料，簡(jiǎn)稱“熱拌瀝青混合料”，以HMA表示，本節(jié)主要介紹熱拌瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)。一．瀝青路面使用性能的氣候分區(qū)了解瀝青路面分區(qū)指標(biāo)（高溫、低溫、降雨量）和我國(guó)瀝青路面的氣候分區(qū)狀況。1．氣候分區(qū)指標(biāo)采用工程所在地最近30年內(nèi)最熱月份平均最高氣溫的平均值，作為反映高溫和重載條件下出現(xiàn)車轍等流動(dòng)變形的氣候因子，并最為氣候分區(qū)的一級(jí)指標(biāo)，劃分為3個(gè)區(qū)。采用工程所在地最近30年內(nèi)的極端最低氣溫，作為反映溫度收縮產(chǎn)生裂縫的氣候因子，并作為氣候分區(qū)的二級(jí)指標(biāo)，劃分為4個(gè)區(qū)。采用工程所在地最近30年的年降雨量的平均值，作為受雨水影響的氣候因子，并作為氣候區(qū)劃的三級(jí)指標(biāo)，劃分為4個(gè)區(qū)。

第二節(jié)普通熱拌瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)

道路建筑材料·瀝青混合料2．氣候分區(qū)的確定瀝青路面使用性能氣候分區(qū)由一、二、三級(jí)區(qū)劃組合而成，以綜合反映該地區(qū)的氣候特征，見表3-5。如我國(guó)上海市屬于1-3-1氣候區(qū)，即為夏炎熱冬冷潮濕區(qū)，對(duì)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性要求較高。每級(jí)區(qū)的數(shù)值越小，表明該氣候因子對(duì)路面的影響越惡劣。表3-5瀝青路面使用性能氣候分區(qū)氣候分區(qū)指標(biāo)氣候分區(qū)按照高溫指標(biāo)高溫氣候區(qū)123氣候名稱夏炎熱區(qū)夏熱區(qū)夏涼區(qū)七月平均最高溫度>3020～30<20按照低溫指標(biāo)低溫氣候區(qū)1234氣候名稱冬嚴(yán)寒區(qū)冬寒區(qū)冬冷區(qū)冬溫區(qū)極端最低氣溫<-37-37～21.5-21.5～-9>-9按照雨量指標(biāo)雨量氣候區(qū)1234氣候區(qū)名稱潮濕區(qū)濕潤(rùn)區(qū)半干區(qū)干旱區(qū)年降雨量(mm)>10001000～500500～250<250道路建筑材料·瀝青混合料二、瀝青混合料組成材料的技術(shù)要求瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)決定于組成材料的質(zhì)量品質(zhì)、用量比例及瀝青混合料的制備工藝等因素，其中組成材料的質(zhì)量是首先需要關(guān)注的問題。1．瀝青選擇依據(jù)：瀝青應(yīng)根據(jù)氣候條件和瀝青混合料類型、道路等級(jí)、交通性質(zhì)、路面類型施工方法以及當(dāng)?shù)厥褂媒?jīng)驗(yàn)等，經(jīng)技術(shù)論證后確定。選擇原則：粘度較大的粘稠瀝青混合料具有較高的力學(xué)強(qiáng)度和穩(wěn)定性，但粘度過高，則混合料的低溫變形能力較差，路面易開裂。反之粘度較低的瀝青的混合料在低溫時(shí)變形能力較好，但在高溫時(shí)往往會(huì)產(chǎn)生較大的高溫變形。一般來說，可根據(jù)當(dāng)?shù)貫r青路面氣候分區(qū)的溫度水平參照第二章表2-6選擇瀝青。在夏季溫度高或高溫持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的地區(qū)，應(yīng)采用粘度高的瀝青；而在冬季寒冷地區(qū)，則宜采用稠度低、氣溫進(jìn)度較小的瀝青。對(duì)于日溫較大的地區(qū)還應(yīng)考慮選擇針入度指數(shù)較大、感溫性較低的瀝青。對(duì)于重載交通路段、高速公路更實(shí)行渠化交通的路段、山區(qū)及丘陵區(qū)上坡路段、服務(wù)區(qū)、停車場(chǎng)等行車速度慢的路段，應(yīng)選用稠度大的瀝青。對(duì)于交通量小、公路等級(jí)低的路段可選用稠度略小的瀝青。道路建筑材料·瀝青混合料2.粗料集（1）粗料集的物理力學(xué)性質(zhì)要求選擇原則：①粗料集料可采用碎石、破碎礫石、篩選礫石、礦渣等。②用于高速公路、一級(jí)公路、城市快速公路、主干路瀝青路面表層用粗集料應(yīng)選用堅(jiān)硬、耐磨、抗沖擊型號(hào)的碎石或破碎礫石，不得使用篩選礫石、礦渣及軟質(zhì)集料，該類粗集料應(yīng)符合表3-6對(duì)磨光值和粘附性的要求。③當(dāng)堅(jiān)硬石料來源缺乏時(shí)，允許摻加一定比例較小粒徑的普通粗集料，摻加比例根據(jù)試驗(yàn)確定。在以骨架原則設(shè)計(jì)的瀝青混合料中不得摻加其他粗集料。道路建筑材料·瀝青混合料粗集料磨光值及其與瀝青粘附性的技術(shù)要求表3-6雨量氣候地區(qū)技術(shù)指標(biāo)1（潮濕區(qū)）2(濕潤(rùn)區(qū))3（半干區(qū)）4（干旱區(qū)）粗集料磨光值（psv）≥42≥40≥38≥36粗集料與瀝青的粘附性表層≮5≮5≮4≮3其它層次≮4≮4≮3－道路建筑材料·瀝青混合料基本要求：①應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風(fēng)化、不含雜質(zhì)，并具有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性。粗集料的質(zhì)量應(yīng)符合表3-7的要求。②破碎礫石應(yīng)采用粒徑大于50mm的顆粒軋制，破碎前必須清洗，含泥量不大于1%，破碎面積應(yīng)符合表3-7的要求。③鋼渣作為粗集料時(shí)，僅限于三級(jí)及三級(jí)以下公路和次干公路以下的城市道路，并應(yīng)經(jīng)過試驗(yàn)論證取得許可后使用。鋼渣破碎后應(yīng)由6個(gè)月以上的存放期，除吸水率允許適當(dāng)放寬外，各項(xiàng)指標(biāo)應(yīng)符合表3-7的要求。道路建筑材料·瀝青混合料

技術(shù)指標(biāo)高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路其它等級(jí)的公路與城市道路表面層其它層次石料壓碎值（%）≤252830洛杉磯磨耗損失（%）≤283040視密度①（t/m3）≤2.602.502.45吸水率①（%）≤2.03.03.0堅(jiān)固性②（%）≤1212-軟石含量（%）≤155<0.075mm顆粒含量（水洗法）（%）≤111針片狀顆粒含量（%）≤粒徑〉9.5mm1218-粒徑<9.5mm1820-破碎礫石的破碎面≥1個(gè)破碎面1009080（70）③2個(gè)破碎面908060（50）③表3-7瀝青混合料用粗集料質(zhì)量要求注：①當(dāng)粗集料用于高速公路、一級(jí)公路和主干路時(shí)，多孔玄武巖的是密度可放寬至2.45t/m3,吸水率可放寬至3%；但須得到主管部門的批準(zhǔn)；②堅(jiān)固性實(shí)驗(yàn)根據(jù)需要進(jìn)行；③括號(hào)外數(shù)據(jù)為對(duì)表層用集料的要求；括號(hào)種數(shù)據(jù)為對(duì)其它層次的要求。（2）與瀝青的粘附性要求在高速公路、一級(jí)公路、城市快速路和主干瀝青路面中，需要使用堅(jiān)硬的粗集料，當(dāng)時(shí)用花崗巖、石英巖等酸性巖是軋制的粗集料時(shí)，若達(dá)不到表3-6對(duì)粗集料與瀝青粘附性等級(jí)的要求，必須采取抗剝落措施。工程中常用的抗剝落方法包括使用高粘度瀝青；在瀝青中摻加抗剝落劑；用干燥的生石灰、消石灰粉或水泥作為填料的一部分，其用量已為礦料總量的1%~2%；將粗集料用石灰漿處理后使用。（3）粗集料的粒徑規(guī)格粗集料的粒徑規(guī)格應(yīng)按照表3-8進(jìn)行生產(chǎn)和使用。如某一檔粗集料不符合表3-8的規(guī)格，但確認(rèn)與其它集料組配后的合成級(jí)配符合設(shè)計(jì)級(jí)配的要求時(shí)，也可以使用。道路建筑材料·瀝青混合料瀝青面層用粗集料規(guī)格表3～8規(guī)格公稱粒徑(mm)通過下列篩孔（方孔篩，mm）的質(zhì)量百分率（%）37.531.526.51913.29.54.752.360.6S615~3010090~100--0~15-0~5S710~3010090~100---0~150~5S815~2510095~1000~15-0~5S910~2010095~100-0~150~5S1010~1510095~1000~150~5S115~1510095~10040~700~150~5S125~1010095~1000~100~5S133~1095~10010095~10040~700~200~5S143~50~250~5道路建筑材料·瀝青混合料3.細(xì)集料（1）細(xì)集料的物理力學(xué)性能要求細(xì)集料①可以采用天然砂、機(jī)制砂或石屑。②應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)募?jí)配范圍，物理力學(xué)指標(biāo)要求見表3-9。③與瀝青有良好的粘結(jié)能力，在高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路瀝青面層用瀝青粘結(jié)性能差的天然砂或用花崗巖、石英巖等酸性巖石破碎的人工砂及石屑時(shí)，應(yīng)采取前述粗集料的抗剝離措施對(duì)細(xì)集料進(jìn)行處理。在高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路瀝青路面面層及抗滑磨耗層中，所用石屑總量不宜超過天然砂或機(jī)制砂的用量。表3-9瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量要求注：①堅(jiān)固性實(shí)驗(yàn)根據(jù)需要進(jìn)行（2）細(xì)集料的粒徑規(guī)格。指標(biāo)高速公路、一級(jí)公路城市快速路、主干路其它公路與城市道路視密度（t/m3）2.502.45堅(jiān)固性①12——砂當(dāng)量（%）6050道路建筑材料·瀝青混合料①天然砂

天然砂宜采用河砂或海砂，當(dāng)使用山砂時(shí)應(yīng)經(jīng)過清洗。天然砂的規(guī)格應(yīng)符合表3-10的規(guī)定，經(jīng)篩洗法測(cè)定的砂中小于0.075mm顆粒含量不得大于3%（高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路）和5%（其它登記道路）分類通過各篩孔（mm）的質(zhì)量百分率（%）細(xì)度模數(shù)Mx9.54.752.361.180.60.30.150.075粗砂10090~10065~9535~6515~295~200~50~53.7~3.1中砂10090~10075~10050~9030~598~300~50~53.0~2.3細(xì)砂10090~10085~10075~10060~8415~450~50~52.2~1.6表3-10瀝青面層用天然砂規(guī)格道路建筑材料·瀝青混合料②石屑石屑是通過4.75mm或2.36mm的部分，是石料加工破碎過程中表面剝落或撞下的邊角，強(qiáng)度一般較低，針片狀含量較高。所以在生產(chǎn)石屑的過程中應(yīng)特別注意，避免山體覆蓋層或夾層的泥土混入石屑。石屑規(guī)格應(yīng)符合表3-11的要求。不得使用泥土、細(xì)粉、細(xì)薄碎片顆粒含量高的石屑，砂當(dāng)量應(yīng)符合表3-9的要求。對(duì)于高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路，應(yīng)將石屑加工成S14（3～5mm）和S16（0～3mm）兩檔使用，在細(xì)集料中石屑含量不宜超過總量的50%。規(guī)格公稱粒徑)通過下列篩孔（mm）的質(zhì)量百分率（%）9.54.752.361.180.60.30.150.075S150~510090～10060~9040～7520～657～402～200～10S160～310080～10050～8025～508～300～150～10表3-11瀝青面層用機(jī)制砂或石屑規(guī)格道路建筑材料·瀝青混合料

細(xì)集料的級(jí)配在瀝青混合料中的適用性，應(yīng)將其與粗集料及填料配制成礦質(zhì)混合料后，再判斷其是否符合礦料設(shè)計(jì)級(jí)配的要求再作決定。當(dāng)一種細(xì)集料不能滿足級(jí)配要求時(shí)，可采用兩種或兩種以上的細(xì)集料摻合使用。4．填料填料最好采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，生產(chǎn)礦粉的原石料中泥土雜質(zhì)應(yīng)清除。礦粉要求干燥、潔凈，能自由地從石粉倉(cāng)中流出，其質(zhì)量應(yīng)符合表3-12的要求。在拌合廠采用干法除塵回收的粉塵可以代替一部分礦粉的使用，濕法除塵的應(yīng)經(jīng)過干燥粉碎處理，且不得含有雜質(zhì)。用量不得超過填料總量的25%，塑性指數(shù)不得大于4%，其余質(zhì)量要求與礦粉相同。

粉煤灰燒失量應(yīng)小于12%，與礦粉混合后的塑性值數(shù)應(yīng)小于4%，其余質(zhì)量要求與礦粉相同。粉煤灰的用量不宜超過填料總量的50%，與瀝青粘結(jié)力好，且水穩(wěn)性應(yīng)滿足要求。高速公路、一級(jí)公路和城市快速路、主干路不宜采用粉煤灰做填料。為改善水穩(wěn)定性，可采用干燥的磨細(xì)生石灰粉、消石灰分或水泥作為填料，用量不宜超過礦料總量的1%～2%。道路建筑材料·瀝青混合料指標(biāo)高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路其他公路與城市道路視密度（t/cm3）2.502.45含水量（%）1.01.0粒度范圍（%）<0.6mm100100<0.15mm90~10090~100<0.07575~10070~100外觀無團(tuán)粒結(jié)塊親水系數(shù)<1.0表3-12瀝青面層用礦粉質(zhì)量要求道路建筑材料·瀝青混合料課程導(dǎo)入：復(fù)習(xí)瀝青混合料氣候分區(qū)、材料要求及選擇原則。道路建筑材料·瀝青混合料第六課時(shí)

道路建筑材料·瀝青混合料三、熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1．瀝青混合料類型的選擇混合料類型應(yīng)根據(jù)道路等級(jí)與所處位置的功能要求進(jìn)行選擇。礦料的最大粒徑宜從上至下逐漸增大，并與結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)厚度相匹配。表3-13位各種等級(jí)道路瀝青路面的各層結(jié)構(gòu)所用瀝青混合料的建議類型及公稱最大粒徑，相應(yīng)的礦料級(jí)配范圍見表3-14。

道路建筑材料·瀝青混合料表3-13瀝青面層混合料的最小壓實(shí)厚度(mm)瀝青路面結(jié)構(gòu)層類型道路等級(jí)高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路二級(jí)以下等級(jí)公路一般城市道路行人道路磨耗層表面層瀝青混合料類型ACSMAOGFCACSMAAC集料公稱最大粒徑(mm)4.75xxxxx109.530252025252013.2403525353525165040x4540x中面層下面層基層瀝青混合料類型ACATBACAMATBACAM集料公稱最大粒徑(mm)13.2xx3535x35351650x4540x40401960x6050x55x26.58080x6080xx31.5x100xx90xx37.5x120xx100xx道路建筑材料·瀝青混合料道路建筑材料·瀝青混合料2．馬歇爾試驗(yàn)配合設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1）瀝青混合料的體積特征參數(shù)瀝青混合料組成材料質(zhì)量與體積的關(guān)系見圖3-18，體積特征參數(shù)有密度、空隙率、礦料間隙率和飽和度等指標(biāo)表征。（1）瀝青混合料的密度密度是指壓實(shí)混合料試件單位體積的干質(zhì)量。在實(shí)際使用中，密度（或相對(duì)密度）的測(cè)試方法非常重要又有一定難度，常用的密度計(jì)算或測(cè)試方法如下。①瀝青混合料的理論最大密度理論最大密度是假設(shè)瀝青混合料試件被壓實(shí)至完全密實(shí)，沒有空隙的理想狀態(tài)下，即壓實(shí)瀝青混合料試件全部為礦料（包括礦料內(nèi)部空隙）和瀝青所占有，空隙率為零時(shí)的最大密度。對(duì)于基質(zhì)瀝青混合料的理論最大密度可以通過真空法實(shí)測(cè)確定；對(duì)于改性瀝青混合料則采用計(jì)算法計(jì)算。道路建筑材料·瀝青混合料道路建筑材料·瀝青混合料

工程中采用油石比時(shí)，理論最大密度按式（3-7－1）計(jì)算。當(dāng)采用瀝青含量時(shí)，理論最大密度按照式（3-7-2）計(jì)算。（3-7-1）

（3-7-2）式中：ρt——瀝青混合料的理論最大密度，g/cm3；

Pa——油石比，%；

Pb——瀝青含量，%；

——礦質(zhì)混合料合成有效相對(duì)密度；

ρw——常溫水的密度，g/cm3，約等于1。合成有效相對(duì)密度可由式（3-8）計(jì)算：其中：C——合成礦料的瀝青吸收系數(shù)；

——礦料的合成表觀相對(duì)密度；

——礦料的合成毛體積相對(duì)密度。道路建筑材料·瀝青混合料

礦料的合成毛體積相對(duì)密度可由各種礦料的配合比組成和礦料的表觀相對(duì)密度由式（3-9-1）計(jì)算，合成表觀相對(duì)密度可由式（3-9-2）計(jì)算：

（3-9-1）式中：Pi——各種礦料成分的配合比，且其和為100；

γi——各種礦料相應(yīng)的毛體積相對(duì)密度；

γ‘i——各種礦料相應(yīng)的表觀相對(duì)密度

道路建筑材料·瀝青混合料（3-9-2）（3-10）（3-11）道路建筑材料·瀝青混合料②瀝青混合料毛體積密度毛體積密度是指單位毛體積（含瀝青混合料實(shí)體礦物成分體積、不吸收水分的內(nèi)口孔隙、能吸收水分的開口孔隙等顆粒表面輪廓所包圍的全部毛體積）的干密度?；旌狭系拿w積可選用表干法、蠟封法或體積法測(cè)定。

表干法測(cè)定的毛體積密度又稱飽和面干毛體積密度，適用于較密實(shí)且吸水很少的試件，根據(jù)測(cè)試結(jié)果，毛體積相對(duì)密度按式（3-12）計(jì)算。（3-12）式中：——由表干法確定的瀝青混合料試件的毛體積密度，g/cm3；

ma——瀝青混合料干燥試件在空氣中的質(zhì)量，g；

mw——瀝青混合料試件的水中質(zhì)量，g。

md——瀝青混合料飽和面干狀態(tài)試件在空氣中的質(zhì)量，g。道路建筑材料·瀝青混合料

蠟封法采用蠟封條件測(cè)試瀝青混合料的毛體積，包括了瀝青混合料試件在蠟封狀態(tài)下實(shí)體體積與閉口孔隙、開口孔隙之和，但不計(jì)入蠟被吸入混合料的部分（按式（3-13）計(jì)算），適用于吸水率大于2%的瀝青混合料試件。（3-13）式中：——由蠟封法確定的瀝青混合料試件的毛體積相對(duì)密度；

ma——瀝青混合料干燥試件在空氣中的質(zhì)量，g；

mp——瀝青混合料蠟封試件在空氣中的質(zhì)量，g；

mc——瀝青混合料蠟封試件在水中的質(zhì)量，g；

γp——常溫條件下蠟對(duì)水的相對(duì)密度，g/cm3，約等于1。

體積法采用游標(biāo)卡尺測(cè)量瀝青混合料試件的體積，它適用于空隙率較大、吸水嚴(yán)重，甚至完全透水或不能用表干法或蠟封法測(cè)定的瀝青混合料試件。(2)瀝青混合料試件的空隙率

空隙率是指壓實(shí)狀態(tài)下瀝青混合料內(nèi)礦料與瀝青實(shí)體之外的空隙（不包含礦料本身或表面已被瀝青封閉的孔隙）的體積占試件總體積的百分率，根據(jù)壓實(shí)瀝青混合料試件密度和理論最大密度按式（3-14）計(jì)算。

（3-14）式中：VV——瀝青混合料試件空隙率，%；

γf——瀝青混合料的毛體積相對(duì)密度，根據(jù)試件吸水率，由表干法、蠟封法或體積法測(cè)試；

γt——瀝青混合料試件的理論最大相對(duì)密度，其值實(shí)測(cè)或按是（3-7-1）或是（3-7-2）計(jì)算；道路建筑材料·瀝青混合料①測(cè)試方法對(duì)瀝青混合料試件空隙率的影響由于空隙率是根據(jù)瀝青混合料實(shí)測(cè)密度計(jì)算得到的參數(shù)，當(dāng)在式（3-14）中取不同的密度值時(shí)，空隙率的計(jì)算結(jié)果將大不相同。如表3-15所列：水中重法<表干法<體積法。因此，在評(píng)價(jià)瀝青混合料空隙率時(shí)，應(yīng)根據(jù)試件空隙率水平，按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行試驗(yàn)和計(jì)算。試件編號(hào)密度（g/cm3）空隙率（%）水中重法表干法體積法水中重法表干法體積法L-12.4672.3932.3614.046.928.15L-22.4722.4242.3923.205.096.34L-32.5022.4712.4361.282.483.86L-42.4942.4692.4450.871.862.79表3-15不同測(cè)試條件下瀝青混合料密度與空隙率計(jì)算結(jié)果道路建筑材料·瀝青混合料②組成材料與壓實(shí)條件對(duì)空隙率的影響在不同的壓實(shí)條件下，連續(xù)級(jí)配瀝青混合料的空隙率隨著瀝青用量的增加而減小，并與粗集料數(shù)量有著顯著的相關(guān)性。圖3-19為連續(xù)級(jí)配瀝青混合料空隙率與粗集料數(shù)量的關(guān)系，4.75mm篩孔通過百分率越小，粗集料含量越高，試件的空隙率越大。相同配合比的瀝青混合料的空隙率隨著壓實(shí)溫度增加而顯著降低，見圖3-20。空隙率是瀝青混合料最重要的體積特征參數(shù)，影響著混合料的穩(wěn)定性和耐久性。空隙率過低，因塑性流動(dòng)會(huì)引發(fā)路面車轍；但空隙率過大，可能增加瀝青的氧化速率和老化程度，并增加水分進(jìn)入導(dǎo)致瀝青剝落，從而降低混合料的耐久性。

道路建筑材料·瀝青混合料（4）瀝青混合料礦料間隙率

礦料間隙率是指壓實(shí)瀝青混合料試件中礦料實(shí)體以外的空間體積占試件總體積的百分率，由式（3-15）表示。（3-15）式中：VMA——瀝青混合料試件的礦料間隙率，%；

Ps——各種礦料占瀝青混合料總質(zhì)量的百分率之和。（5）瀝青混合料試件的瀝青飽和度瀝青飽和度是指壓實(shí)瀝青混合料試件中瀝青實(shí)體體積占礦料骨架實(shí)體以外的空間體積的百分率，又稱為瀝青填隙率，如式（3-16）所定義。（3-16）式中：VFA——瀝青混合料試件的瀝青飽和度，%。道路建筑材料·瀝青混合料2）馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)普通熱拌瀝青混合料采用馬歇爾試驗(yàn)方法進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，在進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，瀝青混合料馬歇爾試件的體積特征參數(shù)、穩(wěn)定度與流值試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合表3-16與表3-17的技術(shù)要求。

瀝青混合料類型試驗(yàn)項(xiàng)目密級(jí)配熱拌瀝青混合料AC高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干路其他等級(jí)道路行人道路中輕交通重交通中輕交通重交通夏炎熱區(qū)夏熱區(qū)及夏涼區(qū)擊實(shí)次數(shù)757575755050空隙率（%）深90mm以內(nèi)3~54~62~43~53~62~4深90mm以下3~63~62~43~6瀝青飽和度（%）見表（3-17）的要求礦料間隙率（%）見表（3-17）的要求穩(wěn)定度（kN）≥888853流值（mm）2~41.5~42~4.52~42~4.52~5表3-16熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)道路建筑材料·瀝青混合料集料公稱最大粒徑(mm)4.759.513.216.019.026.5瀝青飽和度VFA(%)70~8560~7555~70在右側(cè)設(shè)計(jì)空隙率下的礦料間隙率VMA(%)≥空隙率VV（%）215131211.51110316141312.51211417151413.51312518161514.51413619171615.51514表3-17密級(jí)配熱拌瀝青混合料的瀝青拌和度與礦料間隙率的要求注：改性瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)指標(biāo)要求允許適當(dāng)調(diào)整，其流值可適當(dāng)放寬。道路建筑材料·瀝青混合料3．瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性指標(biāo)對(duì)于高速公路、一級(jí)公路和城市快速路、主干路瀝青路面上面層和中面層的瀝青混合料進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行車轍試驗(yàn)檢驗(yàn)。瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度應(yīng)符合表3-18的要求。對(duì)于交通量特別大，超載車輛特別多的運(yùn)煤專線、廠礦道路，可以通過提高氣候分區(qū)等級(jí)來提高對(duì)動(dòng)穩(wěn)定度的要求。對(duì)于輕交通為主的旅游區(qū)道路，可以根據(jù)情況適當(dāng)降低要求。氣候條件與技術(shù)指標(biāo)相應(yīng)于下列氣候分區(qū)所要求的動(dòng)穩(wěn)定度（次/mm）七月平均最高氣溫（℃）及氣候分區(qū)>30夏炎熱區(qū)20～30夏熱區(qū)<20夏涼區(qū)1-11-21-31-42-12-22-32-43-2普通瀝青混合料非改性≥8001000600800600改性≥24002800200024001800表3-18瀝青混合料車轍動(dòng)穩(wěn)定度技術(shù)要求道路建筑材料·瀝青混合料4．瀝青混合料的低溫抗裂性指標(biāo)為了提高瀝青路面低溫抗裂性，應(yīng)對(duì)瀝青混合料進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，試驗(yàn)溫度為-10℃，加載速度為50mm/min?；旌狭系钠茐膽?yīng)變應(yīng)滿足表3-19的要求。氣候條件與技術(shù)指標(biāo)年極端最低氣溫（℃）及氣候分區(qū)-37.0冬嚴(yán)寒區(qū)-21.5～-37.0冬寒區(qū)>-9.0～-21.5冬冷區(qū)>-9.0冬溫區(qū)1-12-11-22-23-21-32-31-42-4普通瀝青混合料非改性≥260023002000改性≥300028002500表3-19瀝青混合料低溫抗裂性試驗(yàn)破壞應(yīng)變技術(shù)要求道路建筑材料·瀝青混合料5．瀝青混合料的水穩(wěn)定性指標(biāo)在進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)時(shí)，除了對(duì)瀝青與石料的粘附性等級(jí)進(jìn)行檢驗(yàn)外，還應(yīng)在規(guī)定條件下進(jìn)行瀝青混合料的浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比應(yīng)滿足表3-20的要求。改性瀝青混合料的殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂強(qiáng)度比均不得小于80%。

年降雨量（mm）及氣候分區(qū)>1000潮濕區(qū)500～1000濕潤(rùn)區(qū)250～500半干區(qū)<250干旱區(qū)浸水馬歇爾試驗(yàn)的殘留穩(wěn)定度（%）≥非改性8075改性8580凍融劈裂試驗(yàn)的殘留強(qiáng)度比（%）≥非改性7570改性