瀝青混合料(道路建筑材料課件)

知識(shí)要點(diǎn)熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)熱拌熱鋪瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)熱拌熱鋪瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)

瀝青混合料主要是由瀝青黏結(jié)礦料形成的，材料與級(jí)配的不同使得瀝青混合料具有不同的組成結(jié)構(gòu)，主要包括三種結(jié)構(gòu)，即懸浮-密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架-空隙結(jié)構(gòu)、骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)。如下圖所示。熱拌熱鋪瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)a懸浮-密實(shí)結(jié)構(gòu)b骨架-空隙結(jié)構(gòu)c骨架-密實(shí)結(jié)構(gòu)圖1瀝青混合料的典型組成結(jié)構(gòu)熱拌熱鋪瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)連續(xù)型密級(jí)配（AC）。連續(xù)密級(jí)配的瀝青混合料，由于混合料中粗集料數(shù)量較少，不能形成骨架。細(xì)集料的數(shù)量較多，粗集料被細(xì)集料擠開(kāi)，因此，粗集料以懸浮狀態(tài)位于細(xì)集料之間。特點(diǎn)：粘聚力較大，內(nèi)摩阻力較小。密實(shí)度較高，但穩(wěn)定性較差。（1）懸浮——密實(shí)結(jié)構(gòu)熱拌熱鋪瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)

連續(xù)型開(kāi)級(jí)配（OGFC）。連續(xù)開(kāi)級(jí)配的瀝青混合料，由于礦質(zhì)集料中粗集料較多，可形成礦質(zhì)骨架，細(xì)集料較少，不足以填滿(mǎn)空隙。粗集料之間緊密相連，但有較多的空隙。特點(diǎn)：此結(jié)構(gòu)混合料空隙率大、耐久性差，瀝青與礦料的粘聚力差，熱穩(wěn)性較好。內(nèi)摩阻力起重要作用，受瀝青材料的變化影響較小。當(dāng)瀝青路面采用這種形式的瀝青混合料時(shí)，瀝青面層下必須做下封層。（2）骨架——空隙結(jié)構(gòu)熱拌熱鋪瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)間斷型密級(jí)配（SMA）。間斷密級(jí)配的瀝青混合料，既有較多數(shù)量的粗集料形成空間骨架結(jié)構(gòu)，同時(shí)又有足夠的細(xì)集料填充到粗集料之間的空隙中去。因此形成較高的密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：密實(shí)度、強(qiáng)度和穩(wěn)定性都比較好，具有較高的粘聚力和內(nèi)摩阻力，在瀝青混合料中是最理想的一種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。（3）骨架——密實(shí)結(jié)構(gòu)熱拌熱鋪瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)100050間斷級(jí)配開(kāi)級(jí)配密級(jí)配熱拌瀝青混合料種類(lèi)熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論瀝青混合料是由：不同粗度粒徑礦質(zhì)集料與瀝青膠漿，組成具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一種分散體系。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論瀝青混合料的強(qiáng)度理論，主要是要求瀝青混合料在高溫時(shí)，必須具備抗剪強(qiáng)度和抵抗變形的能力，稱(chēng)為高溫強(qiáng)度和穩(wěn)定性。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論瀝青混合料路面結(jié)構(gòu)破壞的原因，主要是由于在高溫時(shí)塑性變形而產(chǎn)生推擠波浪等現(xiàn)象，此時(shí)抗剪強(qiáng)度降低。在低溫時(shí)，塑性變形能力差，使瀝青混合料路面易產(chǎn)生裂縫現(xiàn)象，大大降低廠(chǎng)抗拉強(qiáng)度。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度主要取決于:粘聚力和內(nèi)摩擦角兩個(gè)參數(shù)

——瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，MPa；c——瀝青混合料的粘聚力，MPa；式中：

——瀝青混合料的內(nèi)摩擦角，rad。

摩爾－庫(kù)侖包絡(luò)線(xiàn)：

=c+tg

c熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響因素，主要是材料的組成、車(chē)輛荷載、溫度、環(huán)境條件等。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論材料的技術(shù)性質(zhì)，以及外界因素如瀝青混合料中的礦質(zhì)集料是分散在瀝青中的分散系，因此它的強(qiáng)度與分散相的濃度和分散介質(zhì)的粘度有著密切的關(guān)系。在其它因素固定的情況下，瀝青混合料的粘結(jié)力(c)，隨著瀝青材料的粘結(jié)力增大而增大。（1）瀝青的粘度對(duì)瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論同時(shí)內(nèi)摩擦角隨粘結(jié)力增大應(yīng)有所提高，因?yàn)r青粘度大，表示瀝青內(nèi)部膠團(tuán)互相位移時(shí)，分散介質(zhì)抵抗剪切作用力大，使瀝青混合料的粘滯阻力增大，因而具有較高抗剪強(qiáng)度。（1）瀝青的粘度對(duì)瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論①瀝青與礦料的物理吸附（2）瀝青與礦料之間的吸附作用一切固態(tài)物質(zhì)的相界面上，都具有將周?chē)镔|(zhì)的分子或離子吸引到表面上來(lái)的能力。因此，液體與固體的相互作用，主要是由于分子間引力的作用而產(chǎn)生的，故稱(chēng)為物理吸附。其吸附過(guò)程，就是當(dāng)瀝青材料與礦料之間在分子引力的作用下，所形成的一種定向多層吸附層。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論①瀝青與礦料的物理吸附（2）瀝青與礦料之間的吸附作用物理吸附作用的大小，主要取決于瀝青中的表面活性物質(zhì)及礦料與瀝青分子親和性的大小。當(dāng)瀝青表面活性物質(zhì)含量愈多，礦料與瀝青分子親和性就愈大，則物理吸附作用就愈強(qiáng)，混合料粘結(jié)力也就愈高。但是，在水的作用下，是能破壞瀝青與礦料的吸附作用的。所以說(shuō)物理吸附作用，只能當(dāng)混合料在干燥狀態(tài)下才具有一定的粘附力。這種吸附不能保證其水穩(wěn)定性。②瀝青與礦料的化學(xué)吸附熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論瀝青與礦料交互作用后，瀝青在礦料表面形成一層擴(kuò)散結(jié)構(gòu)膜，在此結(jié)構(gòu)膜以?xún)?nèi)的瀝青稱(chēng)為結(jié)構(gòu)瀝青，在結(jié)構(gòu)膜以外的瀝青為自由瀝青。②瀝青與礦料的化學(xué)吸附熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論如果礦料顆粒之間的粘結(jié)力是由結(jié)構(gòu)瀝青提供，顆粒間的粘結(jié)力較大；若顆粒間的粘結(jié)力是由自由瀝青提供，則粘結(jié)力較小。②瀝青與礦料的化學(xué)吸附熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論根據(jù)上述瀝青與礦料之間相互作用的原理，我們?cè)谂渲茷r青混合料時(shí)，應(yīng)控制瀝青用量，使混合料能形成結(jié)構(gòu)瀝青，減少自由瀝青。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論瀝青與礦料相互作用下不僅與瀝青的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與礦料的性質(zhì)也有關(guān)。當(dāng)瀝青中的表面活性物質(zhì)(瀝青酸、瀝青酸酐)與堿性礦料化學(xué)成分能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)形成化學(xué)吸附層，而對(duì)酸性礦料只能形成物理吸附作用，在水的作用下是可以破壞瀝青與礦料的吸附粘結(jié)性，這種吸附作用是一種可逆的作用。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論它只能使混合料在干燥狀態(tài)下才具有一定的粘附力，所以在瀝青混合料中，當(dāng)采用石灰石礦粉時(shí)，礦粉之間能通過(guò)結(jié)構(gòu)瀝青來(lái)聯(lián)結(jié)，因而具有較高的粘聚力。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論礦質(zhì)集料在瀝青混合料中，由于分布情況不同，將影響瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度。（3）礦料的級(jí)配類(lèi)型及表面狀態(tài)對(duì)瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響此外，在瀝青混合料中，礦質(zhì)集料的粗度、形狀對(duì)瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度也有明顯的影響。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論通常集料顆粒具有棱角，近似正方體，表面有明顯的粗糙度，修成路面具有很大的內(nèi)摩擦角，提高于混合料的抗剪強(qiáng)度。所以混合料中，礦質(zhì)集料、愈粗，配制成瀝青混合料具有較高內(nèi)摩擦角。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論（4）礦料比面對(duì)瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論在相同瀝青用量情況下，礦料表面積愈大，形成瀝青膜愈薄，在瀝青中結(jié)構(gòu)瀝青占的比率愈大，所以瀝青混合料的粘聚力也愈高。（4）礦料比面對(duì)瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論在混合料中，礦粉的比面比粗集料大得多，粗集料比面為0.5～3m2／kg，而礦粉的比面為300～2000m2／kg，所以礦粉的性質(zhì)和用量地混合料的抗剪強(qiáng)度影響很大。（4）礦料比面對(duì)瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論為了增加礦粉的比面，必須提高礦粉的細(xì)度。但礦粉含量不宜過(guò)多，過(guò)多將使瀝青混合料結(jié)團(tuán)，不易施工。熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論當(dāng)瀝青用量少時(shí)，瀝青不足以形成結(jié)構(gòu)瀝青的膜層來(lái)粘結(jié)礦料。若瀝青用量適當(dāng)，將形成結(jié)構(gòu)瀝青，瀝青與礦料間的粘附力增強(qiáng)。當(dāng)瀝青用量過(guò)多，將形成了自由瀝青，瀝青將礦料顆粒推開(kāi)，瀝青與礦料的粘結(jié)力隨自由瀝青的增加而降低。同時(shí)隨瀝青用量增加，內(nèi)摩擦角也降低，因而影響了混合料的抗剪強(qiáng)度。（5）瀝青用量對(duì)瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論隨溫度升高，瀝青的粘聚力(c)值減小，而變形能力增強(qiáng)。當(dāng)溫度降低，可使混合料粘聚力提高，強(qiáng)度增加，變形能力降低。但過(guò)低溫度會(huì)使瀝青混合料路面開(kāi)裂。由于加荷頻率高，可使瀝青混合料產(chǎn)生過(guò)大的應(yīng)力和塑性變形，彈性恢復(fù)很慢，產(chǎn)生不可恢復(fù)的永久變形。（6）溫度及加荷速度對(duì)瀝青混合料抗剪強(qiáng)度的影響熱拌熱鋪瀝青混合料的強(qiáng)度理論施工和易性；高溫穩(wěn)定性；低溫抗裂性；耐久性和抗滑性。瀝青混合料的技術(shù)性能，主要包括：熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料施工和易性，是指瀝青混合料在施工過(guò)程中容易拌和、攤鋪和壓實(shí)的性能。和易性好與差，主要決定于礦料的級(jí)配，瀝青的品種及用量，施工環(huán)境條件以及混合料的性質(zhì)等。（1）施工和易性熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)施工環(huán)境條件主要是考慮施工設(shè)備、機(jī)具及施工時(shí)的氣溫、濕度、風(fēng)速等情況，來(lái)確定各施工程序，在施工時(shí)混合料的合適溫度，必然要影響到瀝青粘滯性，所以溫度的變化將影響到施工和易性。（1）施工和易性熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（1）施工和易性在礦料配制過(guò)程中，如粗細(xì)集料多，缺少中間粒徑，混合料易分層，此時(shí)粗粒大部分集中表面，細(xì)粒大部分集中底部；如細(xì)集料太少，瀝青層就不容易均勻的分布在粗顆粒表面，影響粘聚性及密實(shí)性；若細(xì)集料過(guò)多，則拌和困難。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（1）施工和易性當(dāng)?shù)V粉用量過(guò)多，瀝青用量少，混合料產(chǎn)生疏松，不易壓實(shí)。所以，礦料的級(jí)配、瀝青的品種及瀝青用量，是在滿(mǎn)足一定強(qiáng)度和變形性質(zhì)下需通過(guò)試驗(yàn)來(lái)確定，在施工中不能隨意更改。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（1）施工和易性綜上所述影響瀝青混合料施工和易性的主要因素是礦料級(jí)配和瀝青用量。粗細(xì)集料的顆粒大小相距過(guò)大，缺乏中間粒徑，混合料容易離析；細(xì)料太少，瀝青層不易均勻地分布在粗顆粒表面；細(xì)料過(guò)多，則拌和困難。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（2）高溫穩(wěn)定性高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在夏季高溫條件下，在車(chē)輪重復(fù)荷載作用下，能抵抗車(chē)轍及車(chē)輪水平荷載推擠的能力。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（2）高溫穩(wěn)定性a瀝青混合料受溫度的影響 瀝青混合料是一種粘彈性材料，其強(qiáng)度隨溫度升高而急劇下降。尤其在交通量大、重車(chē)比例大的高等級(jí)道路上，在每年的高溫季節(jié)，由于行車(chē)道上的輪跡帶承受大量重車(chē)的反復(fù)作用，瀝青混合料的強(qiáng)度大幅度下降，輪跡帶逐漸變形下凹，路面產(chǎn)生破壞。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（2）高溫穩(wěn)定性b提高高溫穩(wěn)定性的措施 （1）使用溫度穩(wěn)定性好的瀝青是提高瀝青混凝土溫度穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度的主要措施。在規(guī)定瀝青標(biāo)號(hào)范圍內(nèi)使用較稠的瀝青可以提高瀝青混凝土的抗變形能力。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（2）高溫穩(wěn)定性b提高高溫穩(wěn)定性的措施 （2）最佳礦料級(jí)配可以增加內(nèi)摩擦角和礦料顆粒間的嵌銷(xiāo)作用，提高了瀝青混凝土的抗剪穩(wěn)定性。所以在條件允許的情況下，增加碎石用量可以提高瀝青混凝土的抗車(chē)轍能力。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（2）高溫穩(wěn)定性b提高高溫穩(wěn)定性的措施 使用堿性巖石可以提高瀝青混凝土的溫度穩(wěn)定性和高溫下抗變形能力。（3）使用堿性巖石(石灰?guī)r、冶金礦渣)磨成礦粉，提高瀝青混凝土溫度穩(wěn)定性。（4）熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（2）高溫穩(wěn)定性c評(píng)定瀝青混合料高溫穩(wěn)定性方法目前我國(guó)評(píng)定瀝青混合料高溫穩(wěn)定性方法有馬歇爾試驗(yàn)、瀝青混合料單軸壓縮試驗(yàn)、瀝青混合料三軸壓縮試驗(yàn)、瀝青混合料車(chē)轍試驗(yàn)。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（2）高溫穩(wěn)定性c評(píng)定瀝青混合料高溫穩(wěn)定性方法但最普遍采用的方法是瀝青混合料馬歇爾試驗(yàn)。馬歇爾試驗(yàn)?zāi)鼙砻鳛r青混合料穩(wěn)定度和流值兩項(xiàng)指標(biāo)。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（2）高溫穩(wěn)定性c評(píng)定瀝青混合料高溫穩(wěn)定性方法穩(wěn)定度是表示瀝青混凝土強(qiáng)度的指標(biāo)；流值是表示瀝青混凝土變形的指標(biāo)。此種方法較其它試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，所以馬歇爾試驗(yàn)當(dāng)前已被廣泛采用。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（3）低溫抗裂性瀝青混合料隨著溫度的降低，變形能力下降。路面由于低溫而收縮以及行車(chē)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。因此，要求瀝青混合料具有一定的低溫抗裂性。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)瀝青混合料的低溫裂縫是由混合料的低溫脆化、低溫縮裂和溫度疲勞引起的?；旌狭系牡蜏卮嗷侵钙湓诘蜏貤l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(qiáng)度不足而造成的；對(duì)于溫度疲勞，可以模擬溫度循環(huán)進(jìn)行疲勞破壞。（3）低溫抗裂性熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)因此在瀝青混合料組成設(shè)計(jì)中，應(yīng)選用稠度較低、溫度敏感性低、抗老化能力強(qiáng)的瀝青。評(píng)價(jià)瀝青混合料低溫變形能力的常用方法之一是低溫彎曲試驗(yàn)。，所以馬歇爾試驗(yàn)當(dāng)前已被廣泛采用。（3）低溫抗裂性熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（4）耐久性瀝青混合料的耐久性，是指其在長(zhǎng)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。熱拌熱鋪瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（4）耐久性瀝青的化學(xué)性質(zhì);礦料的礦物成分;瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)(