瀝青與瀝青混合料課件

第11章瀝青及瀝青混合料目錄本章提要

概述瀝青：有機(jī)膠凝材料，是高分子碳?xì)浠衔锖头墙饘傺苌锏幕旌衔?。瀝青的特點(diǎn)熱塑性材料，加熱就軟化；憎水性材料，耐水、不溶于水；良好的粘結(jié)性和粘彈性；較強(qiáng)的耐腐蝕性。種類地瀝青：天然瀝青，石油瀝青焦油瀝青：煤瀝青，頁巖瀝青分類地瀝青焦油瀝青天然瀝青：石油在自然條件下，長時(shí)間經(jīng)受地球物理因素作用形成的產(chǎn)物。石油瀝青：石油經(jīng)各種煉油制工藝加工而得的石油產(chǎn)品。煤瀝青：煤經(jīng)干餾所得的煤焦油，經(jīng)再加工后得到的產(chǎn)品。頁巖瀝青：頁巖煉油油工業(yè)的副產(chǎn)品。瀝青11.1.1石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)定義：石油原油經(jīng)蒸餾等提煉各種輕油（如汽油、柴油等）及潤滑油后的殘留物，或經(jīng)過加工而得的產(chǎn)品。是一種有機(jī)膠凝材料。常溫下有固體、半固體或粘性液體三種形態(tài)。11.1石油瀝青砂與水石油石油氣泵站過濾儲(chǔ)存儲(chǔ)存蒸餾塔冷凝器加熱管輕油中輕油重油瀝青空氣氧化瀝青加工成乳化瀝青石油蒸餾過程11.1.1石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)2.石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)

組分的相溶特性

油分與樹脂可互溶；樹脂能浸潤地瀝青質(zhì)而在其表面形成薄膜。膠體結(jié)構(gòu)

以地瀝青質(zhì)為核心構(gòu)成膠核；膠核周圍吸附部分樹脂和油分構(gòu)成膠團(tuán)；無數(shù)膠團(tuán)分散在油分中而形成膠體結(jié)構(gòu)。

分為三種類型：地瀝青質(zhì)膠核樹脂質(zhì)膠核油分溶膠型——瀝青質(zhì)少、油分和樹脂多，膠團(tuán)之間易滑動(dòng)。瀝青粘性小而流動(dòng)性大，耐熱性差；凝膠型——瀝青質(zhì)多、油分和樹脂少，膠團(tuán)之間不易滑動(dòng)。石油瀝青彈性、粘結(jié)性大，耐熱性高，但塑性差；溶膠－凝膠型——瀝青質(zhì)含量適當(dāng)，結(jié)構(gòu)狀態(tài)與瀝青性質(zhì)介于上述二者之間。大多數(shù)優(yōu)質(zhì)瀝青屬于這種結(jié)構(gòu)。

（a）溶膠結(jié)構(gòu)（b）溶-凝膠結(jié)構(gòu)（c）凝膠結(jié)構(gòu)溶膠結(jié)構(gòu)凝膠結(jié)構(gòu)瀝青的膠體結(jié)構(gòu)溶凝膠結(jié)構(gòu)粘性（粘滯性）塑性（延性）溫度敏感性大氣穩(wěn)定性其他性能粘性（粘滯性）概念：粘性反映石油瀝青材料抵抗外力或自重作用下變形的能力。評(píng)價(jià)指標(biāo)：相對(duì)粘度和針入度。相對(duì)粘度越大或針入度越小，粘性越大。測定方法：標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)和針入度儀法。影響因素：組成：地瀝青質(zhì)含量較高，油分含量較小但有時(shí)量樹脂，則粘性大；溫度：在一定溫度范圍內(nèi)，粘性隨溫度升高而降低，反之則隨之增大。

瀝青的針入度試驗(yàn)規(guī)定的荷載、時(shí)間和溫度下進(jìn)行P針入度開始時(shí)5秒后針入度儀針入度等級(jí)道路石油瀝青200～300150～200110～15080～10050～80建筑石油瀝青25～4010～25塑性概念塑性指石油瀝青在外力作用時(shí)產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，則仍保持變形后的形狀的性質(zhì)。也反映了瀝青的自愈合性能。評(píng)價(jià)指標(biāo)延度（伸長度），延度越大，塑性越好。測定方法把瀝青試樣制成8字型標(biāo)準(zhǔn)試模（中間最小截面積1cm2），在規(guī)定拉伸速度（5cm/min）和規(guī)定溫度（25/15/10

C）下拉斷時(shí)的長度，即為延度，用cm為單位表示。影響因素

樹脂含量較多，其他組分含量適當(dāng)時(shí)，則塑性較大；溫度升高，塑性增大；瀝青膜層厚度越厚，則塑性愈大。延度瀝青延度試驗(yàn)延度試驗(yàn)瀝青樣品模具厘米刻度延度儀在250C下，以5cm/min的速度測量溫度敏感性概念敏感性是指石油瀝青的粘性和塑性隨溫度升降而改變的程度。評(píng)價(jià)指標(biāo)軟化點(diǎn)，它是瀝青材料由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)時(shí)的溫度。測定方法環(huán)球法影響因素

地瀝青質(zhì)含量高，軟化點(diǎn)高，溫度敏感性減??；瀝青中蠟含量高，增大其溫度敏感性；加入礦物粉末填料（滑石粉、石灰石粉等）可減小其溫度敏感性。軟化點(diǎn)測定試驗(yàn)裝置溫度計(jì)鋼球樣品瀝青軟化點(diǎn)測量開始時(shí)終止時(shí)鋼球大氣穩(wěn)定性

概念指石油瀝青在熱、光、氧和潮濕等因素長期作用下，抵抗老化使性能穩(wěn)定的程度。老化現(xiàn)象

上述因素作用下的變化瀝青各組分發(fā)生遞變，油分和樹脂含量逐漸減小，而地瀝青質(zhì)含量逐漸增多，流動(dòng)性和塑性降低，硬脆性增大的過程。評(píng)價(jià)指標(biāo)蒸發(fā)后的質(zhì)量損失或蒸發(fā)后的針入度比，蒸發(fā)損失愈小或蒸發(fā)后針入度比愈大，則大氣穩(wěn)定性愈好，“老化”愈慢。測定方法測量在160

C下蒸發(fā)5小時(shí)后，瀝青的針入度與蒸發(fā)前針入度比值的百分?jǐn)?shù)，即為蒸發(fā)后針入度比。影響因素石油瀝青中油分、樹脂含量高，則大氣穩(wěn)定性好。大氣穩(wěn)定性評(píng)價(jià)針入度比＝老化后瀝青的針入度老化前瀝青的針入度蒸發(fā)試驗(yàn)烘箱外觀溶解度試驗(yàn)（純度）閃點(diǎn)試驗(yàn)（安全性）溫度計(jì)裝滿瀝青的杯子點(diǎn)火的燃?xì)庾斓缆肥蜑r青標(biāo)準(zhǔn)二、石油瀝青的選用選用原則：根據(jù)工程類別、氣候條件和所處工程部位等因素合理選用。在滿足使用要求的前提下，應(yīng)盡量選用較大牌號(hào)的瀝青，以保證較長的使用年限。1、道路瀝青：特點(diǎn)：針入度延度大、軟化點(diǎn)低。多用于拌制瀝青砂漿和瀝青混凝土，用于道路路面及廠房地面及地下防水工程等。2、建筑瀝青：特點(diǎn)：針入度小、軟化點(diǎn)高，但延度?。ㄋ苄圆睿?。多用于屋面和地下防水工程以及作為建筑防腐材料。一般屋面防水用瀝青的軟化點(diǎn)應(yīng)比本地區(qū)屋面可能達(dá)到的最高溫度高20～25℃，亦即比最高氣溫高50℃左右。一般地區(qū)可選30號(hào)、夏季炎熱地區(qū)宜選用10號(hào)石油瀝青。3、防水防潮石油瀝青：軟化點(diǎn)高，溫度穩(wěn)定性好，適用于寒冷地區(qū)的防水防潮工程。4、普通石油瀝青：含蠟量高，性能較差，在建筑中一般不單獨(dú)使用，可與其他瀝青摻配使用。觀察與討論：建筑石油瀝青的選用請(qǐng)比較下列A、B兩種建筑石油瀝青的針入度、延度及軟化點(diǎn)測定值。若于南方夏季炎熱地區(qū)屋面選用何種瀝青較合適，請(qǐng)討論。討論：宜用B石油瀝青，一般屋面用瀝青應(yīng)比當(dāng)?shù)匚菝婵赡苓_(dá)到的最高溫度高出20～25℃，亦即比當(dāng)?shù)刈罡邷囟雀叱?0℃左右。南方炎熱地區(qū)氣溫相當(dāng)高，A瀝青軟化點(diǎn)較低，難以滿足要求，夏季易流淌?？蛇xB，但B瀝青延伸度較小，在嚴(yán)寒地區(qū)不宜使用，否則易出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象。

瀝青的摻配與改性一、瀝青的摻配當(dāng)單獨(dú)用一種牌號(hào)的瀝青不能滿足工程要求的軟化點(diǎn)時(shí)，可用相同產(chǎn)源的兩種或三種瀝青摻配使用。摻配量可按下式估算：式中：Q1—低軟化點(diǎn)瀝青摻量，%；Q2—高軟化點(diǎn)瀝青摻量，%T1—低軟化點(diǎn)瀝青的軟化點(diǎn),℃T2—高軟化點(diǎn)瀝青的軟化點(diǎn),℃T—要求瀝青的軟化點(diǎn)，℃如用三種瀝青時(shí)，可先算出兩種瀝青的配比，再與第三種瀝青進(jìn)行配比計(jì)算。2、瀝青改性及改性材料土木工程中使用的瀝青要求：在低溫下應(yīng)有彈性和塑性；在高溫下要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；在加工和使用中具有抗老化能力；與礦物和結(jié)構(gòu)表面有較強(qiáng)的粘附力；以及對(duì)構(gòu)件變形的適應(yīng)性和耐疲勞性。瀝青材料本身難以滿足這些性能要求，需用其他材料改性。二、瀝青的改性1、礦物填充料改性為提高瀝青的粘結(jié)能力和耐熱性，降低溫度敏感性，經(jīng)常在石油瀝青中加入一定數(shù)量的粉狀或纖維狀礦物填充料進(jìn)行改性。常用的有：滑石粉、石灰石粉、云母粉、硅藻土粉和石棉等。2、聚合物改性（包括橡膠和合成樹脂）橡膠具有顯著的高彈性、可撓性、不透水性；用合成樹脂可改進(jìn)瀝青的耐寒性、耐熱性、抗老化性、粘結(jié)性等。目前使用最普遍的是SBS橡膠和APP樹脂：（1）SBS改性瀝青——SBS是丁苯橡膠的一種，是以丁二烯、苯乙烯為單體經(jīng)聚合反應(yīng)形成的共聚物，一種熱塑性彈性體（簡稱SBS）。SBS改性瀝青具有彈性好、延度大、低溫柔韌性與熱穩(wěn)定性高、耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，是目前世界上應(yīng)用最廣的改性瀝青之一。（2）APP改性瀝青——APP是無規(guī)聚丙烯均聚物，是聚丙烯（PP）的一種。經(jīng)APP改性后的瀝青軟化點(diǎn)高，延度大，具有優(yōu)良的耐熱性和耐老化性，尤其適用于氣溫較高的地區(qū)。用于瀝青改性的材料橡膠改性瀝青

橡膠有：氯丁橡膠、丁氰橡膠、再生橡膠等。改性機(jī)理：橡膠分子加入到瀝青中，改變了瀝青中分散介質(zhì)的組成，促進(jìn)瀝青分子相互排斥，并改變了分散相的結(jié)構(gòu)，形成彈性結(jié)構(gòu)網(wǎng)。改性效果：氣密性、低溫柔性、耐化學(xué)腐蝕性、耐光、耐臭氧、耐氣候和耐燃燒性等得到大大改善和提高。摻入方法：溶劑法和乳液法

樹脂改性瀝青

樹脂有：

古馬隆樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、酚醛樹脂和天然松香等。改性機(jī)理：與橡膠相同。改性效果：

氣密性、低溫柔性、耐化學(xué)腐蝕性、耐光、耐臭氧、耐氣候和耐燃燒性得到大大改善。摻入方法：溶劑法或乳液法。

纖維改性瀝青

纖維類改性劑主要有石棉、聚丙烯纖維、聚酯纖維、纖維素纖維等。纖維類物質(zhì)加入瀝青中，可顯著地提高瀝青的高溫穩(wěn)定性，同時(shí)可增加低溫抗拉強(qiáng)度。但纖維類改性瀝青對(duì)纖維的摻配工藝要求很高。作用機(jī)理：高溫穩(wěn)定的作用機(jī)理:由于瀝青對(duì)礦物填充料的潤濕和吸附作用，瀝青分子可能成單分子裝排列在或纖維表面，形成結(jié)合力牢固的瀝青薄膜，因而又稱為“結(jié)構(gòu)瀝青”。提高了粘性和耐熱性等。

低溫抗裂作用機(jī)理:橋接作用;裂紋分叉

11.2瀝青混合料定義：瀝青混合料是將粗、細(xì)骨料和填料經(jīng)人工合理選擇級(jí)配組成的礦質(zhì)混合料與適量瀝青拌和而成的均勻混合料瀝青混合料：瀝青混凝土瀝青碎石用途：道路路面11.2.1瀝青混合料分類

按膠結(jié)材分類：石油瀝青，煤瀝青,改性瀝青混合料按鋪筑和拌和溫度分類：熱拌、常溫按礦料最大粒徑：粗粒式：4.75~37.5mm中粒式：4.75~26.5mm細(xì)粒式：4.75~9.5mm砂粒式：≤4.75mm按照密實(shí)度分類密實(shí)（Ⅰ）型：剩余孔隙率3％～6％空隙（Ⅱ）型：剩余孔隙率4％～10％開級(jí)配型：剩余孔隙率＞15％半開級(jí)配型：剩余孔隙率10％～15％按級(jí)配類型分類：連續(xù)、間斷1．瀝青的性質(zhì)與質(zhì)量2．粗集料性質(zhì)與質(zhì)量3．細(xì)集料性質(zhì)與質(zhì)量4．礦粉等填料的性質(zhì)與質(zhì)量1．瀝青的性質(zhì)與質(zhì)量應(yīng)根據(jù)氣候條件、交通性質(zhì)、瀝青混合料的類型和施工條件選擇瀝青，并應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。表11－4熱拌瀝青混合料用石油瀝青標(biāo)號(hào)的選用氣候分區(qū)最低月平均溫度/?C瀝青標(biāo)號(hào)瀝青碎石瀝青混凝土寒區(qū)﹤-10AH-90，AH-110，AH-130，A-100，A-140AH-90，AH-110，AH-130，A-100，A-140溫區(qū)0～10AH-90，AH-110，A-100，A-140AH-70，AH-90，A-60，A-100熱區(qū)﹥10AH-50，AH-70，AH-90，A-60，A-100AH-50，AH-70，A-60，A-1002．粗集料性質(zhì)與質(zhì)量

粗骨料：碎石、破碎礫石、篩選礫石、礦渣等?；疽螅簼崈?、干燥、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)、堅(jiān)硬、耐磨、韌性好、級(jí)配與粒徑符合標(biāo)準(zhǔn)要求。高等級(jí)路面:優(yōu)先選用與瀝青的粘結(jié)性好的堿性集料。酸性巖石應(yīng)避免采用；若采用酸性石料時(shí)，宜選用針人度較小的瀝青；并且還應(yīng)采用抗剝離措施。例如，用干燥的磨細(xì)消石灰、生石灰粉或水泥作為填料的一部分，改善瀝青與石料的粘結(jié)性，其適宜用量為礦料總量的1％～2％；在瀝青中摻加抗剝離劑；或?qū)⒋旨嫌檬覞{處理后使用。粗集料的級(jí)配應(yīng)滿足表11－6中各個(gè)粒徑規(guī)格的規(guī)定在力學(xué)性能方面，其壓碎值和磨耗率等指標(biāo)應(yīng)滿足規(guī)范要求（見表11－5）。3．細(xì)集料性質(zhì)與質(zhì)量瀝青混合料用細(xì)集料是指粒徑小于2.36mm的天然砂、人工砂及石屑等。瀝青混合料用細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)；并有滿足結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的顆粒級(jí)配組成，其堅(jiān)固性和顆粒級(jí)配等質(zhì)量指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范中的有關(guān)要求（見表11－7和表11－8）。當(dāng)用于高速公路、一級(jí)公路、城市快速路、主干道路的瀝青面層時(shí)，應(yīng)采取與粗集料相同的抗剝離措施。4．礦粉等填料的性質(zhì)與質(zhì)量懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征：由連續(xù)級(jí)配礦質(zhì)料配制的密實(shí)瀝青混合料，結(jié)構(gòu)上，大顆粒骨料懸浮在小顆粒骨料之中。性能特點(diǎn)：密實(shí)度和強(qiáng)度較高，穩(wěn)定性較差。骨架空隙結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征：較細(xì)骨料少，較粗骨料彼此相互接觸連接。性能特點(diǎn)：穩(wěn)定性較好，粘聚力較差。骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特征：粗骨料相互接觸，其堆積空隙完全被較細(xì)顆粒填充密實(shí)。性能特點(diǎn)：較高的粘聚力和穩(wěn)定性，較高的內(nèi)摩擦角11.2.3瀝青混合料的結(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11.2不同瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)示意圖1．瀝青混合料的強(qiáng)度及其影響因素高溫穩(wěn)定性定義：在夏季高溫下，經(jīng)受長期交通荷載作用，不產(chǎn)生車轍和波浪等破壞現(xiàn)象的性質(zhì)。評(píng)價(jià)指標(biāo)馬歇爾穩(wěn)定度和流值。該值越大，穩(wěn)定性越好。耐久性耐水性取決于瀝青材料與礦料表面的粘結(jié)力。評(píng)價(jià)耐水性的指標(biāo)是殘留穩(wěn)定度（浸水48小時(shí)與未浸水的馬歇爾穩(wěn)定度比值）。其它性能施工和易性低溫抗裂性抗滑性瀝青混合料的組成及其作用

瀝青與礦質(zhì)材料（砂、石）構(gòu)成具有空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的分散體系；瀝青為分散介質(zhì);賦予混合料以流動(dòng)性；在常溫下為固體，起到膠結(jié)作用；礦料在混合料中為分散相，起骨架和填充作用;改善混合料的體積安定性;減少瀝青膠結(jié)材料用量1．瀝青混合料的強(qiáng)度及其影響因素強(qiáng)度應(yīng)由兩方面構(gòu)成：一是瀝青與集料間的結(jié)合力；二是集料顆粒間的內(nèi)摩擦力。（1）集料的表面性質(zhì)、顆粒形態(tài)與級(jí)配（2）瀝青結(jié)合料的粘度與用量（3）礦料的品種、比表面積與用量（4）溫度與形變速率（1）集料的表面性質(zhì)、顆粒形態(tài)與級(jí)配礦料的粗糙度越大，瀝青混合料的粘結(jié)力越高。多面體形狀，表面粗糙的骨料比圓形光滑的骨料更有利于抗剪強(qiáng)度的提高。級(jí)配的影響連續(xù)型級(jí)配，粘結(jié)力較高，內(nèi)摩阻力較?。淮止橇隙?，細(xì)骨料少的級(jí)配，粘結(jié)力較低，內(nèi)摩阻力較大；間斷級(jí)配，內(nèi)摩阻力和粘結(jié)力均較高，瀝青混合料抗剪強(qiáng)度較大。粗糙度大\正方形\間斷密級(jí)配集料配制的瀝青混合料,強(qiáng)度大;表面光滑\針狀\連續(xù)級(jí)配的集料配制的瀝青混合料,強(qiáng)度小.瀝青和礦料的化學(xué)性質(zhì)的影響瀝青和礦料在界面上存在化學(xué)作用和吸附作用。界面相互作用使得：結(jié)構(gòu)瀝青：礦料顆粒表面厚度為

0的層，粘度由外向里遞增，抗剪強(qiáng)度由外向里遞增。自由瀝青：礦料顆粒表面

0厚度外，粘結(jié)力較小。結(jié)構(gòu)瀝青的厚度取決于瀝青和礦料的化學(xué)性質(zhì)。瀝青比表面積堿性礦粉,有利于提高結(jié)構(gòu)瀝青厚度比表面積越大,強(qiáng)度高.但要注意比表面積不能太大瀝青粘度的影響瀝青粘度越大，瀝青內(nèi)部膠團(tuán)相互作用力越大，抵抗剪切作用下的變形能力越大。瀝青粘度越大，瀝青混合料的粘結(jié)力越大。瀝青混合料的粘聚力越大，其抗剪強(qiáng)度越高。瀝青用量對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響瀝青用量較少時(shí)，粘結(jié)力隨著瀝青用量的增加而提高；瀝青用量足以飽滿地包裹骨料表面，形成薄膜粘結(jié)骨料時(shí)——最優(yōu)瀝青用量，抗剪強(qiáng)度最高；瀝青用量大于最優(yōu)瀝青用量時(shí)，粘結(jié)力隨著自由瀝青用量的增加而降低。1瀝青的粘度越大，則混合料的粘聚力就越大，粘滯阻力也越大，抵抗剪切變形的能力越強(qiáng)。2混合料中存在最佳瀝青用量。（4）溫度與形變速率瀝青混合料是粘—彈體系中的一種熱塑性材料，因此，它的抗剪強(qiáng)度隨著溫度的升高而降低；粘聚力隨變形速率增加而顯著提高。Summary礦料表面粗糙越大，內(nèi)摩阻力越大，其抗剪強(qiáng)度提高；多面體（如正方形）比針狀好。粗細(xì)骨料的間斷級(jí)配，可提高抗剪強(qiáng)度提高；瀝青與礦料化學(xué)性質(zhì)礦料對(duì)瀝青組分分子的吸附作用越強(qiáng)，瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度越高。瀝青的粘滯性瀝青的粘滯性越大，則瀝青與礦料的粘結(jié)力就越大，瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度越高。瀝青用量：瀝青混合料都有一個(gè)最佳瀝青用量。礦料的表面積越大，瀝青與礦料的粘結(jié)力越高，抗剪強(qiáng)度提高；溫度和變形：溫度高、變形快,強(qiáng)度低2．瀝青混合料的溫度穩(wěn)定性（1）高溫穩(wěn)定性（2）低溫抗裂性采用粘度高、針入度小、溫度穩(wěn)定性較好和含蠟量低的瀝青或高聚物改性瀝青對(duì)于提高混合料的穩(wěn)定性至關(guān)重要；礦質(zhì)混合料的級(jí)配、性質(zhì)(“結(jié)構(gòu)瀝青”比例較高，較好的高溫穩(wěn)定性)檢測方法:車轍試驗(yàn),馬歇爾穩(wěn)定度抵抗低溫收縮:低溫柔性高分子的改性瀝青或在瀝青中摻加某些纖維可以顯著改善瀝青混合料的低溫抗裂性。不良的礦質(zhì)混合料級(jí)配可能導(dǎo)致路面的低溫抗裂性下降。馬歇爾穩(wěn)定度和流值試驗(yàn)試件：

101.6mm×63.5mm；處理：試件在60C的水中浸泡30～40min；測試：側(cè)立在壓力試驗(yàn)機(jī)中受壓；測量試件破壞的極限荷載（N）—馬歇爾穩(wěn)定度測量極限荷載與其對(duì)應(yīng)的壓縮變形值[(1/10)mm]——流值。馬歇爾穩(wěn)定度和流值試驗(yàn)馬歇爾穩(wěn)定度和流值試驗(yàn)3．瀝青混合料的耐久性影響瀝青混合料耐久性的主要因素孔隙率一定量的空隙率是必要的；空隙率太大對(duì)力學(xué)性能和耐久性不利。耐水性耐水性：瀝青混合料飽水后，礦料與瀝青粘結(jié)力降低，剝落，體積膨脹。評(píng)定指標(biāo)：殘留穩(wěn)定度耐水性差，耐久性也差填隙率瀝青用量過少，塑性降低，空隙率增大，耐水性下降；瀝青用量過多，降低高溫穩(wěn)定性和抗滑能力。4．瀝青混合料的抗疲勞性瀝青混合料的疲勞是材料在荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生不可恢復(fù)的強(qiáng)度衰減積累所引起的一種現(xiàn)象。影響瀝青混合料壽命的因素很多，包括集料的表面狀態(tài)、混合料瀝青用量、混合料空隙率、混合料勁度、混合料成型方法、荷載歷史、加載速率、施加應(yīng)力或應(yīng)變的波譜形式、荷載間隙時(shí)間、試驗(yàn)方法、溫度和濕度等。5．瀝青混合料的抗滑性為保證汽車安全和快速行駛，要求路面具有—定的抗滑性。瀝青混合料路面的抗滑性主要與其礦質(zhì)集料的表面狀態(tài)和耐磨性、混合料的級(jí)配組成、瀝青用量、瀝青含蠟量和路面溫度等有關(guān)。應(yīng)選擇表面粗糙、多棱角、堅(jiān)硬耐磨的礦質(zhì)集料，以提高路面的摩擦系數(shù)。瀝青用量和含蠟量對(duì)抗滑性的影響非常敏感，即使瀝青用量較最佳瀝青用量只增加0.5％，也會(huì)使抗滑系數(shù)明顯降低；瀝青含蠟量對(duì)路面抗滑性的影響也十分顯著，工程實(shí)際中應(yīng)嚴(yán)格控制瀝青含蠟量。提高瀝青路面抗滑的措施有：混合料中礦質(zhì)集料全部或部分采用硬質(zhì)粒料，礦料的級(jí)配組成采用開級(jí)配，并盡量用對(duì)集料裹覆力較大的瀝青；同時(shí)，適當(dāng)減少瀝青用量，使集料露出路面表面；將粘結(jié)力強(qiáng)的人造樹脂，涂布在瀝青路面上，然后鋪撒硬質(zhì)粒料，待樹脂完全硬結(jié)后，將未粘粒料掃掉，即獲得抗滑路面。6．瀝青混合料的施工和易性影響瀝青混合料施工和易性的因素主要是：1、礦料級(jí)配；2、瀝青的粘度3、溫度粗細(xì)集料的顆粒大小相距過大時(shí)，缺乏中間粒徑，混合料容易離析。若細(xì)料太少，瀝青層就不容易均勻地分布在粗顆粒表面；細(xì)料過多時(shí)，則拌和困難。當(dāng)然混合料中瀝青的粘度對(duì)施工和易性也有顯著影響，可以通過控制混合料的溫度來控制瀝青的粘度。另外，用粉煤灰這種具有球形結(jié)構(gòu)和一定保溫性能的材料作為瀝青混合料的填料時(shí)，也具有良好的施工和易性。瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)方法瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)試驗(yàn)室配合比設(shè)計(jì)生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)試拌試鋪配合比設(shè)計(jì)要求足夠的瀝青用量保證耐久性在交通荷載下足夠的穩(wěn)定性足夠的空隙上限：避免環(huán)境破壞下限能容納由于交通荷載引起的初始密實(shí)足夠的和易性瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)方法

1、礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目標(biāo)是選配一個(gè)具有足夠密實(shí)度，并且有較高內(nèi)摩阻力的礦質(zhì)混合料。設(shè)計(jì)步驟：確定瀝青混合料的類型；道路等級(jí)、路面類型、結(jié)構(gòu)層次、路面結(jié)構(gòu)等（查表11－10）。查表l1－11，確定礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍；礦質(zhì)混合料配合比計(jì)算組成材料原始數(shù)據(jù)測定；圖解法或電算法計(jì)算配合比；調(diào)整配合比。

圖解法①繪制級(jí)配曲線坐標(biāo)圖②確定各種集料用量③校核繪制級(jí)配曲線坐標(biāo)圖圖11.4虛線是以AC-13Ⅰ要求的礦料級(jí)配中值為例繪出的。如篩孔尺寸0.075mm對(duì)應(yīng)礦料通過率為4%～8%（見表l1－11），則中值為6%，從縱坐標(biāo)6%處引水平線與對(duì)角線相交，再從交點(diǎn)作垂線與橫坐標(biāo)相交，其交點(diǎn)即為0.075mm篩孔尺寸的位置；余類推。確定各種集料用量校核通常合成的配合比還應(yīng)符合下列要求：a.合成級(jí)配曲線宜盡量接近設(shè)計(jì)級(jí)配中限。在處無駝峰。b.對(duì)交通量大、軸載重的道路，宜偏向級(jí)配范圍的下（粗）限。對(duì)中小交通或人行道路等，宜偏向級(jí)配范圍的上（細(xì)）限。c.合成的級(jí)配曲線應(yīng)接近連續(xù)級(jí)配或有合理的間斷組配，不得有過多的犬牙交錯(cuò)。當(dāng)經(jīng)過再三調(diào)整，仍有兩個(gè)以上的篩孔超出級(jí)配范圍時(shí)，必須對(duì)原材料進(jìn)行調(diào)整或更換原材料重新設(shè)計(jì)。瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)方法2、確定瀝青混合料的最佳瀝青用量制備試樣按確定的礦質(zhì)混合料配合比，計(jì)算各種礦質(zhì)材料的用量；根據(jù)表11-11推薦的瀝青用量，選5個(gè)不同的瀝青用量進(jìn)行試配；測定物理指標(biāo)視密度理論密實(shí)空隙率瀝青體積百分?jǐn)?shù)礦料間隙率瀝青飽和度瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)方法1）繪制瀝青用量與其物理-力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖。以瀝青用量為橫坐標(biāo)，以實(shí)測密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度、流值為縱坐標(biāo)，繪制瀝青用量與其物理—力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖。如圖11.6示例所示。注意，選擇的瀝青用量范圍應(yīng)使密度及穩(wěn)定度曲線出現(xiàn)峰值。馬歇爾指標(biāo)2）確定最佳瀝青用量的初始值OACl。從圖11.6中求取相應(yīng)于密度最大值的瀝青用量為a1；相應(yīng)于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量為a2；及相應(yīng)于規(guī)定空隙率范圍的中值的瀝青用量a3，按式（11-12）計(jì)算三者的平均值作為最佳瀝青用量的初始值OACl，即

3）確定最佳瀝青用量的初始值OAC2。4）由OAC1和OAC2綜合決定最佳瀝青用量OAC。由OAC1和OAC2綜合決定最佳瀝青用量OAC宜根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、道路等級(jí)、氣候條件等按下列步驟進(jìn)行：a.一般情況下，取OAC1和OAC2的中值作為最佳瀝青用量OAC，即b.對(duì)熱區(qū)道路以及車輛渠化交通的高速公路、一級(jí)公路、城市快車道和主干路，預(yù)計(jì)有可能造成較大車轍的情況下，可在OAC2與下限OACmin范圍內(nèi)確定，但不宜小于OAC2的0.5%。c.對(duì)寒區(qū)道路及其他等級(jí)公路與城市道路，可在OAC2與上限OACmax范圍內(nèi)確定，但不宜大于OAC2的0.3％。（5）檢驗(yàn)最佳瀝青用量OAC

1）水穩(wěn)定性檢驗(yàn)2）高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)生產(chǎn)配合設(shè)計(jì)集料篩分最佳瀝青用量11.2.6瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)案例設(shè)計(jì)要求：1．根據(jù)道路等級(jí)、路面類型和結(jié)構(gòu)層位確定瀝青混合料的礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍。根據(jù)現(xiàn)有各種礦質(zhì)材料的篩分析結(jié)果，用圖解法確定各種礦質(zhì)材料的配合比。2．根據(jù)選定的礦料類型在相應(yīng)的瀝青用量范圍，通過馬歇爾試驗(yàn)，確定最佳瀝青用量。3．瀝青用量按水穩(wěn)定性檢驗(yàn)進(jìn)行校核。1．礦料配合比設(shè)計(jì)（1）確定瀝青混合料類型。因?yàn)榈缆返燃?jí)為高速公路、路面類型為瀝青混凝土，路面結(jié)構(gòu)為三層式瀝青混凝土上面層,為使上面層具有較好的抗滑性．按表11－10選用細(xì)粒式I型（AC-13）瀝青混凝土混合料。計(jì)算中值（3）礦料配合比計(jì)算修正2．瀝青最佳用量的確定（1）試件制備當(dāng)?shù)貧夂驐l件最低月平均溫度為-5?C，屬于溫區(qū)，采用AH-70瀝青。根據(jù)表11－11所列的瀝青用量范圍，AC-13Ⅰ的瀝青用量為4.5%～6.5%。按實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，選取瀝青用量5.0%～7.0%、0.5%間隔變化，與上述計(jì)算的礦質(zhì)混合料配合比組配制備5組試件。馬歇爾試驗(yàn)繪圖瀝青用量－馬歇爾試驗(yàn)物理、力學(xué)指標(biāo)關(guān)系曲線圖表觀密度最大值的瀝青用量a1=6.20%；穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a2=6.20%；規(guī)定空隙率范圍的中值的瀝青用量a3=5.60%計(jì)算瀝青用量（5）最佳瀝青用量（OAC）檢驗(yàn)1）水穩(wěn)定性檢驗(yàn)。水穩(wěn)定性檢驗(yàn)。大于標(biāo)準(zhǔn)要求的75%結(jié)論從表11－18可知，OAC為6.0%制備的馬歇爾試件，浸水殘留穩(wěn)定度均大于75%，符合標(biāo)準(zhǔn)要求。案例分析【工程實(shí)例分析11-1】瀝青路面的水損害人們?？梢钥吹揭环N現(xiàn)象，在瀝青混凝土路面的局部受損部位，在下雨時(shí)及雨后受損范圍越來越大，請(qǐng)分析原因。原因分析：這是瀝青路面的水損害。在瀝青混凝土路面的局部受損部位，往往呈凹陷狀態(tài)，在下雨時(shí)或雨后往往積水，水的滲入使瀝青粘附性減少，導(dǎo)致瀝青混合料強(qiáng)度和勁度降低。且由于集料表面對(duì)水的吸附比瀝青強(qiáng)，從而使瀝青與集料表面的接觸角減小，瀝青易從集料表面剝離。尤其在車輛應(yīng)力作用下，表面剝離情況更嚴(yán)重。因此，應(yīng)及時(shí)對(duì)路面局部受損部位進(jìn)行修補(bǔ)。【工程實(shí)例分析11-2】瀝青路面的擁包、搓板現(xiàn)象在城市道路的十字路口，?？吹綖r青路面的擁包、搓板現(xiàn)象，請(qǐng)分析原因。原因分析：這是瀝青混合料穩(wěn)定性不足的問題。在城市道路的十字路口，是車輛的臨時(shí)停車點(diǎn)，靜載持續(xù)時(shí)間長，而瀝青混凝土是粘-彈性材料，因此對(duì)于勁度較差路面的十字路口，在高溫季節(jié)易產(chǎn)生擁包、搓板現(xiàn)象。【工程實(shí)例分析11-3】沿海高速公路使用消石灰提高瀝青的抗剝離能力沿海高速鹽城段瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)，摻加了約2%的消石灰，請(qǐng)分析原因。原因分析：①消石灰比表面積大，是石灰石粉的兩倍。在混合料中摻入消石灰可以提高瀝青粘性，加強(qiáng)與集料的粘結(jié)力；②改善酸性石料表面的荷電狀態(tài)，使石料表面電位降低，對(duì)水的親和力減小。③消石灰與酸性石料表面反應(yīng)，生成堿性薄層，提高了瀝青與集料表面的化學(xué)吸附力。【工程實(shí)例分析11-4】環(huán)氧瀝青混凝土南京長江二橋橋面鋪裝選用了美國林同炎公