1、沥青路面越来越多地被应用于不同等级的公路，其原因何在？地方道路高速公路城市道路 1沥青混合料是一种粘弹性材料，具有良好的力学性能，铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车舒适。 2路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无强烈反光，有利于行车安全。 3施工方便，施工时不需要养护，能及时开通交通。 4维修简单，旧沥青混合料可再生利用。1沥青路面容易老化。2温度稳定性差。 但是！ 在长期的大气因素作用下，因沥青塑性降低，脆性增强，粘聚力减小，导致路面表面产生松散，引起路面破坏。沥青路面老化现象老化 定义？夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波浪；冬季低温时易脆裂，在车辆重复作用下易产生开裂。（1）沥青路
2、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。（2）沥青路面分类：主要有沥青表面处治、沥青贯入式、沥青碎石、沥青混凝土等路面结构形式。 沥青表处和沥青贯入式：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。 沥青碎石：次高级路面，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。 沥青混凝土组成特点是：级配要求严格、使用矿粉（填料）较多、一般拌和要求严格（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、SUPE
3、RPAVE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。（3）沥青路面的优缺点主要优点：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：沥青路面平整、表面粗糙，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：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：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
4、使用20年便于再生利用：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：如抗震性好、日照下不反射引起眩光、晴天无扬尘、雨后不泥泞等主要缺点：沥青易老化：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；温度敏感性较差：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。第一节 沥青混合料的技术性质 第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计 第四节 常温沥青混合料 第三节 间断级配
5、SMA混合料 第五节 其他沥青混合料 目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料，如AC-16F既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。材料级配组成及空隙率大小分材料组成及 结构分 制造工 艺分 公称最大粒径分1.特粗式沥青混合料2.粗粒式沥青混合料3.中粒式沥青混合料4.细粒式沥青混合料5.砂粒式沥青混合料1.连续级配沥青混合料2.间断级配沥青混合料1.密级配沥青混合料2.半开级配沥青混合料3.开级配沥青混合料1.热拌沥青混合料2.冷拌沥青混合料3.再生沥青混合料沥青 混合料一、沥青混合料的类型及组成结构第一节 沥青混合料的技术性质第一节 沥青混合料的技术性质1、 沥青混
6、合料的组成结构的现代理论第一节 沥青混合料的技术性质2、 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。第一节 沥青混合料的技术性质2、 沥青混合料结构类型（1） 悬浮密实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DAC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
7、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。第一节 沥青混合料的技术性质（2） 骨架空隙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
8、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。（3） 骨架密实结构组成特点：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
9、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。第一节 沥青混合料的技术性质1、沥青混合料的强度形成原理 沥青混合料在常温和较高温度下，由于沥青的粘结力不足而产生变形或由于抗剪切强度不足而破坏，一般采用库仑理论来分析其强度和稳定性。二、沥青混合料的结构强度及其影响因素路面破坏原因分析： 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
10、混合料内产生裂缝。第一节 沥青混合料的技术性质2 沥青混合料结构强度的影响因素（1）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。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。（2）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。（3）沥青与矿料在界面上的交互作用 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 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。（5）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
11、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，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。第一节 沥青混合料的技术性质三、沥青混合料的路用性能1、高温稳定性 高温稳定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。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。 高温稳定性的评价方法及指标 马歇尔稳定度试验 马歇尔稳定度试验方法迄今已经历了半个多世纪。
12、马歇尔试验设备简单、操作方便，被世界上许多国家所采用，是目前我国评价沥青混合料的高温性能的主要试验之一。 车辙试验 目前我国的车辙试验是采用标准方法成型的沥青混合料板块状试件，在规定的温度条件下，试验轮以421 次/min 的频率，沿着试件表面同一轨迹上反复行走，测试试件表面在试验轮反复作用下所形成车辙深度第一节 沥青混合料的技术性质（2） 影响高温稳性的主要因素分析 提高沥青的高温粘度：沥青混合料高温稳定性的形成主要来源于矿质集料颗粒间的嵌锁作用及沥青的高温粘度。 沥青的高温粘度越大，与集料的粘附性越好，相应的沥青混合料的抗高温变形能力就越强。可以使用合适的改性剂来提高沥青的高温粘度，降低感
13、温性，提高沥青混合料的粘结力，从而改善了沥青混合料的高温稳定性。 碎石集料：在沥青混合料的组成材料中，矿料性质对沥青混合料高温性能影响是至关重要的。采用表面粗糙、多棱角、颗粒接近立方体的碎石集料。 集料结构：粗集料嵌锁骨架结构。 沥青用量的影响：随着沥青用量的增加，沥青膜增厚，自由沥青比例增加，在高温条件下，易发生明显的流动变形，从而导致沥青混合料抗高温变形能力降低。随着沥青膜厚度的增加，车辙深度随之增加。 第一节 沥青混合料的技术性质2 、低温抗裂性低温收缩开裂主要有两种形式：材料低温收缩、低温收缩疲劳裂缝 低温抗裂性的评价方法和评价指标 评价方法可以分为三类：预估沥青混合料的开裂温度；评价
14、沥青混合料的低温变形能力或应力松驰能力；评价沥青混合料断裂能 预估沥青混合料的开裂温度 低温蠕变试验 蠕变变形曲线可分为三个阶段，第一阶段为蠕变迁移阶段，第二阶段为蠕变稳定阶段，第三阶段为蠕变破坏阶段。蠕变速率越大，沥青混合料在低温下的变形能力越大，松弛能力越强，低温抗裂性能越好。 低温弯曲试验 在试验温度-100.5的条件下，以50mm/min 速率，对沥青混合料小梁试件跨中施加集中荷载至断裂破坏，记录试件跨中荷载与挠度的关系曲线。沥青混合料在低温下破坏弯拉应变越大，低温柔韧性越好，抗裂性越好。 约束试件的温度应力试验 测定在降温冷却过程中试件内部的温度应力变化曲线，直至试件断裂破坏。冻断温
15、度与沥青性能、沥青路面抗裂性能的相关性最好，冻断强度也有较好的相关性。第一节 沥青混合料的技术性质（2） 影响沥青混合料低温性能的主要因素 沥青的低温劲度的影响，取决于沥青粘度和温度敏感性。在寒冷地区，可采用稠度较低、劲度较低的沥青，或选择松弛性能较好的橡胶类改性沥青来提高沥青混合料的低温抗裂性。 级配的影响：密级配的低温抗拉强度高于开级配的沥青混合料，但是粒径大、空隙率大的沥青混合料内部微空隙发达，应力松弛能力略强，温度应力有所减小，两方面的影响相互抵消，故级配类型与沥青路面开裂程度之间没有显著关系。 同时环境因素对沥青混合料的开裂也有一定影响。第一节 沥青混合料的技术性质3、沥青混合料的耐
16、久性 定义：耐久性是指沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及行车和在反复作用的能力，它包括沥青混合料的抗老化性、抗疲劳性等综合性制。（1） 沥青混合料的抗老化性 老化原因：在沥青混合料使用过程中，受到空气中氧、水、紫外线等介质的作用，促使沥青发生诸多复杂的物理化学变化，逐渐老化或硬化，致使沥青混合料变脆易裂，从而导致沥青路面出现各种与沥青老化有关的裂纹或裂缝。 影响因素：沥青的老化程度、外界环境因素和压实空隙率等。 在气候温暖、日照时间较长的地区，沥青的老化速度快，而在气温较低、日照时间短的地区，沥青的老化速率相对较慢。 沥青混合料的空隙率越大，环境介质对沥青的作用就越强烈，其老化程度也越高。压
17、实空隙率的增大，回收沥青针入度减小，老化程度增加。道路中部车辆作用次数较高，对路面的压密作用较大，中部的沥青比边缘部位沥青的老化程度轻些。 解决措施：选择耐老化沥青，有足量的沥青含量。施工过程中，应控制拌合加热温度，并保证沥青路面的压实密度。第一节 沥青混合料的技术性质（2）水稳定性 水稳定性是沥青混合料抵抗由于水侵蚀而逐渐产生沥青膜剥离、松散、坑散等破坏的能力。水稳定性差的沥青混合料在有水存在的情况下，会发生沥青与矿料颗粒表面的局部分离，同时在车辆荷载作用下加剧沥青和矿料的剥落，形成松散薄弱块，飞转的车轮带走局部剥离的矿粒或沥青，从而造成路面的缺失，并逐渐形成坑槽，即所谓的沥青路面“水损害”
18、。当沥青混合料的压实空隙率较大，路面排水系统不完善时，会加速沥青路面的“水损害”。水稳定性的评价方法与评价指标： 沥青与集料的粘附性试验：水煮法、水浸法、光电比色法及搅动水净吸附法等。 浸水试验：浸水马歇尔试验、浸水车辙试验、浸水劈裂强度试验和浸水抗压强度试验等。以浸水前后的马歇尔稳定度比值、车辙深度比值、劈裂强度比值和抗压强度比值的大小评价沥青混合料的水稳定性。 冻融劈裂试验第一节 沥青混合料的技术性质水稳定性的影响因素 沥青路面的水损坏通常与沥青的剥落有关，而剥落的发生与沥青和集料的粘附性有关。 沥青与集料的粘附性在很大的程度上取决于集料的化学组成， SiO2 含量较高的花岗岩集料与沥青的
19、粘附性明显低于碱性集料石灰岩与沥青的粘附性，也明显低于中性集料玄武岩与沥青的粘附性，通过掺加剥落剂可以显著改善酸性集料或中性集料与沥青的粘附性。 沥青混合料的水稳定性除了与沥青的粘附性有关外，还受沥青混合料压实空隙率大小及沥青膜厚度的影响。 成型温度与压实度对沥青混合料的抗水损害性能也有较大影响。气温低、湿度大甚至有降水时铺筑的沥青混合料路面水稳定性较差。第一节 沥青混合料的技术性质4 、抗滑性 沥青路面的抗滑性与所用矿料的表面构造深度、颗粒形状与尺寸，抗磨光性有着密切的关系。 沥青路面的抗滑性除了取决于矿料自身的表面构造外，还取决于矿料级配所确定的表面构造深度，前者通常称为微观构造，用集料的
20、磨光值表征；后者称为宏观构造，由压实后路表的构造深度或磨擦系数试验评价。构造深度测定方法主要有排水测定法、激光构造仪法和铺砂法，其中铺砂法最常用。磨擦系数可采用制动距离法、减速度法、拖车法和摆式仪法测定，常采用摆式仪法检测。 第一节 沥青混合料的技术性质5、施工和易性 影响沥青混合料施工和易性的因素很多，诸如沥青混合料组成材料的技术品质、用量比例、以及施工条件等。 组成材料的影响 当组成材料确定后，沥青混合料和易性的主要影响因素是矿料级配和沥青用量。 施工条件的影响 沥青混合料应在一定的温度下进行施工，以使沥青结合料能够达到要求的流动性，在拌和过程中能够充分均匀地粘附在矿料颗粒表面；在压实期间
21、，矿料颗粒能够克服沥青的粘滞力及自身内摩阻力相互移动就位，达到规定的压实密度。第一节 沥青混合料的技术性质（3） 耐久性1.技术性质2.技术标准马歇尔试验稳定度（0.1mm）车辙试验动稳定度（次mm）（1）高温稳定性（2）低温抗裂性低温弯曲试验水稳性耐老化性耐疲劳性浸水马歇尔试验残留稳定度（%）冻融劈裂试验残留强度比（%）（4） 抗滑性（5）施工和易性公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 就是马歇尔试验指标要求参考规范第一节 沥青混合料的技术性质第一节 沥青混合料的技术性质 第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计 第四节 常温沥青混合料 第三节 间断级配SMA混合料 第五节 其他沥
22、青混合料 1 气候分区指标 采用工程所在地最近30年内最热月份平均最高气温的平均值，作为反映高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子，并最为气候分区的一级指标，划分为3个区。 采用工程所在地最近30年内的极端最低气温，作为反映温度收缩产生裂缝的气候因子，并作为气候分区的二级指标，划分为4个区。 采用工程所在地最近30年的年降雨量的平均值，作为受雨水影响的气候因子，并作为气候区划的三级指标，划分为4个区。 了解沥青路面分区指标（高温、低温、降雨量）和我国沥青路面的气候分区状况。一、 沥青路面使用性能的气候分区第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计2 气候分区的确定 沥青路面使用性能气候分区由一
23、、二、三级区划组合而成，以综合反映该地区的气候特征。每级区的数值越小，表明该气候因子对路面的影响越恶劣。 第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计沥青沥青混合料组成材料 粗集料细集料填料基质沥青改性沥青各种粒径的碎石（方孔筛）天然砂机制砂石屑矿粉最好都是碱性材料二、沥青混合料组成材料的技术要求第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计沥青材料针入度 针入度指数 软化点延度 蜡含量 闪点 溶解度 密度压碎值 磨耗值 表观相对密度吸水率 坚固性 针片状颗粒含量0.075mm颗粒含量 软尽弱颗粒含量磨光值 粘附性 破碎面要求粗集料细集料填 料表观密度 含水量 粒径范围 外观亲水系数 塑性指数 加热安定性原材料
24、名称技术指标执行标准1.公路工程集料试验规程JTG E42-20052.公路沥青路面施工技术规范JTG F40-2004 公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTJ 052-2000 表观相对密度 坚固性含泥量 砂当量 亚申蓝值 棱角性第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计1 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
25、般来说，可根据当地沥青路面气候分区的温度水平选择沥青。 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。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计2.粗集料选择原则：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
26、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。粗集料与沥青的粘附性应符合要求，当使用不符合要求的粗集料时，宜掺加消石灰、水泥或用饱和石灰水处理后使用，必要时可同时在沥青中掺加耐热、耐水、长期性能好的抗剥落剂。也可采用改性沥青的措施，使沥青混合料的水稳定性检验达到要求。筛选砾石仅适用于三级及三级以下公路的沥青表面处治路面。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计3.细集料选择原则：可以采用天然砂、机制砂或石屑。应洁净、干
27、燥、无风化、不含杂质，并有适当的级配范围。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。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，再判定其是否符合矿料设计级配的要求再做决定。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。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计4填料填料最好采用石灰岩或岩浆
28、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
29、料，用量不宜超过矿料总量的1%2%。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计三、热拌沥青混合料配合比设计标准1、沥青混合料类型选择 混合料类型应根据道路等级与所处位置的功能要求进行选择。矿料的最大粒径宜从上至下逐渐增大，并与结构层的设计厚度相匹配。 第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计2马歇尔试验配合设计技术标准 1）沥青混合料的体积特征参数 体积特征参数有密度、空隙率、矿料间隙率和饱和度等指标表征。（1）沥青混合料的密度 密度是指压实混合料试件单位体积的干质量。在实际使用中，密度（或相对密度）的测试方法非常重要又有一定难度，常用的密度计算或测试方法如下。沥青混合料的理论最大密度 理论最大密度是假
30、设沥青混合料试件被压实至完全密实，没有空袭的理想状态下，即压实沥青混合料试件全部为矿料（包括矿料内部空隙）和沥青所占有，空隙率为零时的最大密度。 沥青混合料理论最大密度可以通过实测法或计算法确定，实测法有真空法和溶剂法 沥青混合料试件的表观密度 表观密度是在规定的条件下，沥青混合料试件的单位表观体积（沥青混合料实体体积与不吸收水分的内部闭口空隙体积之和）的干质量，又称视密度。对于几乎不吸水的密级配沥青混合料试件，可以采用水中重法测定计算。 沥青混合料毛体积密度 毛体积密度是指单位毛体积（含沥青混合料实体矿物成分体积、不吸收水分的内口孔隙、能吸收水分的开口孔隙等颗粒表面轮廓所包围的全部毛体积）的
31、干密度。 混合料的毛体积可选用表干法、蜡封法或体积法测定。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计（2）沥青混合料试件的空隙率 空隙率是指压实状态下沥青混合料内矿料与沥青实体之外的空隙（不包含矿料本身或表面已被沥青封闭的孔隙）的体积占试件总体积的百分率 （3）沥青混合料的体积百分率 沥青体积百分率是指压实沥青混合料试件中沥青实体的体积占试件总体积的百分比。 （4）沥青混合料矿料间隙率 矿料间隙率(VMA)是指压实沥青混合料试件中矿料实体以外的空间体积占试件总体积的百分率，它是试件空隙率与沥青体积百分率之和。 （5）沥青混合料试件的沥青饱和度 沥青饱和度(VFA)是指压实沥青混合料试件中沥青实体体积
32、占矿料骨架实体以外的空间体积的百分率，又称为沥青填隙率 。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计2）马歇尔试验技术标准 普通热拌沥青混合料采用马歇尔试验方法进行配合比设计，在进行配合比设计时，沥青混合料马歇尔试件的体积特征参数、稳定度与流值试验结果应符合表3-16与表3-17的技术要求。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计3沥青混合料的高温稳定性指标 对于高速公路、一级公路和城市快速路、主干路沥青路面上面层和中面层的沥青混合料进行配合比设计时，应进行车辙试验检验。 沥青混合料的动稳定度应符合表3-18的要求。对于交通量特别大，超载车辆特别多的运煤专线、厂矿道路，可以通过提高气候分区等级来提高对动
33、稳定度的要求。对于轻交通为主的旅游区道路，可以根据情况适当降低要求。4沥青混合料的低温抗裂性指标 为提高沥青路面低温抗裂性，应对沥青混合料进行低温弯曲试验，试验温度-10，加载速度为50mm/min。混合料的破坏应变应满足表3-19的要求。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计5沥青混合料的水稳定性指标 在进行沥青混合料配合比设计及性能评价时，除了对沥青与石料的粘附性等级进行检验外，还应在规定条件下进行沥青混合料的浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验，残留稳定度和冻融劈裂强度比应满足表3-20的要求。 改性沥青混合料的残留稳定度和冻融劈裂强度比均不得小于80%。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计目标配
34、合比设计阶段生产配合比设计阶段生产配合比验证阶段矿料的组成设计最佳沥青用量确定图解法或试算法集料筛分（水洗法）马歇尔试 验确定工程级配范围预估计算沥青用量沥青与集料相对密度测定配合比设计三个阶段四、密级配热拌沥青混合料配合比设计方法目标配合比与生产配合比都是两方面的设计，二者有何区别？第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计矿料通过皮带输入拌和楼干燥筒加热振动筛二次筛分热料提升到拌和楼热料仓根据目标配合比的OAC、OAC0.3%三组沥青用量根据热料比例确定生产配合比最佳沥青用量OAC图解法确定热料比例生产配合比目标配合比图解法确定冷料比例确定目标配合比最佳沥青用量OAC取样冷料筛分根据冷料比例成型
35、5组马歇尔试件通过调整控制室皮带转速达到设计比例青用量确定提供标准为生产配合比最佳沥热料比例与最佳沥青用量输入控制室计算机生产沥青混合料热料筛分取分级目标配合比与生产配合比设计关系图成型3组马歇尔试件第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计 全过程配合比设计过程：三个阶段：目标配合比设计阶段、生产配合比设计阶段和生产配合比验证，即试验路试铺阶段，后两个阶段是目标配合比的基础上进行的，需借助施工单位的拌和设备、摊铺和碾压设备完成。 设计目的和任务：确定沥青混合料中组成材料品种、矿质集料级配和沥青用量。本节主要介绍沥青混合料的目标配合比设计过程，其设计流程图见图3-21。第二节 普通热拌沥青混合料的组
36、成设计1矿质混合料的组成设计（1）沥青混合料类型和矿料级配得确定 根据道路等级、路面结构层位等选择使用的沥青混合料类型，并按照表3-14确定相应的矿质混合料级配范围，也可以根据试验路研究成果选择其他类型的沥青混合料类型及相应的级配范围，经技术经济认证后确定。（2）矿质混合料配合比计算 组成材料的原始数据测定 按照规定方法对实际工程使用的材料进行取样，测试粗集料、细集料及矿粉的密度，并进行筛分试验，确定各种规格集料的级配组成。 确定各档集料的用量比例 根据各档集料的筛分结果，采用计算法或图解法，确定的各档集料的用量比例。 矿质混合料的合成级配曲线要求： 必须符合设计级配范围的要求，不得有过多的犬
37、牙交错。当经过反复调整仍有两个以上的筛孔超出设计级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。 合成级配曲线宜尽量接近设计级配中值，尤其应使0.075mm、2.36mm、4.75mm等筛孔的通过量尽量接近设计级配范围的中限。对于交通量大、轴栽重的道路，合成级配可以考虑偏向级配范围的下限，而对于中、轻交通量或人行道路等，合成级配宜于偏向级配范围上限。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计2沥青混合料马歇尔试验 目的是确定最佳沥青用量，用OAC表示。通常采用马歇尔试验确定沥青混合料中的最佳沥青用量，基本过程：（1）制备试样按确定的矿质混合料配合比，计算各种规格集料的用量。根据经验估计一个适宜
38、的沥青用量（或油石比）。以估计的沥青用量为中值，按0.5%间隔变化，取五个不同的沥青用量，拌制沥青混合料，并按表3-17规定的击实次数成型马歇尔试件。（2）测定试件的物理力学指标 测定沥青混合料试件的密度，并计算试件的空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率，粗集料间隙率等体积参数。 在马歇尔试验仪上，测定试件的马歇尔稳定度和流值。第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计马歇尔试验仪第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计3、最佳沥青用量的确定矿料间隙率VMA沥青饱和度VFA第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计4、沥青混合料的性能检验（1）沥青混合料的水稳定性检验 按最佳沥青用量OAC制作马歇尔试件进行浸水马歇
39、尔试验活冻融劈裂试验，检验试件的残留稳定度或冻融劈裂强度比是否满足要求。（2）沥青混合料的高温稳定性检验 按最佳沥青用量OAC制作车辙试验试件，在规定的条件下进行车辙试验，检验设计沥青混合料的高温抗车辙能力，当其动稳定度不符合规定时，应对矿料级配或沥青用量进行配合比设计。（3）沥青混合料低温抗裂性检验 对改性沥青混合料，应按照最佳沥青用量OAC制成车辙试验试件，再用切割机将试件锯成规定尺寸的棱柱体试件，按照规定方法进行低温弯曲试验，检验其破坏应变是否符合规范要求，否则应对矿料级配或沥青用量进行调整，必要是更换改性沥青品种重新进行配合比设计。 当最佳沥青用量OAC与两个初始值OAC1及OAC2相
40、差甚大时，宜按OAC与OAC1 （或OAC2）分别制成试件，进行上述性能检验，并根据试验结果对OAC进行适当调整。 第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计第一节 沥青混合料的技术性质 第二节 普通热拌沥青混合料的组成设计 第四节 常温沥青混合料 第三节 间断级配SMA混合料 第五节 其他沥青混合料 SMA是沥青玛蹄脂碎石（Stone Matrix Asphalt）的缩写，是一种毅力情结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多的填料（矿粉）组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架间隙中组成议题所形成的沥青混合料，简称SMA。 主要优点：属于骨架密实结构，具有耐磨抗滑、密实耐久、抗疲劳、抗高温车者
41、、减少低温开裂等优点，适用于高等级道路沥青路面的上面层使用。本节介绍SMA混合料的技术特性、组成材料及配合比设计方法。该种结构六十年代的德国。三多一少：粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。第三节 间断级配SMA混合料1、美国于1990；（修建较多的国家）2、1991年，加拿大安大略省3、我国（1）1992开始研究；（2）1993年交通部公路科研所结合欧美的研究和使用状况，对SMA混合料进行了试验研究；（3）1994年吉林省交通科研所对未改性沥青SMA混合料进行了室内室外研究，1994年9月在202线上梅河口市出口处铺筑了长200m、宽12m的试验路。（4）江苏省连云港市于1995年10月在德国
42、专家指导下，在南京至连云港一级公路连云港段，铺筑了长300m、宽11.2m的试验段；（5）1996年北京首都国际机场东跑道和八达岭高速公路；（6）1996年9月，辽宁省交通科研所在沈阳至本溪高速公路小堡段铺筑了单幅2km的试验段；第三节 间断级配SMA混合料1高温稳定性主要特点：（1）粗集料骨架和沥青玛蹄脂两个部分组成；（2）粒径4.75mm的粗集料高达70%80%，矿粉用量为10%左右，细集料较少；（3）因骨架作用，抵抗荷载变形能力较强，高温条件下，有着较强的高温抗车辙能力。 SMA混合料尤其改性沥青SMA混合料的动稳定度较AC混合料要高得多。2 低温抗裂性 在低温条件下，由于SMA混合料中
43、有着相当数量的沥青玛蹄脂，当温度下降时，沥青玛蹄脂具有较高的粘结能力，它的韧性和柔性使得混合料具有良好的低温变形能力。 SMA混合料在低温下变形能力增大，有利于提高沥青路面抗裂性。一、SMASMA混合料的技术特性第三节 间断级配SMA混合料3 耐久性 在SMA混合料中，粗集料骨架空隙被富含沥青的玛蹄脂密实填充，并将集料颗粒粘结在一起，沥青在集料表面形成较厚的沥青膜。此外，SMA混合料空隙率较小，沥青于水或空气的接触较少，因而SMA混合料的水稳定性和抗老化性较普通沥青混合料为好；又由于SMA混合料及本事不透水的，对中、下面层和基层有着较好的保护作用和隔水作用，使沥青路面保持较高的整体强度和稳定性
44、。4、表面特征 SMA混合料一方面要求使用坚硬、粗糙、耐磨的高质量碎石，另一方面采用间断级配的矿料，压实后表面形成的构造深度大，一般超过1mm，这使得沥青面层具有良好的抗滑性和耐磨性能，还能减少溅水，减少噪声，提高道路行驶质量。第三节 间断级配SMA混合料1、 沥青结合料 在SMA混合料中，要求沥青具有较高的粘度，与集料有良好的粘附性。SMA所用沥青质量必须符合我国“重交通道路沥青技术要求”，并应采用比当地常用热拌沥青混合料所用沥青硬一级的沥青。南方炎热地区可以采用AH-70，寒冷地区用AH-70 或AH-90。 对于高速公路、承受繁重交通的重大工程道路、夏季特别炎热活冬季特别寒冷地区的道路，
45、最好采用改性沥青配制SMA混合料。由于改性沥青的基质沥青质量必须符合我国“重交通道路沥青技术要求”，所配制的聚合物改性沥青质量应符合（JTJ036-98）的技术要求。当以提高沥青混合料抗车辙能力作为主要目标时，改性沥青的软化点最好高于当地年最高路面温度。2、集料与填料 用于SMA混合料中的粗集料应是高质量的轧制碎石，其岩石应坚韧，具有较高的强度和刚度，如玄武岩、砂岩、花岗岩等石料。应严格控制集料中的针状颗粒含量，集料的颗粒形状应接近立方体，富有棱角，纹理粗糙，必须采取有效的抗剥落措施。 细集料最好使用坚硬的机制砂，也可以从洁净的石屑中筛取粒径范围0.53mm部分作为制砂使用。当采用普通石屑作为
46、细集料时，宜采用石灰岩石屑，石屑中不得含有泥土类杂物。当与天然砂混用时，天然砂的含量不宜超过机制砂或石屑的比例。细集料质量除了满足普通热拌沥青混合料对细集料的要求外，棱角性最好大于45%。二、SMA混合料的组成材料及其技术要求第三节 间断级配SMA混合料1. SMA混合料的配合比设计指标 SMA混合料的最大粒径应于面层结构设计厚度相匹配，结构设计厚度为集料的公称最大粒径的22.5倍。 （1）SMA混合料矿料级配范围 （2）SMA混合料的体积结构参数 SMA混合料是石石接触的骨架嵌挤结构，沥青玛蹄脂填充于“骨架”间隙中，并将“骨架”胶结成整体，构成的混合料将具有较高的强度、柔韧性和耐久性。因此在
47、SMA混合料中必须具有足够数量的粗集料形成骨架嵌挤、互不干涉的体积结构，在进行配合比设计时，首先应考虑的因素是与集料级配有关的体积结构参数。 三、SMA混合料的配合比设计第三节 间断级配SMA混合料（3）SMA混合料的力学性能指标 由于马歇尔试验的局限性，在相同的试验下，与密级配AC性混合料相比，SMA混合料通常表现为马歇尔稳定低度，而流值高，试验结果与这两种混合料在实际路面中的表现不相符合，所以马歇尔试验的稳定度和流值不是SMA混合料配合比设计的主要指标。 马歇尔试验的目的是检测试件的各项体积结构参数，以确定SMA混合料矿料级配。 采用浸水试件的残留稳定度评价SMA混合料的水稳定性。 SMA
48、混合料的高温抗车辙能力通过车辙试验进行检测，动稳定度应满足要求。（4）析漏试验和飞散试验 谢伦堡沥青析漏试验用以检测沥青混合料在高温状态下从沥青混合料中析出的数量，是确定SMA混合料中沥青用量的一种辅助实验方法。 肯塔堡飞散试验用以检验SMA混合料中集料与沥青结合料的粘结力的辅助试验，用于确定最低沥青用量。 第三节 间断级配SMA混合料2SMA混合料的配合比设计方法 SMA混合料的配合比设计原则体现在两个方面：一是粗集料颗粒相互嵌挤组成高稳定性的“石-石骨架”结构；二是由细集料、沥青结合料和稳定添加剂组成的沥青马蹄脂填充“骨架”间隙，并将“骨架”胶结在一起，沥青马蹄脂应略有富余，一是混合料获得
49、较好的柔韧性和耐久性。SMA混合料配合比设计包括目标配合比设计和生产配合比设计。（1）原材料选择及其性能测试 按照规定方法，精确测定各种原材料的密度，其中粗集料为毛体积密度，石屑、砂和矿粉为表观密度。（2）确定SMA混合料的初试级配 调整各种集料用量比例设计3组不同的初试级配，3组级配在4.75mm（如果是SMA-10，则为2.36mm，以下相同）筛的通过率应分别为设计级配范围的中值及中值4%左右。3组级配的矿粉数量最好相等，使0.075mm通过率为10%左右，在其他筛孔上，3个级配必须符合所选择的级配范围。第三节 间断级配SMA混合料（3）试验检测测试粗集料骨架间隙率VCADRC 将3组初试
50、级配混合料中小于4.75mm的集料筛除，分别测定4.75mm以上各档粗集料的毛体积密度，并按照各档集料比例计算粗集料的平均毛体积密度。 用捣实法测定4.75mm以上粗集料的装填密度，计算各组初试级配在捣实状态下粗集料骨架间隙率VCADRC。制作马歇尔试件 根据矿料的平均毛体积密度，选择符合规定的最小油石比作为初始油石比。按照初试油石比和矿料级配制作马歇尔试件。试件体积参数的测试 采用表干法测试SMA混合料马歇尔试件的毛体积密度。最好采用实测法测定最大毛体积密度，当使用改性沥青时用溶剂法测定，使用非改性沥青时也可以采用真空法测定。若采用实测法有困难时或难以得到准确结果时，也可以采用SMA混合料的
