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道路建筑材料

道路建筑材料. 教师：周萍. 第六章 沥青混合料 第一节 概述 一、沥青混合料的特点 二、沥青混合料的分类 第二节 热拌沥青混合料 一、沥青混合料的组成结构与强度理论. 这是路面施工要解决的问题. 这就是建材课程要解决的问题. 沥青路面的施工有着严格的程序. 沥青混合料的拌合. 沥青混合料的运输. 沥青混合料的摊铺. 沥青混合料的碾压. 拌制沥青混合料，需解决以下问题： 1. 对原材料有何要求？如何对其检测？ 2. 怎样配制沥青混合料？即如何进行配合比设计？. 沥青混合料的拌合. 第六章 沥青混合料. 主要内容：. ● 概述.

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  1. 道路建筑材料 教师：周萍

  2. 第六章 沥青混合料第一节 概述一、沥青混合料的特点二、沥青混合料的分类第二节 热拌沥青混合料一、沥青混合料的组成结构与强度理论

  3. 这是路面施工要解决的问题 这就是建材课程要解决的问题 沥青路面的施工有着严格的程序 沥青混合料的拌合 沥青混合料的运输 沥青混合料的摊铺 沥青混合料的碾压

  4. 拌制沥青混合料，需解决以下问题： 1.对原材料有何要求？如何对其检测？ 2.怎样配制沥青混合料？即如何进行配合比设计？ 沥青混合料的拌合

  5. 第六章 沥青混合料 主要内容： ●概述 ●热拌沥青混合料各组成材料的要求 ●热拌沥青混合料技术性质和技术标准 ●热拌沥青混合料配合比设计 ●其它沥青混合料

  6. 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。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。 第六章 沥青混合料 概述-优点 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 何为沥青混合料? 但是！ 高速公路 城市道路

  7. 第六章 沥青混合料 概述-缺点 沥青路面老化现象 老化定义？ 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。

  8. 第六章 沥青混合料 概述-缺点 温度稳定性差的表现： 车辙 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。 泛油 波浪

  9. 第六章 沥青混合料 概述-分类 1.特粗式沥青混合料≥31.5mm 2.粗粒式沥青混合料26.5mm 3.中粒式沥青混合料16mm或19mm 4.细粒式沥青混合料9.5mm或13.2mm 5.砂粒式沥青混合料≤9.5mm 1.密级配沥青混合料 AC、ATB 2.半开级配沥青混合料 n=6-12%，AM 3.开级配沥青混合料 n=18% 按矿料级配 组成及空 隙率大小分 按公称最大粒径分 沥青 混合料 按材料组成及结构分 按制造工艺分 1.连续级配沥青混合料 2.间断级配沥青混合料 1.热拌沥青混合料 2.冷拌沥青混合料 3.再生沥青混合料 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。

  10. 第六章 沥青混合料 概述-分类 热拌沥青混合料种类

  11. 第六章 沥青混合料 热拌沥青混合料的组成结构 沥青混合料的典型组成结构 a)悬浮密实结构 b）骨架-空隙结构 c）骨架密实结构

  12. 强度理论：沥青的强度用抗剪强度来表示 Ʈ=c+σtanφ 影响强度的因素： 1、沥青性质：黏度 P(0.1mm) C(s) 2、沥青与矿粉的用量比（见沥青与矿料交互作用示意图、图6-3） 沥青的用量 矿粉的用量 第六章 沥青混合料 热拌沥青混合料的强度理论

  13. 第六章 沥青混合料 热拌沥青混合料-结构与强度理论 沥青与矿料交互作用示意图

  14. 第六章 沥青混合料 热拌沥青混合料-结构与强度理论

  15. 3、矿料的级配与表面特征 连续级配— 悬浮-密实结构，主要靠C 开级配---骨架-空隙结构，主要靠φ 间断级配—骨架-密实结构，整体强度高 4、温度及其形变速率 第六章 沥青混合料 热拌沥青混合料的强度理论

  16. 沥青混合料是一种高级路面材料，普遍应用于高等级公路中。沥青混合料是一种高级路面材料，普遍应用于高等级公路中。 掌握：1、沥青混合料的概念、优缺点 2、沥青混合料的分类 3、热拌沥青混合料的组成结构、 强度理论 4、影响强度的因素 小 结

  17. 作业 1、名词解释：沥青混合料、矿料、级配 2、简述沥青混合料的结构 3、何谓公称最大粒径、最大粒径？二者有什么区别？ 4、简述沥青混合料的强度理论 5、简述影响沥青混合料强度的因素

  18. 道路建筑材料 教师：周萍

  19. 第六章 沥青混合料第二节 热拌沥青混合料二、沥青混合料的技术性质和技术标准

  20. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 （一）沥青路面使用性能分区（见表） (二）沥青混合料的技术性质 沥青混合料作为沥青路面的面层材料，应具有足够的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性、抗老化性、抗滑性等技术性能，以保证沥青路面优良的服务性能，经久耐用。

  21. 沥青路用性能气候分区表

  22. 技术性质 技术标准 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 马歇尔试验—稳定度（0.1mm） （1）高温稳定性 车辙试验—动稳定度（次／mm） （2）低温抗裂性 低温弯曲试验 浸水马歇尔试验—残留稳定度（%） 水稳性 冻融劈裂试验—残留强度比（%） （3） 耐久性 耐老化性 耐疲劳性 （4） 抗滑性 （5）施工和易性 就是马歇尔试验指标要求 《公路沥青路面施工技术规范》 JTG F40-2004 参考规范

  23. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 1、高温稳定性 （1）定义：沥青混合料在夏季高温（通常60℃）条件下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生车辙或波浪等病害的能力。 （2）沥青混合料高温稳定性不良的主要破坏形式有泛油、推移、拥包、搓板、车辙（见图6-2-1）等。 a)荷载作用前 b)荷载作用后 图6-2-1沥青路面车辙的形成

  24. 马歇尔稳定度 马歇尔流值 马歇尔模数 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 （3）我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40--2004)规定，采用马歇尔稳定度试验（包括稳定度、流值、马歇尔模数）来评价沥青混合料高温稳定性；对主要道路使用沥青混合料还应通过稳定度试验检验其抗车辙能力。 马歇尔稳定试验（三指标）

  25. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 a、稳定度——标准尺寸的试件在规定温度和加荷速度下，在马歇尔仪中最大的破坏荷载kN。（简称MS） b、流值——达到最大破坏荷载时试件的垂直变形（简称FL） c、马歇尔模数——为稳定度除以流值的商（简称T） 结论 : 马歇尔稳定度越大、流值越小 ，说明高温稳定性较高。

  26. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 图6-2-2马歇尔稳定度（三项指标） 上压头 荷载 P(KN) 直径101.6mm 高63.5mm 下压头 F1直线流值 FX中间流值 Fm总流值 600C保温45min(模,试件) 加荷速度505mm/min 3--6个试件平均值 F1 变形F （1/mm） FX Fm

  27. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 试验 沥青混合料马歇尔稳定度试验 一、试验目的 进行马歇尔稳定度试验和浸水马歇尔稳定度试验，以检验沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量。浸水马歇尔稳定度试验供检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力，通过测试其水稳定性检验配合比设计的可行性。本方法适用于标准马歇尔圆柱体试件。 二、试验仪器 试验仪器设备有：沥青混合料马歇尔试验仪、恒温水槽、真空饱水容器、烘箱、天平、温度计、卡尺、棉纱、黄油等。

  28. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 三、试验步骤 1．准备工作 （1）按标准击实法成型马歇尔试件，试件尺寸应符合直径101.6mm ±0.2mm，高63.5mm±1.3mm的要求。 （2）量测试件的直径及高度，如试件高度不符合63.5mm ±1.3mm要求或两侧高度差大于2mm时，试件应作废。 （3）按规定的方法测定试件的密度、空隙率、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标。 （4）将恒温水槽调节至要求的试验温度，对粘稠石油沥青或烘箱养生过的乳化沥青混合料为60℃±1℃ ，对煤沥青混合料为33.8℃±1℃ ，对空气养生的乳化沥青或液体沥青混合料为25℃±℃。

  29. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 2．试验步骤 （1）试件放入规定温度的恒温水槽中保温，标准马歇尔试件保温时间30min ~ 40min。试件之间应有间隔，底下应垫起，离容器底部不小于5cm。 （2）将马歇尔试验仪的上下压头放入水槽或烘箱中达到同样温度。将上下压头从水槽或烘箱中取出擦拭干净内面。为使上下压头滑动自如，可在下压头的导棒上涂少量黄油。再将试件取出置于下压头上，盖上上压头，然后装在加载设备上。 （3）在上压头的球座上放妥钢球，并对准荷载测定装置的压头。 （4）当采用自动马歇尔试验仪时，将自动马歇尔试

  30. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 验仪的压力传感器、位移传感器与计算机或X-Y记录仪正确连接，调整好适宜的放大比例。调整好计算机程序或将X-Y记录仪的记录笔对准原点。 （5）当采用压力环和流值计时，将流值计安装在导棒上，使导向套轻轻地压住上压头，同时将流值计读数调零。调整压力环中百分表，对零。 （6）启动加载设备，使试件承受荷载，加载速度为50 ±5mm/min。计算机或X-Y记录仪自动记录传感器压力和试件变形曲线并将数据自动存入计算机。 （7）试验荷载达到最大值的瞬间，取下流值计，同时读取压力环中百分表读数及流值计的流值读数。 （8）从恒温水槽中取出试件至测出最大荷载值的时间，不得超过30s。

  31. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 四、试验数据整理与计算 1．试件的稳定度及流值 （1）当采用自动马歇尔试验仪时，将计算机采集的数据绘制成压力和试件变形曲线，或由X-Y记录仪自动记录的荷载－变形曲线，按下图所示的方法在切线方向延长曲线与横坐标相交于O1，将O1作为修正原点，从O1起量取相应于荷载最大值时的变形作为流值（FL），以mm计，准确至0.1mm。最大荷载即为稳定度（MS），以kN计，准确至0.01kN。 （2）当采用压力环和流值计测定时，根据压力环标定曲线，将压力环中百分表的读数换算为荷载值，或者由荷载测定装置读取的最大值即为试样的稳定度（MS），以kN计，准确至0.01kN。由流值计及位移传感器测定装置读取的试件垂直变形，即为试件的流值（FL），以mm计，准确至0.1mm。

  32. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 2．计算试件的 马歇尔模数 3．计算试件的浸水 残留稳定度 4．计算试件的真空 饱水残留稳定度 图6-2-3马歇尔结果的修正方法试验

  33. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 五、试验报告 1．当一组测定值中某个测定值与平均值之差大于标准差的k倍时，该测定值应予舍弃，并以其余测定值作为试验结果。当试件数目n为3、4、5、6个时，k值分别为1.15、1.46、1.67、1.82。 2．采用自动马歇尔试验时，试验结果应附上荷载－变形曲线原件或自动打印结果，并报告马歇尔稳定度、流值、马歇尔模数，以及试件尺寸、试件的密度、空隙率、沥青用量、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等各项物理指标。

  34. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 ②车辙试验：用标准的成型方法，制成300x300x500mm的沥青混合料试件，在600C温度条件下，以一定的荷载的轮子在同一轨迹上作一定时间的反复行走，形成一定的车辙深度，然后计算试件变形1mm,所需试验车轮行走次数，即为稳定度 (次/mm) 式中 d１d２为时间t1t2的变形量 ４２每分钟行走的次数（次／min） c1c2修正系数

  35. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 碾压速度４２1次/min(21次往返/min )行走距离230  1mm，600C恒温室中至少三个试件 车轮 0.7MPa 图6-2-3 国标规定： 马歇尔稳定度试验评价沥青混合料高温稳定性对高速公路、一级公路，城市快速路、主干路用沥青混合料，通过动稳度试验检验其抗车辙能力（用于上面层、中面层沥表混凝土混合料600C时动稳定度)高速公路和一级公路宜不小于800次／mm二级公路，城市主干道宜不小于600次/mm）

  36. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 ③ 影响沥青混合料高温稳定性的因素 影响沥青混合料高温稳定性的主要因素有：沥青用量、沥青黏度、矿料级配、矿料尺寸及形状等因素。沥青的高温粘度越大，与集料的粘附性越好，沥青混合料的抗高温变形能力就越高，对于细粒式和中粒式密级配沥青混合料，适当减少沥青用量有利于抗车辙能力的提高，对于粗粒式或开级配沥青混合料，不能简单地靠采用减少沥青用量来提高抗车辙能力。 ④提高温度稳定性的措施： a、采用最佳级配矿料可增加内摩擦角，可提高温度稳定性。 b、使用高稠度沥青可提高温度稳定性和抗剪强度。 c、使用碱性岩石可以增加沥青与矿料的黏结力和内摩阻力，增强高温时抗变形能力。 d、使用接近立方体的有尖锐棱角和粗糙表面碎石以及增加碎石用量可以提高沥青混合料的抗车辙能力。

  37. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 温度稳定性差的表现： 车辙 泛油 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。 波浪

  38. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 2、沥青混合料的低温抗裂性 （1）沥青路面的常见裂缝包括低温收缩裂缝和荷载疲劳裂缝两类。见图 (图6-2-4)及(图6-2-5)。这两种裂缝单从路表难以区分，需路面取芯后方可区别。 （2）影响沥青混合料低温性能的主要因素 影响沥青混合料的低温劲度的最主要因素是沥青的低温劲度，沥青粘度和温度敏感性是决定沥青劲度的主要指标。 图6-2-4沥青路面低温收缩裂缝 图6-2-5沥青路面荷载疲劳裂缝

  39. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 3、沥青混合料的耐久性 沥青混合料在路面中，长期受自然因素的作用，为保证路面使用年限增长，必须具备有较好的耐久性。耐久性包括沥青混合料的抗老化性、水稳定性等综合性质。 沥青的成分含量 影响沥青混合料耐久性的因素 矿料的矿物成分与级配 残留空隙、沥青填空隙率 我国现行规范采用孔隙率、饱和度（即沥青填隙率）和残留度等指标来表征沥青混合料的耐久性。

  40. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 沥青混合料的水稳定性评价方法：沥青与集料黏附性试验、浸水试验、冻融劈裂强度试验等。 沥青混合料水稳定性的影响因素：其一，沥青路面的压实空隙率过大导致沥青混合料透水性大、强度降低；其二，沥青用量不足导致沥青混合料水稳定性降低；其三，沥青与集料的黏附性不足，从而导致剥落与松散。（见图6-2-6） （1）水稳定性 图6-2-6沥青路面水稳定性坑槽 2.抗老化性 沥青混合料老化取决于沥青的老化程度，与外界环境因素和压实空隙率有关。

  41. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 沥青路面老化现象 老化定义？ 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。

  42. (四)沥青混合料的抗疲劳性 定义：沥青混合料出现疲劳破坏的重复应力值称作疲劳强度。 （见图6-2-7） 沥青混合料的疲劳试验可分为四类：实际路面在真实汽车荷载下的疲劳试验，足尺路面结构在模拟汽车荷载作用下的疲劳试验，试板试验，试验室小型试件疲劳试验。 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 图6-2-7沥青路面疲劳破坏

  43. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 (五)沥青混合料的表面抗滑性 抗滑性是指车轮制动后沿路面滑行的力。表示路面抗滑性的三项指标：（1）表面摩擦系数（f0）；（2）表面构造深度（TD）；（3）石料磨光值（PSV）。沥青混合料表面抗滑性的评价方法：铺砂法，测定的是宏观构造深度 ；摆式摩阻仪法；集料磨光值法。 沥青混合料表面抗滑性的影响因素：其一，沥青路面的微观构造，用集料抗磨光值表征；其二，沥青路面的宏观构造，用压实后路表构造深度表征.（见图6-2-8） 图6-2-8沥青混合料表面抗滑性不良

  44. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 (六)沥青混合料施工和易性 ●沥青混合料应具备良好的施工和易性，是保证沥青路面使用质量的必要条件。目前尚无直接评价沥青混合料施工和易性的方法和指标，一般是通过合理选择组成材料、控制施工条件等措施来保证沥青混合料的质量。 ●组成材料的影响：粗细集料的颗粒尺寸相差过大，缺乏中间尺寸颗粒，沥青混合料容易离析。若细集料太少，沥青层不易均匀地分布在粗颗粒表面；细集料过多，则使拌和困难。沥青用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容易产生疏松且不易压实；反之，沥青用量过多，或矿粉质量不好，则易使混合料粘结成团块，不易摊铺。 ●沥青用量与黏度：沥青混合料的拌和与压实温度及沥青粘度有关，应根据沥青粘度与温度的关系曲线确定

  45. 第六章 第二节 二 沥青混合料技术性质和技术标准 二、沥青混凝土混合料的技术标准 我国《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40--2004)对密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准规定如P257页表7-20所示。

  46. 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准

  47. 1、沥青混合料应具备一定的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性和施工和易性等技术性质，以适应车辆荷载及环境因素作用。其中耐久性指标对工程实际具有十分重要的指导意义，必须加以重视。1、沥青混合料应具备一定的高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性和施工和易性等技术性质，以适应车辆荷载及环境因素作用。其中耐久性指标对工程实际具有十分重要的指导意义，必须加以重视。 2、沥青混合料组成材料的技术要求有：沥青材料应根据道路等级、交通特性、气候条件、施工方法等因素选择类型和标号。 小 结

  48. 作业 1、论述路面沥青混合料应具备的主要技术性质，及我国现行沥青混合料高温稳定性的评价方法。 2、我国现行热拌沥青混合料质量评定有哪几项指标？并说明各项指标何以控制沥青混合料的技术性质。 3、什么是沥青混合料的耐久性？其影响因素有哪些？

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