道路材料第三章

第三章沥青混合料Asphaltmixture主讲：刘成第一节沥青混合料的类型与结构组成1、沥青混合料：矿质混合料与沥青结合料经拌制而成的混合料的总称。2、沥青混合料的特点：A、具有良好的力学性质和路用性能；B、机械化施工，施工周期短；C、便于分期修建和再生利用；D、高温稳定性和低温抗裂性不足。3、按照级配类型分类：A、连续密级配沥青混合料；AC(AsphaltConcreteMixture)ATB(Asphalt-TreatedBase)B、半开级配沥青混合料；第一节沥青混合料的类型与结构组成AM(Asphalt-TreatedMixture)C、开级配沥青混合料；OGFC(OpenGradedFrictionCourse)ATPB(Asphalt-TreatedPermeableBase)D、间断级配沥青混合料；SMA(StoneMatrixAsphalt)从密级配到开级配，空隙率依次增大。4、集料的最大粒径：通过百分率为100%的最小标准筛的筛孔尺寸；集料的公称最大粒径：全部通过或允许少量不通过的最小一级标准筛的筛孔尺寸，通常比最大粒径小一个粒级。5、根据公称最大粒径分为：特粗、粗粒、中粒、细粒、砂粒。第一节沥青混合料的类型与结构组成6、根据拌和及铺筑温度分类：A、热拌热铺沥青混合料；HMA(HotMixAsphalt)热拌的强度高、路用性能好，使用高等级路面各个层次。间歇式拌和机、连续式拌和机。B、冷拌冷铺沥青混合料；（常温拌合料）由于沥青的黏度降低，路面成型时间长，强度不高，主要用于低等级道路和路面修补，以及沥青路面基层或再生混合料的主要类型。C、热拌冷铺沥青混合料；用低黏度沥青与集料在热态（100℃左右）拌和而成。主要用作路面修补的养护材料使用。D、温拌沥青混合料；第一节沥青混合料的类型与结构组成7、矿质混合料的合成密度：合成毛体积相对密度、合成表观相对密度8、集料的毛体积=集料的实体体积+闭口孔隙体积+部分开口孔隙体积+吸入沥青的开口孔隙体积。9、有效体积、毛体积、表观体积：10、用毛体积密度计算体积时，认为开口孔隙中没有沥青，所以计算的体积偏大；用表观密度计算体积时，认为开口孔隙中充满沥青，所以计算的体积偏小；nnsbPPP2211100'2'22'11100PPPnsa第一节沥青混合料的类型与结构组成有效密度考虑了集料的部分开口孔隙吸入沥青，计算的有效体积介于毛体积和表观体积之间。11、沥青混合料的毛体积密度：饱和面干状态下表面轮廓水膜所包裹的全部体积。测毛体积方法：水中重法、表干法、蜡封法、体积法。12、最大理论密度：假设沥青混合料试件被压实至完全密实，没有空隙的理想状态下的单位体积的质量，即假设试件全部为矿料和沥青占有，空隙率为零。sbsaseCC19339.0293.0033.02xxCsasbx11VVVmmseabaf第一节沥青混合料的类型与结构组成13、最大理论密度的确定方法：A、实测法；测定的混合料体积偏大，最大理论密度偏小。B、计算法；根据组成材料的相对密度和用量比例来确定。沥青用量用油石比和沥青含量来表示。14、沥青混合料试件的空隙率VV(VolumeofAirVoids)是指压实状态下沥青混合料内矿料和沥青实体之外（不包括矿料本身及其表面已被沥青封闭的孔隙）的体积占试件总体积百分率。aaseatPP100100bbsebtPP100100第一节沥青混合料的类型与结构组成空隙率大小排序：水中重法表干法体积法。15、组成材料、压实条件对空隙率的影响：A、连续级配空隙率随沥青用量增加而减小；B、连续级配空隙率随粗集料比例增加而减小；C、试件空隙率随压实温度增加而显著降低。16、空隙率对路用性能的影响：A、VV过低，会因为混合料的塑性流动而引发车辙；B、VV过大，产生车辙变形的可能性更大；C、VV过大，增大沥青氧化速度和老化速度，使得水分进入内部穿透沥青膜，可能导致沥青脱落，降低耐久性。1001tfVV第一节沥青混合料的类型与结构组成17、矿料间隙率VMA(VoidsinMineralAggregate)是指压实沥青混合料试件中矿质混合料实体以外的空间体积占试件总体积的百分率。（与VV比较）VMA反映了级配组成，最大密级配，VMA较小；VMA过小时，混合料容易被压密，空隙率对沥青用量敏感，混合料性能对温度敏感。18、沥青饱和度VFA(VoidsFilledwithAsphalt)是指压实沥青混合料试件中沥青实体体积占矿料骨架实体意外的空间体积的百分率，也称沥青填隙率(PercentoftheVoidsinMineralAggregateFilledwithAsphalt)。1001PVMAasbf第一节沥青混合料的类型与结构组成VFA反映沥青填充矿料间隙的程度，及其沥青用量是否适合，用量过大导致路面泛油和车辙，过小则路面的耐久性差。19、悬浮密实结构：连续密级配，较大颗粒被较小颗粒挤开，不能直接接触形成骨架，彼此悬浮于较小颗粒和沥青胶浆之间，而较小颗粒与沥青胶浆较为密实，形成悬浮密实结构。AC。密度大，水稳定性好、低温抗裂性和耐久性好，高温时，黏度降低，可能会降低强度和稳定性。20、骨架空隙结构：连续开级配，较粗颗粒彼此接触，相互嵌挤，细颗粒少，100VMAVVVMAVFA第一节沥青混合料的类型与结构组成未能填充骨架空隙，压实后空隙较大。AM和OGFC。嵌挤力起主要作用，受沥青影响较小，高温稳定性好，渗透性大，容易老化和沥青剥落，耐久性稍差。21、骨架密实级配：间断密集级配，足够粗集料形成骨架，空隙中填入足够的细集料和沥青胶浆，形成密实度高的骨架结构。SMA。22、沥青混合料不发生剪切滑移的必要条件：抗剪强度不大于沥青混合料的结构强度。23、结构强度的影响因素：A、沥青混合料的黏度；沥青黏度大，混合料的粘结力和强度就高，抗变形也强。tanc第一节沥青混合料的类型与结构组成未能填充骨架空隙，压实后空隙较大。AM和OGFC。嵌挤力起主要作用，受沥青影响较小，高温稳定性好，渗透性大，容易老化和沥青剥落，耐久性稍差。21、骨架密实级配：间断密集级配，足够粗集料形成骨架，空隙中填入足够的细集料和沥青胶浆，形成密实度高的骨架结构。SMA。22、沥青混合料不发生剪切滑移的必要条件：抗剪强度不大于沥青混合料的结构强度。23、结构强度的影响因素：A、沥青混合料的黏度；沥青黏度大，混合料的粘结力和强度就高，抗变形也强。tanc第一节沥青混合料的类型与结构组成B、矿质混合料性能的影响；C、沥青与矿料在界面上的交互作用；化学吸附作用，结构沥青，自由沥青。碱性石料（石灰石）对石油沥青的吸附性强，酸性石料（石英石）对石油沥青的吸附性弱。D、沥青混合料中矿料比面和沥青用量的影响；矿量颗粒距离很近，结构沥青相互粘结；较远时，自由沥青相互粘结，粘结力相应降低。矿料表面积越大，结构沥青比例越大，保持矿粉数量，可以增加结构沥青的比例。沥青量少，粘结力低；量合适时，粘结力最大；继续增大量，自由沥青增加，沥青起润滑作用。第一节沥青混合料的类型与结构组成E、使用条件的影响；随着温度升高，粘度降低，粘结力也就降低。沥青混合料的粘结力随变形速率的增加而减小。24、保证沥青混合料强度的基本条件：A、嵌挤密实的矿料骨架、B、高粘度的沥青结合料、C、适宜的沥青用量比例，D、能与沥青产生化学吸附作用的活性矿料。第二节沥青混合料的技术性能25、沥青混合料的主要技术性能：A、高温稳定性；B、低温抗裂性；C、抗疲劳特性；D、抗老化性能；E、水稳定性；F、抗滑性；G、施工的和易性。26、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，且保证路面平整度的特性。第二节沥青混合料的技术性能27、产生车辙、波浪、拥抱的主要原因：沥青混合料是黏弹塑性材料，高温条件下，受到荷载作用时，会发生不可恢复的永久变形。28、高温稳定性的评价试验：A、圆柱体试件的儋州静载、动载、重复荷载试验；B、三轴静载、动载、重复荷载试验；C、简单剪切的静载、动载、重复荷载试验；D、反复碾压模拟试验；E、马歇尔稳定度试验、维姆稳定度试验、哈费氏稳定度试29、三轴试验：采用闭式三轴有限压缩试验，在规定温度加载条件下，测定沥青混合料的抗剪切参数，评价高温稳定性。第二节沥青混合料的技术性能30、三轴试验三个阶段：初期压密、剪切流动、剪切失稳。31、三轴试验加载模式：蠕变加载、动态加载、重复加载。32、三轴试验的动态模量是评价车辙性能的有效指标。33、车辙试验方法：34、动稳定度DS(DynamicStability)：试件产生1mm的车辙深度，试验轮的行走次数。（图3.14）35、沥青混合料高温稳定性来源：A、矿质集料间的嵌锁作用；B、沥青的粘结能力。ccddttDS21121242)(第二节沥青混合料的技术性能36、集料的选择：表面粗糙、多棱角、颗粒接近立方体、破碎的细集料。37、沥青的选择：高温粘度大的沥青（改性沥青）38、高温抗车辙能力：60%源自于嵌锁作用；40%粘结作用，骨架密实级配的SMA抗车辙能力较好。39、沥青膜厚度增加，车辙深度增加。（图3.15）40、低温抗裂性要求：较高的低温强度或较大的低温变形能力。41、低温抗裂性的评价方法：A、预估沥青混合料的开裂温度；B、评价沥青混合料的低温变形能力或应力松弛能力；C、评价沥青混合料断裂能。第二节沥青混合料的技术性能42、沥青混合料的开裂温度Tp，（图3.16）43、低温蠕变试验：评价低温时沥青混合料的变形能力与松弛能力。44、低温蠕变试验方法：45、蠕变变形曲线三个阶段：A、蠕变迁移阶段；B、蠕变稳定阶段；此阶段的蠕变速率评价低温变形能力。蠕变速率越大，低温变形能力越大，松弛松弛能力越强，低温抗开裂性越好。C、蠕变破坏阶段。第二节沥青混合料的技术性能46、低温弯曲试验方法：（评价低温变形能力）47、低温试件破坏的最大拉应变：（越大，抗裂性越好）采用低温弯曲试验的破坏应变作为评价改性沥青混合料的低温抗裂性能。48、沥青混合料的变形能力与低温劲度模量成反比，应选用低温劲度模量较小的混合料；49、针入度较大、温度敏感性较低的沥青低温劲度较小。01212)()(ttspeedLhDB26第二节沥青混合料的技术性能50、沥青混合料的疲劳破坏：在重复应力的作用下，在地狱静载一次作用下的极限应力时发生破坏。51、疲劳破坏的过程：裂纹扩展直至破坏的过程。52、疲劳试验的标准方法：矩形梁四点弯曲疲劳试验。53、加载控制模式：A、应力控制模式：在重复加载过程中，应力为常数，重复加载使得内部产生疲劳损伤而出现微观裂缝，劲度模量逐渐降低，应变随着荷载作用次数增加而增大。B、应变控制模式：在实验过程中保持应变不变，为保证应变不变，世家的应力将不断减小。第二节沥青混合料的技术性能54、疲劳寿命：试件断裂时荷载的作用次数；或者拉应变增大到初始应变的2倍时的状态为疲劳破坏。55、应变控制模式下的试件破坏不明显，以施加应力降低至初始应力的一半时的荷载作用次数为疲劳寿命。56、应力控制模式下的疲劳试验对试件的作用力强于应变控制模式，所以疲劳寿命要比应变控制模式低。应变控制模式实验结果更符合沥青路面的实际疲劳状态。57、在应力控制模式中，劲度大的混合料，疲劳寿命大；在应变控制模式中，劲度小的混合料，疲劳寿命大。58、疲劳特性的主要影响因素：沥青混合料的劲度模量；沥青混合料的组成材料；实验条件。第二节沥青混合料的技术性能59、影响疲劳的主要参数：沥青种类、沥青用量、空隙率、矿料类型、级配类型、混合料的空隙率。60、A、材料组成因素在不同加载模式下对疲劳寿命产生不同的影响；B、材料组成因素在不同加载模式下对疲劳寿命会产生方向性一致的影响，只是大小不同而已。61、沥青的疲劳寿命与应力或应变的关系在双轴对