沥青混合料

沥青混合料试讲人：董晓娜2009.07-08教学提纲教学要求1概述2沥青混合料的组成结构3沥青混合料的强度形成理论4沥青混合料的技术性质5沥青混合料的配合比设计教学要求1.基本要求与基本知识点掌握沥青混合料的组成与技术性质，了解沥青混合料配合比设计的基本要求及方法。2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理掌握稳定度、流值、高温稳定性、低温抗裂性、耐久性、抗滑性、施工和易性等概念，熟悉沥青混合料的组成材料与技术性质，了解配合比设计的基本要求及方法。3.教学重点与难点重点:沥青混合料的组成材料与技术性质。1.概述什么是“沥青混合料”沥青混合料的分类沥青混合料的特点什么是沥青混合料沥青混合料是由矿物与沥青拌和而成的沥青混凝土混合料与沥青碎石混合料的总称。由适当比例的粗集料、细集料及填料与沥青拌和、压实，剩余空隙小于10%的混合料，简称沥青混凝土混合料；剩余空隙率在10%以上的混合料，简称沥青碎石混合料。沥青矿质集料沥青混凝土沥青混合料摊铺压实沥青混合料的分类按照沥青种类分为：石油沥青混合料和煤沥青混合料按施工工艺分为热拌热铺、热拌冷铺和冷拌冷铺按最大粒径分为：特粗式，粗粒式，中粒式和细粒式。按矿料级配分为：连续式和间断式按混合料密实度或压实后剩余空隙率分为三类：密级配，半开级配和开级配沥青混合料的特点沥青混合料粘-弹-塑性好，力学性质优良，有高温稳定性和低温柔性。具有施工方便、可再生利用的特点。沥青混合料最广泛的用途是用来修筑道路，用其修筑的路面具有平整性好、行车平稳舒适、噪音低、经济耐用等优点。2.沥青混合料的组成结构沥青混合料组成结构理论沥青混合料组成结构类型组成结构理论表面理论：(传统理论)表面理论认为沥青混合料是由粗、细骨料和填料经人工组配成密实的级配矿质骨架，此矿物骨架由稠度较稀的沥青混合料分布其表面，而将它们胶结成为一个具有强度的整体。分布其间→沥青混合料胶浆理论：(现代理论)沥青混合料可以看成是多级分散体系，粗集料分散在沥青砂浆中；沥青砂浆由细集料分散在沥青胶浆中；沥青胶浆由填料分散在沥青中。沥青混合料的组成结构类型a、悬浮-密实结构b、骨架-空隙结构c、密实-骨架结构图2.1沥青混合料的类型通常沥青-集料混合料按其组成结构可分为下列三类（见下图所示）表2.1沥青混合料的类型和特点类型示意图特点混合料名称密实悬浮型aVV中、Φ小连续型密级配骨架空隙型bC小、VV大、Φ中连续型开级配密实骨架型cC大、VV小、Φ大间断型密级配注：VV－试件空隙率Φ－内摩阻角C-粘聚力3.沥青混合料的强度形成原理沥青混合料的抗剪强度强度的材料参数影响沥青混合料强度的因素沥青混合料的抗剪强度强度的材料参数沥青混合料的强度由矿物间嵌锁力（内摩擦阻力，用内摩擦角φ表示）及沥青与矿料交互作用产生的黏聚力C构成。沥青混合料的抗剪强度τ通过三轴试验方法，应用莫尔-库仑包络线方程按下式求得：式中τ—沥青混合料的抗剪强度，MPa；C—沥青混合料的黏聚力，MPa；σ—正应力，MPa；φ—内摩擦角，rad；沥青混合料的抗剪强度主要取决于黏聚力C和内摩擦角Φ两个参数。tgC影响沥青混合料强度的因素1）影响沥青混合料强度的内因（1）沥青黏度沥青粘度↑→粘聚力C↑→抗剪强度τ↑（2）沥青与矿物化学性质矿粉对涂敷于周围的沥青分子有吸附作用→靠近界面处粘度↑膜内—结构沥青：粘度高→C大膜外—自由沥青：粘度小→C小图2.2沥青和矿粉相互作用的结构示意图（3）矿物比表面积矿料比面积（单位质量矿料的表面积）影响:沥青用量一定，矿料比面积↑→结构沥青多→C↑（4）沥青用量的影响：当沥青和矿料用量规定时，沥青与矿料的比例是影响沥青混合料抗剪强度的重要因素。（5）矿物的级配类型、粒度、表面性质级配：连续级配黏聚力C及内摩阻角φ均小间断级配黏聚力C及内摩阻角φ均大粒径:粒径D↑→内摩阻角φ↑粒形及粗糙度:近似正方形且粗糙有棱角→C及φ大→τ大2）影响沥青混合料强度的外因（1）温度的影响温度↑→τ↓，C↓，对φ影响小（2）形变速率的影响变形速率↓→C↑，对φ影响小技术性质高温稳定性低温抗裂性耐久性抗滑性施工和易性高温稳定性定义：沥青混合料在高温条件下，承受多次重复荷载不产生过大的累积塑性变形的性质。经长期荷载作用不产生车辙、波浪等现象的性质。影响因素：沥青粘度、沥青与石料相互作用特征、矿料性质。低温抗裂性定义：温度较低时沥青混合料抵抗收缩变形，不产生开裂的性质。沥青路面裂纹原因：①重复荷载→疲劳开裂②低温脆化→变形能力↓→开裂③低温收缩耐久性定义:沥青混合料抵抗长时间的大气因素的反复作用和行车荷载作用的能力。影响因素:沥青的化学性质矿料成分沥青混合料的组成结构沥青用量抗滑性影响因素：矿料表面结构、级配、混合料组成及沥青用量。改善措施：选用耐磨石料，对磨耗率及冲击值有一定要求。注意：硬质石料往往属于酸性石料，需加抗剥离剂。控制沥青用量：沥青用量q↑→表面平滑↑→抗滑性↓施工和易性沥青混合料的施工和易性取决于:矿料级配：适当级配不易产生离析现象沥青粘度及用量气温及施工条件相关技术指标稳定度(Sm)：评价高温稳定性的指标。定义：60℃保温30min以上，以50±5mm/min的速度加荷，试件破坏时的最大荷载（N）即为稳定度。流值(fm)：表示抵抗塑性变形的能力。测试Sm的同时测定试件流动变形，达到最大荷载瞬间的压缩变形值（1/100cm）。空隙率(Vv)：表示沥青混合料密实度的指标Vv↑→热稳定性及抗滑性↑,耐久性↓沥青混合料配合比设计沥青混合料配合比设计主要包括矿质混合料配合组成设计和沥青最佳用量确定两部分。1.矿质混合料的配合组成设计确定沥青混合料类型确定矿质混合料的级配类型矿质混合料配合比例计算2.确定沥青混合料的最佳沥青用量矿质混合料的配合组成设计常用的方法有试算法和图解法和电算法等，此处详细介绍试算法：试算法的基本原理首先假设混合料中某种粒径的颗粒，是由对这一粒径占优势的一种集料组成，其他集料不含这一粒径。据此分别试探各种级料的大致比例，不合适再进行调整，逐步接近，最终达到符合要求的集料的配合比。试算法步骤及方法①求X：选取A料占优势的粒径Ⅰ(mm)，令mbi=mci=0则X=Mi/mai②求Z:选取C料占优势的粒径j(mm)，令mai=mbi=0则Z=Mi/mci③求Y:Y=100-X-Z④核对：按maiX+mbiY+mciZ=Mi，逐级核对。不符合要求，应对X、Y、Z比例进行适当的调整，直到组成的集料满足混合矿料的级配要求。沥青最佳用量的确定沥青最佳用量一般通过马歇尔试验确定，具体作法如下：根据规范推荐的沥青的用量范围，每隔0.5%为一组，选用5个以上的沥青用量，各制备马歇尔试件一组。测定各组试件的技术指标（空隙率、稳定度、流值等）。建立沥青用量-技术指标关系曲线。根据标准要求，在各关系曲线上确定性能合格的沥青用量范围，取其中值为沥青最佳用量。谢谢各位老师！欢迎大家批评指正！