《土木工程材料》課件PPT第8章 瀝青與瀝青混合

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1、 第 一 節(jié) 瀝 青 第 二 節(jié) 瀝 青 混 合 料 第 一 節(jié) 石 油 瀝 青 一 、 石 油 瀝 青 1、 石 油 瀝 青 的 定 義 2、 石 油 瀝 青 的 組 成 與 結(jié) 構(gòu) 3、 石 油 瀝 青 的 技 術(shù) 性 質(zhì) 4、 石 油 瀝 青 的 牌 號 與 應(yīng) 用 5、 石 油 瀝 青 的 調(diào) 配 與 改 性 1、 石 油 瀝 青 的 定 義 ： 石 油 原 油 經(jīng) 蒸 餾 等 提 煉 出 各 種 輕質(zhì) 油 （ 如 汽 油 、 柴 油 等 ） 及 潤 滑 油 以后 的 殘 余 物 ， 或 再 經(jīng) 加 工 而 得 到 的 產(chǎn)品 。 是 由 多 種 極 其 復(fù) 雜 的 碳 氫 化 合 物和

2、 這 些 碳 氫 化 合 物 的 非 金 屬 衍 生 物 所組 成 的 混 合 物 。 分 為 建 筑 石 油 瀝 青 、 道 路 石 油 瀝青 和 普 通 石 油 瀝 青 三 種 。 2、 石 油 瀝 青 的 組 成 與 結(jié) 構(gòu)（ 1） 石 油 瀝 青 的 組 分（ 2） 石 油 瀝 青 的 結(jié) 構(gòu) （ 1） 石 油 瀝 青 的 組 分 飽 和 分 （ 油 分 ） ： 是 瀝 青 中 分 子 量 最 小 和 密 度 最 小的 組 分 ， 呈 淡 黃 色 至 紅 褐 色 的 油 狀 液 體 。 賦 予 石 油 瀝青 以 流 動 性 。 可 溶 于 石 油 醚 、 二 硫 化 碳 、 三 氯 甲

3、 烷 、苯 、 四 氯 化 碳 和 丙 酮 等 有 機 溶 劑 ， 但 不 溶 于 酒 精 。 膠 質(zhì) （ 樹 脂 ） ： 分 子 量 比 油 分 大 ， 呈 黃 色 至 黑 褐 色 的油 狀 液 體 。 大 部 分 屬 于 中 性 樹 脂 ， 賦 予 瀝 青 以 粘 結(jié) 性 、塑 性 和 可 流 動 性 。 可 溶 于 三 氯 甲 烷 、 苯 、 汽 油 等 有 機溶 劑 。 地 瀝 青 質(zhì) （ 瀝 青 質(zhì) ） ： 分 子 量 比 樹 脂 更 大 ， 呈 深 褐色 至 黑 色 固 態(tài) 無 定 形 體 （ 固 體 粉 末 ） 。 決 定 石 油 瀝 青溫 度 敏 感 性 、 粘 性 。 可 溶

4、 于 三 氯 甲 烷 、 二 硫 化 碳 等 有機 溶 劑 ， 染 色 力 強 ， 對 光 的 敏 感 性 強 ， 感 光 后 不 溶 。 （ 2） 石 油 瀝 青 的 結(jié) 構(gòu) 溶 膠 結(jié) 構(gòu) ： 飽 和 分 和 膠 質(zhì) 數(shù) 量 較 多 。 瀝青 質(zhì) 較 少 流 動 性 、 塑 性 較 好 ， 溫 度 敏 感性 大 。 凝 膠 結(jié) 構(gòu) ： 瀝 青 質(zhì) 含 量 適 當(dāng) ， 并 有 較 多的 膠 質(zhì) 分 作 為 保 護 物 質(zhì) 時 。 彈 性 、 粘 性 較好 ， 溫 度 敏 感 性 小 。 溶 -凝 膠 結(jié) 構(gòu) ： 介 于 兩 者 之 間 。 溶膠結(jié)構(gòu)凝膠結(jié)構(gòu) 粘 性 ： 粘 性 是 指 瀝 青

5、 材 料 在外 力 的 作 用 下 ， 瀝 青 粒 子 產(chǎn)生 相 互 位 移 時 抵 抗 變 形 的 能 力 。 一 般 采 用 針 入 度 表 示 。3、 石 油 瀝 青 的 技 術(shù) 性 質(zhì) （ 1） 防 水 性 （ 2） 粘 滯 性 （ 3） 塑 性 （ 4） 溫 度 敏 感 性 （ 5） 大 氣 穩(wěn) 定 性 針 入 度 是 在 溫 度 為 25攝 氏 度 時 ，以 負 重 100克 的 標 準 真 ， 經(jīng) 5秒沉 入 試 樣 中 的 深 度 ， 每 深 1/10毫 米 ， 定 為 1度 。 針入度的測定針 入 度 粘滯度的測定 3、 石 油 瀝 青 的 技 術(shù) 性 質(zhì) （ 1） 防 水

6、性 （ 2） 粘 性 （ 3） 塑 性 （ 4） 溫 度 敏 感 性 （ 5） 大 氣 穩(wěn) 定 性 塑 性 ： 是 指 石 油 瀝 青 在 外 力作 用 下 ， 產(chǎn) 生 變 形 而 不 破 壞 ，除 去 外 力 后 ， 仍 保 持 變 形 后的 形 狀 的 性 質(zhì) 。 用 延 度 表 示 。延 度 是 將 瀝 青 試 樣 制 成 8字 形標 準 試 件 ， 在 規(guī) 定 溫 度 的 水 中 ，以 5cm/min的 速 度 拉 伸 至 試 件斷 裂 時 的 伸 長 值 ， 以 cm為 單 位 延度的測定延 伸 度斷 裂 3、 石 油 瀝 青 的 技 術(shù) 性 質(zhì) （ 1） 防 水 性 （ 2） 粘

7、性 （ 3） 塑 性 （ 4） 溫 度 敏 感 性 （ 5） 大 氣 穩(wěn) 定 性 溫 度 敏 感 性 ： 是 指 石 油 瀝 青的 粘 性 和 塑 性 隨 溫 度 升 降 而變 化 的 性 能 。用 溫 度 軟 化 點 表 示 。 軟化點的測定 3、 石 油 瀝 青 的 技 術(shù) 性 質(zhì) （ 1） 防 水 性 （ 2） 粘 性 （ 3） 塑 性 （ 4） 溫 度 敏 感 性 （ 5） 大 氣 穩(wěn) 定 性 大 氣 穩(wěn) 定 性 ： 是 指 石 油 瀝 青在 熱 、 陽 光 、 氧 氣 和 潮 濕 等因 素 的 長 期 綜 合 作 用 下 抵 抗老 化 的 性 能 。老 化 ： 石 油 瀝 青 隨 著

8、 時 間 的進 展 ， 而 流 動 性 和 塑 性 逐 漸減 少 ， 硬 脆 性 逐 漸 增 大 ， 直至 脆 裂 。用 蒸 發(fā) 損 失 、 蒸 發(fā) 針 入 度表 示 。 4、 石 油 瀝 青 的 牌 號 與 應(yīng) 用 三 大 指 標 ： 針 入 度 、 延 度 、 軟 化 點 ，其 中 針 入 度 是 劃 分 牌 號 的 主 要 依 據(jù) 。 牌 號 越 高 ， 針 入 度 越 大 (越 軟 ） ， 延 度越 大 （ 塑 性 越 好 ） ， 軟 化 點 越 低 （ 耐熱 性 越 差 ） 。 （ 參 見 書 本 表 11-2） 選 用 的 原 則 ： 在 滿 足 設(shè) 計 要 求 的 條 件下 ，

9、牌 號 越 大 越 好 。 5、 瀝 青 的 調(diào) 配 與 改 性 （ 1） 、 瀝 青 的 調(diào) 配 式中1較軟石油瀝青用量（）； 2較硬石油瀝青用量（）； 摻配后的石油瀝青軟化點（）； 1較軟石油瀝青軟化點（）； 2較硬石油瀝青軟化點（）。12 1221 100 %100QQ TT TTQ 5、 瀝 青 的 調(diào) 配 與 改 性 （ 2） 、 瀝 青 的 改 性 隨 著 科 學(xué) 技 術(shù) 的 發(fā) 展 ， 石 油 瀝 青的 性 能 已 不 能 完 全 滿 足 社 會 發(fā) 展 要 求 。 為 此 要 對 其 進 行 改 性 ， 以 滿 足 工程 對 瀝 青 基 材 料 更 高 的 性 能 要 求 。

10、改 性 瀝 青 應(yīng) 具 有 以 下 的 特 性 ： 1、 在 低 溫 條 件 下 有 一 定 的 彈 性 和 塑 性 。 2、 在 高 溫 條 件 下 要 有 足 夠 的 強 度 和 穩(wěn) 定 性 。 3、 在 加 工 和 使 用 條 件 下 具 有 抗 “ 老 化 ” 能 力 。 4、 與 各 種 礦 物 和 結(jié) 構(gòu) 表 面 有 較 強 的 粘 附 力 。 5、 對 構(gòu) 件 變 形 的 適 應(yīng) 性 和 耐 疲 勞 性 。 通 常 以 橡 膠 、 樹 脂 等 作 為 石 油 瀝 青 的 改性 材 料 。 我 國 目 前 使 用 的 聚 合 物 改 性 劑 主 要 有 SBS(屬熱 塑 性 橡 膠

11、 類 )、 SBR(屬 橡 膠 類 )、 EVA及 PE(熱 塑性 樹 脂 類 )三 類 。 I類 (SBS熱 塑 性 橡 膠 類 )聚 合 物 改 性 瀝 青 中 IA型 及 I 一 B型 適 用 于 寒 冷 地 區(qū) ， IC型 適 用 于 較 熱地 區(qū) ， ID型 適 用 于 炎 熱 地 區(qū) 及 重 交 通 量 路 段 。 類 (SBR橡 膠 類 )聚 合 物 改 性 瀝 青 中 一 A適用 于 寒 冷 地 區(qū) ， 一 B和 一 C適 用 于 較 熱 地 區(qū) 。 類 聚 合 物 改 性 瀝 青 ， 如 乙 烯 一 醋 酸 乙 烯 酯 (EVA)、 聚 乙 烯 (PE)改 性 瀝 青 ， 適

12、 用 于 較 熱 和 炎 熱地 區(qū) 。 通 常 要 求 軟 化 點 溫 度 比 最 高 月 使 用 溫 度 的 最大 空 氣 溫 度 高 20 左 右 。 8.2 瀝 青 混 合 料一 、 概 述(一 ) 定 義 瀝 青 混 合 料 是 由 礦 料 （ 如 碎 石 、 石 屑 、 砂 等 ）與 瀝 青 拌 和 而 成 的 混 合 料 的 總 稱 。1、 瀝 青 混 凝 土 混 合 料 ： 由 適 當(dāng) 比 例 的 粗 集 料 、 細 集料 及 填 料 組 成 的 符 合 規(guī) 定 級 配 的 礦 料 ， 與 瀝 青 結(jié) 合料 拌 和 而 制 成 的 符 合 技 術(shù) 標 準 的 瀝 青 混 合 料

13、， 簡 稱AC。2、 瀝 青 碎 石 混 合 料 ： 由 適 當(dāng) 比 例 的 粗 集 料 、 細 集 料及 填 料 （ 或 不 加 填 料 ） 與 瀝 青 拌 和 的 瀝 青 混 合 料（ 壓 實 后 剩 余 空 隙 率 大 于 10 的 瀝 青 混 合 料 ） ， 簡稱 AM。 (二 ) 瀝 青 混 合 料 的 特 點 優(yōu) 點 1.瀝 青 混 合 料 是 彈 塑 性 粘 性 材 料 ， 具 有 一 定的 高 溫 穩(wěn) 定 性 和 低 溫 抗 裂 性 。 2.瀝 青 混 合 料 路 面 有 一 定 的 粗 糙 度 ， 行 車 比較 安 全 。 3.施 工 方 便 ， 速 度 快 ， 養(yǎng) 護 期

14、短 。 4.瀝 青 混 合 料 路 面 可 分 期 改 造 和 再 生 利 用 。 缺 點 易 老 化 引 起 路 面 破 壞 ； 溫 度 穩(wěn) 定 性 差 ， 夏 季 高 溫時 易 軟 化 ； 冬 季 低 溫 時 易 脆 裂 。 (三 ) 瀝 青 混 合 料 的 分 類1、 按 膠 凝 材 料 分 ： 石 油 瀝 青 混 合 料 、 煤 瀝 青改 性 瀝 青 和 乳 化 瀝 青 混 合 料 。2、 按 礦 料 最 大 粒 徑 可 分 為 以 下 幾 種 ：(1) 特 粗 式 粒 徑 37.5mm。(2) 粗 粒 式 最 大 粒 徑 為 26.5mm或 31.5mm。一 般 用 于 高 級 路

15、面 的 基 層 ， 雙 層 式 瀝 青 面層 的 下 層 。(3) 中 粒 式 最 大 粒 徑 為 16mm或 19mm， 一 般 用于 路 面 的 面 層 或 雙 層 式 瀝 青 面 層 的 下 層 。 (4) 細 粒 式 最 大 粒 徑 為 9.5mm或 13.2mm。 一 般 用 于 雙 層 式 瀝 青 路 面 面 層 。(5) 砂 粒 式 最 大 粒 徑 等 于 或 小 于 4.75mm，也 稱 為 瀝 青 石 屑 或 瀝 青 砂 。一 般 用 于 高 級 路 面 上 的 磨 耗 層 。3、 按 礦 質(zhì) 材 料 的 級 配 類 型 分 ： 連 續(xù) 級 配 瀝 青混 合 料 和 間 斷

16、級 配 瀝 青 混 合 料 。 連 續(xù) 級 配 的 瀝 青 混 合 料 按 其 密 實 度 分 為 ： 密級 配 、 半 開 級 配 、 開 級 配 。(1)密 級 配 各 種 粒 徑 的 顆 粒 級 配 連 續(xù) 、 相互 嵌 擠 密 實 的 礦 料 與 瀝 青 結(jié) 合 料 拌 和 而 成 ， 壓 實 后 剩 余 空 隙 率 小 于 10 的 瀝 青 混 合 料 。剩 余 空 隙 率 在 3 6 （ 行 人 道 路 為 2 6 ） 的 為 I型 密 實 式 瀝 青 混 凝 土 混 合料 ； 剩 余 空 隙 率 在 4 10 的 為 II型 半密 實 式 瀝 青 混 凝 土 混 合 科 。 (2

17、) 半 開 級 配 瀝 青 混 合 料 由 適 當(dāng) 比 例 的 粗 集 料 、細 集 料 及 少 量 填 料 （ 或 不 加 填 料 ） 與 瀝 青 結(jié) 合 料 拌和 而 成 ， 壓 實 后 剩 余 空 隙 率 在 10 以 上 的 半 開 式 瀝青 混 合 料 ， 也 稱 瀝 青 碎 石 混 合 料 （ 以 AM表 示 ， 采 用圓 孔 篩 時 用 LS表 示 ） 。(3) 開 級 配 瀝 青 混 合 料 礦 料 級 配 主 要 由 粗 集 料 組成 ， 細 集 料 較 少 ， 礦 料 相 互 撥 開 ， 壓 實 后 空 隙 率 大于 15 的 開 式 瀝 青 混 合 料 。4、 按 瀝 青

18、 混 合 料 施 工 溫 度 分 ： 熱 拌 熱 鋪 瀝 青 混 合料 、 熱 拌 冷 鋪 和 冷 拌 冷 鋪 瀝 青 混 合 料 。 二 、 熱 拌 瀝 青 混 合 料 是 經(jīng) 人 工 組 配 的 礦 質(zhì) 混 合 料 與 粘 稠 瀝 青 在 專 門設(shè) 備 中 加 熱 拌 和 而 成 ， 保 溫 運 輸 至 施 工 現(xiàn) 場 ， 并 在熱 態(tài) 下 進 行 攤 鋪 和 壓 實 的 混 合 料 。(一 ) 瀝 青 混 合 料 的 組 成 結(jié) 構(gòu) 和 影 響 強 度 因 素1、 瀝 青 混 合 料 的 組 成 結(jié) 構(gòu) 級 配 良 好 的 礦 質(zhì) 骨 料 （ 粗 集 料 、 細 集 料 、 礦粉 ） 、

19、 最 佳 用 量 的 瀝 青 膠 結(jié) 物 、 外 摻 材 料 所 構(gòu) 成的 具 有 空 間 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) 的 一 種 多 相 分 散 體 系 (1) 懸 浮 一 密 實 結(jié) 構(gòu) 是 指 礦 質(zhì) 集 料 由 大 到 小 組 成 連 續(xù) 型 密 級 配 的 混合 料 結(jié) 構(gòu) ， 混 合 料 中 粗 集 料 數(shù) 量 較 少 ， 細 集 料 的 數(shù)量 較 多 。 特 點 ： 粘 聚 力 較 大 ， 內(nèi) 摩 阻 角 較 小 ， 密 實 度 較 高 ，但 高 溫 穩(wěn) 定 性 較 差 。 應(yīng) 用 ： 雙 層 或 三 層 結(jié) 構(gòu) 的 瀝 青 路 面 ， 其 中 至 少 必須 有 一 層 1型 密 級 配 瀝

20、 青 混 合 料 。 對 干 燥 地 區(qū) 的 高等 級 公 路 ， 也 可 采 用 這 種 結(jié) 構(gòu) 的 瀝 青 混 合 料 做 表層 。 (2 ) 骨 架 一 間 隙 結(jié) 構(gòu) 是 指 礦 質(zhì) 集 料 屬 于 連 續(xù) 型 開 級 配 的 混 合料 結(jié) 構(gòu) ， 礦 質(zhì) 集 料 中 粗 集 科 較 多 ， 粗 集 料互 相 靠 攏 可 形 成 礦 質(zhì) 骨 架 ， 細 集 料 較 少 。 特 點 ： 空 隙 率 大 ， 耐 久 性 差 ， 瀝 青 與 礦 料的 粘 聚 力 差 ， 熱 穩(wěn) 定 性 較 好 ， 其 強 度 主 要取 決 于 內(nèi) 摩 阻 角 。 當(dāng) 瀝 青 路 面 采 用 這 種 形 式

21、的 瀝 青 混 合 料 時 ， 瀝 青 面 層 下 必 須 作 下 封層 。 (3 ) 骨 架 一 密 實 結(jié) 構(gòu) 間 斷 型 密 級 配 的 瀝 青 混 合 料 既 有 一 定 數(shù) 量 的 粗集 料 形 成 骨 架 結(jié) 構(gòu) ， 又 有 足 夠 的 細 集 料 填 充 到 粗 骨料 之 間 的 空 隙 中 去 。特 點 ： 較 高 的 粘 聚 力 和 內(nèi) 摩 阻 角 ， 結(jié) 構(gòu) 的 密 實 度 、強 度 、 穩(wěn) 定 性 都 比 較 好 。 理 想 型 。 2、 影 響 瀝 青 混 合 料 強 度 的 因 素 路 面 破 壞 的 主 要 原 因 ： 高 溫 時 抗 剪 強 度 不 足 或塑 性

22、變 形 過 剩 而 產(chǎn) 生 推 及 低 溫 時 抗 拉 強 度 不 足 或變 形 能 力 較 差 而 產(chǎn) 生 裂 縫 。 瀝 青 混 合 料 的 三 軸 試 驗 表 明 ： 瀝 青 混 合 料 的 抗 剪強 度 主 要 取 決 于 粘 聚 力 c和 內(nèi) 摩 擦 角 （ ） 。 tgc (1 ) 影 響 瀝 青 混 合 料 內(nèi) 摩 擦 角 的 因 素 表 面 粗 糙 、 有 一 定 棱 角 的 非 針 片 狀 大 粒 徑 骨 料有 較 大 的 內(nèi) 摩 擦 角 ； 在 連 續(xù) 型 開 級 配 中 ， 粗 集 料 的數(shù) 量 較 多 ， 形 成 一 定 的 骨 架 結(jié) 構(gòu) ， 內(nèi) 摩 擦 角 也 較大

23、 ； 瀝 青 含 量 越 少 ， 礦 料 表 面 形 成 的 瀝 青 膜 越 薄 ，內(nèi) 摩 擦 角 越 大 。(2 ) 影 響 瀝 青 混 合 料 粘 聚 力 的 因 素 瀝 青 的 粘 度 越 大 ， 抵 抗 剪 切 變 形 能 力 越 強 ， 混 合料 的 粘 聚 力 就 越 大 。 同 時 ， 瀝 青 的 粘 度 隨 溫 度 升高 而 降 低 ， 混 合 料 的 粘 聚 力 也 明 顯 降 低 。 (二 ) 瀝 青 混 合 料 的 技 術(shù) 性 質(zhì)1、 高 溫 穩(wěn) 定 性定 義 ： 是 指 混 合 料 在 高 溫 （ 通 常 為 60t） 條件 下 ， 經(jīng) 車 輛 荷 載 長 期 重 復(fù)

24、作 用 后 ， 不 產(chǎn)生 車 撤 和 波 浪 等 病 害 的 性 能 。規(guī) 定 ： 采 用 馬 歇 爾 穩(wěn) 定 度 試 驗 （ 包 括 穩(wěn) 定度 、 流 值 、 馬 歇 爾 模 數(shù) ） 來 評 價 瀝 青 混 合料 高 溫 穩(wěn) 定 性 ， 對 于 高 速 公 路 、 一 級 ； 路 、城 市 快 速 路 、 主 干 路 用 瀝 青 混 合 料 ， 還 應(yīng)通 過 動 穩(wěn) 定 度 試 驗 檢 驗 其 抗 車 轍 能 力 。 馬 歇 爾 穩(wěn) 定 度 的 試 驗 方 法 ， 目 前 普 遍 是 測 定 馬歇 爾 穩(wěn) 定 度 （ MS） 、 流 值 （ FL） 和 馬 歇 爾 模 數(shù) （ T）三 項 指

25、 標 。 馬 歇 爾 穩(wěn) 定 度 是 指 標 準 尺 寸 試 件 在 規(guī) 定 溫 度 和加 荷 速 度 下 ， 在 馬 歇 爾 儀 中 所 能 承 受 的 最 大 破 壞 荷載 （ kN） ； 流 值 是 達 到 最 大 破 壞 荷 重 時 試 件 的 垂 直變 形 （ 以 0.lmm計 ） ； 而 馬 歇 爾 模 數(shù) 為 穩(wěn) 定 度 除 以流值 的 商 ， 即 FLMST 10 FLMST 10 式 中 ： T 馬 歇 爾 模 數(shù) (kN mm） ； MS 穩(wěn) 定 度 (kN） ； FL 流 值 （ 0.lmm） 。 馬 歇 爾 模 數(shù) 愈 大 ， 車 轍 深 度 愈 小 ， 高 溫 穩(wěn) 定

26、 性好 。(2) 車 轍 試 驗 動 穩(wěn) 定 度 ： 按 標 準 成 型 方 法 ， 制 成 300mm 300mm 50mm的 瀝 青 混 合 料 試 件 ， 在60 的 溫 度 條 件 下 ， 以 一 定 荷 載 的 輪 子 在 同 一 軌跡 上 作 一 定 時 間 的 反 復(fù) 行 走 ， 形 成 一 定 的 車 轍 深度 ， 然 后 計 算 變 形 進 入 穩(wěn) 定 期 后 每 產(chǎn) 生 lmm輪 轍 試驗 輪 行 車 的 次 數(shù) ， 即 為 動 穩(wěn) 定 度 。 我 國 現(xiàn) 行 國 標 瀝 青 路 面 施 工 及 驗 收 （ GB50092 96） 規(guī) 定 ： 用 于 上 面 層 、 中 面

27、 層 瀝 青 混 凝 土 混 合料 60 、 輪 壓 0.7MPa條 件 下 進 行 車 轍 試 驗 時 的 動 穩(wěn)定 度 ， 高 速 公 路 和 城 市 快 速 路 不 應(yīng) 小 于 800次 mm；對 一 級 公 路 、 城 市 主 干 路 不 應(yīng) 小 于 600次 mm。 影 響 瀝 青 混 合 料 高 溫 穩(wěn) 定 性 的 主 要 因 素 有 瀝 青的 用 量 、 瀝 青 的 粘 度 、 礦 料 的 級 配 、 礦 料 的 尺 寸 、形 狀 等 。 2、 低 溫 抗 裂 性 瀝 青 混 合 料 不 僅 應(yīng) 具 備 高 溫 穩(wěn) 定 性 ， 還 要 具 有低 溫 抗 裂 性 ， 以 保 證 在

28、 冬 季 低 溫 時 不 產(chǎn) 生 裂 縫 。 瀝 青 混 合 料 的 低 溫 裂 縫 是 由 混 合 料 的 低 溫 脆 化 、低 溫 縮 裂 和 溫 度 疲 勞 引 起 的 。 在 混 合 料 組 成 設(shè) 計中 ， 應(yīng) 選 用 稠 度 較 低 、 溫 度 敏 感 性 低 、 抗 老 化 能 力強 的 瀝 青 。 3、 耐 久 性 定 義 ： 在 外 界 各 種 因 素 的 長 期 作 用 下 ， 能 基 本 保持 原 有 性 能 而 不 出 現(xiàn) 剝 落 和 松 散 等 損 壞 的 的 性 質(zhì) 。 瀝 青 路 面 的 使 用 壽 命 與 瀝 青 含 量 有 很 大 關(guān) 系 。 當(dāng) 瀝 青 用

29、量 較 最 終 使 用 量 少 0.5 的 混 合 料 能 使路 面 使 用 壽 命 減 少 一 半 以 上 。 我 國 現(xiàn) 行 規(guī) 范 來 用 空 隙 率 、 飽 和 度 （ 即 瀝 青 填隙 率 ） 和 殘 留 穩(wěn) 定 度 等 指 標 來 表 征 瀝 青 混 合 料 的 耐久 性 。 4、 抗 滑 性 瀝 青 混 合 料 路 面 的 抗 滑 性 與 礦 質(zhì) 集 料 的 微 表 面性 質(zhì) 、 混 合 料 的 級 配 組 成 以 及 瀝 青 用 量 等 因 素 有關(guān) 。 抗 滑 措 施 ： 選 擇 硬 質(zhì) 有 棱 角 的 礦 料 ， 骨 料 的 顆 粒適 當(dāng) 大 些 ， 瀝 青 用 量 少 些

30、 ， 嚴 格 控 制 瀝 青 中 含 蠟量 。 瀝 青 用 量 超 過 最 佳 用 量 的 0.5 ， 即 可 使 抗 滑 系 數(shù)明 顯 降 低 。 ， 含 蠟 量 應(yīng) 不 大 于 3 ， 在 瀝 青 來 源 確有 困 難 時 對 下 面 層 路 面 可 放 寬 至 4 5 。 表 示 路 面 抗 滑 性 的 指 標 有 路 面 摩 擦 系 數(shù) 和 構(gòu) 造 深度 。 摩 擦 系 數(shù) 和 構(gòu) 造 深 度 越 大 ， 路 面 的 抗 滑 性 就 越 好 。 5、 施 工 和 易 性 影 響 混 合 料 施 工 和 易 性 的 主 要 因 素 是 礦 料 級 配 和瀝 青 用 量 。 例 如 ： 粗

31、 細 粒 料 的 顆 粒 大 小 不 宜 相 距 過 大 ， ； 細料 不 宜 太 少 ， 瀝 青 層 就 不 容 易 均 勻 的 留 在 粗 顆 粒表 面 ； 細 顆 粒 材 料 不 宜 過 多 ， 則 使 拌 和 困 難 。 瀝青 用 量 不 宜 過 少 ， 礦 粉 用 量 不 宜 過 多 ， 否 則 混 合料 容 易 產(chǎn) 生 疏 松 ， 不 易 壓 實 ； 反 之 ， 則 容 易 使 混合 料 粘 結(jié) 成 塊 ， 不 易 攤 鋪 。 另 外 ， 氣 候 、 機 械 性 能 、 施 工 能 力 等 外 部 條 件也 會 不 同 程 度 地 影 響 施 工 和 易 性 。 (四 ) 瀝 青

32、混 合 料 的 組 成 材 料1、 瀝 青 在 選 擇 瀝 青 材 料 時 ， 要 考 慮 交 通 量 、 氣 候 條件 、 瀝 青 混 合 料 的 類 型 及 施 工 條 件 等 因 素 。 一 般 路面 的 上 層 宜 用 較 稠 的 瀝 青 ， 下 層 或 聯(lián) 結(jié) 層 宜 用 較 稀的 瀝 青 。 2、 粗 集 料 瀝 青 混 合 料 的 粗 集 料 要 求 潔 凈 、 干 燥 、 無 風(fēng)化 、 無 雜 質(zhì) ， 并 且 具 有 足 夠 的 強 度 和 耐 磨 性 。 瀝 青 混 合 料 用 粗 集 料 有 碎 石 、 破 碎 礫 石 、 篩 選礫 石 和 鋼 渣 等 。 對 用 于 瀝

33、青 表 層 的 粗 集 料 ， 應(yīng) 選 用 堅 硬 、 耐磨 、 韌 性 好 的 碎 石 或 破 碎 礫 石 。 篩 選 礫 石 和 鋼 渣 只 能 用 于 三 級 或 三 級 以 下 的 公路 ， 而 且 篩 選 礫 石 一 般 只 適 用 于 瀝 青 路 面 的 下 層 。鋼 渣 應(yīng) 有 6個 月 以 上 的 存 放 期 ， 并 應(yīng) 經(jīng) 過 試 驗 合 格 后方 可 使 用 。 3、 細 集 料 拌 制 瀝 青 混 合 料 的 細 集 料 ， 可 以 用 天 然 砂 、 人工 砂 或 石 屑 。 細 集 料 應(yīng) 潔 凈 、 干 燥 、 無 風(fēng) 化 、 無 雜質(zhì) ， 并 且 與 瀝 青 有

34、良 好 的 粘 結(jié) 力 。4、 礦 粉 礦 粉 是 由 石 灰 巖 或 巖 漿 巖 中 的 強 基 性 巖 石 (憎 水性 石 料 )經(jīng) 磨 制 而 成 的 ， 也 可 以 由 石 灰 、 水 泥 、 粉 煤灰 代 替 。 礦 粉 要 求 潔 凈 ， 干 燥 ， 與 瀝 青 有 較 好 的 粘 結(jié)性 。 礦 粉 的 質(zhì) 量 應(yīng) 符 合 表 10 9的 要 求 。 v 試 驗 室 配 合 比 設(shè) 計 分 為 礦 質(zhì) 混 合 料 配 合 組 成 設(shè) 計和 瀝 青 最 佳 用 量 確 定 。v 1.礦 質(zhì) 混 合 料 的 配 合 組 成 設(shè) 計 v目 的 ： 選 配 一 個 具 有 足 夠 密 實

35、度 、 并 且 有 較 高 內(nèi) 摩 阻力 的 礦 質(zhì) 混 合 料 。v 1)確 定 瀝 青 混 合 料 類 型v 瀝 青 混 合 料 的 類 型 ， 根 據(jù) 道 路 等 級 、 路 面 類 型 、 所處 的 結(jié) 構(gòu) 層 位 ， 按 表 選 定 。v 2)確 定 礦 質(zhì) 混 合 料 的 級 配 范 圍v 根 據(jù) 已 確 定 的 瀝 青 混 合 料 類 型 ， 查 閱 規(guī) 范 推 薦 的 礦質(zhì) 混 合 料 級 配 范 圍 表 ， 可 確 定 所 需 的 級 配 范 圍 。 8.3 瀝 青 混 合 料 配 合 比 設(shè) 計 v3)礦 質(zhì) 混 合 料 配 合 比 例 計 算v (1)組 成 材 料 的

36、原 始 數(shù) 據(jù) 測 定 根 據(jù) 現(xiàn) 場 取 樣 ， 對 粗集 料 、 細 集 料 和 礦 粉 進 行 篩 析 試 驗 ， 按 篩 析 結(jié) 果 分 別繪 出 各 組 成 材 料 的 篩 分 曲 線 。 同 時 測 出 各 組 成 材 料 的相 對 密 度 。v (2)計 算 組 成 材 料 的 配 合 比 根 據(jù) 各 組 成 材 料 的 篩 析試 驗 資 料 ， 采 用 圖 解 法 或 試 算 (電 算 )法 ， 計 算 符 合 要求 級 配 范 圍 的 各 組 成 材 料 用 量 比 例 。v (3)調(diào) 整 配 合 比 計 算 得 的 合 成 級 配 應(yīng) 根 據(jù) 下 列 要 求作 必 要 的

37、配 合 比 調(diào) 整 。v 一 般 情 況 ， 合 成 級 配 曲 線 盡 量 接 近 設(shè) 計 級 配 中 限 ，尤 其 應(yīng) 使 0.075mm、 2.36mm和 4.75mm篩 孔 的 通 過 量盡 量 接 近 設(shè) 計 級 配 范 圍 的 中 限 ； v 對 高 速 公 路 、 一 級 公 路 、 城 市 快 速 路 、 主 干 路 等 交通 量 大 、 軸 載 重 的 道 路 ， 宜 偏 向 級 配 范 圍 的 下 (粗 )限 。對 一 般 道 路 、 中 小 交 通 量 或 人 行 道 路 等 宜 偏 向 級 配 范圍 的 上 (細 )限 ；v 合 成 級 配 曲 線 應(yīng) 接 近 連 續(xù)

38、的 或 合 理 的 間 斷 級 配 ， 但不 應(yīng) 過 多 的 犬 牙 交 錯 。 當(dāng) 經(jīng) 過 再 三 調(diào) 整 ， 仍 有 兩 個 以上 的 篩 孔 超 出 級 配 范 圍 時 ， 必 須 對 原 材 料 進 行 調(diào) 整 或更 換 原 材 料 重 新 試 驗 。v 2 確 定 瀝 青 混 合 料 的 最 佳 瀝 青 用 量 OAC v 1)制 備 試 樣 101.6mm 63.5mm圓 柱 體 試 件 的 成 型 。v (1)按 確 定 的 礦 質(zhì) 混 合 料 配 合 比 ， 計 算 各 種 礦 質(zhì) 材 料 的用 量 。v (2)根 據(jù) 表 推 薦 的 瀝 青 用 量 范 圍 ， 按 每 0.5

39、%變 化 制 備 v56組 不 同 瀝 青 用 量 馬 歇 爾 試 件 (或 經(jīng) 驗 的 瀝 青 用 量 范圍 )， 估 計 適 宜 的 瀝 青 用 量 (或 油 石 比 )。v 2)測 定 物 理 指 標 v 為 確 定 瀝 青 混 合 料 的 瀝 青 最 佳 用 量 ， 需 測 定 瀝 青 混 合料 的 物 理 指 標 。v 視 密 度 可 用 水 中 重 法 、 表 干 法 、 體 積 法 或 封 蠟 法 等方 法 測 定 。v ma -mwv s = - wv mav s試 件 的 視 密 度 (g cm3)；v ma干 燥 試 件 的 空 中 質(zhì) 量 (g)； v mw試 件 的 水

40、 中 質(zhì) 量 (g)；v w常 溫 水 的 密 度 ， 約 等 于 1g/cm3。vA、 水 中 重 法 ： 僅 適 用 于 密 實 的 I型 瀝 青 混 凝 土 試 件 使用 ， 但 不 適 用 于 使 用 了 吸 水 性 大 的 集 料 的 瀝 青 混 合 料試 件 。 -視 密 度vB、 表 干 法 ： 適 用 于 表 面 較 粗 但 較 密 實 的 I型 或 型 瀝青 混 凝 土 試 件 使 用 ， 但 不 適 用 于 吸 水 率 大 于 2%的 瀝 青混 凝 土 試 件 。 -毛 體 積 密 度vC、 蠟 封 法 ： 凡 吸 水 率 大 于 2%的 I型 或 型 瀝 青 混 凝土 試

41、 件 及 瀝 青 碎 石 混 合 料 試 件 ， 不 能 用 水 中 重 法 或 表干 法 測 定 時 ， 應(yīng) 用 蠟 封 法 測 定 。 -蠟 封 毛 體 積 密 度vD、 體 積 法 ： 僅 適 用 于 空 隙 率 瀝 青 碎 石 混 合 料 及 大 空隙 透 水 性 開 級 配 瀝 青 混 合 料 試 件 。 v 理 論 密 度 v指 壓 實 瀝 青 混 合 料 試 件 全 部 為 礦 料 (包 括 礦 料 內(nèi) 部 孔 隙 )和 瀝 青 所 組 成 (空 隙 率 為 零 )的 最 大 密 度 。v A當(dāng) 試 件 的 油 石 比 (即 瀝 青 與 礦 料 的 質(zhì) 量 比 )為 Pa時 ，試

42、 件 的 理 論 密 度 按 式 下 計 算 ：v 100+Pav t = -vB當(dāng) 試 件 的 瀝 青 含 量 (瀝 青 質(zhì) 量 占 瀝 青 混 合 料 總 質(zhì) 量 的百 分 率 )為 Pb時 ， 試 件 的 理 論 密 度 t按 下 式 計 算 ：v aann rPrPrPrP 2211 t =v t理 論 密 度 (g cm3)v P1Pn各 種 礦 料 的 配 合 比 (礦 料 總 和 為 v =100)； v P1Pn一 各 種 礦 料 的 配 合 比 (礦 料 與 瀝 青 之 和 為v +Pb=100)； v r1rn各 種 礦 料 與 水 的 相 對 密 度 v Pa油 石 比

43、(瀝 青 與 礦 料 的 質(zhì) 量 比 )( )；bbnn rPrPrPrP 2211 100 n Pi1 n iP1 vPb瀝 青 含 量 (瀝 青 質(zhì) 量 占 瀝 青 混 合 料 總 質(zhì) 量v 的 百 分 率 )( )； vrb一 瀝 青 的 相 對 密 度 (25 25 ) v 試 件 的 空 隙 率 VV。 取 1位 小 數(shù) 。v指 壓 實 瀝 青 混 合 料 內(nèi) 礦 料 及 瀝 青 以 外 的 空 隙 (不 包 括 礦料 自 身 內(nèi) 部 的 孔 隙 )的 體 積 占 試 件 總 體 積 的 百 分 率 。vVV試 件 的 空 隙 率 ( )；100)1( tsVV v試 件 的 瀝 青

44、 體 積 百 分 率 (VA) ： 指 壓 實 瀝 青 混 合 料 試 件內(nèi) 瀝 青 部 分 的 體 積 占 試 件 總 體 積 的 百 分 率 。vVA瀝 青 混 合 料 試 件 的 瀝 青 體 積 百 分 率 ( )v 試 件 中 的 礦 料 間 隙 率 VMA， 取 1位 小 數(shù) 。v指 壓 實 瀝 青 混 合 料 試 件 內(nèi) 礦 料 部 分 以 外 體 積 占 試 件 總體 積 的 百 分 率 ， 即 試 件 空 隙 率 與 瀝 青 體 積 百 分 率 之 和 。wr sPVA bb wba a rP sPVA )100( 100 vVMA=VA+VVvVMA瀝 青 混 合 料 試 件

45、 的 礦 料 間 隙 率 ( )。v 試 件 的 瀝 青 飽 和 度 VFA， 取 1位 小 數(shù) 。v VA+VVv VFA= -v VAvVFA瀝 青 混 合 料 試 件 的 瀝 青 飽 和 度 ( )。v3)測 定 力 學(xué) 指 標 -馬 歇 爾v (1)馬 歇 爾 試 件 在 恒 溫 水 槽 中 保 溫 3040min， 放 入 加 載設(shè) 備 加 載 ， 由 荷 載 測 定 裝 置 讀 取 的 最 大 值 為 穩(wěn) 定 度(MS) kN。 v(2)流 值 ： 由 流 值 計 及 位 移 傳 感 器 測 定 裝 置 讀 取 的 試 件垂 直 變 形 (FL) 0.1mm。v(3)馬 歇 爾 模

46、 數(shù) 穩(wěn) 定 度 /流 值v4)馬 歇 爾 試 驗 結(jié) 果 分 析v(1)繪 制 瀝 青 用 量 與 物 理 一 力 學(xué) 指 標 關(guān) 系 圖 v 以 瀝 青 用 量 為 橫 坐 標 ， 以 視 密 度 、 空 隙 率 、 飽 和 度 、穩(wěn) 定 度 和 流 值 為 縱 坐 標 ， 將 試 驗 結(jié) 果 繪 制 成 瀝 青 用 量與 各 項 指 標 的 關(guān) 系 曲 線v(2)根 據(jù) 穩(wěn) 定 度 、 密 度 和 空 隙 率 確 定 最 佳 瀝 青 用 量 初 始值 (OAC1) 從 圖 中 取 相 應(yīng) 于 穩(wěn) 定 度 最 大 值 的 瀝 青 用 量a1， 相 應(yīng) 于 密 度 最 大 值 的 瀝 青 用

47、 量 a2， 和 相 應(yīng) 于 規(guī) 定空 隙 率 范 圍 的 中 值 的 瀝 青 用 量 a3， 求 取 三 者 的 平 均 值作 為 v最 佳 瀝 青 用 量 的 初 始 值 OAC1。v OACl (a1+a2+a3) 3 v(3)根 據(jù) 符 合 各 項 技 術(shù) 指 標 的 瀝 青 用 量 范 圍 確 定 瀝 青 最佳 用 量 初 始 值 (OAC2) v求 出 各 指 標 符 合 瀝 青 混 合 料 技 術(shù) 標 準 的 瀝 青 用 量 范 圍OACminOACmax， 其 中 值 為 OAC2。v OAC2 (OACmin+OACmax) 2 v (4)根 據(jù) OAC1和 OAC2綜 合

48、確 定 瀝 青 最 佳 用 量 (OAC) v 按 最 佳 瀝 青 用 量 的 初 始 值 OAC1在 圖 中 求 取 相 應(yīng) 的 各項 指 標 值 ， 檢 查 其 是 否 符 合 馬 歇 爾 設(shè) 計 配 合 比 技 術(shù) 標準 。v 檢 驗 VMA是 否 符 合 要 求 ， 如 能 符 合 時 ， 由 OAC1及 OAC2綜 合 決 定 最 佳 瀝 青 用 量 OAC。 如 不 能 符 合 ， 應(yīng) 調(diào) 整 級 配 ， v重 新 進 行 配 合 比 設(shè) 計 馬 歇 爾 試 驗 ， 直 至 各 項 指 標 均 能符 合 要 求 為 止 。v(5)根 據(jù) 氣 候 條 件 和 交 通 特 性 調(diào) 整

49、最 佳 瀝 青 用 量 。v 對 熱 區(qū) 道 路 以 及 車 輛 渠 化 交 通 的 高 速 公 路 、 一 級 公路 、 城 市 快 速 路 、 主 干 路 ， 預(yù) 計 有 可 能 造 成 較 大 車 轍的 情 況 時 ， 可 以 在 中 限 值 OAC2與 下 限 OACmin范 圍 內(nèi)決 定 ， 但 一 般 不 宜 小 于 中 限 值 OAC2的 0.5 。v 對 寒 區(qū) 道 路 以 及 一 般 道 路 ， 最 佳 瀝 青 用 量 可 以 在 中限 值 OAC2與 上 限 值 OACmax范 圍 內(nèi) 決 定 ， 但 一 般 不 宜 大于 中 限 值 OAC2的 0.3 。v5)水 穩(wěn) 定

50、 性 檢 驗v 按 最 佳 瀝 青 用 量 OAC制 作 馬 歇 爾 試 件 進 行 浸 水 馬 歇 爾試 驗 (或 真 空 飽 水 馬 歇 爾 試 驗 )。 v(1)殘 留 穩(wěn) 定 度 試 驗 v標 準 試 件 在 規(guī) 定 溫 度 下 浸 水 48h(或 經(jīng) 真 空 飽 水 后 ， 再浸 水 48h)， 測 定 浸 水 殘 留 穩(wěn) 定 度 。v (2)水 穩(wěn) 定 性 一 殘 留 穩(wěn) 定 度 指 標 校 核 v規(guī) 范 (GBJ9293)規(guī) 定 ， I型 瀝 青 混 凝 土 不 低 于 75 型瀝 青 混 凝 土 不 低 于 70 。v 6)抗 車 轍 能 力 檢 驗 -動 穩(wěn) 定 度 v規(guī) 范 (GBJ9293)規(guī) 定 ， 用 于 上 面 層 、 中 面 層 的 瀝 青 混合 料 ， 在 60 時 車 轍 試 驗 的 動 穩(wěn) 定 度 ， 對 高 速 公 路 、城 市 快 速 路 宜 不 小 于 800次 mm； 對 一 級 公 路 及 城 市干 路 宜 不 小 于 600次 mm。v