沥青混合料化学分析试验作业指导书

沥青混合料化学分析试验作业指导书

沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。

一、沥青混合料分类

沥青混合料可根据矿物级配、矿料最大粒径、结构形式以及施工工艺进行分类。

1．按矿料级配分类

（1）密级配沥青混凝土混合料：各种粒径的颗粒级配连续、相互嵌挤密实的矿料，与沥青拌合而成，且压实后的剩余空隙率小于l0％的混凝土混合料。剩余空隙率为3％～6％(行人道路2％～6％)的是I型密实式改性沥青混凝土混合料；剩余空隙率为4％～10％的是Ⅱ型半密实式改性沥青混凝土混合料。代表类型有沥青混凝土、沥青稳定碎石。

（2）半开级配沥青混合料：由适当比例的粗集料、细集料及少量填料(或不加填料)与沥青拌合而成，压实后剩余空隙率在10％以上的半开式改性沥青混合料。代表类型有改性沥青稳定碎石，用AM表示。

（3）开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料组成，细集料和填料较少，采用高黏度沥青结合料粘结形成，压实后空隙率大于15％的开式沥青混合料。代表类型有排水式沥青磨耗层混合料，以0GFC表示；另有排水式沥青稳定碎石基层．以ATPB表示。

（4）间断级配沥青混合料：矿料级配组成中缺少l个或几个档次而形成的级配间断的沥青混合料。代表类型有沥青玛碲脂碎石(SMA)。

2．按矿料粒径分类

（1）砂粒式沥青混合料：矿料最大粒径等于或小于4．75mm的沥青混合料，也称为沥青石屑或沥青砂。

（2）细粒式沥青混合料：矿料最大粒径为9.5mm或13.2mm的沥青混合料。

（3）中粒式沥青混合料：矿料最大粒径为16mm或19mm 的沥青混合料。

（4）粗粒式沥青混合料：矿料最大粒径为26.5mm或31.5mm的沥青混合料。

（5）特粗式沥青混合料：矿料的最大粒径等于或大于37.5mm的沥青混合料。

3．按组成结构分类

（1）密实一悬浮结构：在采用连续密级配矿料配制的沥青混合料中，一方面矿料的颗粒由大到小连续分布，并通过沥青胶结作用形成密实结构。另一方面较大一级的颗粒只有留出充足的空间才能容纳下一级较小的颗粒，这样粒径较大的颗粒就往往被较小一级的颗粒挤开，造成粗颗粒之间不能直接接触，也就不能相互支撑形成嵌挤骨架结构，而是彼此分离悬浮于较小颗粒和沥青胶浆中间，这样就形成了密实

一悬浮结构的沥青混合料。工程中常用的AC—I型沥青混凝土就是这种结构的典型代表。

（2）骨架一空隙结构：当采用连续开级配矿料与沥青组成沥青混合料时，由于矿料大多集中在较粗的粒径上，所以粗粒径的颗粒可以相互接触，彼此相互支撑，形成嵌挤的骨

架。但因很少含有细颗粒，粗颗粒形成的骨架空隙无法填充，从而压实后在混合料中留下较多的空隙，形成骨架一空隙结构。工程中使用的沥青碎石混合料(AN)和排水沥青混合料(OGFC)是典型的骨架空隙型结构。

（3）密实一骨架结构：当采用间断型密级配矿料与沥青组成沥青混合料时，由于矿料颗粒集中在级配范围的两端，缺少中间颗粒，所以一端的粗颗粒相互支撑嵌挤形成骨架，另一端较细的颗粒填充于骨架留下的空隙中间，使整个矿料结构呈现密实状态，形成密实一骨架结构。沥青碎石玛碲脂混合料(SMA)是一种典型的骨架密实型结构。

4．按施工温度分类

（1）热拌热铺沥青混合料：沥青与矿料经加热后拌合，并在一定的温度下完成摊铺和碾压施工过程的混合料。

（2）常温沥青混合料：采用乳化沥青或稀释沥青在常温下(或者加热温度很低)与矿料拌合，并在常温下完成摊铺和碾压过程的混合料。

二、沥青混合料的基本特性

1．高温稳定性

沥青混合料的高温稳定性是指在夏季高温条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作用而不发生过大的累积塑性变形的能力。沥青混合料路面在车轮作用下受到垂直力和水平力的综合作用，能抵抗高温而不产生车辙和波浪等破坏现象的为高温稳定性符合要求。

2．低温抗裂性

沥青混合料为弹性一粘性一塑性材料，其物理性质随温度而有很大变化。沥青混合料在低温下抵抗断裂破坏的能力，称为低温抗裂性能。

3．耐久性

沥青混合料的耐久性是指其在修筑成路面后，在车辆荷载和大气因素（如阳光、空气和雨水等）的长期作用下，仍能基本保持原有性能的能力。沥青混合料的耐久性与组成材料的性质有密切关系，在大气因素下，沥青的化学组成会产生转化，油分减少，沥青质增加，使沥青的塑性逐渐消失而脆性增加，路面使用品质下降，产生龟裂破坏，通常称为“老化”。路面老化的速度，在一定程度上反映了路面材料抵抗自然因素作用的能力，常用气候稳定性来表示。一般采用马歇尔试验测定沥青混合料试件的空隙率、饱和度和残留稳定度等指标，来评价沥青混合料的耐久性。

4．抗滑性

随着公路等级的提高和车辆行驶速度的加快，对沥青混凝土路面的抗滑性提出了更高的要求。路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面性质等因素有关。面层集料应选用质地坚硬具有棱角的碎石，通常采用玄武岩。采取适当增大集料粒径，适当减少一些沥青用量及严格控制沥青的含蜡量等措施，均可提高路面的抗滑性。

5．施工和易性

影响沥青混合料施工和易性的因素很多，如当地气温、施工条件以及混合料性质等。单纯从混合料材料性质而言，影响施工难易性的首先是混合料的级配情况。此外，当沥青用量过少，或矿粉用量过多时，混合料容易产生疏松，不易压实；反之，如沥青用量过多，或矿粉质量不好，则容易使混合料粘结成块，不易摊铺。间断级配混合料的施工和易性就较差。

三、沥青混合料原材料选用原则

1．沥青材料

不同型号的沥青材料，具有不同的技术指标，适用于不同等级、不同类型的路面，在选择沥青材料的时候，要考虑到气候条件、交通量、施工方法等情况。寒冷地区宜选用稠度较小，延度较大的沥青，以免冬季裂缝；较热地区选用稠

度较大，软化点高的沥青，以免夏季泛油、发软。一般路面的上层宜用较稠的沥青，下层和联结层宜用较稀的沥青。

2．粗集料

沥青混合料的粗集料要求洁净、干燥、无风化、无杂质，并且具有足够的强度和耐磨性。一般选用高强、碱性的岩石轧制成接近于立方体、表面粗糙、具有棱角的颗粒。

沥青混合料对粗集料的级配不单独提出要求，只要求它与细集料、矿粉组成的矿质混合料能符合相应的沥青混合料的矿料级配范围。每种混合料按空隙率分为I型 (空隙率为３％～６％)和 II型（空隙率为6％～10％）两种。一种粗集料不能满足要求时，可用两种以上、不同级配的粗集料掺合使用。

3．细集料

沥青混合料的细集料可根据当地条件及混合料级配要求选用天然砂或人工砂，在缺少砂的地区，也可用石屑代替。细集料同样应洁净、粘土含量不大于３％。

4．矿粉

矿粉是由石灰岩或岩浆岩中的憎水性岩石磨制而成的，也可以利用工业粉末、废料、粉煤灰等代替，但用量不宜超过矿料总量的２％。其中粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50％，粉煤灰的烧失量应小于12％，塑性指数应小于４％。矿粉表观密度应不小于2.50g/cm3，粗度通过0.075mm筛孔

的应大于75％，亲水系数(矿粉在水中体积与在煤油中的体积之比）应小于１，矿粉应干燥、不含泥土杂质和石块，含水量应不大于１％。

四、沥青混合料配合比设计原则

沥青混合料配合比设计的主要任务就是确定粗集料、细集料、矿粉和沥青材料相互配合的最佳组成比例，使之既能满足沥青混合料的技术要求（如强度、稳定性、耐久性和平整度等）又符合经济的原则。沥青混合料配合比设计步骤如下：

1．选择矿质混合料配合比例

确定沥青混合料所用公路等级、路面类型，哪一结构层以及具体要求，选择沥青混合料的类型，并参照《公路沥青路面施工技术规范》推荐的级配作为沥青混合料的设计级配；测定矿料的密度、吸水率、筛分情况和沥青的密度；采用图解法或数解法求出已知级配的粗集料、细集料和矿粉之间的比例关系。

2．确定沥青最佳用量

采用马歇尔试验法来确定沥青最佳用量，按所设计的矿料配合比配制五组矿质混合料，每组按规范推荐的沥青用量范围加入适量沥青，并按0.5%的间隔递增，拌合均匀制成马歇尔试件，进行试验，测出试件的密实度、稳定度和流值等，并确定出最佳沥青用量。