6.2热拌热铺沥青混合料

不低于90
不低于90，不超过120 80~110,不低于75 不低于50 路面冷却后
高温稳定性
概念
夏季高温经车辆荷载长期重复作用后，不产生 车辙和波浪等病害的性能。
评定高温稳定性的方法
马歇尔试验；沥青混合料单轴压缩试验；沥青 混合料三轴压缩试验；沥青混合料车辙试验。
提高温度稳定性的措施
用高稠度沥青提高抵抗变形的能力；用最佳级 配矿料可提高温度稳定性；用碱性岩石可以增加沥 青与矿料的粘结力；用碱性矿粉可增强高温稳定性。
LS-30
LS-25 LS-20 LS-15 LS-10 LS-5
30
25 20 15 10 5 15 20
细粒式
抗滑表层
第二节
热拌热铺沥青混合料
组成结构和强度形成原理
沥青混合料的组成结构 沥青混合料的组成结构类型 沥青混合料的强度形成原理 影响沥青混合料抗剪强度的因素 沥青混合料组成材料的技术要求 沥青混合料的技术性质和技术标准 沥青混合料的组成设计
密实骨架结构
属于间断型密级配，粗集料数量较多，可以形 成骨架，细集料的数量又能全部填充骨架的空隙， 这种结构密实度大，是最理想的一种结构类型。受 力特点是：粘聚力较大(c↑)，内摩阻力较大(φ ↑)。
三种典型结构组成结构示意图
观看动画
a)
b)
c)
沥青混合料的强度形成原理
沥青混合料路面结构破坏的原因
概念
低温抗裂性
沥青混合料在低温条件下不产生裂缝的性能。
低温抗裂性所包含的内容
温度收缩系数； 抗拉强度； 劲度模量； 破坏应变。
影响因素
与沥青的性质及混合料的组成结构有关； 与矿料的级配、沥青用量及施工质量的控制有 关。
耐久性
影响因素
组成材料的性质； 沥青用量； 沥青混合料的组成结构； 空隙率。
马歇尔试验指标
粗集料
沥青混合料组成材料的技术要求
沥青混合料用粗集料包括碎石、破碎砾石、筛 选砾石、钢渣、矿渣等，但高速公路和一级公路不得 使用筛选砾石和矿渣。 粗集料的技术要求
细集料的技术要求
细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有 适当的颗粒级配，其质量应符合规定要求。细集料 的洁净程度，天然砂以小于0.075㎜含量的百分数表 示，石屑和机制砂以砂当量（适用于0～4.75㎜）或 亚甲蓝值（适用于0～2.36㎜或0～0.15㎜）表示。
热拌沥青混合料种类
特粗式 细粒式 粗粒式 砂粒式 中粒式
抗滑表层
沥青混合料筛孔径对比
混合料 类 别 特粗式 粗粒式 方孔筛系列 沥 青 混凝土 AC-30 沥青 碎石 AM-40 AM-30 集料最大 粒径(mm) 37.5 31.5 沥 青 混凝土 LH-40 或LH-35 LS-40 LS-35 对应的圆孔筛系列 沥青 碎石 集料最大 粒径(mm) 50 40 35
AC-25
中粒式 AC-20 AC-16 AC-13 AC-10 砂粒式 AC-5 AK-13 AK-16
AM-25
AM-20 AM-16 AM-13 AM-10 AM-5 -
26.5
19.0 16.0 13.2 9.5 4.75 13.2 16.0
LH-30
LH-25 LH-20 LH-15 LH-10 LH-5 LH-15 LH-20
沥青粘度(η)对抗剪强度(τ)的影响
随 随沥青粘度提高，混合料粘结力增大，内摩擦 角稍有提高。
沥青与矿料间的吸附作用对(τ)的影响
沥青与矿料的物理吸附
沥青材料与矿料之间在分子引力的作用下，所 形成的一种定向多层吸附层。与沥青中表面活性物 质和沥青分子的亲和力有关。特点：在干燥状态下 才具有一定的粘附力，不能保证水稳定性。
密级配沥青混凝土马歇尔试验技术标准 沥青稳定碎石马歇尔试验技术标准 SMA混合料马歇尔试验技术要求 OGFC混合料技术要求 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求 沥青混合料水稳定性检验技术要求 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变技术要求 沥青混合料试件渗水系数技术要求
设计任务
沥青混合料的组成设计
确定粗集料、细集料、矿粉的最优用量比例； 确定最佳沥青用量。
沥青混合料的最佳沥青用量的确定
确定沥青混合料类型
沥青混合料的类型，根据道路等级、路面类型 及所处的结构层位，参照相关的设计规范选定。
确定工程设计的级配范围
按已确定的沥青混合料类型，查阅规范推荐的 矿质混合料级配范围表以确定所需的级配范围。密 级配沥青可选择粗型(C型)或细型(F型)混合料。夏 季温度高重载交通多的路段，选用粗型混合料(AC-C 型)和较高的设计空隙率。
沥青混合料组成材料的技术要求
矿粉的技术要求
干燥、洁净，泥土含量应小于3％；采用碱性 岩石磨制的矿粉；有足够的细度，小于0.075mm的 石粉大于80% ；可用水泥及部分消石灰粉代替部 分矿粉，代替数量不宜超过矿料总量的3%；粉煤 灰作为填料使用时，烧失量应小于12％，塑性指数 应小于4％；由粗集料、细集料、矿粉组成的矿质 混合料，级配应符合技术规范规定的级配范围要求。
属于连续型密级配，细集料用量多，粗集料用 量少，不能形成骨架，悬浮在细集料中。受力特点 是：粘聚力较大(c↑)，内摩阻力较小(φ ↓)。
骨架空隙结构
属于连续型开级配，粗集料用量多，可以形成 骨架，细集料用量少，不能完全填充骨架空隙，所 以混合料空隙率大、耐久性差，沥青与矿料的粘聚 力差，热稳性较好。受力特点是：粘聚力较小(c↓)， 内摩阻力较大(φ ↑)。
石油沥青
140~160 125~160 130~150 120~150
煤沥青
100~130 90~120 80~120 80~110
施工现场温度(℃)
摊铺温度(℃) 碾压温度(℃) 碾压终了温度(℃) 开放交通温度(℃)
不低于120~150
不低于110~130 110~140,不低于110 不低于70 路面冷却后
沥青用量少，不能形成结构沥青的膜层来粘 结矿料；沥青用量适当，结构沥青数量多，胶浆具 有最优粘聚力；沥青用量过多，形成自由沥青粘 结，胶浆粘聚力随自由沥青含量的增加而降低，内 摩擦角也降低。
试验温度(T)对(τ)的影响
试验温度的影响
随温度升高，粘聚力显著减小，变形能力增 强；随温度降低，粘聚力提高，内摩擦角变化不 大，抗剪强度增加。
如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求 范围，按下式求取3者的平均值作为OAC1。
a1 a 2 a 3 OAC 1 3
对所选择试验的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰 值(最大值经常在曲线的两端)时，可直接以目标空隙率所对应 的沥青用量a3作为OAC1，但OAC1必须介于OACmin ～OACmax 的范围内，否则应重新进行配合比设计。
沥青与矿料的化学吸附
沥青酸与矿料金属阳离子产生化学反应，在矿 料表面构成的单分子化学吸附层。特点：粘结力强， 可保证水稳定性。
沥青与矿料间的吸附作用对(τ)的影响
结构 沥 青 结 构沥 青 自由 沥 青
矿料
矿料
Leabharlann Baidu
矿料
矿料
结构沥青特点
观看动画
化学组分重新排列，沥青粘度提高；在碱性矿 料表面发育厚，酸性矿料表面发育薄；沥青粘聚力 增加，矿料间产生刚性联结。
矿料比面对(τ)的影响
矿料比面概念
单位质量集料的总表面积。
矿料比面对(τ )的影响
粗集料比面为0.5 ~ 3 m2/ kg；矿粉的比面为 300 ~ 2000 m2/ kg ；在相同沥青用量情况下 ,矿粉的 比面大，结构沥青数量多，沥青混合料粘聚力高。
沥青用量的影响
沥青用量对(τ)的影响
观看动画
沥青路面抗滑性的要求
路段分类 指标值
公路等级
环境不良路段 构造深度 TD(mm) 0.6~0.8 (1.0~1.2) 0.3~0.5 (1.0~1.2) 0.2~0.4 (1.0~1.2) 石料磨光值 PSV 47~50 42~45 ≥40
高速公路 一级公路 二级公路 三、四级 公 路
沥青混合料的技术标准 JTG F40-2004
组成结构和强度形成原理
沥青混合料组成结构理论
表面理论
粗集料、细集料和填料经人工组配成密实的级 配矿质骨架，由沥青分布其表面，将它们胶结成为 一个具有强度的整体。
胶浆理论
沥青混合料是一种多级空间网状结构的分散系， 由粗分散系、细分散系和微分散系三级分散体系组 成。
密实悬浮结构
沥青混合料的组成结构类型
第二节
教学目标
热拌热铺沥青混合料
学习沥青混合料的组成结构类型； 合理选用各种原材料； 正确应用沥青混合料的技术性质和技术标准； 会配合比组成设计和确定最佳沥青用量。
教学重点
沥青混合料抗剪强度的影响因素。
教学难点
最佳沥青用量的确定。
第二节
热拌热铺沥青混合料
热拌沥青混合料概念
经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设 备中加热拌和而成，用保温运输工具运送至施工现 场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料，通称热 拌热铺沥青混合料，简称热拌沥青混合料。
影响沥青混合料抗剪强度(τ)的因素
内因
沥青粘度(η )对抗剪强度(τ )的影响 沥青与矿料间的吸附作用对(τ )的影响 矿料的级配类型及表面状态对(τ )的影响 矿料比面对(τ )的影响 沥青用量对(τ )的影响
外因
试验温度(T)对(τ )的影响 加荷速度( d ε / d t )对(τ )的影响
加荷速度( dε / d t )对(τ)的影响
加荷速度的影响
随加荷速度增加，粘聚力显著增加，内摩擦角 变化不大。
沥青混合料组成材料的技术要求
沥青材料的选用
宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路面类 型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法等，结 合当地的使用经验，经技术论证后确定。 对高速公路、一级公路，夏季温度高、高温持续 时间长、重载交通、山区及丘陵区上坡路段、服务区、 汽车荷载剪应力大的层次，采用稠度大、60℃粘度大 的沥青，也可提高高温气候分区的温度水平选用沥青 等级；对冬季寒冷地区或交通量小的公路、旅游公路 宜选用稠度小、低温延度大的沥青；对温度日温差、 年温差大的地区宜注意选用针入度指数大的沥青。当 高温要求与低温要求发生矛盾时，应优先考虑满足高 温性能的要求。
自由沥青特点
沥青保持原有粘度；沥青与矿料间粘聚力较小。
矿料级配类型及表面状态对(τ)的影响
矿料的级配类型对(τ )的影响
密级配c↑、φ ↓； 开级配c↓、φ ↑； 间断级配c↑、φ ↑。
矿料的表面状态对(τ )的影响
集料颗粒具有棱角、近似正方体、表面有明显 的粗糙度时，具有很大的内摩擦角，混合料的抗剪 强度高。
各项指标与沥青用量之间的关系曲线
在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标 空隙率(或中值)、沥青饱和度范围的沥青用量a1、a2、a3、a4， 按下式取平均值作为OAC1 。
OAC1 a1 a 2 a 3 a 4 4
根据试验曲线走势确定初始值OAC1
确定最佳沥青用量的初始值OAC1
沥青混合料的技术性质和技术标准
沥青混合料的技术性质
施工和易性 高温稳定性 低温抗裂性
耐久性
抗滑性
沥青混合料的技术标准
概念
施工和易性
沥青混合料在施工过程中容易拌和、摊铺和压 实的性能。它与矿料级配、沥青品种及用量、施工 条件以及混合料性质有关。
沥青混合料施工温度要求
沥青种类
沥青加热温度(℃) 混合料出厂温度(℃) 150~170 140~165
高温时抗剪强度不足或塑性变形过剩而产生推 挤；低温时抗拉强度不足或变形能力不好而产生的 裂缝。
沥青混合料的强度理论
高温时必须具备一定的抗剪强度和抵抗变形的 能力；用库伦内摩擦理论进行理论分析。
影响沥青混合料抗剪强度(τ)的参数
沥青与矿料物理和化学交互作用而产生的粘聚 力(c)；矿料在混合料中分散程度不同而产生的内摩 擦角(φ)。 即 τ= f (c, φ)
空隙率； 饱和度(沥青填隙率)； 残留稳定度。
抗滑性
表示路面抗滑性的三项指标
表面摩擦系数( f 0)； 表面构造深度(TD)； 石料磨光值(PSV)。
一般路段 磨擦系数 f0 52~55 47~50 ≥45 构造深度 TD(mm) 0.6~0.8 0.4~0.6 0.2~0.4 石料磨光值 PSV 42~45 37~40 ≥35 磨擦系数 f0 57~60 52~55 ≥50
矿料配合比设计方法
数解法中的试算法；图解法中修正平衡面积法。
矿料配合比设计步骤
选择合适的沥青混合料的级配范围；选择符合 技术规范规定的各种矿料；分别测定各种矿料的颗 粒组成及表观密度；用试算法或图解法确定各矿料 的配合比例；调整配合比例。
矿料修正配合比
100 各矿料配合比 a 各矿料表观密度 b ab