道路工程材料复习讲义

目录

道路工程材料 (2)

一、有机结合料 (2)

1.1集料 (2)

1.2改性沥青 (2)

1.3其他沥青 (4)

二、有机混合料 (4)

2.1有机混合料分类 (5)

2.2沥青混合料的组成结构 (6)

2.3沥青混合料的强度及影响因素 (7)

2.4沥青混合料的路用性能 (8)

2.5Superpave沥青混合料 (14)

2.6GTM沥青混合料 (14)

三、其他沥青混合料 (14)

3.1沥青稳定碎石混合料 (14)

3.2沥青玛蹄脂碎石（SMA） (16)

3.3开级配抗滑磨耗层（OGFC） (18)

3.4乳化沥青混合料 (20)

3.5稀浆封层与微表处 (20)

3.6冷再生沥青混合料 (21)

道路工程材料

一、有机结合料

1.1集料

1）定义：集料是由不同粒径矿质颗粒组成，并在混合料中起骨架和填充作用的粒料。2）按粒径范围分类：粗集料；细集料；矿粉。

3）矿粉：是指由石灰岩或岩浆岩等憎水性碱类石料经磨细加工得到的，在混合料中起填充作用的，以碳酸钙为主要成分的矿物质粉末，也称填料。

4）矿料：也成矿质混合料，将两种或两种以上的集料掺配使用，即掺配成矿质混合料，简称矿料。

5）级配：集料中各组成颗粒的分级和搭配称为级配。级配通过筛分试验确定。

6）有机结合料：是指以沥青有机材料为主要成分，可用于胶结集料、矿粉等材料，从而形成具有整体力学性能及稳定性混合料的胶结材料。

7）沥青材料（Bituminous material）：由极其复杂的高分子碳氢化合物及这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混合物。沥青在常温下一般呈固体或半固体，颜色为黑褐色或褐色。

8）沥青的路用性质：

a.黏滞性；

b.沥青的低温性能；

c.沥青的感温性；

d.加热稳定性；

e.沥青的黏弹性；

f.黏附性

9）我国道路石油沥青分为：黏稠石油沥青；液体石油沥青。

10）我国现行黏稠沥青技术标准中，针入度是划分沥青标号的主要指标。我国对液体沥青采用道路标准黏度计来划分等级（即标号），所以液体沥青亦称为黏度级沥青。

1.2改性沥青

1）定义：是指掺加橡胶、树脂等高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料型外加剂，与沥青均匀混合，从而使沥青的性质得以改善并制成的沥青混合物。

2）改善的几方面性能：

a.提高高温抗变形能力，增强沥青路面的抗车辙性能；

b.提高沥青的弹性性能,改善其

抵抗低温和抗疲劳开裂性能；c.改善沥青与矿料的黏附性；d.提高沥青的抗老化能力，延长沥青路面的寿命。

3）改性沥青根据改性类型及所起作用的不同，可按下图进行分类：

⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧等

半氧化沥青、泡沫沥青—沥青工艺、岩石沥青、海底沥青

掺加天然沥青：湖沥青—调和沥青废橡胶粉栅、土工布等玻璃纤维格栅、塑料格、石棉、木质纤维等矿物填料：炭黑、硫磺物理改性阻胺等抗老化剂：受阻酚、受—耐老化性石灰等机锰等）、有机胺、消抗剥离剂：金属皂（有—改善黏附性、热塑性树脂类：热塑性橡胶类：、、橡胶类：聚合物—低温抗裂性耐疲劳性高温稳定性改善力学性能掺加改性剂改性沥青技术EV A PE SBS EPDM CR SBR 4）常用的聚合物改性沥青（属改性剂）

①橡胶类改性沥青：丁苯橡胶（SBR ）、氯丁橡胶（CR ）

这类改性剂常以胶乳的形式加入到沥青中制成橡胶沥青，可以提高沥青的黏度、韧性、软化点，降低脆点，并使沥青的延度和感温性得到改善。

改性机理：橡胶吸收沥青中的油分产生溶胀，改善了沥青的胶体结构，从而使沥青的黏度等指标得以提高。

②热塑性橡胶类改性沥青：热塑性丁苯橡胶（SBS）

SBS 改性沥青在改善温度敏感性、提高低温韧性等方面具有显著效果。

改性机理：热塑性弹性体对沥青的改性机理除了一般的混合、溶解、溶胀等物理作用外，更重要的是改性剂在一定条件下产生交联作用，形成了不可逆的化学键，同时形成立体网状结构，使沥青获得较高的弹性和强度。而在沥青拌和温度条件下，网状结构消失，具有塑性状态，便于施工。

改性沥青在路面使用温度条件下为固态，具有高抗拉强度。

③热塑性树脂类改性沥青：聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚氯乙烯（PVC）、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA）等。

热塑性树脂的共同特点是加热后软化，冷却时变硬。

此类改性剂可以使沥青结合料的常温黏度增大，高温稳定性增加，沥青的强度和劲度提高；但对沥青结合料的弹性改善效果有限，且加热后易离析，再次冷却时会产生众多的弥散体。

④热固性树脂类改性沥青：聚氨酯（PV）、环氧树脂（EP）、不饱和聚酯树脂（VP）等。环氧树脂改性沥青的延伸性不好，但其强度很高，具有优越的抗永久变形能力、耐燃料油和润滑油的能力。

1.3其他沥青

1）煤沥青（俗称柏油）：是用煤在隔绝空气的条件下干馏，制取焦炭和煤气的副产品—煤焦油炼制而成的。路用煤沥青主要由高温煤焦油加工而得。

2）乳化沥青：将黏稠沥青加热至流动状态，再经高速离心、搅拌及剪切等机械作用，使沥青形成细小的微粒（2~5μm左右），且均匀分散在含有乳化剂和稳定剂的水中，形成水包油（O/W）型沥青乳液。

乳化沥青组成：沥青（55%~70%）+乳化剂+稳定剂+水

乳化剂：乳化剂是乳化沥青形成的关键材料。从化学结构上看，它是一种“两亲性”分子。分子的一部分只有亲水作用，而另一部分具有亲油性质，这两个基团具有使互不相溶的沥青和水联接起来的特殊功能。

3）天然沥青：湖沥青、岩沥青和海底沥青等。

天然沥青具有较高的含氮量（一般沥青中很少含氮），这使它具有很强的特殊浸润性和较高的抵御自由基氧化的能力，因此天然沥青黏度大，抗氧化能力强（高温稳定性强）。天然沥青的强极性还使它具有很好的粘附性及抗剥落性。

4）泡沫沥青：在高温的普通针入度级沥青中加入少量冷水，使沥青表面积大大增加，体积膨胀数倍至数十倍，然后在1min内沥青又恢复原状，这种膨胀成泡沫的沥青称为泡沫沥青。

泡沫沥青多与水泥一起作为稳定剂，应用于沥青路面的冷再生工程。

二、有机混合料