第5章瀝青混合料

學(xué)習(xí)的目的與任務(wù)：

本章應(yīng)掌握熱拌瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)、體積特征參數(shù)、強(qiáng)度形成原理及其影響因素，熟練掌握瀝青混合料的路用性能、影響路用性能的因素和評價方法，特別要重點(diǎn)把握普通熱拌瀝青混合料的組成設(shè)計(jì)方法（包括組成材料的選擇、礦料配合比設(shè)計(jì)和最佳瀝青用量確定方法），了解其他瀝青混合料（如SMA、常溫瀝青混合料和橋面鋪裝等）的技術(shù)特點(diǎn)、組成材料及配合比設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和基本要求。

瀝青瑪蹄脂碎石混合料4其他路用瀝青混合料簡介5水工瀝青混合料6瀝青混合料的分類與組成結(jié)構(gòu)1瀝青混合料的路用性能2熱拌瀝青混合料3

5.1瀝青混合料的分類與組成結(jié)構(gòu)

瀝青路面的分類和優(yōu)缺點(diǎn)（1）瀝青路面：所有以瀝青結(jié)合料來粘結(jié)礦料鋪筑而成的不同路面結(jié)構(gòu)，均為瀝青路面。（2）瀝青路面分類：主要有瀝青表面處治、瀝青貫入式、瀝青碎石、瀝青混凝土等路面結(jié)構(gòu)形式。地方道路高速公路城市道路瀝青路面分類瀝青混凝土：級配要求嚴(yán)格、使用礦粉（填料）較多、拌和要求嚴(yán)格（廠拌）。其級配有連續(xù)級配、間斷級配之分，近年來瀝青路面中出現(xiàn)了許多新的結(jié)構(gòu)形式：如SMA、OGFC、SUPERPAVE等。瀝青表處和瀝青貫入式：屬于次高級路面，礦料級配沒有嚴(yán)格要求，一般以現(xiàn)場進(jìn)行礦料攤鋪并灑熱瀝青后進(jìn)行碾壓成型的。瀝青碎石：屬于次高級路面,有廠拌和路拌之分，前者質(zhì)量與性能穩(wěn)定。瀝青碎石中礦料級配有一定要求，但沒有瀝青混凝土的嚴(yán)格，其中沒有或較少使用礦粉，孔隙率較大。（3）瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)良的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和表面功能特性；②表面抗滑性能好；③施工方便；④經(jīng)濟(jì)耐久性好；

⑤便于再生利用；⑥其它。主要缺點(diǎn)：①瀝青易老化；②溫度穩(wěn)定性較差。（3）瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)良的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和表面功能特性；②表面抗滑性能好；③施工方便；④經(jīng)濟(jì)耐久性好；

⑤便于再生利用；⑥其它。主要缺點(diǎn)：①瀝青易老化；②溫度敏感性較差。瀝青路面老化現(xiàn)象在長期的大氣因素作用下，因?yàn)r青塑性降低，脆性增強(qiáng)，粘聚力減小，導(dǎo)致路面表面產(chǎn)生松散，引起路面破壞。（3）瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)良的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和表面功能特性；②表面抗滑性能好；③施工方便；④經(jīng)濟(jì)耐久性好；

⑤便于再生利用；⑥其它。主要缺點(diǎn)：①瀝青易老化；②溫度敏感性較差。夏季高溫瀝青易軟化，路面易產(chǎn)生車轍、波浪；冬季低溫時易脆裂，在車輛重復(fù)作用下易產(chǎn)生開裂。波浪車轍泛油溫度穩(wěn)定性差的表現(xiàn)：5.1.1瀝青混合料的分類

（1）根據(jù)礦質(zhì)混合料的級配類型分類（2）按礦料的最大粒徑分類（3）根據(jù)結(jié)合料的類型分類（4）根據(jù)瀝青混合料拌和與鋪筑溫度分類（5）根據(jù)強(qiáng)度形成原理分類瀝青混合料一般是由礦質(zhì)混合料（包含粗、細(xì)集料，礦粉）和瀝青組成，有時還有外加劑，其性能好壞與其組成材料有關(guān)。通常根據(jù)瀝青混合料中材料的組成特性、施工的方式等瀝青混合料有以下幾種分類方法：（1）根據(jù)礦質(zhì)混合料的級配類型分類

礦料由適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料和填料組成，根據(jù)礦料級配組成的特點(diǎn)及壓實(shí)后剩余空隙率的大小，可以將瀝青混合料分為以下幾類：①連續(xù)密級配瀝青混凝土混合料特點(diǎn)：級配為連續(xù)密級配，空隙率較低。主要代表瀝青混合料：DAC和ATB類。前者設(shè)計(jì)空隙率通常為3%～6%，具體應(yīng)根據(jù)不同的交通類型、氣候特點(diǎn)而定，可適用于任何面層結(jié)構(gòu)；后者設(shè)計(jì)空隙率也為3%～6%，但粒徑為粗粒式及特粗式，一般稱為密級配瀝青穩(wěn)定碎石混合料（ATB），主要適用于基層。②連續(xù)半開級配瀝青混合料特點(diǎn)：空隙率較大，一般采用10％左右，粗細(xì)集料含量相對密級配要多，填料較少或不加填料。主要代表混合料：瀝青碎石混合料AM，適用于三級及三級以下公路、鄉(xiāng)村公路，此時表面應(yīng)設(shè)置致密的上封層。③開級配瀝青混合料特點(diǎn)：礦料級配主要由粗集料組成，細(xì)集料和填料較少；瀝青結(jié)合料粘度要求較高。主要代表混合料：排水式瀝青磨耗層混合料OGFC，排水式瀝青穩(wěn)定碎石基層ATPB。④間斷級配瀝青混合料特點(diǎn)：采用間斷級配，即礦料級配組成中缺少一個或幾個檔次而形成的級配，粗集料和填料含量較多，中間集料含量較少。代表混合料：瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA。（2）按礦料的最大粒徑分類集料最大粒徑：指篩分試驗(yàn)中，通過百分率為100％的最小標(biāo)準(zhǔn)篩孔尺寸，如AC-16，其最大粒徑為19mm；集料公稱最大粒徑：指全部通過或允許少量不通過的最小一級標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸，如AC-16，其公稱最大粒徑為16mm，實(shí)際上瀝青混合料名稱中的數(shù)值即為公稱最大粒徑。瀝青混合料一般按公稱最大粒徑的大小可分為特粗式、粗粒式、中粒式、細(xì)粒式和砂粒式。（3）根據(jù)結(jié)合料的類型分類

根據(jù)瀝青混合料中所用瀝青結(jié)合料的不同，可分為石油瀝青混合料和煤瀝青混合料，但煤瀝青對環(huán)境污染嚴(yán)重，一般工程中很少采用煤瀝青混合料。（4）根據(jù)瀝青混合料拌和與鋪筑溫度分類

按照這種分類方法，可以將瀝青混合料分為熱拌熱鋪瀝青混合料和常溫瀝青混合料。前者主要采用粘稠石油瀝青作為結(jié)合料，需要將瀝青與礦料在熱態(tài)下拌和、熱態(tài)下攤鋪碾壓成型；后者則采用乳化瀝青、改性乳化瀝青或液體瀝青在常溫下與礦料拌和后鋪筑而成的。（5）根據(jù)強(qiáng)度形成原理分類

瀝青混合料的組成材料不同，其強(qiáng)度形成原理也不同，一般可以分為嵌擠原則和密實(shí)原則兩大類。按嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度主要是以礦料顆粒之間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為主，以瀝青結(jié)合料的粘結(jié)力為輔形成的，如瀝青貫入式、瀝青表處和瀝青碎石等路面結(jié)構(gòu)均屬于此類。按密實(shí)原則構(gòu)成的瀝青混合料則主要是以瀝青與礦料之間的粘結(jié)力為主，礦料間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為輔，一般的瀝青混凝土都屬于此類。5.1.2瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)瀝青混合料主要有瀝青、粗集料、細(xì)集料、礦粉填料和外加劑（如抗剝離劑、抗老化劑、聚合物改性劑等）組成。

影響混合料性能的因素：礦料顆粒的大小和不同粒徑的分布；顆粒組成的空間位置關(guān)系；瀝青的分布特征和礦料顆粒表面瀝青層的性質(zhì)；瀝青混合料空隙率的大??；空隙的分布與空隙間的連通情況；外加劑與其他材料的配伍相容性及外加劑對瀝青與礦料性能的改善情況等。

1.瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代理論（1）表面理論傳統(tǒng)的表面理論認(rèn)為混合料是由粗、細(xì)集料和填料組配而成的礦質(zhì)骨架和瀝青組成，瀝青分布在礦質(zhì)骨料表面，將礦質(zhì)骨料膠結(jié)成具有強(qiáng)度的整體。其中瀝青的膠結(jié)作用是一個相當(dāng)復(fù)雜的過程，有物理吸附、化學(xué)吸附過程、選擇性作用等。（2）膠漿理論近代膠漿理論認(rèn)為混合料是一種多級空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分散系，如下圖所示。在這種多級分散體系中，因?yàn)r青膠漿最為基礎(chǔ)，也最為重要，因此瀝青膠漿的組成結(jié)構(gòu)決定了瀝青混合料的高低溫變形能力。2.瀝青混合料結(jié)構(gòu)類型由于材料組成分布、礦料與礦料及礦料與瀝青間的相互作用、剩余空隙率的大小等不同，按照礦料級配組成特點(diǎn)將混合料分為懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)、密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)三大類。

瀝青混合料結(jié)構(gòu)組成圖

a)懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)；b)骨架空隙結(jié)構(gòu)；c)密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)（1）懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的基本特點(diǎn)：采用連續(xù)級配，礦料顆粒連續(xù)存在，而且細(xì)集料含量較多，將較大顆粒擠開，使大顆粒不能形成骨架，而較小顆粒與瀝青膠漿比較充分，將空隙填充密實(shí)，使大顆粒懸浮于較小顆粒與瀝青膠漿之間，形成“懸浮-密實(shí)”結(jié)構(gòu)。代表類型：按照連續(xù)密級配原理設(shè)計(jì)的AC型瀝青混合料。力學(xué)特點(diǎn)：大顆粒未形成骨架，內(nèi)摩阻力ф值較小；小顆粒與瀝青膠漿含量充分，粘結(jié)力C值較大。路用性能特點(diǎn)：由于壓實(shí)后密實(shí)度大，該類混合料水穩(wěn)定性、低溫抗裂性和耐久性較好；但其高溫性能對瀝青的品質(zhì)依賴性較大，高溫時瀝青粘度降低，往往導(dǎo)致混合料高溫穩(wěn)定性變差。（2）骨架空隙結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成的基本特點(diǎn)：采用連續(xù)開級配，粗集料含量高，彼此相互接觸形成骨架；但細(xì)集料含量很少，不能充分填充粗集料件的空隙，形成所謂的“骨架-空隙”結(jié)構(gòu)。代表類型：瀝青碎石混合料AM和開級配磨耗層瀝青混合料OGFC等。力學(xué)特點(diǎn)：大顆粒形成骨架，內(nèi)摩阻力ф值較大；小顆粒與瀝青膠漿含量不充分，粘結(jié)力C值較低。路用性能特點(diǎn)：粗集料的骨架作用，使之高溫穩(wěn)定性好；由于細(xì)集料含量少，空隙未能充分填充，耐水害、抗疲勞和耐久性能較差，所以一般要求采用高粘稠瀝青，以防止瀝青老化和剝落。（3）密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成特點(diǎn)：采用間斷級配，粗、細(xì)集料含量較高，中間料含量很少，使得粗集料能形成骨架，細(xì)集料和瀝青膠漿又能充分填充骨架間的空隙，形成“密實(shí)-骨架”結(jié)構(gòu)。代表類型：瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA。力學(xué)性能特點(diǎn)：粗集料的骨架作用，內(nèi)摩阻力ф值較大；小顆粒與瀝青膠漿含量充分，粘結(jié)力C值也較大，綜合力學(xué)性能較優(yōu)。路用性能特點(diǎn)：該類混合料高低溫性能均較好，具有較強(qiáng)的疲勞耐久特性；但間斷級配在施工拌和過程中易產(chǎn)生離析現(xiàn)象，施工質(zhì)量難以保證，使得混合料很難形成“骨架-密實(shí)”結(jié)構(gòu)。1.瀝青混合料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度構(gòu)成

5.1.3瀝青混合料強(qiáng)度構(gòu)成及影響因素（1）路面破壞原因分析（2）環(huán)境因素對瀝青路面破壞產(chǎn)生的影響（3）疲勞破壞總之，瀝青路面必須具備一定的抗剪切破壞的能力。瀝青路面設(shè)計(jì)中抗剪強(qiáng)度可以用摩爾-庫倫理論進(jìn)行分析，即瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度由礦料之間的嵌鎖力（內(nèi)摩阻力）以及瀝青與礦料的粘結(jié)力及瀝青自身的內(nèi)聚力構(gòu)成，可由下式表征：

——瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，MPa；——瀝青混合料的粘結(jié)力，MPa；——瀝青混合料的內(nèi)摩阻角，°；——實(shí)驗(yàn)時的正應(yīng)力，MPa。

（5-1）瀝青混合料的粘結(jié)力和內(nèi)摩阻角可以通過三軸剪切試驗(yàn)確定。瀝青混合料三軸試驗(yàn)?zāi)?庫侖包絡(luò)線圖2．瀝青混合料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素（1）瀝青粘度

瀝青粘度反映瀝青自身的內(nèi)聚力。瀝青粘度增大，瀝青混合料粘結(jié)力明顯增大，內(nèi)摩阻角稍有增加。（2）瀝青與礦料的化學(xué)性質(zhì)

結(jié)構(gòu)瀝青：吸附溶化膜，膜層較薄，粘度較高，粘結(jié)力大；

自由瀝青：能自由運(yùn)動，保持著瀝青的初始內(nèi)聚力。

瀝青與礦料交互作用示意圖（3）礦質(zhì)混合料的物理性能

礦料的巖石種類、級配組成、顆粒形狀和表面粗糙度等特性對瀝青混合料的嵌鎖力或內(nèi)摩阻角影響較大。級配影響：連續(xù)密級配多是懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，瀝青的內(nèi)聚力大，礦料間的內(nèi)摩阻力相對較小；骨架空隙結(jié)構(gòu)的瀝青混合料以嵌鎖力為主，瀝青內(nèi)聚力為輔形成結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；在以嵌擠原則設(shè)計(jì)的密實(shí)骨架結(jié)構(gòu)中，粗集料作用下嵌鎖力較大，細(xì)料與瀝青膠漿填充空隙，粘結(jié)力較好，故該結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度高，穩(wěn)定性好。礦料表面特性影響：礦料尺寸近似立方體，粗糙，多棱角，礦料間嵌擠能力好，φ較大；采用堿性石料，混合料中礦料間粘結(jié)力大，混合料強(qiáng)度高。（4）瀝青用量和礦料的比表面積

瀝青混合料的粘結(jié)力既取決于結(jié)構(gòu)瀝青的比例，也取決于礦料顆粒之間的距離。瀝青用量的影響：瀝青用量較小，強(qiáng)度較低；瀝青用量增加，粘結(jié)力增加，存在一個最大值；瀝青過量，粘結(jié)力下降。瀝青用量增，內(nèi)摩阻角降。瀝青用量對瀝青混凝土和的影響礦料比面的影響：礦料比面越大，“結(jié)構(gòu)瀝青”的比例越大；礦粉比表面所占比例最大，礦粉用量和性質(zhì)，可以影響瀝青膜厚度和“結(jié)構(gòu)瀝青”所占比例。

由以上分析可知混合料強(qiáng)度取決于：嵌擠密實(shí)的礦料骨架高粘度的瀝青結(jié)合料適宜的瀝青用量采用能產(chǎn)生化學(xué)吸附作用的活性礦料

（5）其他外部因素

主要的外因：環(huán)境溫度和荷載作用溫度升高，瀝青粘度降低，混合料的粘結(jié)力也下降，礦料間的約束減小使得礦料間的內(nèi)摩阻力也降低，從而混合料整體強(qiáng)度都下降。荷載作用體現(xiàn)在荷載作用時間或變形速率上，一般瀝青粘度隨變形速率增加而增加，混合料的內(nèi)摩阻力隨變形速率則變化較小，那么變形速率增加，瀝青混合料的粘結(jié)力也增大，整體強(qiáng)度則增高。

5.2瀝青混合料的路用性能

（3）瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)良的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和表面功能特性；②表面抗滑性能好；③施工方便；④經(jīng)濟(jì)耐久性好；

⑤便于再生利用；⑥其它。主要缺點(diǎn)：①瀝青易老化；②溫度敏感性較差。瀝青混合料的路用性能3.耐久性馬歇爾試驗(yàn)—穩(wěn)定度，KN，流值（0.1mm）車轍試驗(yàn)—動穩(wěn)定度（次／mm）1.高溫穩(wěn)定性2.低溫抗裂性預(yù)估瀝青混合料的開裂溫度低溫蠕變試驗(yàn)低溫彎曲試驗(yàn)水穩(wěn)性耐老化性耐疲勞性浸水馬歇爾試驗(yàn)—?dú)埩舴€(wěn)定度（%）凍融劈裂試驗(yàn)—?dú)埩魪?qiáng)度比（%）4.抗滑性5.施工和易性路用性能5.2.1高溫穩(wěn)定性定義：高溫穩(wěn)定性是指瀝青混合料在高溫條件下，能夠抵抗車輛荷載的反復(fù)作用，不發(fā)生顯著永久變形，保證路面平整度的特性。1.高溫穩(wěn)定性的評價方法和評價指標(biāo)評價試驗(yàn)方法：圓柱體試件的單軸靜載、動載、重復(fù)荷載試驗(yàn)；三軸靜載、動載、重復(fù)荷載試驗(yàn)；簡單剪切的靜載、動載、重復(fù)荷載試驗(yàn)等。馬歇爾穩(wěn)定度、維姆穩(wěn)定度和哈費(fèi)氏穩(wěn)定度等工程試驗(yàn)，以及反復(fù)碾壓模擬試驗(yàn)如車轍試驗(yàn)等。我國最常用評價方法是：馬歇爾試驗(yàn)和車轍試驗(yàn)。（1）馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)馬歇爾試驗(yàn)用于測定瀝青混合料試件的破壞荷載和抗變形能力。

穩(wěn)定度MS是指試件受壓至破壞時承受的最大荷載，kN；流值FL是達(dá)到最大破壞荷載時試件的垂直變形，0.1mm；馬歇爾模數(shù)

KN/mm。馬歇爾試驗(yàn)儀馬歇爾試驗(yàn)曲線（2）車轍試驗(yàn)車轍實(shí)驗(yàn)是一種模擬車輛輪胎在路面上滾動形成車轍的工程試驗(yàn)方法，試驗(yàn)結(jié)果較為直觀，與瀝青路面車轍深度之間有著較好的相關(guān)性。我國標(biāo)準(zhǔn)（GB50092-96）中規(guī)定，對于高速公路、一級公路和城市快速路、主干路瀝青路面的上面層和中面層的瀝青混合料，在用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時必須采用車轍試驗(yàn)對瀝青混合料的抗車轍能力進(jìn)行檢驗(yàn)，不滿足要求時，應(yīng)對礦料級配或?yàn)r青用量進(jìn)行調(diào)整，重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。車轍試驗(yàn)方法：采用標(biāo)準(zhǔn)方法成型瀝青混合料板狀試件(300×300×50mm)在規(guī)定的溫度條件下（一般為60℃），試驗(yàn)輪以42±1次/min的頻率，沿著試件表面統(tǒng)一軌跡上反復(fù)行走，測試試件表面在試驗(yàn)輪反復(fù)作用下所形成車轍深度。以產(chǎn)生1mm車轍變形所需要的行走次數(shù)，即動穩(wěn)定度指標(biāo)評價瀝青混合料的抗車轍能力。DS——瀝青混合料的動穩(wěn)定度，次/mm;——試驗(yàn)時間，通常為45min和60min;

-----與實(shí)驗(yàn)時間對應(yīng)的試件表面的變形量，mm;

42——每分鐘行走次數(shù)，次/min;——試樣機(jī)或試樣修正系數(shù)。（5-2）2.影響高溫穩(wěn)性的主要因素分析瀝青混合料高溫穩(wěn)定性的形成主要來源于礦質(zhì)集料顆粒間的嵌鎖作用及瀝青的高溫粘度。礦料性質(zhì)對瀝青混合料高溫性能影響是至關(guān)重要的。采用表面粗糙、多棱角、顆粒接近立方體的碎石集料。瀝青的高溫粘度越大，與集料的粘附性越好，相應(yīng)的瀝青混合料的抗高溫變形能力就越強(qiáng)。礦料的級配，粗集料嵌鎖骨架結(jié)構(gòu)的SMA,OGFC混合料有較高的抗車轍能力，合理的密級配混合料也有較高的高溫穩(wěn)定性。瀝青用量的影響，隨著瀝青用量的增加，瀝青膜增厚，自由瀝青比例增加，在高溫條件下，易發(fā)生明顯的流動變形，從而導(dǎo)致瀝青混合料抗高溫變形能力降低。隨著瀝青膜厚度的增加，車轍深度隨之增加。5.2.2低溫抗裂性定義：低溫抗裂性，保證瀝青路面在低溫時不產(chǎn)生裂縫的能力。1.低溫抗裂性的評價方法和評價指標(biāo)目前用于研究和評價瀝青混合料低溫抗裂性的方法可以分為三類：預(yù)估瀝青混合料的開裂溫度；評價瀝青混合料的低溫變形能力或應(yīng)力松弛能力；評價瀝青混合料斷裂能。相關(guān)的試驗(yàn)主要包括：等應(yīng)變加載的破壞試驗(yàn)，如間接拉伸試驗(yàn)、直接拉伸試驗(yàn)；低溫收縮試驗(yàn)；低溫蠕變彎曲試驗(yàn)；受限試件溫度應(yīng)力試驗(yàn)；應(yīng)力松弛試驗(yàn)等。（1）預(yù)估瀝青混合料的開裂溫度通過間接拉伸試驗(yàn)或直接拉伸試驗(yàn)，建立瀝青混合料低溫抗拉強(qiáng)度與溫度的關(guān)系。再根據(jù)理論方法，計(jì)算瀝青面層可能出現(xiàn)的溫度應(yīng)力與溫度的關(guān)系。根據(jù)溫度應(yīng)力與抗拉強(qiáng)度的關(guān)系預(yù)估瀝青面層出現(xiàn)低溫縮裂的溫度Tp，Tp越低，瀝青混合料的開裂溫度越低，低溫抗裂性越好。（2）低溫彎曲試驗(yàn)低溫彎曲試驗(yàn)也是評價瀝青混合料低溫變形能力的常用方法之一。

在試驗(yàn)溫度-10℃±0.5℃下，以50mm/min速率，對小梁試件（30×35×250mm）跨中施加集中荷載至斷裂破壞，記錄試件跨中荷載與擾度的關(guān)系曲線?？傻脼r青混合料低溫抗彎拉強(qiáng)度、最大彎拉應(yīng)變及彎曲勁度模量。d——試件破壞時的跨中擾度，mm;L——試件的跨徑，mm。瀝青混合料在低溫下破壞彎拉應(yīng)變越大，勁度模量越小，低溫柔韌性越好，抗裂性越好。（5-5）h——跨中斷面試件的高度，mm;（5-4）（5-6）（3）彎曲蠕變試驗(yàn)彎曲蠕變試驗(yàn)用于評價瀝青混合料低溫下的變形能力與松弛能力。

根據(jù)（JTJ052-2000）在規(guī)定溫度下（如0℃），對規(guī)定尺寸的瀝青混合料小梁試件（30×35×250mm梁式試件）的跨中施加恒定的集中荷載，測定試件隨時間不斷增長的蠕變變形。以蠕變穩(wěn)定階段的蠕變速率評價瀝青混合料的低溫變形能力?！獮r青混合料的低溫蠕變速率，1/s·MPa——瀝青混合料小梁試件跨中梁底的蠕變拉應(yīng)力，MPa——分別為蠕變穩(wěn)定器的初始實(shí)踐和終止時間，s;

蠕變速率越大，瀝青混合料在低溫下的變形能力越大，松弛能力越強(qiáng)，低溫抗裂性能越好。（5-7）——分別與時間對應(yīng)的跨中梁底應(yīng)變。注意：實(shí)驗(yàn)證明，在評價改性瀝青混合料低溫性能時，采用低溫蠕變試驗(yàn)方法所得結(jié)果對于改性劑種類和改性劑劑量都不夠敏感，數(shù)據(jù)較為分散，而采用低溫彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變指標(biāo)則相對穩(wěn)定。所以在我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JTJ036-98）中，采用低溫彎曲試驗(yàn)的破壞應(yīng)變指標(biāo)作為評價改性瀝青瀝青混合料的低溫抗裂性能。（4）低溫劈裂試驗(yàn)

低溫劈裂試驗(yàn)是間接評價瀝青混合料低溫抗裂性的一種方法。通過測定瀝青混合料的劈裂抗拉強(qiáng)度、泊松比、破壞拉伸應(yīng)變及破壞時的勁度模量評價其低溫抗裂性能。2.影響瀝青混合料低溫性能的主要因素瀝青的低溫勁度的影響，取決于瀝青粘度和溫度敏感性。在寒冷地區(qū)，可采用稠度較低、勁度較低的瀝青，或選擇松弛性能較好的橡膠類改性瀝青來提高瀝青混合料的低溫抗裂性。瀝青低溫勁度與針入度指數(shù)的關(guān)系級配的影響，密級配的低溫抗拉強(qiáng)度高于開級配的瀝青混合料，但是粒徑大、空隙率大的瀝青混合料內(nèi)部微空隙發(fā)達(dá)，應(yīng)力松弛能力略強(qiáng)，溫度應(yīng)力有所減小，兩方面的影響相互抵消，故級配類型與瀝青路面開裂程度之間沒有顯著關(guān)系。瀝青特性、集料類型、瀝青含量、空隙率、溫度及降溫速度等。5.2.3耐久性定義：耐久性是指瀝青混合料在使用過程中抵抗環(huán)境因素及行車荷載反復(fù)作用的能力，它包括瀝青混合料的耐老化性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性等綜合性質(zhì)。1.瀝青混合料的耐老化性老化原因：同瀝青的老化，致使瀝青混合料變脆易裂，從而導(dǎo)致瀝青路面出現(xiàn)各種與瀝青老化有關(guān)的裂紋或裂縫。影響因素：瀝青的老化程度、外界環(huán)境因素和壓實(shí)空隙率等。評價指標(biāo)：瀝青飽和度VFA、空隙率VV等。解決措施：選擇耐老化瀝青，有足量的瀝青含量。施工過程中，應(yīng)控制拌和加熱溫度，并保證瀝青路面的壓實(shí)密度。2.瀝青混合料的水穩(wěn)定性水穩(wěn)定性不足：瀝青剝離，粘結(jié)強(qiáng)度降低，集料松散，易形成坑槽，即“水損壞”。原因：壓實(shí)空隙率較大、瀝青路面排水系統(tǒng)不完善，動水壓力對瀝青產(chǎn)生剝離作用，將加劇瀝青路面的“水損害”病害。（1）瀝青與集料的粘附性試驗(yàn)評價實(shí)驗(yàn)方法，例如水煮法、靜態(tài)水浸法、光電比色法及攪動水凈吸附法等。

（2）浸水試驗(yàn)浸水試驗(yàn)是根據(jù)浸水前后瀝青混合料物理、力學(xué)性能的降低程度來表征其水穩(wěn)定性的一類試驗(yàn)，常用的方法有浸水馬歇爾試驗(yàn)、浸水車轍試驗(yàn)、浸水劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)和浸水抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等。以浸水前后的馬歇爾穩(wěn)定度比值、車轍深度比值、劈裂強(qiáng)度比值和抗壓強(qiáng)度比值的大小評價瀝青混合料的水穩(wěn)定性。浸水殘留穩(wěn)定度（5-8）（3）凍融劈裂試驗(yàn)凍融劈裂試驗(yàn)將瀝青混合料試件分為二組，一組試件用于測定常規(guī)狀態(tài)下的劈裂強(qiáng)度，另一組試件首先進(jìn)行真空飽水，然后置于-18℃條件下冷凍16h，再在60℃水中浸泡24h，最后進(jìn)行劈裂強(qiáng)度測試，在凍融過程中，瀝青混合料劈裂強(qiáng)度降低。TSR——瀝青混合料試件的凍融劈裂強(qiáng)度比，%；

RT1——試件在常規(guī)條件下的劈裂強(qiáng)度，MPa;

RT2——試件經(jīng)一次凍融循環(huán)后在規(guī)定條件下的劈裂強(qiáng)度，MPa。（5-9）（4）瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響因素

①

瀝青和集料的粘附性

②混合料壓實(shí)空隙率大小及瀝青膜厚度

③成型方法

④級配①

瀝青和集料的粘附性

與瀝青和集料的粘附性有關(guān)，在很大程度上取決于集料的化學(xué)組成，表5-1結(jié)果表明花崗巖集料與瀝青的粘附性明顯低于堿性集料石灰?guī)r與瀝青的粘附性，也明顯低于中性集料玄武巖與瀝青的粘附性。表5-1不同礦物組成集料與瀝青的粘附性等級集料種類韓國SK瀝青東海70號瀝青新鮮瀝青TFOT殘留物新鮮瀝青TFOT殘留物未加抗剝落劑加抗剝落劑未加抗剝落劑加抗剝落劑未加抗剝落劑加抗剝落劑未加抗剝落劑加抗剝落劑花崗巖11+5-25-1+535-花崗巖215-341-4+3-5砂巖35-5-5-2+53-5-玄武巖3-53+4+353+5石灰石5-55-55-555

表5-2為不同集料組成瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度比TSR，結(jié)果同樣表明花崗巖集料組成的瀝青混合料水穩(wěn)定性最差，石灰?guī)r集料組成的瀝青混合料水穩(wěn)定性最好。表5-2不同礦物成分集料瀝青混合料的凍融劈裂試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度比TSR試件條件常規(guī)狀態(tài)劈裂強(qiáng)度(MPa)凍融狀態(tài)劈裂強(qiáng)度(MPa)TSR(%)劈裂強(qiáng)度降低花崗巖集料0.860.5766.333.7輝綠巖集料0.890.6674.125.9石灰石集料1.020.8987.312.7②混合料壓實(shí)空隙率大小及瀝青膜厚度的影響

當(dāng)空隙率較大、瀝青膜較薄時水穩(wěn)定性較差。③成型方法的影響

成型溫度較低，要么壓實(shí)度達(dá)不到要求，要么集料被壓碎，從而使混合料水穩(wěn)性下降。④級配的影響

開級配壓實(shí)空隙率較大，往往對水穩(wěn)定性不利。當(dāng)瀝青用量不足時，即使是密級配的瀝青混合料也會出現(xiàn)水穩(wěn)定性不好的問題。5.2.4瀝青混合料的抗滑性瀝青路面的抗滑性與所用礦料的表面構(gòu)造深度、顆粒形狀與尺寸、抗磨性有著密切的關(guān)系。礦料表面構(gòu)造深度取決于礦料的礦物組成、化學(xué)成分及風(fēng)化程度；顆粒形狀與尺寸既受到礦物組成的影響，也與礦料的加工方法有關(guān)；抗磨光性則受到上述所有因素加上礦物成分硬度的影響。因此表層的粗集料應(yīng)粗糙、堅(jiān)硬、耐磨、抗沖擊性好、磨光值大的碎石或破碎礫石集料。

TD——瀝青混合料的表面構(gòu)造深度，mm；V——砂的體積，25ml；D——攤平砂子的平均直徑，mm礦料級配影響路面的宏觀構(gòu)造，用壓實(shí)后路表構(gòu)造深度試驗(yàn)評價。

構(gòu)造深度試驗(yàn)是將0.15~0.3mm的干砂25ml倒在試件表面，用粘有橡膠片的推光板，由里向外重復(fù)作攤鋪運(yùn)動，使砂填入凹凸不平的試件表面空隙中，不得在表面上留有浮動余砂。用鋼尺量測砂所構(gòu)成圓的兩個垂直方向的直徑，取其平均值，由式（5-10）計(jì)算混合料的表面構(gòu)造深度：（5-10）增加粗集料含量有助于提高瀝青路面的宏觀構(gòu)造深度。

5.2.5施工和易性影響瀝青混合料施工和易性的因素很多，諸如組成材料的技術(shù)品質(zhì)、用量比例，以及施工條件等。目前尚無直接評價混合料施工和易性的方法和指標(biāo)。1.組成材料

主要是礦料級配和瀝青用量。2.施工條件3.工地氣溫狀況

當(dāng)?shù)貧鉁卦礁?，施工和易性越好?/p>

了解瀝青路面分區(qū)指標(biāo)（高溫、低溫、降雨量）和我國瀝青路面的氣候分區(qū)狀況。1.氣候分區(qū)指標(biāo)氣候分區(qū)的一級指標(biāo)——采用工程所在地最近30年內(nèi)最熱月份平均最高氣溫的平均值，作為反映高溫和重載條件下出現(xiàn)車轍等流動變形的氣候因子，劃分為3個區(qū)。氣候分區(qū)的二級指標(biāo)——采用工程所在地最近30年內(nèi)的極端最低氣溫，作為反映溫度收縮產(chǎn)生裂縫的氣候因子，劃分為4個區(qū)。氣候分區(qū)的三級指標(biāo)——采用工程所在地最近30年的年降雨量的平均值，作為受雨水影響的氣候因子，劃分為4個區(qū)。5.2.6瀝青路面使用性能氣候分區(qū)

2．氣候分區(qū)的確定

瀝青路面使用性能氣候分區(qū)由一、二、三級區(qū)劃組合而成，以綜合反映該地區(qū)的氣候特征。每級區(qū)的數(shù)值越小，表明該氣候因子對路面的影響越惡劣。表5-3瀝青路面使用性能氣候分區(qū)氣候分區(qū)指標(biāo)氣候分區(qū)按照高溫指標(biāo)高溫氣候區(qū)123氣候名稱夏炎熱區(qū)夏熱區(qū)夏涼區(qū)最熱月平均最高溫度℃>3020～30<20按照低溫指標(biāo)低溫氣候區(qū)1234氣候名稱冬嚴(yán)寒區(qū)冬寒區(qū)冬冷區(qū)冬溫區(qū)極端最低氣溫℃<-37-37～21.5-21.5～-9>-9按照雨量指標(biāo)雨量氣候區(qū)1234氣候區(qū)名稱潮濕區(qū)濕潤區(qū)半干區(qū)干旱區(qū)年降雨量(mm)>10001000～500500～250<250

5.3熱拌瀝青混合料

5.3.1熱拌瀝青混合料類型

熱拌瀝青混合料是由礦料與粘稠瀝青在專門設(shè)備中加熱拌和而成，用保溫設(shè)備運(yùn)輸至施工現(xiàn)場，并在熱態(tài)下進(jìn)行攤鋪和壓實(shí)的混合料，簡稱“熱拌瀝青混合料”，以HMA表示。

表5.4熱拌瀝青混合料類型瀝青混合料類型公稱最大粒徑/mm密級配半開級配開級配間斷級配連續(xù)密級配瀝青混凝土AC瀝青穩(wěn)定碎石ATB瀝青碎石混合料AM排水式瀝青磨耗層OGFC排水式瀝青穩(wěn)定碎石ATPB瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA砂粒式4.759.5AC-5AM-5---細(xì)粒式9.513.2AC-10AM-10OGFC-10-SMA-1013.216AC-13AM-13OGFC-13-SMA-13中粒式1619AC-16AM-16OGFC-16-SMA-161926.5AC-20AM-20--SMA-20粗粒式26.531.5

AC-25ATB-25--ATPB-25-31.537.5-ATB-30--ATPB-30-特粗式37.553.0-ATB-40--ATPB-40-設(shè)計(jì)空隙率（%）3～63～66～12>18>183～4表5.5瀝青混合料類型的建議類型、最小壓實(shí)度與公稱最大粒徑瀝青路面結(jié)構(gòu)層類型道路等級高速公路、一級公路、城市快速路、主干路二級以下等級公路一般城市道路行人道路磨耗層表面層瀝青混合料類型ACSMAOGFCACSMAAC集料公稱最大粒徑(mm)4.75xxxxx109.530252025252013.2403525353525165040x4540x中面層下面層基層瀝青混合料類型ACATBACAMATBACAM集料公稱最大粒徑(mm)13.2xx3535x35351650x4540x40401960x6050x55x26.58080x6080xx31.5x100xx90xx37.5x120xx100xx5.3.2組成材料及質(zhì)量要求

1．瀝青選擇依據(jù)：瀝青應(yīng)根據(jù)氣候條件和瀝青混合料類型、道路等級、交通性質(zhì)、路面類型施工方法以及當(dāng)?shù)厥褂媒?jīng)驗(yàn)等，經(jīng)技術(shù)論證后確定。選擇原則：

溫度高，荷載重，選標(biāo)號低，粘度大的瀝青；溫度低，荷載輕，選標(biāo)號高，粘度小的瀝青；

溫差大，選針入度指數(shù)較大，感溫性較低的瀝青。2.粗集料（1）粗集料的物理力學(xué)性質(zhì)要求選擇原則：①粗料集料可采用碎石、破碎礫石、篩選礫石、礦渣等。②用于高速公路、一級公路、城市快速公路、主干路瀝青路面表層用粗集料應(yīng)選用堅(jiān)硬、耐磨、抗沖擊型號的碎石或破碎礫石，不得使用篩選礫石、礦渣及軟質(zhì)集料。③應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙、形狀接近立方體，且無風(fēng)化、不含雜質(zhì)，并具有足夠的強(qiáng)度、耐磨耗性。

技術(shù)指標(biāo)高速公路、一級公路、城市快速路、主干路其它等級的公路與城市道路表面層其它層次石料壓碎值（%）≤262830洛杉磯磨耗損失（%）≤283035表觀相對密度≥2.602.502.45吸水率（%）≤2.03.03.0堅(jiān)固性（%）≤1212-軟石含量（%）≤355<0.075mm顆粒含量（水洗法）（%）≤111針片狀顆粒含量（%）≤151820粒徑>9.5mm1215-粒徑<9.5mm1820-破碎礫石的破碎面≥1個破碎面1009080（70）2個破碎面908060（50）表5.5瀝青混合料用粗集料質(zhì)量要求（2）與瀝青的粘附性要求

在高速公路、一級公路、城市快速路和主干瀝青路面中，需要使用堅(jiān)硬的粗集料，當(dāng)使用花崗巖、石英巖等酸性巖石軋制的粗集料時，若達(dá)不到表5.6對粗集料與瀝青粘附性等級的要求，必須采取抗剝落措施。（3）粗集料的粒徑規(guī)格

粗集料的粒徑規(guī)格應(yīng)按照表5.7進(jìn)行生產(chǎn)和使用。如某一檔粗集料不符合表5.7的規(guī)格，但確認(rèn)與其它集料組配后的合成級配符合設(shè)計(jì)級配的要求時，也可以使用。表5.6粗集料磨光值及其與瀝青粘附性的技術(shù)要求雨量氣候地區(qū)技術(shù)指標(biāo)1（潮濕區(qū)）2(濕潤區(qū))3（半干區(qū)）4（干旱區(qū)）粗集料磨光值（PSV）≥42≥40≥38≥36粗集料與瀝青的粘附性表層≮5≮5≮4≮3其它層次≮4≮4≮3≮3高速公路、一級公路、城市快速公路、主干路瀝青路面表面層或磨耗層的粗集料的磨光值應(yīng)符合表5.6。表5-7瀝青面層用粗集料規(guī)格規(guī)格公稱粒徑(mm)通過下列篩孔（方孔篩，mm）的質(zhì)量百分率（%）37.531.526.51913.29.54.752.360.6S615~3010090~100--0~15-0~5S710~3010090~100---0~150~5S815~2510095~1000~15-0~5S910~2010095~100-0~150~5S1010~1510095~1000~150~5S115~1510095~10040~700~150~5S125~1010095~1000~100~5S133~1010095~10040~700~200~5S143~510095~1000~150~53.細(xì)集料（1）細(xì)集料的物理力學(xué)性能要求①可以采用天然砂、機(jī)制砂或石屑。②應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)募壟浞秶?，物理力學(xué)指標(biāo)要求見表5.8。③與瀝青有良好的粘結(jié)能力。表5.8瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量要求注：①堅(jiān)固性實(shí)驗(yàn)根據(jù)需要進(jìn)行。指標(biāo)高速公路、一級公路、城市快速路其他公路表觀相對密度

≥堅(jiān)固性①（＞0.3部分）/%

≥砂當(dāng)量/%≥棱角性（流動時間）/s≥含泥量（＜0.075mm的含量）/%≤亞甲藍(lán)值/(g/kg)≤小于4.75mm部分的塑性指數(shù)/%2.50126030325無2.45-50-5-無（2）細(xì)集料的粒徑規(guī)格①天然砂

天然砂宜采用河砂或海砂，當(dāng)使用山砂時應(yīng)經(jīng)過清洗。天然砂的規(guī)格應(yīng)符合表5.9的規(guī)定，經(jīng)篩洗法測定的砂中小于0.075mm顆粒含量不得大于3%（高速公路、一級公路、城市快速路、主干路）和5%（其它等級道路）。分類通過各篩孔（mm）的質(zhì)量百分率（%）細(xì)度模數(shù)Mx9.54.752.361.180.60.30.150.075粗砂10090~10065~9535~6515~295~200~50~53.7~3.1中砂10090~10075~10050~9030~598~300~50~53.0~2.3細(xì)砂10090~10085~10075~10060~8415~450~50~52.2~1.6表5.9瀝青面層用天然砂規(guī)格②石屑

石屑是通過4.75mm或2.36mm的部分，是石料加工破碎過程中表面剝落或撞下的邊角，強(qiáng)度一般較低，針片狀含量較高。石屑規(guī)格應(yīng)符合表5.10的要求。對于高速公路、一級公路、城市快速路、主干路，應(yīng)將石屑加工成S14（3～5mm）和S16（0～3mm）兩檔使用，在細(xì)集料中石屑含量不宜超過總量的50%。規(guī)格公稱粒徑)通過下列篩孔（mm）的質(zhì)量百分率（%）9.54.752.361.180.60.30.150.075S150～510090～10060～9040～7520～657～402～200～10S160～310080～10050～8025～508～300～150～10表5.10瀝青面層用機(jī)制砂或石屑規(guī)格4．礦粉

礦粉最好采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強(qiáng)基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，生產(chǎn)礦粉的原石料中泥土雜質(zhì)應(yīng)清除。礦粉要求干燥、潔凈，能自由地從石粉倉中流出，其質(zhì)量應(yīng)符合表5.11的要求。

指標(biāo)高速公路、一級公路、城市快速路、主干路其他公路與城市道路表觀密度（t/m3）≥2.502.45含水量（%）≤1.01.0粒度范圍（%）<0.6mm100100<0.15mm90~10090~100<0.07575~10070~100外觀無團(tuán)粒結(jié)塊塑性指數(shù)<4親水系數(shù)<1.0表5.11瀝青面層用礦粉質(zhì)量要求5．纖維穩(wěn)定劑

瀝青混合料中摻加的纖維穩(wěn)定劑宜選用木質(zhì)素纖維、礦物纖維等。纖維穩(wěn)定劑的摻量比例以瀝青混合料總質(zhì)量的百分率計(jì)算。項(xiàng)目指標(biāo)試驗(yàn)方法纖維長度/mm≤6水溶液用顯微鏡觀測灰分含量/%18±5高溫590～600℃燃燒后測定殘留物pH值7.5±1.0水溶液用pH試或pH計(jì)測定吸油率≥纖維質(zhì)量的5倍用煉油浸泡后放在篩上經(jīng)振敲后稱量含水率（以質(zhì)量計(jì)）/%≤5105℃烘箱2h后冷卻稱量表5.12木質(zhì)纖維素質(zhì)量要求

5.3.3密級配瀝青混合料包括AC和ATB。1．密級配瀝青混凝土混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)密級配瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)見表5-13～表5-17。（1）馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（2）車轍試驗(yàn)動穩(wěn)定度技術(shù)要求（3）水穩(wěn)定性技術(shù)要求（4）低溫彎曲試驗(yàn)技術(shù)要求（3）瀝青路面的優(yōu)缺點(diǎn)主要優(yōu)點(diǎn)：①優(yōu)良的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和表面功能特性；②表面抗滑性能好；③施工方便；④經(jīng)濟(jì)耐久性好；

⑤便于再生利用；⑥其它。主要缺點(diǎn)：①瀝青易老化；②溫度敏感性較差。目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)階段生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)階段生產(chǎn)配合比驗(yàn)證階段礦料的組成設(shè)計(jì)最佳瀝青用量確定圖解法或試算法集料篩分（水洗法）馬歇爾試驗(yàn)確定工程級配范圍預(yù)估計(jì)算瀝青用量瀝青與集料相對密度測定配合比設(shè)計(jì)三個階段2、瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)目的和任務(wù)：確定瀝青混合料中組成材料品種、礦質(zhì)集料級配和瀝青用量。本節(jié)主要介紹瀝青混合料的目標(biāo)配合比設(shè)計(jì)過程。不合格合格不合格合格計(jì)算VV、VMA、VFA等體積指標(biāo)與馬歇爾設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)比較綜合分析確定1組設(shè)計(jì)級配及最佳瀝青用量按規(guī)定進(jìn)行車轍試驗(yàn)、浸水馬歇爾試驗(yàn)、凍融劈裂試驗(yàn)、低溫彎曲試驗(yàn)、礦渣膨脹試驗(yàn)等，檢驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)是否合理完成配合比設(shè)計(jì)，提交材料品種、配比、礦料級配、最佳瀝青用量確定混合料及設(shè)計(jì)級配范圍材料選擇、取樣材料試驗(yàn)其他材料，外摻劑等粗集料、細(xì)集料、礦粉瀝青結(jié)合料在設(shè)計(jì)級配范圍內(nèi)優(yōu)選礦料級配確定試驗(yàn)溫度對優(yōu)選的設(shè)計(jì)級配，初選5組瀝青用量，拌和混合料，分別制作馬歇爾試件測定試件毛體積相對密度，進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)真空法測定理論最大相對密度瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)流程圖（1）確定瀝青混合料類型和設(shè)計(jì)礦料級配范圍

混合料類型應(yīng)根據(jù)道路等級與所處位置的功能要求進(jìn)行選擇。密級配瀝青混合料的礦料級配范圍見表5-18。

也可以根據(jù)試驗(yàn)路研究成果選擇其他類型的瀝青混合料類型及相應(yīng)的級配范圍，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)認(rèn)證后確定。

（2）原材料選擇及檢測

根據(jù)瀝青混合料路面的結(jié)構(gòu)層次、交通性質(zhì)、氣候條件、施工條件等選擇并檢測原材料。各礦質(zhì)材料進(jìn)行篩分試驗(yàn)。

礦料組成設(shè)計(jì)即是確定各組成礦料的比例，使合成級配滿足設(shè)計(jì)礦料級配范圍要求。

（3）礦料組成設(shè)計(jì)常用的設(shè)計(jì)方法有：

數(shù)解法、圖解法（修正平衡面積法）。1）數(shù)解法原理：將幾種已知級配的集料i配制成滿足目標(biāo)級配要求的礦料M，混合料M在某一篩孔j上的顆粒由這幾種集料提供。①試算法設(shè)計(jì)步驟a.建立基本計(jì)算方程設(shè)有A、B、C三種集料在某一篩孔上的分計(jì)篩余百分率分別為，配制礦質(zhì)混合料M，混合料M在相應(yīng)篩孔上的分計(jì)篩余百分率為。設(shè)A、B、C三種集料在混合料中的比例分別是X、Y、Z，則有：

b.基本假設(shè)假定混合料中某一粒徑的顆粒由一種集料來提供，而在其它集料中不含這一粒徑的顆粒。所選擇粒徑應(yīng)在該集料中占有較大的優(yōu)勢。例如：設(shè)在j粒級上只有A集料在此粒級上存在分計(jì)篩余，B、C分計(jì)篩余為0，從而簡化計(jì)算過程。c.計(jì)算根據(jù)上述假設(shè)同理，C在j粒級上占有較大優(yōu)勢，A、B在j粒級上的分計(jì)篩余百分率為0。則A集料在混合料中比例C集料在混合料中比例最后得到B集料在混合料中的比例：d.校核調(diào)整對以上計(jì)算得到的各集料的比例即配合比進(jìn)行驗(yàn)算，如得到的合成級配不在所要求的級配范圍，應(yīng)調(diào)整初步配合比重新驗(yàn)算，直到滿足級配要求為止。如經(jīng)數(shù)次調(diào)整仍不能達(dá)到要求，可摻加單粒級集料或調(diào)換其它集料。②規(guī)劃求解法設(shè)計(jì)步驟

規(guī)劃求解采用MicrosoftOffice軟件Excel電子表格中的規(guī)劃求解分析工具進(jìn)行，通過設(shè)置規(guī)劃求解中的約束條件，較為準(zhǔn)確地計(jì)算出各種集料的用量。①準(zhǔn)備工作

對所使用的各集料進(jìn)行篩分，并計(jì)算出各自的通過量百分率。明確設(shè)計(jì)級配要求的級配范圍，并計(jì)算出該要求級配范圍的中值。②繪制框圖

按比例（通?？v橫邊各為100mm和150mm）繪制一矩形框圖，從左下向右上引對角線OO′作為合成級配中值?？v——通過百分率，橫——篩孔位置。2）圖解法設(shè)計(jì)步驟——修正平衡面積法設(shè)計(jì)級配范圍中值曲線③確定各集料用量

將各集料的級配曲線繪制于圖上，然后根據(jù)框圖中兩條相鄰級配曲線之間的關(guān)系確定各種集料的用量。圖解法用圖

任意兩種相鄰集料級配曲線之間的關(guān)系有：1）重疊關(guān)系相鄰兩條曲線相互重疊，在上圖中集料A的級配曲線下部與集料B的級配曲線上部搭接。2）相接關(guān)系相鄰兩條曲線首尾相接，在上圖中集料B的末端與集料C的首端正好相接。3）相離關(guān)系相鄰兩條曲線分離，在上圖中集料C的級配曲線與集料D的級配曲線在水平方向彼此分離。 圖解法用圖④合成級配的計(jì)算與校核

同試算法相同，根據(jù)圖解過程求得的各集料用量比例，計(jì)算出合成級配的結(jié)果。當(dāng)合成級配超出級配范圍時，說明圖解法得到的比例不很合適，所以要調(diào)整各集料的用量，直到滿足設(shè)計(jì)級配的要求為止。如經(jīng)數(shù)次調(diào)整仍不能達(dá)到要求，可摻加單粒級集料或調(diào)換其它集料。礦質(zhì)混合料的合成級配曲線要求：①必須符合設(shè)計(jì)級配范圍的要求，不得有過多的犬牙交錯。當(dāng)經(jīng)過反復(fù)調(diào)整仍有兩個以上的篩孔超出設(shè)計(jì)級配范圍時，必須對原材料進(jìn)行調(diào)整或更換原材料重新設(shè)計(jì)。②合成級配曲線宜盡量接近設(shè)計(jì)級配中值，尤其應(yīng)使0.075mm、2.36mm、4.75mm等篩孔的通過量盡量接近設(shè)計(jì)級配范圍的中限。對于交通量大、軸載重的道路，合成級配可以考慮偏向級配范圍的下限，而對于中、輕交通量或人行道路等，合成級配宜于偏向級配范圍上限。（4）計(jì)算體積特征參數(shù)

瀝青混合料組成材料質(zhì)量與體積的關(guān)系見下圖，體積特征參數(shù)有密度、空隙率、礦料間隙率和飽和度等指標(biāo)表征。質(zhì)量空隙瀝青集料體積VVVAVMA瀝青混合料組成材料質(zhì)量與體積關(guān)系示意圖①計(jì)算礦料的合成毛體積相對密度

Xi——各種礦料在礦料混合料中的比例，且其和為100；

γi——各種礦料相應(yīng)的毛體積相對密度。②計(jì)算礦料的合成表觀相對密度

Xi——各種礦料在礦料混合料中的比例，且其和為100；——各種礦料相應(yīng)的表觀相對密度。③預(yù)估瀝青混合料的適宜油石比或?yàn)r青含量

——已建類似工程瀝青混合料的標(biāo)準(zhǔn)油石比，%；——已建類似工程集料的合成毛體積相對密度。④確定礦料的有效相對密度非改性瀝青混合料——試驗(yàn)瀝青用量條件下實(shí)測得到的最大相對密度?！獮r青的相對密度(25℃/25℃)，改性瀝青混合料

C——合成礦料的瀝青吸收系數(shù)⑤制作馬歇爾試件

以預(yù)估的油石比為中值，按一定間隔(對密級配瀝青混合料通常為0.5%，對瀝青碎石混合料可適當(dāng)縮小間隔為0.3%～0.4％)，取5個或5個以上不同的油石比分別成型馬歇爾試件。每一組試件的試樣數(shù)按現(xiàn)行試驗(yàn)規(guī)程的要求確定，對粒徑較大的瀝青混合料，宜增加試件數(shù)量。⑥確定瀝青混合料的最大理論相對密度——所計(jì)算的瀝青混合料的礦料含量

理論最大密度是假設(shè)瀝青混合料試件被壓實(shí)至完全密實(shí)，沒有空隙的理想狀態(tài)下，即壓實(shí)瀝青混合料試件全部為礦料（包括礦料內(nèi)部孔隙）和瀝青所占有，空隙率為零時的最大密度。實(shí)測法或計(jì)算法確定

空隙率VV是指壓實(shí)狀態(tài)下瀝青混合料內(nèi)礦料與瀝青實(shí)體之外的空隙（不包含礦料本身或表面已被瀝青封閉的孔隙）的體積占試件總體積的百分率。

——瀝青混合料的毛體積相對密度（根據(jù)試件吸水率，由表干法、蠟封法或體積法測試）；

——瀝青混合料試件的理論最大相對密度，其值實(shí)測或計(jì)算。⑦計(jì)算瀝青混合料試件的VV、VMA、VFA瀝青混合料毛體積密度

毛體積密度是指單位毛體積（含瀝青混合料實(shí)體礦物成分體積、不吸收水分的內(nèi)口孔隙、能吸收水分的開口孔隙等顆粒表面輪廓所包圍的全部毛體積）的干質(zhì)量。

可采用表干法、蠟封法或體積法測定。

體積法采用游標(biāo)卡尺測量瀝青混合料試件的體積，它適用于空隙率較大、吸水嚴(yán)重，甚至完全透水或不能用表干法或蠟封法測定的瀝青混合料試件。表干法測定的毛體積密度又稱飽和面干毛體積密度，適用于較密實(shí)且吸水很少的試件。

——由表干法確定的瀝青混合料試件的毛體積相對密度，；

——瀝青混合料干燥試件在空氣中的質(zhì)量，g；

——瀝青混合料試件的水中質(zhì)量，g。

——瀝青混合料飽和面干狀態(tài)試件在空氣中的質(zhì)量，g。

蠟封法采用蠟封條件測試瀝青混合料的毛體積，包括了瀝青混合料試件在蠟封狀態(tài)下實(shí)體體積與閉口孔隙、開口孔隙之和，但不計(jì)入蠟被吸入混合料的部分，適用于吸水率大于2%的瀝青混合料試件。

——由蠟封法確定的瀝青混合料試件的毛體積相對密度；

ma——瀝青混合料干燥試件在空氣中的質(zhì)量，g；

mp——瀝青混合料蠟封試件在空氣中的質(zhì)量，g；

mc——瀝青混合料蠟封試件在水中的質(zhì)量，g；

γp——常溫條件下蠟對水的相對密度，g/cm3，約等于1。

組成材料與壓實(shí)條件對空隙率的影響在不同的壓實(shí)條件下，連續(xù)級配瀝青混合料的空隙率隨著瀝青用量的增加而減小，并與粗集料數(shù)量有著顯著的相關(guān)性。4.75mm篩孔通過百分率越小，粗集料含量越高，試件的空隙率越大。相同配合比的瀝青混合料的空隙率隨著壓實(shí)溫度增加而顯著降低。測試方法對瀝青混合料試件空隙率的影響

水中重法<表干法<體積法

在評價瀝青混合料空隙率時，應(yīng)根據(jù)試件空隙率水平，按照規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行試驗(yàn)和計(jì)算?？障堵适菫r青混合料最重要的體積特征參數(shù)，影響著混合料的穩(wěn)定性和耐久性?？障堵蔬^低，因塑性流動會引發(fā)路面車轍；但空隙率過大，可能增加瀝青的氧化速率和老化程度，并增加水分進(jìn)入導(dǎo)致瀝青剝落，從而降低混合料的耐久性。瀝青的體積百分率VA是指壓實(shí)瀝青混合料試件中瀝青實(shí)體的體積占試件總體積的百分比。

礦料間隙率VMA是指壓實(shí)瀝青混合料試件中礦料實(shí)體以外的空間體積占試件總體積的百分率，它是試件空隙率與瀝青體積百分率之和。

瀝青飽和度VFA是指壓實(shí)瀝青混合料試件中瀝青實(shí)體體積占礦料骨架實(shí)體以外的空間體積的百分率，又稱瀝青填隙率。（5）確定最佳瀝青用量瀝青用量有兩種表示方法：油石比

通常采用馬歇爾試驗(yàn)確定瀝青混合料中的最佳瀝青用量。瀝青含量目的是確定最佳瀝青用量，用OAC表示。1）制備試樣①按確定的礦質(zhì)混合料配合比，計(jì)算各種規(guī)格集料的用量。②根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)一個適宜的瀝青用量（或油石比）。以估計(jì)的瀝青用量為中值，按0.5%間隔變化，取五個不同的瀝青用量，拌制瀝青混合料，并按表5.13規(guī)定的擊實(shí)次數(shù)成型馬歇爾試件。2）測定試件的物理力學(xué)指標(biāo)

測定瀝青混合料試件的密度，并計(jì)算試件的空隙率、瀝青飽和度、礦料間隙率，粗集料間隙率等體積參數(shù)。在馬歇爾試驗(yàn)儀上，測定試件的馬歇爾穩(wěn)定度和流值。馬歇爾試驗(yàn)

以瀝青用量為橫坐標(biāo)，以瀝青混合料試件的密度、空隙率、瀝青飽和度、馬歇爾穩(wěn)定度和流值指標(biāo)為縱坐標(biāo)，將試驗(yàn)結(jié)果繪制成關(guān)系曲線圖。

1）確定最佳瀝青用量的初始值OAC1

一般情況根據(jù)曲線圖，取馬歇爾穩(wěn)定度和密度最大值相應(yīng)的瀝青用量a1和a2，以及與設(shè)計(jì)要求空隙率范圍中值對應(yīng)的瀝青用量a3和瀝青飽和度范圍中值的瀝青用量a4，計(jì)算四者的平均值作為最佳瀝青用量的初始值OAC1。

2）確定瀝青最佳用量的初始值OAC2由表5-17確定瀝青混合料的馬歇爾試驗(yàn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在圖5-13上，求出各項(xiàng)指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的瀝青用量范圍OACmin～OACmax，由公式計(jì)算瀝青最佳用量的初始值OAC2。在圖5-13中，首先檢查在瀝青用量為初始值OAC1時，瀝青混合料的各項(xiàng)指標(biāo)是否符合設(shè)計(jì)要求，同時檢驗(yàn)VMA是否符合要求。當(dāng)符合要求時，由OAC1及OAC2綜合決定最佳瀝青用量OAC。否則應(yīng)調(diào)整級配，重新進(jìn)行馬歇爾試驗(yàn)配合比設(shè)計(jì)，直至各項(xiàng)指標(biāo)均能符合要求為止。3）根據(jù)OAC1及OAC2確定最佳瀝青用量

一般情況下，可取OAC1及OAC2的平均值最為最佳瀝青用量。檢驗(yàn)OAC對應(yīng)的VMA及各項(xiàng)指標(biāo)是否符合規(guī)范要求。4）根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整OAC

最佳瀝青用量OAC的確定應(yīng)考慮瀝青路面的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、道路等級、交通特性、氣候條件等因素。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(jì)有可能出現(xiàn)大車轍時，可以在中限值OAC2與下限值OACmin的范圍內(nèi)決定最佳瀝青用量，但一般不宜小于OAC2－0.5%。對寒區(qū)道路、旅游區(qū)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OAC2+0.3%。5）計(jì)算瀝青結(jié)合料被集料吸收的比例及有效瀝青含量

6）檢驗(yàn)最佳瀝青用量時的粉膠比和有效瀝青膜厚度

瀝青被集料吸收的比例有效瀝青含量粉膠比集料比表面積瀝青膜有效厚度（6）配合比設(shè)計(jì)檢驗(yàn)1）瀝青混合料的水穩(wěn)定性檢驗(yàn)按最佳瀝青用量OAC制作馬歇爾試件進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)或凍融劈裂試驗(yàn)，檢驗(yàn)試件的殘留穩(wěn)定度或凍融劈裂強(qiáng)度比是否滿足要求，表5-16。2）瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性檢驗(yàn)按最佳瀝青用量OAC制作車轍試驗(yàn)試件，在規(guī)定的條件下進(jìn)行車轍試驗(yàn)，檢驗(yàn)設(shè)計(jì)瀝青混合料的高溫抗車轍能力，當(dāng)其動穩(wěn)定度不符合規(guī)定時，應(yīng)對礦料級配或?yàn)r青用量進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，表5-15。3）瀝青混合料低溫抗裂性檢驗(yàn)對改性瀝青混合料，應(yīng)按照最佳瀝青用量OAC制成車轍試驗(yàn)試件，再用切割機(jī)將試件鋸成規(guī)定尺寸的棱柱體試件，按照規(guī)定方法進(jìn)行低溫彎曲試驗(yàn)，檢驗(yàn)其破壞應(yīng)變是否符合規(guī)范要求，否則應(yīng)對礦料級配或?yàn)r青用量進(jìn)行調(diào)整，必要是更換改性瀝青品種重新進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)，表5-17。礦料通過皮帶輸入拌和樓干燥筒加熱振動篩二次篩分熱料提升到拌和樓熱料倉根據(jù)目標(biāo)配合比的OAC、OAC±0.3%三組瀝青用量根據(jù)熱料比例確定生產(chǎn)配合比最佳瀝青用量OAC圖解法確定熱料比例生產(chǎn)配合比取樣冷料篩分根據(jù)冷料比例成型5組馬歇爾試件熱料比例與最佳瀝青用量輸入控制室計(jì)算機(jī)生產(chǎn)瀝青混合料熱料篩分取分級目標(biāo)配合比與生產(chǎn)配合比設(shè)計(jì)關(guān)系圖成型3組馬歇爾試件目標(biāo)配合比圖解法確定冷料比例確定目標(biāo)配合比最佳瀝青用量OAC轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)計(jì)比例通過調(diào)整控制室皮帶青用量確定提供標(biāo)準(zhǔn)為生產(chǎn)配合比最佳瀝

生產(chǎn)配合經(jīng)驗(yàn)證通過鋪筑試驗(yàn)路段，檢驗(yàn)瀝青混合料的技術(shù)性能，確定機(jī)械組合、壓實(shí)方式、施工工藝等。

5.4

瀝青瑪蹄脂碎石混合料

瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是由瀝青結(jié)合料與少量纖維穩(wěn)定劑、細(xì)集料及較多量的填料（礦粉）組成的瀝青瑪蹄脂，填充于間斷級配的粗集料骨架間隙組成的瀝青混合料。特點(diǎn)：三多一少——粗集料含量多，礦粉多，瀝青用量多，細(xì)集料含量少。結(jié)構(gòu)屬密實(shí)-骨架型。5.4.1SMA的性質(zhì)及影響因素1、粗集料骨架的性質(zhì)

主要受礦質(zhì)集料綜合力學(xué)性質(zhì)、顆粒形狀、表面幾何特性的影響。2、瀝青瑪蹄脂的性質(zhì)（1）瀝青與填料的化學(xué)性質(zhì)（2）瀝青的黏度（3）填料的用量（4）摻加的纖維5.4.2SMA的路用性能特點(diǎn)

1、高溫抗車轍能力好

SMA的粗集料形成的良好骨架結(jié)構(gòu)使其具有較高的承受車輪荷載碾壓能力，較高的抗車轍能力。評價SMA高溫穩(wěn)定性采用車轍試驗(yàn)。馬歇爾試驗(yàn)的目的是檢測計(jì)件的各項(xiàng)體積結(jié)構(gòu)參數(shù)以確定礦料級配。

2、低溫抗裂性好

SMA混合料中起填充和膠結(jié)作用的瑪蹄脂數(shù)量較多，纖維穩(wěn)定劑的加筋作用和改性瀝青對提高其低溫抗裂性有顯著的影響。

評價SMA低溫抗裂性采用低溫劈裂試驗(yàn)、直接拉伸試驗(yàn)、蠕變試驗(yàn)、受限試件溫度應(yīng)力試驗(yàn)等。

3、耐久性好

SMA混合料中較高的瀝青含量及較多的礦粉以及細(xì)集料、纖維所構(gòu)成的瑪蹄脂對其耐久性的影響：

（1）空隙率減小，使老化速度、水蝕作用降低；（2）改性瀝青與纖維的使用提高了瀝青與礦料的黏附性，使SMA的耐老化性和水穩(wěn)定性提高；（3）減少了混合料內(nèi)部的微裂縫并提高了柔韌性，使應(yīng)力集中程度降低，變形特性改善，SMA混合料的耐疲勞性能提高，使用壽命延長。5.4.3SMA的技術(shù)性能1、SMA的體積參數(shù)（1）粗集料骨架間隙率VCA

VCA用來評價按照嵌擠原則設(shè)計(jì)的骨架型瀝青混合料的體積特征。

1）搗實(shí)狀態(tài)下粗集料骨架間隙率（VCADRC）

——粗集料骨架的毛體積相對密度；——粗集料骨架的松方毛體積相對密度。

2）瀝青混合料試件的粗集料骨架間隙率（VCAmix）

——瀝青混合料中粒徑≥4.75mm（或