《道路集料技術(shù)性能》PPT課件.ppt

1、第四講 道路集料技術(shù)性能,報告人：長安大學(xué) 彭波,前言,粗集料（4.75m（2.36mm） 粗集料篩孔0.22最大公稱尺寸（貝雷法定義） 加工工藝：鱷式破碎（針片含量高，用于一級 破碎） 錘式破碎：棱角性強 二級或三級破碎 反擊式破碎：,性質(zhì):壓碎值強度 磨耗值只測表面層，抗滑性：摩擦系數(shù) 構(gòu)造 厚度（級配） 磨耗值：（集料堅韌性）解決雨天高速行車抗滑 針片狀含量，石料性質(zhì)，加工工藝 吸水率（越大孔乳率越大吸瀝青多） 含泥量（泥不與瀝青結(jié)合）,集料規(guī)格：S1S14 每一檔石料最好有一定級配,細(xì)集料：砂(粗、中、細(xì))用細(xì)度模效來劃分(河砂、 海砂、旱砂)石屑(下角料)、人工機制砂相對密度，堅固性

2、等 含泥量（0.075mm）石屑：砂當(dāng)量（4.75mm） 亞甲基藍（0-2.36mm、0-0.15mm）FAA：水害、車轍砂子主要作用：改善施工合易等若太大則導(dǎo)致駝峰曲線（20%）（高速12%）石屑對瀝青砼影響較大,礦料：（重要）須用基性巖石磨制Sio2：65酸 65-52中 52堿 親水系數(shù)1 （用石灰?guī)r，白云巖）礦物作用：增加結(jié)構(gòu)瀝青用量（因為比表面粗大） 0.075mm以下的不小于75%納米瀝青熟石灰粉 抗水害粉煤灰最好用高鈣灰Cao,第一節(jié) 集料的礦物組成,一、礦物學(xué)與化學(xué)特性,確定瀝青混合料集料適用性的主要是集料物理特性（在較小程度上為化學(xué)特性）?；疚锢?力學(xué)特性（如密度、孔隙率與

3、強度）和化學(xué)/物理化學(xué)特性（如濕潤性、附著性和剝落性）反映集料礦物組成與結(jié)構(gòu)功能。對礦物學(xué)及礦物鑒別方法的了解可提供所用集料潛在的物理及化學(xué)特性信息，并有助于避免使用含有害礦物成分的集料，幫助工程中避免使用含有不符合要求礦物組分的集料。,1集料礦物學(xué),（1）集料中的普通礦物,多數(shù)天然集料都由多種礦物組合而構(gòu)成。在集料中發(fā)現(xiàn)的最重要礦物為二氧化硅礦物（石英）；長石（正長石、斜長石）；鐵鎂礦物（白云母、蛭石）；碳酸鹽礦物（方解石、白云石）和粘土礦物（伊里石、高嶺 石、蒙脫石）。表2-1中說明這些礦物與相應(yīng)巖石，表2-2中給出集料一般礦物組成。,巖石與集料中礦物成分 表2-1,續(xù)表2-1,巖石石工程

4、特性概要 表2-3,瀝青混合料期望的巖石特性 表2-4,集料礦物學(xué)對瀝青混合料性能最重要影響之一是對粘附性與水損害的影響。瀝青膠結(jié)料與含某些礦物的集料結(jié)合更好。例如，瀝青膠結(jié)料通常與碳酸鹽集料（石灰?guī)r）比與石英質(zhì)集料（礫石）粘結(jié)更好。,（2）巖相檢驗 集料的巖相檢驗是采用光學(xué)顯微鏡，有時輔以X光衍射、差熱分析、電子顯微鏡或化學(xué)分析，對個別集料顆粒進行的直觀檢驗?？捎脦r相檢驗量測巖石相對數(shù)量和礦物類型，物理與化學(xué)屬性（如顆粒形狀、表面構(gòu)造、硬度、孔隙特征與化學(xué)活性）和有害物質(zhì)的存在。,瀝青膠結(jié)料必須濕潤集料表面，粘附集料，并在有水存在的情況下抵抗瀝青膜剝落。因此，集料顆粒的表面化學(xué)在性能中起著重

5、要作用。瀝青與集料的粘附及瀝青膜被水置換（剝落）是許多因素間物理化學(xué)作用的復(fù)雜現(xiàn)象。對粘附與剝落機理已提出幾種理論，至今尚無一種理論能完全說明這種現(xiàn)象，可能在同一時間有一種以上機理在起作用。但是，集料的礦物學(xué)及化學(xué)組成對剝落現(xiàn)象有極其重要的意義已經(jīng)得到確認(rèn)。,2.集料化學(xué)特性,大量試驗表明，某些集料對水比對瀝青膠結(jié)料具有更大的親合力，且在暴露于水后這些集料顆粒上的瀝青膜能被分離或剝落。這些集料被稱為親水的，且本質(zhì)上趨于酸性。另一方面，與瀝青膠結(jié)料具有親合力的集料被稱為憎水的，且本質(zhì)上趨于堿性。當(dāng)與水接觸時，集料表面的電荷特性對于集料與瀝青膠結(jié)料之間的粘附及其水損害抗力有著重大影響。大部分硅質(zhì)集

6、料如砂巖、石英與硅質(zhì)礫石在水中帶負(fù)電荷，而石灰?guī)r與其它含鈣材料在水中帶正電荷。許多集料含有兩種電荷，因為它們由帶負(fù)電荷的硅與帶正電荷的鈣、鎂、鋁或鐵的礦物組合而成。帶有混合電荷的典型集料包括暗色巖、玄武巖、斑巖和硅質(zhì)石灰?guī)r。白云石與石英各為帶正電與帶負(fù)電集料極端情況的實例。,由于剝落是影響瀝青混合料性能的一種主要破壞，因此集料對瀝青混合料水損害的影響必須進行評價。,二、集料物理特性,用于瀝青混合料的集料通常按粗集料、細(xì)集料或礦質(zhì)填料進行分類。瀝青混合料定義粗集料為留在2.36mm篩上的顆粒，細(xì)集料為通過2.36mm篩顆粒，而礦質(zhì)填料為通過0.075mm篩材料。,通常要求瀝青混合料集料堅硬、耐磨

7、、強勁、耐久、級配良好；由低孔隙的立方體顆粒組成；并且有清潔、粗糙、憎水的表面。表2-5綜合了集料為完成其功能所必須具有的各種特性和在瀝青混合料中集料相應(yīng)的重要性。,瀝青混合料所用集料的適用性通過評價下列材料特性進行確定： 尺寸與級配； 潔凈度/有害材料； 韌度/硬度； 耐久性/堅固性； 表面構(gòu)造； 顆粒形狀； 吸水性； 對瀝青親合性。,三、韌度與抗磨耗性,集料一定要通過內(nèi)摩擦將輪載傳達到下臥層，并抵抗因交通引起的磨耗與磨光。在瀝青混合料的生產(chǎn)、攤鋪與壓實過程中集料遭到破碎與磨 損。在堆料，通過瀝青混合料設(shè)備送料，用攤鋪機攤鋪，用壓路機壓實與用載重車運輸時，集料必須剛硬、堅韌以抵抗破碎、退化與

8、分解。,為獲取期望韌度與磨耗特性指標(biāo)，通常采用洛杉磯（L.A）磨耗試驗。 試驗值一般從極硬火成巖的10%變化到軟質(zhì)石灰?guī)r和砂巖的60%。顯然，一些集料將超出這個一般范圍。用于瀝青混合料的粗集料最大磨耗值一般限定到28%，有時到30%。,洛杉磯磨耗試驗借助于磨耗與沖擊，是對粗集料抵抗衰變的主要量度；但是實際工作中沒有發(fā)現(xiàn)磨耗損失與使用性能之間具有良好關(guān)系。許多集料如礦渣與輕質(zhì)石灰?guī)r可提供優(yōu)良性能，盡管洛杉磯磨耗值高。當(dāng)用洛杉磯磨耗值高的集料生產(chǎn)瀝青混合料時，要特別注意與生產(chǎn)瀝青混合料過程中粉塵的生成，粉塵含量高將很可能產(chǎn)生環(huán)保問題及混合料質(zhì)量控制問題。,四、耐久性與堅固性,集料在干濕與凍融（風(fēng)化

9、）作用下必須抵抗破損或碎裂。堅固性試驗是一種經(jīng)驗性的篩選試驗，提供一個因風(fēng)化引起的耐久性指示，而且對于評價無應(yīng)用記錄的新集料料源非常有用。該試驗就是把集料浸入硫酸鈉或硫酸鎂溶液。在試驗過程中在集,料孔隙中生成鹽的晶體，并在一些集料中發(fā)生顆粒碎裂。這種晶體生成大概類似于冰晶體，因而在一定范圍內(nèi)模擬了凍融的影響。將烘干集料試樣分成規(guī)定數(shù)量，并將其浸入硫酸鈉或硫酸鎂的飽和溶液。集料在恒溫下保留在溶液中大約18h。然后將試樣從溶液中取出，烘至恒重并冷卻。這樣的循環(huán)一般重復(fù)5次，此后洗除試樣鹽分并烘干。篩分確定每一尺寸組分的重要損失，并計算整個試樣平均重要損失百分率。,美國AASHTO103是一種變化的

10、耐久性試驗方法。只是將不同尺寸試樣浸入水中或0.5%的酒精水溶液中，然后交替地將試樣進行凍結(jié)與融化，達到要求循環(huán)次數(shù)（16至50次）。,當(dāng)集料規(guī)范要求用硫酸鈉或硫酸鎂試驗集料堅固性時，規(guī)范一般指出兩種循環(huán)次數(shù)與最大容許損失百分率。例如當(dāng)采用硫酸鈉時，規(guī)定在5個循環(huán)后最大損失為12%，當(dāng)用硫酸鎂時最大損失為18%，因為硫酸鎂的作用更為劇烈。硫酸鈉堅固性試驗作為可接受試驗方法已有多年。近幾年來，一些學(xué)者或工程單位發(fā)表報告批評它不能精確地預(yù)測特定集料的現(xiàn)場性能。許多工程師相信凍融循環(huán)對瀝青混合料所用集料并不起什么作用。在生產(chǎn)過程中集料最先被干燥，因而生產(chǎn)后在集料孔隙中已經(jīng)幾乎沒有或沒有水分（具有高吸

11、水率集料可能在孔隙中還有某些自由水）。在瀝青混合料生產(chǎn)過程中，集料被瀝青結(jié)合料薄膜涂覆，在混合料服務(wù)壽命中瀝青結(jié)合薄膜將防止集料吸收多的水分。由于在集料中極少有或沒有水分，凍融不應(yīng)是實際問題。,五、顆粒形狀與表面構(gòu)造,適用于瀝青混合料的集料顆粒應(yīng)為立方體，而非扁、薄或長形。在壓實的混合料中，棱角狀顆粒展示較大的內(nèi)嵌鎖與內(nèi)摩阻能力，因而比圓形顆粒產(chǎn)生更大的力學(xué)穩(wěn)定性。另一方面，含圓形顆粒如天然礫石與天然砂的混合料具有更好的施工和易性，只需較少壓實功便可獲得要求密度。這樣容易壓實未必是優(yōu)點，由于施工中容易壓實的混合料在交通作用下可能不斷密實，因空隙率低與塑性流動而最終導(dǎo)致車轍。,表面構(gòu)造如顆粒形狀

12、一樣也影響到瀝青混合料 的施工和易性與強度。粗糙的表面構(gòu)造，同許多河流礫石與砂的平滑表面相比，它傾向于增加強度，并需要補充瀝青量以克服和易性的損失。構(gòu)造粗糙的集料壓實體中的空隙率通常也較高，為瀝青膠結(jié)料提供了附加空間。構(gòu)造平滑的集料可能容易涂覆瀝青膜，但瀝青膠結(jié)料與粗糙構(gòu)造集料經(jīng)常形成更強的力學(xué)結(jié)合。,集料顆粒形狀與表面構(gòu)造的綜合影響可以用美國ASTM D3398的顆粒指數(shù)試驗來確定。該試驗所需設(shè)備簡單，主要由6英寸直徑（直徑由2英寸變化到8英寸）7英寸高的圓柱形鋼試模與直徑5/8英寸長24英寸的鋼棒（搗固端為圓形或半球形頭）組成。搗固棒重量從對最小尺寸的34g到對最大尺寸的2204g。方法要

13、求采用潔凈、清洗、烘干的單一尺,寸集料組分。試模按相等的三層填充，每層用搗棒進行10次搗實。每次搗實用搗棒從被壓實層表面上方2英寸落下。確定每一情況下容積試模的重量，并用每一集料組分的毛體積密度計算相應(yīng)的空隙百分率。采用相同材料重復(fù)該方法，但三層的每一層搗實50次，然后用下列公式計算顆粒指數(shù)：,（2-1）,式中：Ia顆粒指數(shù)值； V10每層10擊壓實集料的空隙率； V50每層50擊壓實集料的空隙率。,含有幾種尺寸組分的集料的顆粒指數(shù)，根據(jù)集料原來級配中組分百分率加權(quán)確定。由平滑表面構(gòu)造的圓形顆粒組成的集料可能具有6或7的較低的顆粒指數(shù)，而由粗糙表面構(gòu)造的高棱角破碎顆粒組成的集料可能具有15至2

14、0或更高的顆粒指數(shù)。 絕大部分（如90%）粗集料至少具有一個破裂面，一般可使瀝青混合料更加穩(wěn)固并抵抗車轍。并應(yīng)將天然砂用量限制在20%。 限制天然砂是因為它通常為圓形，因而比破碎的細(xì)集料更難要求。細(xì)集料的顆粒形狀與構(gòu)造對密級配瀝青混合料的強度影響比粗集料更大。為提供足夠穩(wěn)定度，高百分率破裂面對密級配混合料是重要的，尤其對開級配抗滑磨耗層更重要。,扁平細(xì)長顆粒妨礙壓實，并能降低瀝青混合料的強度。一般粗集料中顆粒長度寬度比或?qū)挾群穸缺瘸^5：1的顆粒重量百分率不應(yīng)超過15%。,六、細(xì)集料潔凈度與有害材料,潔凈度涉及使集料不符合瀝青混合料要求的某些雜質(zhì)或有害材料的存在。清洗臟集料可減小不符合要求的雜

15、質(zhì)數(shù)量，達到可接受的水平。典型的有害材料包括草木、頁巖、軟質(zhì)顆粒、粘土塊、集料顆粒上的粘土涂覆和偶爾由破碎作業(yè)形成的過量粉塵。,砂當(dāng)量試驗 砂當(dāng)量試驗確定集料中塑性細(xì)料與粉料的相對數(shù)量。在該項試驗中，將通過4.75mm篩的集料置于充水的透明量筒中進行攪動，量筒中充滿水與絮凝劑（氯化鈣、甘油與甲醛組合）的混合物。在攪動并沉淀20分鐘之后，砂從被絮凝粘土中分離,量測量筒中粘土與砂的高度。砂當(dāng)量為砂的高度與砂加粘土的總高度的比值乘100。較潔凈集料會具有較高的砂當(dāng)量值。我國要求砂當(dāng)量高速、一級公路60%，二級及以下50%。 含泥量 塑性指數(shù) 塑性指數(shù)（PI）是通過0.075mm篩材料塑性程度的量度，

16、并可直接表明塑性粉料的數(shù)量與類型。一般PI限制在4%或更小。,七、密 度,第二節(jié) 我國瀝青混合料集料要求,瀝青層用粗集料包括碎石、破碎礫石、篩選礫石、鋼渣、礦渣等，但高速公路、一級公路不得使用篩選礫石和礦渣。粗集料必須由具有生產(chǎn)許可證的采石場生產(chǎn)或施工單位自行加工。 粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、表面粗糙，質(zhì)量應(yīng)符合下表的規(guī)定。當(dāng)單一規(guī)格集料的質(zhì)量指標(biāo)達不到表中要求，而按照集料配合比計算的質(zhì)量指標(biāo)符合要求時，工程上允許使用。對受熱易變質(zhì)的集料，宜采用經(jīng)拌和機烘干后的集料進行檢驗。,一、粗集料,瀝青混合料粗集料質(zhì)量技術(shù)要求 表,注：1.堅固性試驗可根據(jù)需要進行。 2.用于高速公路、一級公路時，多孔玄武巖

17、的視密 度可放寬至2.45t/m3，吸水率可放寬至3%，但必須得到建設(shè)單位的批準(zhǔn)，且不得用于SMA路面。 3.對S14即35規(guī)格的粗集料，針片狀顆粒含量可不予要求，0.075mm含量可放寬到3%。,粗集料的粒徑規(guī)格應(yīng)按表2-7的規(guī)定生產(chǎn)和使用。,瀝青混合料用粗集料規(guī)格 表2-7,采石場在生產(chǎn)過程中必須徹底清除覆蓋層及泥土夾層。生產(chǎn)碎石用的原石不得含有土塊、雜物，集料成品不得堆放在泥土地上。 高速公路、一級公路瀝青路面的表面層（或磨耗層）的粗集料的磨光值應(yīng)符合下表的要求。除SMA、OGFC路面外，允許在硬質(zhì)粗集料中摻加部分較小粒徑的磨光值達不到要求的粗集料，其最大摻加比例由磨光值試驗確定。,粗集

18、料與瀝青的粘附性、磨光值的技術(shù)要求 表2-8,粗集料與瀝青的粘附性應(yīng)符合表2-8的要求，當(dāng)使用不符要求的粗集料時，宜摻加消石灰、水泥或用飽和石灰水處理后使用，必要時可同時在瀝青中摻加耐熱、耐水、長期性能好的抗剝落劑，也可采用改性瀝青的措施，使瀝青混合料的水穩(wěn)定性檢驗達到要求。摻加外加劑的劑量由瀝青混合料的水穩(wěn)定性檢驗確定。,破碎礫石應(yīng)采用粒徑大于50mm、含泥量不大于1%的礫石軋制，破碎礫石的破碎面應(yīng)符合下表的要求。,粗集料對破碎面要求 表,篩選礫石僅適用于三級及三級以下公路的瀝青表面處治路面。 經(jīng)過破碎且存放期超過6個月以上的鋼渣可作為粗集料使用。除吸水率允許適當(dāng)放寬外，各項質(zhì)量指標(biāo)符合表的

19、要求。鋼渣在使用前應(yīng)進行活性檢驗，要求鋼渣中的游離氧化鈣含量不大于3%，浸水膨脹率不大于2%。,瀝青路面的細(xì)集料包括天然砂、機制砂、石屑。細(xì)集料必須由具有生產(chǎn)許可證的采石場、采砂場生產(chǎn)。,二、細(xì)集料,細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒級配，其質(zhì)量應(yīng)符合下表的規(guī)定。細(xì)集料的潔凈程度，天然砂以小于0.075mm含量的百分?jǐn)?shù)表示，石屑和機制砂以砂當(dāng)量（適用于04.75mm）或亞甲藍值（適用于02.36mm或00.15mm）表示。,瀝青混合料用細(xì)集料質(zhì)量要求 表,注：堅固性試驗可根據(jù)需要進行。,天然砂可采用河砂或海砂，通常宜采用粗、中砂，其規(guī)格應(yīng)符合下表的規(guī)定。砂的含泥量超過規(guī)定時應(yīng)水

20、洗后使用，海砂中的貝殼類材料必須篩除。開采天然砂必須取得當(dāng)?shù)卣鞴懿块T的許可，并符合水利及環(huán)境保護的要求。熱拌密級配瀝青混合料中天然砂的用量通常不宜超過集料總量的20%，SMA和OGFC混合料不宜使用天然砂。,瀝青混合料用天然砂規(guī)格 表,石屑是采石場破碎石料時通過4.75mm或2.36mm的篩下部分，其規(guī)格應(yīng)符合下表的要求。采石場在生產(chǎn)石屑的過程中應(yīng)具備抽吸設(shè)備，高速公路和一級公路的瀝青混合料，宜將S14和S16組合使用，S15可在瀝青穩(wěn)定碎石基層或其他等級公路中使用。,瀝青混合料用機制砂或石屑規(guī)格 表,注：當(dāng)生產(chǎn)石屑采用噴水抑制揚塵工藝時，應(yīng)特別注意含粉量不得超過表中要求。,機制砂宜采用專

21、用的制砂機制造，并選用優(yōu)質(zhì)石料生產(chǎn)，其級配應(yīng)符合S16的要求。,三、填料,瀝青混合料的填料必須采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細(xì)得到的礦粉，原石料的中泥土雜質(zhì)應(yīng)除凈。礦粉應(yīng)干燥、潔凈，能自由從礦粉倉流出，其質(zhì)量應(yīng)符合下表的要求。,瀝青混合料用礦粉質(zhì)量要求 表,拌和機的粉塵可作為礦粉的一部分回收使用。但每盤用量不得超過填料總量的25%，摻有粉塵填料的塑性指數(shù)不得大于4%。 粉煤灰作為填料使用時，用量不得超過填料總量的50%，粉煤灰的燒失量應(yīng)小于15%，與礦粉混合后的塑性指數(shù)應(yīng)小于4%，其余質(zhì)量要求與礦粉相同。高速公路、一級公路瀝青面層不宜采用粉煤灰做填料。,第三節(jié) SHRP集料要

22、求,集料特性對瀝青混合料性能至關(guān)重要。然而，在馬歇爾法和維姆法中并未考慮集料標(biāo)準(zhǔn)。然而，集料標(biāo)準(zhǔn)已直接納入SHRP計劃的Superpave混合料設(shè)計方法。雖未提出新的集料試驗方法，但已經(jīng)將現(xiàn)存試驗方法加以改進以適應(yīng)Superpave系統(tǒng)。在Superpave系統(tǒng)中對兩種集料特性做了規(guī)定：認(rèn)同特性和資源特性。,一、集料資源特性,資源特性通常用來鑒定當(dāng)?shù)丶腺Y源是否合格。這一特性雖然重要，但因資源的特殊性尚未對資源特性的臨界值作出規(guī)定。Superpave中確認(rèn)的資源特性為：韌度、安定性和有害物質(zhì)。韌度用洛杉磯磨耗試驗進行試驗，安定性用硫酸鈉或硫酸鎂安定性試驗進行測試，有害物質(zhì)用粘土塊和易碎顆粒量度

23、。,1.韌度 韌度是洛杉磯磨耗試驗（AASHTO T96或ASTMC131）的集料混合物的質(zhì)量損失百分率。它能夠評價粗集料抗磨耗的能力和操作、鋪筑和服務(wù)過程中的機械退化。試驗通常用大于2.36毫米的粗集料并依靠鋼球沖擊和研磨來完成。試驗結(jié)果為粗集料在試驗過程中由于機械退化引起的質(zhì)量損失百分率，最大損失值的典型范圍為35%至45%。, 2.安定性 安定性是集料混合物通過硫酸鈉或硫酸鎂安定性試驗（AASHTO T104或AASTM C88）的材料損失百分?jǐn)?shù)。它能夠評價集料對服務(wù)氣候影響的抗力。試驗可用粗集料和細(xì)集料進行，將集料試樣重復(fù)浸入硫酸鈉或硫酸鎂飽和溶液，然后烘干，以這樣的方式來完成試驗，并

24、以一次浸泡和干燥作為一個安定循環(huán)。,在干燥過程中，鹽分沉淀進入集料可滲透的空隙中；在重復(fù)浸泡時，鹽分再水化并產(chǎn)生類似于冰凍膨脹力的內(nèi)膨脹力。試驗結(jié)果為通過要求循環(huán)次數(shù)的各篩孔間隔的總損失百分率。最大損失值的典型范圍為5個循環(huán)1020%。,3.有害物質(zhì) 有害物質(zhì)定義為在混合集料中的諸如粘土塊、頁巖、木質(zhì)、云母、煤等雜質(zhì)的質(zhì)量百分率（AASHTO T112或ASTMC142）?？捎么旨虾图?xì)集料進行分析，通過在規(guī)定篩孔上濕篩各集料成分來做這種試驗。濕篩結(jié)果的材料損失質(zhì)量百分率報告為粘土塊和脆弱顆粒百分率。對有害顆粒最大容許百分率存在較廣的范圍標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)值范圍從最小為0.2%至最大為10%，這取決于雜

25、質(zhì)的確切組成。,二、集料認(rèn)同特性,可靠的集料特性對瀝青混合料的良好使用具有決定性作用。這些特性因在其使用和規(guī)范數(shù)值上存在著廣泛的一致，故稱之為“認(rèn)同特性”。 認(rèn)同特性是SHRP研究者認(rèn)為獲得高性能瀝青混合料最關(guān)鍵的集料特性。這個特性必須取決于交通量和路面所處位置的不同水準(zhǔn)，高交通水準(zhǔn)和面層混合料（淺的路面位置）要求更嚴(yán)格的認(rèn)同特性值。SHRP采用這特性作為某種質(zhì)量要求的瀝青混合料。Superpave的認(rèn)同特性為：粗集料棱角性；細(xì)集料棱角性；扁平和細(xì)長顆粒和粘土含量。,Superpave通過對粗、細(xì)集料的棱角性作出規(guī)定，以探求獲得內(nèi)摩阻力高、抗剪強度高的瀝青混合料，來抵抗車轍；限制細(xì)長片塊以保證

26、在操作、鋪筑過程中和交通條件下瀝青混合料的集料不易破碎；限制粘土含量以增強瀝青結(jié)合料與集料之間的粘結(jié)。,1粗集料棱角性 該特性確保集料很大的內(nèi)摩阻力和車轍抗力。它定義為具有一個或多個破碎面的4.75毫米集料的重量百分率。Superpave推薦的試驗方法為賓夕法尼亞州DOT試驗法NO.621“礫石碎塊百分率的確定”。表2-14給出作為交通水準(zhǔn)和所處路面位置函數(shù)的粗骨料棱角性要求的最小值。,2細(xì)集料棱角性 該特性確保集料很大的內(nèi)摩阻力和車轍抗力。它定義為小于2.36毫米的未壓實集料的空隙百分率（AASHTO TP33）。特別指出，細(xì)集料未壓實空隙率試驗方法受顆粒形狀、表面結(jié)構(gòu)和級配的影響較大。較高

27、的空隙率意味更多的破碎面。試驗中，細(xì)集料試樣通過標(biāo)準(zhǔn)漏斗倒入一個小的經(jīng)標(biāo)定過的圓筒，測試充滿已知體積（V）圓筒的細(xì)集料重量（W），根據(jù)圓筒體積與集于圓筒中細(xì)集料的體,積之差可算出孔隙體積。用細(xì)集料毛體積比重（Gsb）計算細(xì)集料體積。,粗集料棱角性標(biāo)準(zhǔn) 表2-14,表2-15對細(xì)集料棱角性作為交通水準(zhǔn)和所處路面位置的函數(shù)給出了要求的最小值。,細(xì)集料棱角性標(biāo)準(zhǔn) 表2-15,3扁平和細(xì)長顆粒 該特性為具有最大與最小尺寸比值大于5的粗集料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。扁平和細(xì)長顆粒因在鋪筑過程和在交通條件下易于破碎，因而是不合格的。所用試驗方法為ASTM D4791“粗集料中的扁平和細(xì)長顆?！?，并用大于4.75毫米的

28、粗集料試驗。 在表2-16中給出了粗集料中扁平和細(xì)長顆粒要求的最大值。,扁平和細(xì)長顆粒標(biāo)準(zhǔn) 表2-16,量測兩個數(shù)值：扁平顆粒百分率和細(xì)長顆粒百分率。,4粘土含量 粘土含量是指在小于4.75毫米篩孔的集料組成中所含粘土材料百分?jǐn)?shù)。按AASHTO T176“用砂當(dāng)量試驗（ASTM D2419）確定在級配集料中的塑性粉料與土”的方法進行測試。將細(xì)集料試樣用絮凝溶液在量筒中混合，并加以攪拌，使存在于集料中和涂覆于集料上的粘土粉料散開。絮凝狀溶液可使粘性材料懸浮在顆粒集料之上。沉淀一段時間之后，量測懸浮粘土和沉淀砂的圓柱高度。砂當(dāng)量值按砂對粘土高度讀數(shù)的比值計算，以百分?jǐn)?shù)表示。表2-17中給出了細(xì)集料

29、粘土含量的容許值。,粘土含量標(biāo)準(zhǔn) 表2-17,第四節(jié) 集料生產(chǎn), 公路建筑所用集料大都取自當(dāng)?shù)靥烊粠r石礦藏。天然巖石以臨近地面的露頭或通常沿古老河床的礫石沉積的形式出現(xiàn)。地質(zhì)學(xué)家根據(jù)其成因?qū)⑻烊粠r石分為三類火成巖、沉積巖與變質(zhì)巖。有時瀝青混合料所用的其它類型集料為將粘土加熱到很高溫度生成的輕質(zhì)集料和煉鋼爐中通常生成的礦渣。這兩種人工集料在用于瀝青混合料時均可提供優(yōu)良的抗滑特性。 1火成巖 基本為結(jié)晶體，為巖漿在流向或流在地球表面時冷卻而成。根據(jù)晶粒尺寸及其組成為酸性或堿性進行火成巖分類。晶粒大于2mm時劃為粗粒，小于0.2mm劃為細(xì)粒?；鸪蓭r分類如表2-18所示。,火成巖分類 表2-18,2沉

30、積巖 主要由已崩解的不溶性殘留物沉積而成，或由海洋動物的無機剩余物沉積形成。根據(jù)占主導(dǎo)地位的礦物進行分類，如：鈣質(zhì)（石灰石、白堊等）、硅質(zhì)（燧石、砂巖等）或泥質(zhì)（頁巖等）。 3變質(zhì)巖 為火成巖或沉積巖遭受很大的熱和（或）壓力，足以改變其礦物結(jié)構(gòu)，形成與其原生巖石不同的巖石。變質(zhì)巖一般為顆粒尺寸由細(xì)到粗的天然結(jié)晶體。 4礫石 由天然巖石破裂形成。礫石顆?？稍诂F(xiàn)有航道或古航道找到，其顆粒通常平滑，且一般為圓形或扁圓形，這是由于材料沿航道運動受水的磨耗作用形成。礫石在用于瀝青混合料之前，通常要求進行破碎。,5砂 主要由天然巖石破損后堅固的最終殘留物組成。砂中占主導(dǎo)地位的礦物常為石英。許多砂沉積物常含

31、有不同數(shù)量的淤泥和（或）粘土顆粒，在用于瀝青混合料之前應(yīng)進行清洗。 6礦渣 是冶金過程的副產(chǎn)物，通常由煉鋼、煉錫與煉銅產(chǎn)生。礦渣一般具有火成巖特性，其結(jié)構(gòu)可從玻璃狀變化到蜂窩狀。煉鋼產(chǎn)生的鋼渣是廣泛使用的礦渣。這種集料能形成具有優(yōu)良抗滑性的優(yōu)質(zhì)瀝青混合料。礦渣的吸水性通常較高，因此在使用礦渣集料時，需要的瀝青結(jié)合料數(shù)量通常高于天然集料。,對公路建設(shè)而言，通常并不需要有關(guān)巖石的廣泛資料。巖石的重要特性與材料在道路中的不同應(yīng)用有關(guān)，如用于路面鋪筑的底基層、基層或各種瀝青混合料面層。因此，對大多數(shù)情況而言，公路建筑最重要的是巖石物理特性?；瘜W(xué)特性對保證瀝青與集料的良好結(jié)合較重要的。由于來自不同區(qū)域采

32、石場或礫石料坑的天然巖石材料可能有很大不同，所以應(yīng)該按正確方法進行取樣與試驗，以保證集料特性的一致性，并滿足規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。,二、集料生產(chǎn),集料的物理特性如抗磨性與強度主要由母巖的特性決定。但是采石場的生產(chǎn)工藝在排除軟弱巖層的情況下，對集料的質(zhì)量可能有重大影響，破碎將影響集料顆粒形成和級配。 重要的是要以剝除和廢棄土覆蓋層和風(fēng)化巖石并在破碎作業(yè)時篩出堅固材料的方法，除去任何劣質(zhì)巖石。 破碎作業(yè)的簡化形成如圖所示。注意顎式破碎機被用作初級破碎機，而標(biāo)準(zhǔn)的圓錐破碎機被用作二級破碎機。,車輛,集料進料器,一級篩網(wǎng),顎式破碎機,廢料25.4mm,25.419mm 料堆,199.5mm 料堆,二級篩網(wǎng) 25.419mm,圓錐 破碎機,三級篩網(wǎng) 199.5mm,9.54.75mm 料堆,4.75mm 料堆,19mm,19mm,圖2-4 簡化的破碎裝置圖,在采石場工作面進行爆破之前要清除并廢棄覆蓋層。爆破巖石后運至破碎機。爆破后，在裂縫周圍及其它局部典型