瀝青與瀝青混合料

瀝青與瀝青混合料第一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第一節(jié)石油瀝青

一、石油瀝青的生產(chǎn)工藝概述(一)石油的基屬分類石油是煉制石油瀝青的原料，石油瀝青的性質(zhì)首先與石油的基屬有關(guān)。我國目前的原油分類是按照“關(guān)鍵餾分特性”和“含硫量”進行分類的

第二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日1．關(guān)鍵餾分特性分類石油在半精餾裝置中，于常壓下蒸得250～275℃的餾分稱為“第一關(guān)鍵餾分”；于5.33kPa的壓力下減壓蒸餾，取得275～300℃的餾分稱為“第二關(guān)鍵餾分”。兩個關(guān)鍵餾分的相對密度，決定兩個關(guān)鍵餾分的基屬，如石蠟基、中間基或環(huán)烷基。2．含硫量的分類含硫量<0.5％者為低硫原油；含硫量高于0.5％者為含硫原油。

第三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日（二）石油瀝青生產(chǎn)工藝從石油煉制各種石油瀝青的生產(chǎn)工藝可按圖4-1流程簡要說明。第四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日二、石油瀝青的組成和結(jié)構(gòu)(一)元素組成石油瀝青是由多種碳氫化合物及其非金屬(氧、硫、氮)的衍生物組成的混合物。所以它的組成主要是碳(80％～87％)、氫(10％～15％)，其次是非烴元素，如氧、硫、氮等(<3％)。此外，還含有一些微量的金屬元素，如鎳、釩、鐵、錳、鈣、鎂、鈉等，但含量都很少，約為幾個至幾十個ppm(百萬分之一)。第六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(二)化學(xué)組分將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，而且與其路用性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個組，這些組就稱為“組分”。第七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日1．三組分分析法三組分分析法是將瀝青分離為：油分、樹脂和瀝青質(zhì)3個組分。在油分中往往含有蠟，在分析時還應(yīng)將油蠟分離。該方法分析流程是用正庚烷沉淀瀝青質(zhì)，繼將溶于正庚烷中的可溶分用硅膠吸附，裝于抽提儀中抽提油脂，再用苯-乙醇抽出樹脂。最后將抽出的油蠟用丁酮-苯為脫蠟溶劑。在-20℃的條件下，冷凍過濾分離油、蠟。第八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2．四組分分析法飽和分、環(huán)烷-芳香分、極性-芳香分和瀝青質(zhì)等的色層分析方法。也有將上述4個組分稱為：飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。將瀝青試樣先用正庚烷沉淀“瀝青質(zhì)(At)”，再將可溶分(即軟瀝青質(zhì))吸附于氧化鋁譜柱上，先用正庚烷沖洗，所得的組分稱為“飽和分(S)”；繼用甲苯?jīng)_洗，所得的組分稱為“芳香分(Ar)”；最后用甲苯-乙醇、甲苯、乙醇沖洗，所得組分稱為“膠質(zhì)(R)”。對于含蠟瀝青，可將所分離得的飽和分與芳香分，以丁酮-苯為脫蠟溶劑，在-20℃下冷凍分離固態(tài)烷烴，確定含蠟量。第九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日3.瀝青的含蠟量蠟的存在，在高溫時會使瀝青容易發(fā)軟，導(dǎo)致瀝青路面高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍。在低溫時會使瀝青變得脆硬，導(dǎo)致路面低溫抗裂性降低，出現(xiàn)裂縫；此外，蠟會使瀝青與石料的粘附性降低，在有水的條件下，會使路面石子產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，造成路面破壞；使瀝青路面的抗滑性降低，影響路面的行車安全。第十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日（四）膠體結(jié)構(gòu)瀝青的技術(shù)性質(zhì)，不僅取決于它的化學(xué)組分及其化學(xué)結(jié)構(gòu)，而且取決于它的膠體結(jié)構(gòu)。

1．膠體結(jié)構(gòu)的形成瀝青的膠體結(jié)構(gòu)，是以固態(tài)超細微粒的瀝青質(zhì)為分散相。通常是若干個瀝青質(zhì)麋集在一起，它們吸附了極性半固態(tài)的膠質(zhì)，而形成“膠團”。由于膠溶劑——膠質(zhì)的膠溶作用，而使膠團膠溶、分散于液態(tài)的芳香分和飽和分組成的分散介質(zhì)中，形成穩(wěn)定的膠體。

第十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2．膠體結(jié)構(gòu)分類可分下列3個類型。（1）溶膠型結(jié)構(gòu)當(dāng)瀝青中瀝青質(zhì)分子量較低，并且含量很少(例如在10％以下)，同時有一定數(shù)量的芳香度較高的膠質(zhì)，稱為溶膠型瀝青（如圖4-3a）。第十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日圖4—3瀝青的膠體結(jié)構(gòu)示意圖a)溶膠型結(jié)構(gòu)；b)溶-凝膠型結(jié)構(gòu)；c)凝膠型結(jié)構(gòu)第十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日這類瀝青的特點是，當(dāng)對其施加荷載時，幾乎沒有彈性效應(yīng)，剪應(yīng)力（τ）與剪變率成直線關(guān)系，呈牛頓流型流動，這類瀝青也稱為“牛頓流瀝青

”。這類瀝青在路用性能上，具有較好的自愈性和低溫時變形能力，但溫度感應(yīng)性較差。第十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(2)溶-凝膠型結(jié)構(gòu)瀝青中瀝青質(zhì)含量適當(dāng)，并有較多數(shù)量芳香度較高的膠質(zhì)。特點是，在變形時，最初階段，表現(xiàn)出一定程度的彈性效應(yīng)，但變形增加至一定數(shù)值后，則又表現(xiàn)出一定程度的粘性流動，是一種具有粘-彈特性的偽塑性體。這類瀝青，在高溫時具有較低的感溫性；低溫時又具有較好的形變能力。第十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(3)凝膠型結(jié)構(gòu)瀝青中瀝青質(zhì)含量很高，并有相當(dāng)數(shù)量芳香度高的膠質(zhì)來形成膠團。這類瀝青的特點是，當(dāng)施加荷載很小時，或在荷載時間很短時，具有明顯的彈性變形。當(dāng)應(yīng)力超過屈服值(τ0)之后，則表現(xiàn)為粘-彈性變形。這類瀝青稱為彈性瀝青。這類瀝青在路用性能上，雖具有較好的溫度感應(yīng)性，但低溫變形能力較差。第十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日3．膠體結(jié)構(gòu)類型的判定瀝青的膠體結(jié)構(gòu)與其路用性能有密切的關(guān)系。當(dāng)PI<-2時，瀝青的膠體結(jié)構(gòu)為溶膠型，PI>+2時為凝膠型，PI=-2～+２時為溶凝膠型結(jié)構(gòu)。第十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日三、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)(一)物理特征常數(shù)我國規(guī)定溫度為15℃。也可用相對密度表示.。瀝青的密度與其化學(xué)組成有密切的關(guān)系，通過瀝青的密度測定，可以概略地了解瀝青的化學(xué)組成。通常粘稠瀝青的密度波動在0.96～1.04g/cm3范圍。我國富產(chǎn)石蠟基瀝青，其特征為含硫量低、含蠟量高、瀝青質(zhì)含量少，所以密度常在1.00g/cm3以下。第十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(二)粘滯性瀝青的粘滯性(簡稱粘性)通常用粘度表示，所以粘度是現(xiàn)代瀝青等級(標(biāo)號)劃分的主要依據(jù)。第十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日瀝青粘度的測定方法1)絕對粘度測定方法瀝青絕對粘度的測定方法，瀝青運動粘度采用毛細管法；瀝青動力粘度采用真空減壓毛細管法。第二十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2)條件粘度測定方法(1)標(biāo)準(zhǔn)粘度計法測定液體石油瀝青、煤瀝青和乳化瀝青等的粘度。在標(biāo)準(zhǔn)粘度計中，于規(guī)定的溫度，通過規(guī)定的流孔直徑，流出50mL體積，所需的時間(s)。試驗條件以CT,d表示。其中C為粘度，T為試驗溫度，d為流孔直徑。常用的流孔有3mm、4mm、5mm和10mm等4種。第二十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第二十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(2)針入度法(Penetration)測定粘稠瀝青粘度。在規(guī)定溫度條件下，以規(guī)定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針經(jīng)過規(guī)定時間貫入瀝青試樣的深度(以1／10mm為單位計)。常用的試驗條件為P25℃，100g，5s。此外，為確定針入度指數(shù)(PI)時，針入度試驗常用條件15℃、25℃和30℃等，但標(biāo)準(zhǔn)針質(zhì)量和貫入時間均為lOOg和5s。第二十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第二十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(3)軟化點采用環(huán)與球法軟化點。將瀝青試樣注于內(nèi)徑為19.8mm的銅環(huán)中，環(huán)上置一重3.5g的鋼球，在規(guī)定的加熱速度(5℃/min)下進行加熱，瀝青試樣逐漸軟化，直至在鋼球荷重作用下，使瀝青產(chǎn)生25.4mm撓度時的溫度，稱為軟化點。起始溫度為5℃，當(dāng)軟化點高于80℃時，起始溫度為32℃，用甘油作為介質(zhì)。根據(jù)已有研究認為：瀝青在軟化點時的粘度約為1200Pa·s，或相當(dāng)于針入度值800(1／10mm)。據(jù)此，可以認為軟化點是一種人為的“等粘溫度”。第二十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第二十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(三)延性用延度作為條件延性指標(biāo)來表征。將瀝青試樣制成8字形標(biāo)準(zhǔn)試件(最小斷面1cm2)，在規(guī)定拉伸速度和規(guī)定溫度下拉斷時的長度(以cm計)稱為延度。溫度T=15℃（或10℃，改性瀝青為5℃），拉伸速度v=5±0.25cm／min條件下的延度。第二十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第二十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第二十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日

(四)流變特性流變學(xué)是根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變和時間來研究物質(zhì)流動和變形的構(gòu)成與發(fā)展的一般規(guī)律的科學(xué)。1．感溫性瀝青材料的溫度感應(yīng)性(簡稱感溫性)是采用“粘度”隨“溫度”而變化的行為(粘-溫關(guān)系)來表達。目前最常用的有下述兩種方法。第三十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日1)針入度指數(shù)法針入度指數(shù)(Penetrationlndex簡稱PI)：瀝青針入度值的對數(shù)(1gP)與溫度(T)具有線性關(guān)系，即lgP=AT+K式中A為直線斜率，K為截距(常數(shù))。稱A為針入度-溫度感應(yīng)性系數(shù)。第三十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日（1）基本公式假定軟化點時的針入度值為800(1/10mm)，建立針入度-溫度感應(yīng)性系數(shù)A的基本公式，第三十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(2)實用公式對不同溫度條件下測試的針入度值取對數(shù)，令y=lgP,x=T，直線回歸。LgP=K+AlgPen×T式中：T——不同試驗溫度，相應(yīng)溫度下的針入度為P；K——回歸方程的常數(shù)項a；AlgPen——為回歸方程系數(shù)b。第三十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日按式確定瀝青的針入度指數(shù)PI，并記為PIlgPen。第三十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2）當(dāng)量軟化點T800

當(dāng)量軟化點是相當(dāng)于瀝青針入度為800時的溫度，用以評價瀝青的高溫穩(wěn)定性.第三十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(五)粘附性瀝青與集料的粘附性直接影響瀝青路面的使用質(zhì)量和耐久性，所以粘附性是評價瀝青技術(shù)性能的一個重要指標(biāo)。第三十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日評價粘附的方法有水煮法和水浸法最大粒徑大于13.2mm者采用水煮法；小于(或等于)13.2mm者采用水浸法。水煮法是選取粒徑為13.2～19mm形狀接近正立方體的規(guī)則集料5個，經(jīng)瀝青裹覆后，在蒸餾水中沸煮3min，按瀝青膜剝落的情況分為5個等級來評價瀝青與集料的粘附性。水浸法是選取9.5～13.2mm的集料lOOg與5.5g的瀝青在規(guī)定溫度條件下拌和。配制成瀝青-集料混合料，冷卻后浸入80℃的蒸餾水中保持30min，然后按剝落面積百分率來評定瀝青與集料的粘附性。第三十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(六)耐久性1．影響因素影響瀝青耐久性的因素，主要有：大氣(氧)、日照(光)、溫度(熱)、雨雪(水)、環(huán)境(氧化劑)以及交通(應(yīng)力)等因素。第三十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2．評價方法1)熱致老化由于路面施工加熱導(dǎo)致瀝青性能變化的評價，：對粘稠石油瀝青，應(yīng)進行“薄膜加熱試驗。對液體瀝青，則應(yīng)進行蒸餾試驗。（1）瀝青薄膜加熱試驗又稱“薄膜烘箱試驗”(Thinfilmoventest簡稱TFOT)。將50g瀝青試樣，盛于內(nèi)徑139.7mm、深為9.5mm的鋁皿中，使瀝青成為厚約3mm的薄膜。在163±1℃的烘箱中加熱5h。以加熱前后的質(zhì)量損失、針入度比和15℃及10℃的延度值作為評價指標(biāo)。第三十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日瀝青在薄膜加熱試驗后的性質(zhì)，相當(dāng)于在150℃拌和機中拌和1.0～1.5min后的性質(zhì)。后來又發(fā)展了“旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗”（RTFOT)，試驗時間縮短為75min。第四十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(2)蒸餾對于液體瀝青則用蒸餾試驗來代替蒸發(fā)損失試驗。液體瀝青中輕質(zhì)餾分揮發(fā)后，瀝青粘度將明顯提高，從而使路面粘聚力得到提高。蒸餾試驗是確定液體瀝青含有此種輕質(zhì)揮發(fā)性油的數(shù)量，以及揮發(fā)后瀝青的性質(zhì)。第四十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2)耐候性評價瀝青在氣候因素(光、氧、熱和水)的綜合作用下，路用性能衰降的程度，可以采用“自然老化”和“人工加速老化”試驗。通常只有在科研時才進行耐候性試驗。

第四十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(七)安全性將瀝青試樣盛于標(biāo)準(zhǔn)杯中。當(dāng)加熱到某一溫度時，點火器掃拂過瀝青試樣任何一部分表面，出現(xiàn)一瞬即滅的藍色火焰狀閃光時，此時溫度即為閃火點。繼續(xù)加熱，至達點火器掃拂過瀝青試樣表面發(fā)生燃燒火焰，并持續(xù)5s以上，此時的溫度即為燃燒點。第四十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日四、石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(一)粘稠石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)各個瀝青等級的適用范圍應(yīng)符合表4-3的規(guī)定，道路石油瀝青質(zhì)量應(yīng)符合表4-4規(guī)定的技術(shù)要求。瀝青標(biāo)號分為30，50，70，90，110，130，160等7個標(biāo)號。第四十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日瀝青等級適用范圍A級瀝青各個等級的公路，適用于任何場合和層次B級瀝青1。高速公路、一級公路瀝青下面層及以下的層次，二級及以下公路的的各層次。2。用做改性瀝青、乳化瀝青、稀釋瀝青的基質(zhì)瀝青C級瀝青三級以下公路的各層第四十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(二)液體石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按凝結(jié)速度分為快凝AL(R)、中凝AL(M)和慢凝AL(S)3個等級，快凝液體瀝青按粘度分為AL(R)-1和AL(R)-2兩個標(biāo)號，中凝和慢凝液體瀝青按粘度分為AL(M)-1…AL(M)-6和AL(S)-1…AL(S)-6等6個標(biāo)號。除粘度的要求外，對不同溫度的蒸餾餾分含量及殘留物的性質(zhì)，閃點和含水量等亦提出相應(yīng)的要求。第四十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第二節(jié)其他瀝青一、煤瀝青煤瀝青是由煤干餾的產(chǎn)品——煤焦油再加工而獲得的。路用煤瀝青主要是由煉焦或制造煤氣得到的高溫焦油加工而得。以高溫焦油為原料可獲得數(shù)量較多且質(zhì)量較佳的煤瀝青。而低溫焦油則相反，獲得的煤瀝青數(shù)量較少，且往往質(zhì)量亦不穩(wěn)定。第四十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(一)化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)煤瀝青的組成主要是芳香族碳氫化合物及其氧、硫和碳的衍生物的混合物。其元素組成主要為C、H、O、S和N。煤瀝青元素組成的特點是“碳氫比”較石油瀝青大得多，它的化學(xué)結(jié)構(gòu)主要是由高度縮聚的芳核及其含氧、氮和硫的衍生物，在環(huán)結(jié)構(gòu)上帶有側(cè)鏈，但側(cè)鏈很短。第四十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(二)技術(shù)性質(zhì)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1．技術(shù)性質(zhì)煤瀝青與石油瀝青相比，在技術(shù)性質(zhì)上有下列差異：

(1)溫度穩(wěn)定性較低

(2)與礦質(zhì)集料的粘附性較好

(3)氣候穩(wěn)定性較差第四十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)煤瀝青按照粘度分為：T-1，T-2…T-9等9個標(biāo)號。第五十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日二、乳化瀝青乳化瀝青主要是由瀝青、乳化劑、穩(wěn)定劑和水等組分所組成經(jīng)機械高速攪拌而成。乳化瀝青具有許多優(yōu)越性，其主要優(yōu)點為：1．冷態(tài)施工、節(jié)約能源。2．利便施工、節(jié)約瀝青。3．保護環(huán)境、保障健康第五十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日瀝青乳化劑按其親水基在水中是否電離而分為離子型和非離子型兩大類。離子型乳化劑按其離子電性，又衍生為陰(或負)離子型、陽(或正)離子型和兩性離子型等三類。陰離子型瀝青乳化劑是在溶于水中時，能電離為離子或離子膠束，且與親油基相連的親水基團帶有陰（負）電荷的乳化劑；帶陽（正）電荷的乳化劑為陽離子型乳化劑；既帶有陰電荷又帶有陽電荷的乳化劑為兩性離子型乳化劑。第五十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第三節(jié)瀝青混合料按照現(xiàn)代瀝青路面的建筑工藝，瀝青與不同組成的礦質(zhì)集料可以修建成不同結(jié)構(gòu)的瀝青路面。第五十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日按施工方法：層鋪法和拌和法。層鋪法：瀝青表面處治；瀝青貫入式。拌和法：冷拌瀝青混合料；熱拌瀝青混合料。第五十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日密級配開級配半開級配連續(xù)級配間斷級配間斷級配瀝青碎石AM瀝青混凝土AC瀝青穩(wěn)定碎石ATB瀝青馬蹄脂碎石SMA排水式瀝青磨耗層OGFC排水式瀝青碎石基層ATPB空隙率3~5%空隙率3~6%空隙率3~4%空隙率>18%空隙率>18%空隙率6~12%第五十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日

1．定義瀝青混合料：由礦料與瀝青結(jié)合料拌和而成的混合料的總稱。按材料組成及結(jié)構(gòu)分為連續(xù)級配、間斷級配混合料。按礦料級配組成及空隙率大小分為密級配（空隙率3~6%）、半開級配（空隙率6~12%）、開級配混合料（空隙率>18%）。第五十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2．瀝青混合料的分類1)按結(jié)合料分類(1)石油瀝青混合料(2)煤瀝青混合料2)按施工溫度分類(1)熱拌熱鋪瀝青混合料(2)常溫瀝青混合料第五十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日3)按礦質(zhì)集料級配類型分類(1)連續(xù)級配瀝青混合料瀝青混合料中的礦料是按級配原則，從大到小各級粒徑都有,按比例相互搭配組成的混合料，稱為連續(xù)級配混合料。(2)間斷級配瀝青混合料連續(xù)級配瀝青混合料礦料中缺少一個或若干個檔次粒徑的瀝青混合料稱為間斷級配瀝青混合料。第五十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日4)按混合料密實度分類(1)密級配瀝青混合料密級配瀝青混合料：按密實級配原理設(shè)計組成的各種粒徑顆粒的礦料與瀝青結(jié)合料拌和而成，設(shè)計空隙率3~6%。

(2)開級配瀝青混合料礦料級配主要由粗集料嵌擠組成，細集料及填料較少，設(shè)計空隙率大于18%。（3）半開級配瀝青碎石混合料由適當(dāng)比例的粗集料、細集料及少量填料（或不加填料）與瀝青結(jié)合料拌和而成，設(shè)計空隙率6~12%.第五十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日5)按最大粒徑分類（1）特粗式：公稱最大粒徑等于或大于31.5mm。（2）粗粒式：公稱最大粒徑26.5mm。（3）中粒式：公稱最大粒徑為16mm或19mm。（4）細粒式：公稱最大粒徑為9.5mm或13.2mm。（5）砂粒式：公稱最大粒徑小于9.5mm。第六十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日一、瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)和強度形成原理(一)瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)1．瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代理論(1)

表面理論瀝青混合料是由粗集料、細集料和填料經(jīng)人工組配成密實的級配礦質(zhì)骨架，此礦質(zhì)骨架由稠度較稀的瀝青混合料分布其表面，而將它們膠結(jié)成為一個具有強度的整體。第六十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(2)膠漿理論

認為瀝青混合料是一種多級空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的分散系。它是以粗集料為分散相而分散在瀝青砂漿的介質(zhì)中的一種粗分散系；同樣，砂漿是以細集料為分散相而分散在瀝青膠漿介質(zhì)中的一種細分散系；而膠漿又是以填料為分散相而分散在高稠度的瀝青介質(zhì)中的一種微分散系。

第六十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日

2．瀝青混合料的組成結(jié)構(gòu)類型

(1)懸浮-密實結(jié)構(gòu)當(dāng)采用連續(xù)型密級配礦質(zhì)混合料.這種結(jié)構(gòu)的瀝青混合料，雖然具有較高的粘聚力c；但摩阻角φ較低，因此高溫穩(wěn)定性較差。(2)骨架-空隙結(jié)構(gòu)當(dāng)采用連續(xù)型開級配礦質(zhì)混合料時，雖然具有較高的內(nèi)摩阻角φ，但粘聚力c較低。(3)密實-骨架結(jié)構(gòu)

當(dāng)采用間斷型密級配礦質(zhì)混合料時，不僅具有較高的粘聚力c，而且具有較高的內(nèi)摩阻角φ。

第六十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日三種典型瀝青混合料結(jié)構(gòu)組成示意圖a)

懸浮-密實結(jié)構(gòu)；b)骨架-空隙結(jié)構(gòu)；c)密實-骨架結(jié)構(gòu)第六十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日（二）瀝青混合料的強度形成原理1．瀝青混合料抗剪強度的材料參數(shù)路面高溫時由于抗剪強度不足或塑性變形過剩而產(chǎn)生推擠等現(xiàn)象。要求瀝青混合料在高溫時必須具有一定的抗剪強度和抵抗變形的能力。為了防止瀝青路面產(chǎn)生高溫剪切破壞，我國城市道路瀝青路面設(shè)計方法。

τα≤τR第六十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日瀝青混合料的抗剪強度τ：

τ=c+σtgφ式中：τ——瀝青混合料的抗剪強度(MPa)；σ——正應(yīng)力(MPa)；c——瀝青混合料的粘結(jié)力(MPa)；φ——瀝青混合料的內(nèi)摩擦角(rad)。第六十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2．影響瀝青混合料抗剪強度的因素1)影響瀝青混合料抗剪強度的內(nèi)因(1)瀝青粘度的影響在其他因素固定的條件下，瀝青混合料的粘聚力c是隨著瀝青粘度的提高而增加的。(2)瀝青與礦料化學(xué)性質(zhì)的影響瀝青與礦粉交互作用后，瀝青在礦粉表面產(chǎn)生化學(xué)組分的重新排列，在礦粉表面形成一層厚度為亂的擴散溶劑化膜。在此膜厚度以內(nèi)的瀝青稱為“結(jié)構(gòu)瀝青”，在此膜厚度以外的瀝青稱為“自由瀝青”。第六十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第六十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日瀝青與礦料相互作用不僅與瀝青的化學(xué)性質(zhì)有關(guān)，而且與礦粉的性質(zhì)有關(guān)。在不同性質(zhì)礦粉表面形成不同組成結(jié)構(gòu)和厚度的吸附溶化膜，在石灰石粉表面形成較為發(fā)育的吸附溶化膜；而在石英石粉表面則形成發(fā)育較差的吸附溶化膜。所以在瀝青混合料中，當(dāng)采用石灰石礦粉時，礦粉之間更有可能通過結(jié)構(gòu)瀝青來聯(lián)結(jié)，因而具有較高的粘聚力。

第六十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(3)礦料比面的影響“比表面積”(簡稱“比面”)。在瀝青混合料中礦粉用量雖只占7％左右，而其表面積卻占礦質(zhì)混合料的總表面積的80％以上，所以礦粉的性質(zhì)和用量對瀝青混合料的抗剪強度影響很大。希望<0.075mm粒徑的含量不要過少；但是<0.005mm部分的含量亦不宜過多，否則將使瀝青混合料結(jié)成團塊，不易施工。第七十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(4)瀝青用量的影響在瀝青用量很少時，隨著瀝青用量的增加，結(jié)構(gòu)瀝青逐漸形成，使瀝青與礦料間的粘附力隨著瀝青的用量增加而增加。當(dāng)瀝青用量足以形成薄膜并充分粘附礦粉顆粒表面時，瀝青膠漿具有最優(yōu)的粘聚力。隨后，如瀝青用量繼續(xù)增加，在顆粒間形成“自由瀝青”，則瀝青膠漿的粘聚力隨著自由瀝青的增加而降低。第七十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(5)礦質(zhì)集料的級配類型、粒度、表面性質(zhì)的影響瀝青混合料的抗剪強度與礦質(zhì)集料在瀝青混合料中的分布情況有密切關(guān)系。第七十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日

2)影響瀝青混合料抗剪強度的外因(1)溫度的影響粘聚力c值隨溫度升高而顯著降低，但是內(nèi)摩擦角受溫度變化的影響較少。(2)形變速率的影響c值隨變形速率的增加而顯著提高，而φ值隨變形速率的變化很小。第七十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日二、瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1．高溫穩(wěn)定性瀝青混合料高溫穩(wěn)定性，是指瀝青混合料在夏季高溫(通常為60℃)條件下，不產(chǎn)生車轍和波浪等病害的性能。用馬歇爾穩(wěn)定度和動穩(wěn)定度試驗、室內(nèi)大型環(huán)道試驗和路上加速加載試驗等來評價瀝青混合料抗車轍能力。第七十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(1)馬歇爾穩(wěn)定度馬歇爾穩(wěn)定度的試驗測定：①馬歇爾穩(wěn)定度(MS)、②流值(FL)指標(biāo)。穩(wěn)定度是指標(biāo)準(zhǔn)尺寸試件在規(guī)定溫度和加荷速度下，在馬歇爾儀中最大的破壞荷載(kN)；流值是達到最大破壞荷重時試件的垂直變形(以mm計)。第七十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日

(2)車轍試驗

制成300mm×300mm×50mm的瀝青混合料試件，在60℃的溫度條件下，以一定荷載的輪子在同一軌跡上作一定時間的反復(fù)行走，形成一定的車轍深度，然后計算試件變形lmm所需試驗車輪行走次數(shù)，即為動穩(wěn)定度。

第七十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第七十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2．低溫抗裂性對密級配瀝青混合料在-10℃、加載速率50mm/min的條件下進行彎曲試驗，測定破壞強度、破壞應(yīng)變、破壞應(yīng)變、破壞勁度模量，并根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變曲線的形狀，綜合評價瀝青混合料的低溫抗裂性能。第七十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日3．耐久性從耐久性角度出發(fā)，希望瀝青混合料空隙率盡量減少，以防止水的滲入和日光紫外線對瀝青的老化作用等，但是一般瀝青混合料中均應(yīng)殘留3％～6％空隙，以備夏季瀝青材料膨脹。瀝青混合料空隙率與水穩(wěn)定性有關(guān)。第七十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日瀝青路面的使用壽命還與混合料中的瀝青含量有很大的關(guān)系。瀝青用量較最佳瀝青用量少0.5％的混合料能使路面使用壽命減少一半以上。第八十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日必須在規(guī)定的條件下進行浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗檢驗瀝青混合料的水穩(wěn)定性。達不到要求時必須采取抗剝落措施，調(diào)整最佳瀝青用量后再次試驗。第八十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日水是引起瀝青路面早期破壞的主要原因之一。宜利用輪碾機成型的車轍試驗試件，脫模架起進行滲水試驗。第八十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日4．抗滑性注意粗集料的耐磨光性，應(yīng)選擇硬質(zhì)有棱角的集料。硬質(zhì)集料往往屬于酸性集料，與瀝青的粘附性差。對表面層（或磨耗層）的粗集料提出了磨光值指標(biāo)。瀝青用量超過最佳用量的0.5％即可使抗滑系數(shù)明顯降低。含蠟量對瀝青混合料抗滑性有明顯的影響，含蠟量高抗滑性差。第八十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日5．施工和易性級配情況，如粗細集料的顆粒大小相距過大，缺乏中間尺寸，混合料容易離析；如細集料太少，瀝青層就不容易均勻地分布在粗顆粒表面；細集料過多，則使拌和困難。此外當(dāng)瀝青用量過少，或礦粉用量過多時，混合料容易產(chǎn)生疏松不易壓實。。第八十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日三、瀝青混合料組成材料的技術(shù)性質(zhì)

(一)瀝青瀝青材料的技術(shù)性質(zhì)，隨氣候條件、交通性質(zhì)、瀝青混合料的類型和施工條件等因素而異。通常較熱的氣候區(qū)，較繁重的交通，細粒式或砂粒式的混合料則應(yīng)采用稠度較高的瀝青；反之，則采用稠度較低的瀝青。第八十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日

(二)粗集料瀝青混合料用粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)。在力學(xué)性質(zhì)方面，壓碎值和洛杉磯磨耗率應(yīng)符合規(guī)范要求。經(jīng)檢驗屬于酸性巖石的石料，為保證與瀝青的粘附性，應(yīng)采用下列抗剝離措施：(1)用干燥的磨細消石灰或生石灰粉、水泥作為填料的一部分。(2)在瀝青中摻加抗剝離劑。(3)將粗集料用石灰漿處理后使用。第八十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(三)細集料瀝青混合料用細集料可采用天然砂、機制砂及石屑。細集料應(yīng)該潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，并有適當(dāng)?shù)念w粒組成。技術(shù)指標(biāo)：表觀相對密度；堅固性（>0.3mm部分）；含泥量（小于0.075mm的含量）；砂當(dāng)量；亞甲藍值；棱角性（流動時間）。第八十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日（四）填料在瀝青混合料中起填充作用的粒徑小于0.075mm的礦質(zhì)粉末稱為填料。填料宜采用石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石(憎水性石料)經(jīng)磨細得到的礦粉，原石料中的泥土雜質(zhì)應(yīng)除凈。礦粉要求于燥、潔凈，其質(zhì)量應(yīng)符合規(guī)范要求。第八十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日粉煤灰作為填料使用時，燒失量應(yīng)小于12％，塑性指數(shù)應(yīng)小于4％。粉煤灰的用量不宜超過填料總量的50％。高速公路、一級公路的瀝青面層不宜采用粉煤灰做填料。拌和機采用干法除塵，石粉塵可作為礦粉的一部分回收使用，濕法除塵，石粉塵回收使用時應(yīng)經(jīng)干燥粉塵處理，且不得含有雜質(zhì)。回收粉塵的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％。

第八十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日四、瀝青混合料的礦料級配密級配瀝青混合料宜根據(jù)公路等級、氣候及交通條件選擇采用粗型（C型）或細型（F型）混合料，并在范圍內(nèi)確定工程設(shè)計級配范圍，通常情況下工程設(shè)計級配范圍不宜超出表的要求。其中關(guān)鍵性篩孔對于AC-20，AC-25為4.75mm,其余為2.36mm。第九十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日五、熱拌瀝青混合料配合比設(shè)計方法瀝青混合料配合比設(shè)計包括：試驗室配合比（目標(biāo)配合比）設(shè)計、生產(chǎn)配合比設(shè)計和試拌試鋪配合比調(diào)整（生產(chǎn)配合比調(diào)整）等三個階段。第九十一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日（一）試驗室配合比設(shè)計階段1.礦質(zhì)混合料的配合組成設(shè)計通常是采用規(guī)范推薦的礦質(zhì)混合料級配范圍來確定。按現(xiàn)行規(guī)范(JTGF40-2004)的規(guī)定，按下列步驟進行：第九十二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日1）確定工程設(shè)計級配范圍瀝青混合料的礦料級配應(yīng)符合工程設(shè)計規(guī)定的級配范圍。密級配瀝青混合料宜根據(jù)公路等級、氣候及交通條件選擇采用粗型（C型）或細型（F型）混合料，確定工程設(shè)計級配范圍。第九十三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2)礦質(zhì)混合料配合比例計算(1)組成材料的原始數(shù)據(jù)測定。(2)計算組成材料的配合比礦料配合比設(shè)計宜借助電子計算機的電子表格用試配法進行。(3)對高速公路和一級公路，宜在工程設(shè)計級配范圍內(nèi)計算1~3組粗細不同的配合比，繪制設(shè)計級配曲線，分別位于工程設(shè)計級配范圍的上方、中值及下方。設(shè)計合成級配不得有太多的鋸齒形交錯，切在0.3~0.6mm范圍內(nèi)不出現(xiàn)“駝峰”。當(dāng)反復(fù)調(diào)整不能滿意時，宜更換材料設(shè)計。第九十四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日（4）根據(jù)當(dāng)?shù)氐膶嵺`經(jīng)驗選擇適宜的瀝青用量，分別制作幾組級配的馬歇爾試件，測定礦料間隙率（VMA），初選一組滿意或接近設(shè)計要求的級配作為設(shè)計級配。第九十五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2．馬歇爾試驗瀝青混合料的最佳瀝青用量(Optimumasphaltcontent簡稱OAC)。采用實驗的方法確定瀝青最佳用量，目前最常用的是馬歇爾法。第九十六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日配合比設(shè)計馬歇爾試驗技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按規(guī)定執(zhí)行。1）計算礦料混合料的合成毛體積相對密度γsb第九十七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2）按式計算礦料混合料的合成表觀相對密度γsa第九十八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日3）預(yù)估瀝青混合料的適宜的油石比Pa或瀝青用量Pb第九十九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日4）確定礦料的有效相對密度對非改性瀝青混合料，宜以預(yù)估的最佳油石比拌和2組的混合料，采用真空法實測最大相對密度，取平均值。然后由式(4-19)反算合成礦料的有效相對密度γse第一百頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日5）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%），取5個或5個以上不同的油石比分別成型馬歇爾試件。標(biāo)準(zhǔn)試件：直徑101.6mm,高63.5±1.3mm第一百零一頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日6）測定壓實瀝青混合料試件的毛體積相對密度γf和吸水率，取平均值。（1）通常采用表干法測定毛體積相對密度；（2）對吸水率大于2%的試件，宜改用蠟封法測定的毛體積相對密度。

第一百零二頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日7）確定瀝青混合料的最大理論相對密度對非改性的普通瀝青混合料，在成型馬歇爾試件的同時，按4）的要求用真空法實測各組瀝青混合料的最大理論相對密度γti。當(dāng)只對其中一組油石比測定最大理論相對密度時，也可按式（4-20）或（4-21）計算其他不同油石比的最大理論相對密度γti。第一百零三頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日8）計算瀝青混合料試件的空隙率、礦料間隙率VMA、有效瀝青的飽和度VFA等體積指標(biāo)，進行體積組成分析。

第一百零四頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日第一百零五頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日9）進行馬歇爾試驗，測定馬歇爾穩(wěn)定度及流值。（1）馬歇爾穩(wěn)定度試件，在60℃的條件下，保溫30~40min，然后將試件放置于馬歇爾穩(wěn)定度儀上，以50±5mm/min的形變速度加荷，直至試件破壞時的最大荷載(以kN計)稱為馬歇爾穩(wěn)定度（簡稱MS)。第一百零六頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日(2)流值在測定穩(wěn)定度的同時，測定試件的流動變形，當(dāng)達到最大荷載的瞬間，試件所產(chǎn)生的垂直流動變形值(以mm計)稱為流值(簡稱FL)。在有X-Y記錄儀的馬歇爾穩(wěn)定度儀上，可自動繪出荷載(P)與變形(F)的關(guān)系曲線1。第一百零七頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日3．確定最佳瀝青用量（或油石比）1)繪制油石比（或瀝青用量）與物理-力學(xué)指標(biāo)關(guān)系圖。確定均符合規(guī)范規(guī)定的瀝青混合料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的瀝青用量范圍OACmin～OACmax。第一百零八頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日2)根據(jù)試驗曲線的走勢，按下列方法確定瀝青混合料的最佳瀝青用量OACl

。從圖中取相應(yīng)于密度最大值、穩(wěn)定度最大值、目標(biāo)空隙率（或中值）、瀝青飽和度范圍的中值的瀝青用量a1、a2、a3、a4。求取四者的平均值作為最佳瀝青用量的初始值OAC1。即OAC1=(a1+a2+a3+a4)/4如果在所選擇的瀝青用量范圍未能涵蓋瀝青飽和度的要求范圍，取三者的平均值作為OAC1。OAC1=(a1+a2+a3)/3第一百零九頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日對所選擇試驗的瀝青用量范圍，密度或穩(wěn)定度沒有出現(xiàn)峰值（最大值經(jīng)常在曲線的兩端）時，可直接以目標(biāo)空隙率所對應(yīng)的瀝青用量a3作為OAC1，但OAC1必須介于OACmin～OACmax的范圍內(nèi)，否則應(yīng)重新進行配合比設(shè)計。第一百一十頁，共一百二十一頁，2022年，8月28日3）以各項指標(biāo)均符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（不含VMA）的瀝青用量范圍OACmin～OACmax的中值作為OAC2。

OAC2=（OACmin+OACmax）/24）取OAC1及OAC2的中值作為計算的最佳瀝青用量OAC。

OAC=（OAC1+OAC2）/25）按式計算的最佳瀝青用量OAC，從圖中得出所對應(yīng)的空隙率和VMA值，檢驗是否能滿足表關(guān)于最小VMA