瀝青混合合料的技技術性質質及其分分類講解解第一節瀝青青混合料的技技術性質一、概述1.瀝青路面的分分類和優缺點點（1）瀝青路面：所有以瀝青青結合料來粘粘結礦料鋪筑筑而成的不同同路面結構，，均為瀝青路路面。（2）瀝青路面分類類：主要有瀝青青表面處治、、瀝青貫入式式、瀝青碎石石、瀝青混凝凝土等路面結結構形式。瀝青表處和瀝瀝青貫入式屬于次高級路路面，礦料級級配沒有嚴格格要求，一般般以現場進行行礦料攤鋪并并灑熱瀝青后后進行碾壓成成型的。瀝青碎石屬于次高級路路面，有廠拌拌和路拌之分分，前者質量量與性能穩定定。瀝青碎石石中礦料級配配有一定要求求，但沒有瀝瀝青混凝土的的嚴格，其中中沒有或較少少使用礦粉，，孔隙率較大大。瀝青混凝土組成特點是：：級配要求嚴嚴格、使用礦礦粉（填料））較多、一般般拌和要求嚴嚴格（廠拌））。其級配有有連續級配、、間斷級配之之分，近年來來瀝青路面中中出現了許多多新的結構形形式：如SMA、OGFC、SUPERPAVE等。本課程主要介介紹常規瀝青青混合料的性性能、結構、、強度特性和和配合比設計計等。（3）瀝青路面的優優缺點主要優點：①優良的結構力力學性能和表表面功能特性性：一般瀝青路路面均具有良良好的受力特特性；路面平平整、無裂縫縫或接縫、柔柔韌舒適、貨貨物損失率低低、噪音小等等優點②表面抗滑性能能好：瀝青路面既既平整、表面面又粗糙，有有一定的粗、、細紋理構造造，能保證車車輛高速安全全行駛③施工方便：瀝青路面可可以集中拌和和（廠拌）、、機械化施工工（攤鋪、碾碾壓等），完完全可以實現現大面積施工工，質量能夠夠得以保障，，開放交通早早。④經濟耐久性好好：與水泥路面面相比，瀝青青路面一次性性投資要低得得多，但其使使用壽命一般般在高速公路路和機場到面面中以15年計，實際使使用中只要施施工質量好、、養護保養及及時有的可以以使用20年。⑤便于再生利用用：瀝青再生利利用已成為發發達國家一項項熱門的可持持續發展和能能源再生利用用的新型課題題，我國目前前也在進行這這方面的研究究和技術開發發；可以有利利于分期修建建。⑥其它，如抗震性好好、日照下不不反射引起眩眩光、晴天無無揚塵、雨后后不泥濘等。。主要缺點：①瀝青易老化：瀝青是多組組分有機材料料，隨著使用用期的延長，，瀝青的膠體體結構和組成成成分發生變變化，使瀝青青粘性變差、、塑性降低、、瀝青路面易易表面松散、、整體性降低低，從而導致致結構破壞；；一般可以添加加抗老化劑，，如添加碳黑黑可以起到抗抗氧化的作用用，增強瀝青青的老化特性性，還有其他他材料如阻酚酚類、氨基甲甲酸酯類、鈣鈣鹽、胺類等等，但研究不不成熟。②溫度敏感性較較差：夏季高溫易易流淌，高溫溫穩定性差；；低溫易發脆脆，抗裂性能能差。可采用用優質瀝青或或采取改性措措施等。2.瀝青混合料的的分類瀝青混合料一一般是由礦質質混合料（包包含粗、細集集料，礦粉））和瀝青組成成，有時還有有外加劑，其其性能好壞與與其組成材料料有關。通常常根據瀝青混混合料中材料料的組成特性性、施工的方方式等瀝青混混合料有以下下幾種分類方方法：瀝青混合合料材料級配組成及空隙率大小分材料組成及結構分制造工藝分公稱最大粒徑分1.特粗式瀝青混混合料2.粗粒式瀝青混混合料3.中粒式瀝青混混合料4.細粒式瀝青混混合料5.砂粒式瀝青混混合料1.連續級配瀝青青混合料2.間斷級配瀝青青混合料1.密級配瀝青混混合料2.半開級配瀝青青混合料3.開級配瀝青混混合料1.熱拌瀝青混合合料2.冷拌瀝青混合合料3.再生瀝青混合合料目前公路與城城市道路路面面多采用復合合類的瀝青混混合料，如AC-16F既屬于熱拌瀝瀝青混合料、、又屬于密級級配的、中粒粒式瀝青混合合料。瀝青混合料分分類1）根據礦質混混合料的級配類型進行劃分礦料由適當比比例的粗集料料、細集料和和填料組成，，根據礦料級級配組成的特特點及壓實后后剩余空隙率率的大小，可可以將瀝青混混合料分為以以下幾類：(1)連續密級配瀝瀝青混凝土混混合料特點：級配為連續密密級配，空隙隙率較低。主要代表瀝青混合料有有：DAC和ATB類。前者設計計空隙率通常常為3%~6%，具體應根據據不同的交通通類型、氣候候特點而定，，可適用于任任何面層結構構；后者設計計空隙率也為為3%～6%，但粒徑為粗粗粒式及特粗粗式，一般稱稱為密級配瀝瀝青穩定碎石石混合料（ATB），主要適用用于基層。(2)連續半開級配配瀝青混合料料特點：空隙率較大，，一般采用10％左右，粗細細集料含量相相對密級配要要多，填料較較少或不加填填料。主要代表混合料：瀝青青碎石混合料料AM，適用于三級級及三級以下下公路、鄉村村公路，此時時表面應設置置致密的上封封層。(3)開級配瀝青混混合料特點：礦料級配主要要由粗集料組組成，細集料料和填料較少少；瀝青結合合料粘度要求求較高。主要代表混合料：排水水式瀝青磨耗耗層混合料OGFC，排水式瀝青青穩定碎石基基層ATPB。(4)間斷級配瀝青青混合料特點：采用間斷級配配，即礦料級級配組成中缺缺少一個或幾幾個檔次而形形成的級配，，粗集料和填填料含量較多多，中間集料料含量較少。。代表混合料如瀝青青瑪蹄脂SMA。2）按礦料的最大粒徑分類瀝青混合料一一般按公稱最最大粒徑的大大小可分為特特粗式、粗粒粒式、中粒式式、細粒式和和砂粒式，與與之相對應的的最大粒徑和和公稱最大粒粒徑見表3-1所示。表3-1熱拌瀝青混合合料類型瀝青混合料類型公稱最大粒徑/mm最大粒徑尺寸/mm密級配半開級配開級配間斷級配連續密級配瀝青混凝土DAC瀝青穩定碎石ATB瀝青碎石混合料AM排水式瀝青磨耗層OGFC排水式瀝青穩定碎石ATPB瀝青瑪蹄脂碎石混合料SMA砂粒式4.759.5DAC-5AM-5---細粒式9.513.2DAC-10AM-10OGFC-10-SMA-1013.216DAC-13AM-13OGFC-13-SMA-13中粒式1619DAC-16AM-16OGFC16-SMA-161926.5DAC-20AM-20--SMA-20粗粒式26.531.5

DAC-25ATB-25--ATPB-25-31.537.5-ATB-30--ATPB30-特粗式37.553.0-ATB-40--ATPB40-設計空隙率（%）3~63~66~12>18>183~43）根據結合料的類型型分類根據瀝青混合合料中所用瀝瀝青結合料的的不同，可分分為石油瀝青混合合料和煤瀝青混合料料，但煤瀝青對對環境污染嚴嚴重，一般工工程中很少采采用煤瀝青混混合料。4）根據瀝青混合合料拌合與鋪筑溫溫度分類按照這種分類類方法，可以以將瀝青混合合料分為熱拌熱鋪瀝青青混合料和常常溫瀝青混合合料。前者主要采采用粘稠石油油瀝青作為結結合料，需要要將瀝青與礦礦料在熱態下下拌合、熱態態下攤鋪碾壓壓成型；后者者則采用乳化化瀝青、改性性乳化瀝青或或液體瀝青在在常溫下與礦礦料拌合后鋪鋪筑而成的。。5）根據強度形成原理理分類瀝青混合料的的組成材料不不同，其強度度形成原理也也不同，一般般可以分為嵌擠原則和密密實原則兩大類。按嵌擠原則構成的瀝青混混合料的結構構強度主要是是以礦料顆粒粒之間的嵌擠擠力和內摩阻阻力為主，以以瀝青結合料料的粘結力為為輔形成的，，如瀝青貫入入式、瀝青表表處和瀝青碎碎石等路面結結構均屬于此此類。按密實原則構成的瀝青混混合料則主要要是以瀝青與與礦料之間的的粘結力為主主，礦料間的的嵌擠力和內內摩阻力為輔輔，一般的瀝瀝青混凝土都都屬于此類。。二、瀝青混合合料的組成結結構瀝青混合料主主要有瀝青、粗集料料、細集料、、礦粉填料和和外加劑（如抗剝離劑劑、抗老化劑劑、聚合物改改性劑等）組組成。影響混合料性性能的因素：：礦料顆粒的大大小和不同粒粒徑的分布；；顆粒組成的的空間位置關關系；瀝青的的分布特征和和礦料顆粒表表面瀝青層的的性質；瀝青青混合料空隙隙率的大小；；空隙的分布布與空隙間的的連通情況；；外加劑與其其他材料的配配伍相容性及及外加劑對瀝瀝青與礦料性性能的改善情情況等。本部分主主要討論瀝青青混合料的結結構形成理論論和其組成結結構類型。瀝青混合料的的組成結構的的現代理論表面理論:傳統的表面理論認為混合料是是由粗、細集集料和填料組組配而成的礦礦質骨架和瀝瀝青組成，瀝瀝青分布在礦礦質骨料表面面，將礦質骨骨料膠結成具具有強度的整整體。其中瀝瀝青的膠結作作用是一個相相當復雜的過過程，物理吸吸附、化學吸吸附過程、選選擇性作用等等。所謂物理吸附附是固-液界面產生的的表面張力作作用下，在礦礦料表面形成成定向吸附和和濕潤現象，，吸附的瀝青青沒有發生任任何化學變化化；化學吸附是瀝青中的瀝瀝青酸及瀝青青酸酐與礦料料表面的金屬屬陽離子間產產生的化學反反應，生成了了瀝青酸鹽，，化學吸附比比物理吸附產產生的吸附作作用更強烈，，形成的瀝青青膜更穩定；；選擇性吸附主要是由于礦礦料表面的微微孔或毛細孔孔產生的吸附附作用，使得得瀝青中的小小分子如油分分和樹脂被吸吸收而使瀝青青質相對增多多，增強了瀝瀝青的粘結力力，從而使瀝瀝青與礦料作作用更穩固。。膠漿理論近代膠漿理論認為混合料是是一種多級空空間網狀結構構的分散系，，如下圖所示示，以粗集料料為分散相分分散在瀝青砂砂漿中形成粗分散系，而瀝青砂漿漿是由細集料料為分散相分分散到瀝青膠膠漿中的細分散系，瀝青膠漿則則以填料為分分散相分散在在瀝青介質中中形成的微分散系。在這種多級級分散體系中中，因瀝青膠膠漿最為基礎礎，也最為重重要，因此瀝瀝青膠漿的組組成結構決定定了瀝青混合合料的高低溫溫變形能力。。膠漿理論主要研究礦粉粉的礦物組成成、礦粉級配配（尤其是<0.075mm的成分）、瀝瀝青與礦粉間間的交互作用用，特別強調調采用高稠度度的瀝青、大大的瀝青用量量和間斷級配配的礦質混合合料。瀝青混合料結結構類型由于材料組成成分布、礦料料與礦料及礦礦料與瀝青間間的相互作用用、剩余空隙隙率的大小等等不同，混合合料可分為懸浮密實結構構、骨架空隙隙結構、骨架架密實結構三大類。懸浮密實結構構該結構組成的基本特特點：采用連續級級配，礦料顆顆粒連續存在在，而且細集集料含量較多多，將較大顆顆粒擠開，使使大顆粒不能能形成骨架，，而較小顆粒粒與瀝青膠漿漿比較充分，，將空隙填充充密實，使大大顆粒懸浮于于較小顆粒與與瀝青膠漿之之間，形成““懸浮-密實”結構。。代表類型：按照連續密密級配原理設設計的DAC型瀝青混合料料是典型的這這種懸浮密實實結構。力學特點：大顆粒未形形成骨架，內內摩阻力ф值較小；小顆顆粒與瀝青膠膠漿含量充分分，粘結力C值較大。路用性能特點點：由于壓實后后密實度大，，該類混合料料水穩定性、、低溫抗裂性性和耐久性較較好；但其高高溫性能對瀝瀝青的品質依依賴性較大，，由于瀝青粘粘度降低，往往往導致混合合料高溫穩定定性變差。骨架空隙結構構如圖3-2b所示，該結構構組成的基本特特點：采用連續開開級配，粗集集料含量高，，彼此相互接接觸形成骨架架；但細集料料含量很少，，不能充分填填充粗集料件件的空隙，形形成所謂的““骨架-空隙”結構。。代表類型：瀝青碎石AM和開級配磨耗耗層瀝青混合合料OGFC等。力學特點：大顆粒形成成骨架，內摩摩阻力ф值較大；小顆顆粒與瀝青膠膠漿含量不充充分，粘結力力C值較低。路用性能特點點：粗集料的骨骨架作用，使使之高溫穩定定性好；由于于細集料含量量少，空隙未未能充分填充充，耐水害、、抗疲勞和耐耐久性能較差差，所以一般般要求采用高高粘稠瀝青，，以防止瀝青青老化和剝落落骨架密實結構構如圖3-2c所示，其結構構組成特點：采用間斷級級配，粗、細細集料含量較較高，中間料料含量很少，，使得粗集料料能形成骨架架，細集料和和瀝青膠漿又又能充分填充充骨架間的空空隙，形成““骨架-密實”結構。。代表類型：瀝青瑪蹄脂脂碎石混合料料SMA。力學性能特點點：粗集料的骨骨架作用，內內摩阻力ф值較大；小顆顆粒與瀝青膠膠漿含量充分分，粘結力C值也較大，綜綜合力學性能能較優。路用性能特點點：該類混合料料高低溫性能能均較好，具具有較強的疲疲勞耐久特性性；但間斷級級配在施工拌拌合過程中易易產生離析現現象，施工質質量難以保證證，使得混合合料很難形成成“骨架-密實”結構。。隨著施工技技術的發展，，這類結構得得以普遍使用用，但一定防防止混合料拌拌合生產、運運輸和攤鋪等等施工過程中中防止混合料料產生離析。。三、瀝青混合合料強度形成成原理及其影影響因素路面破壞原因因分析：高溫時，由于于瀝青混合料料抗剪強度不不足，引起塑塑性變形過大大（塑性變形形為不可恢復復變形，隨著著時間產生累累積），使路路面產生波浪浪、車轍、擁擁包與推移等等高溫變形破破壞。低溫時，抗拉拉強度或抗變變性能力不足足，由于混合合料收縮受阻阻產生的拉應應力超過了混混合料的抗拉拉強度，而在在混合料內產產生裂縫。環境因素對瀝瀝青路面破壞壞產生的影響響氣溫下降材材料產產生收縮路路面面邊界約束下下，收縮受阻阻混混合料內產生生拉應力拉拉應應力超過抗拉拉強度，裂縫縫產生雨雨水滲滲入裂縫引引起