第6章 沥青与沥青混合料--清华版土木工程材料-课件.pptVIP

三、沥青混合料 沥青混合料是指矿物集料与沥青结合料拌制而成的混合物的总称，沥青混合料经摊铺、压实成型后成为沥青路面。其具有以下特点： 1）具有良好的力学性质和路用性能，铺筑的路面平整无接缝，减振吸声，行车舒适。路表具有一定的粗糙度，且无强烈反光，有利于行车安全； 2）采用机械化施工，有利于施工质量控制，施工后即可开放交通； 3）便于分期修建和再生利用。 沥青混合料的分类 1）按结合料的不同分： 石油沥青和煤沥青混合料 2）按集料的最大粒径分： 特粗式、粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式沥青混合料 3）按矿料级配分： 连续密级配、半开级配、开级配和间断级配沥青混合料 4）按施工条件分： 热拌热铺、热拌冷铺、冷拌冷铺和温拌沥青混合料 1.沥青混合料的组成结构 沥青混合料是由粗集料、细集料、填料与沥青以及外加剂所组成的一种复合材料。对于沥青混合料组成结构的研究，目前存在着以下两种相互对立的理论。 1）表面理论 按传统理解，沥青混合料是由粗集料、细集料和填料组成的密实的矿质骨架，沥青结合料分布其表面，从而将它们胶结成一个具有强度和整体。该理论较为突出矿质骨料的骨架作用，认为强度的关键是矿质骨料的强度和密实度。 2）胶浆理论 胶浆理论把沥青混合料看作是一种多级空间网状结构的分散系，主要分为粗分散系、细分散系和微分散系三级分散系。粗分散系是以粗集料为分散相，分散在沥青砂浆的介质中；细分散系是以细集料为分散相，分散在沥青胶浆的介质中；微分散系是以矿粉填料为分散相，分散在高稠度的沥青介质中。三级分散系中以沥青胶浆最为重要，它的组成结构决定沥青混合料的高温稳定性和低温变形能力。 沥青混合料的组成结构通常按其矿质混合料的组成分为悬浮密实型、骨架空隙型和骨架密实型三种结构类型，如下图所示。 （1）悬浮密实型 （2）骨架空隙型 （3）骨架密实型 悬浮密实型结构 当沥青混合料采用连续型密级配矿质混合料时，由于混合料中各级配都有且细集料较多粗集料较少，矿质材料会形成由大到小相互嵌固的连续密实混合料。在这种混合料中，因为各级集料均为次级集料所隔开，不能直接靠拢而形成骨架，以悬浮状态处于较小颗粒之中。这种结构虽然密实度很高，有较高的粘聚力，但内摩擦角很小，高温稳定性很差。按照连续型密级配原理设计的沥青混凝土属于典型的悬浮密实型结构。 骨架空隙型结构 当采用连续型开级配矿质混合料时，较大粒径石料彼此紧密相接，而较小粒径石料的数量较少，不足以充分填充大颗粒间的空隙，而形成骨架空隙结构，沥青碎石混合料多属于这类型。这种结构的沥青混合料，粗骨料能充分形成骨架，骨料之间的嵌挤力和内摩擦力起重要作用。因此，这种沥青混合料受沥青材料性质的变化影响较小，因而热稳定性较好，但沥青与矿料的粘结力较小、空隙率大，耐久性较差。 骨架密实型结构 当采用间断型密级配矿质混合料时，矿质混合料既有足够数量的粗集料形成骨架，粗集料间空隙中又有适量的细集料填充，并形成较为密实的结构，此结构类型的沥青混合料的密实度、强度和稳定性都较好，是一种较理想的结构类型。 2.沥青混合料的强度理论 沥青混合料强度和稳定性理论主要是要求沥青混合料在高温时必须有一定的抗剪强度和抵抗变形的能力。 1）沥青混合料的强度理论 利用库仑理论来分析沥青混合料的强度和稳定性。由下式可知，沥青混合料的抗剪强度主要取决于粘聚力和内摩擦角两个参数。 式中，τ为沥青混合料的抗剪强度；C为沥青混合料的粘聚力；φ为沥青混合料的内摩擦角；σ为沥青混合料所承受的压应力。 2） 影响沥青混合料抗剪强度的主要因素 影响沥青混合料抗剪强度的因素有内因和外因两种。 内因：沥青粘度、集料级配粒径与颗粒状态、沥青用量、矿料比表面积等 外因：温度和变形速率 3.沥青混合料的技术性质与技术标准 沥青混合料在使用过程中，应当具有较好的抗高温变形、抗低温脆裂、抗滑性、耐久性和施工和易性等技术性质，以保证沥青路面优良的服务性能，经久耐用。 1）高温稳定性 沥青混合料的高温稳定性是指在高温条件下，沥青混合料承受多次重复荷载作用而不发生过大的累积塑性变形的能力。 我国