1、目錄道路工程材料 -2 -一、有機結合料 -2 -1.1 集料-2 -1.2改性瀝青-2 -1.3其他瀝青-4 -二、有機混合料 -4 -2.1有機混合料分類 -5 -2.2瀝青混合料的組成結構 -6 -2.3瀝青混合料的強度及影響因素 -7 -2.4瀝青混合料的路用性能 -8 -2.5Superpave瀝青混合料 -14 -2.6 GTM瀝青混合料-14 -三、其他瀝青混合料 -14 -3.1瀝青穩定碎石混合料 -14 -3.2瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）- 16 -3.3開級配抗滑磨耗層（OGFC） - 18 -3.4乳化瀝青混合料 -20 -3.5稀漿封層與微表處 -20 -3.6冷再生瀝青

2、混合料-21 -道路工程材料一、有機結合料1.1集料1）定義：集料是由不同粒徑礦質顆粒組成，并在混合料中起骨架和填充作用的粒料。2）按粒徑范圍分類：粗集料；細集料；礦粉。3）礦粉：是指由石灰巖或巖漿巖等憎水性堿類石料經磨細加工得到的，在混合料中起 填充作用的，以碳酸鈣為主要成分的礦物質粉末，也稱填料。4）礦料：也成礦質混合料，將兩種或兩種以上的集料摻配使用，即摻配成礦質混合料， 簡稱礦料。5）級配：集料中各組成顆粒的分級和搭配稱為級配。級配通過篩分試驗確定。6）有機結合料：是指以瀝青有機材料為主要成分，可用于膠結集料、礦粉等材料，從 而形成具有整體力學性能及穩定性混合料的膠結材料。7）瀝青材料

3、（Bituminous material）:由極其復雜的高分子碳氫化合物及這些碳氫化合物 的非金屬（氧、硫、氮）的衍生物所組成的混合物。瀝青在常溫下一般呈固體或半固體， 顏色為黑褐色或褐色。8）瀝青的路用性質：a.黏滯性；b.瀝青的低溫性能；c.瀝青的感溫性；d.加熱穩定性；e.瀝青的黏彈性；f. 黏附性9）我國道路石油瀝青分為：黏稠石油瀝青；液體石油瀝青。10）我國現行黏稠瀝青技術標準中，針入度是劃分瀝青標號的主要指標。我國對液體瀝 青采用道路標準黏度計來劃分等級（即標號），所以液體瀝青亦稱為黏度級瀝青。1.2改性瀝青1）定義：是指摻加橡膠、樹脂等高分子聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料型外加劑

4、， 與瀝青均勻混合，從而使瀝青的性質得以改善并制成的瀝青混合物。2）改善的幾方面性能：a.提高高溫抗變形能力，增強瀝青路面的抗車轍性能；b.提高瀝青的彈性性能，改善其抵抗低溫和抗疲勞開裂性能；C.改善瀝青與礦料的黏附性；d.提高瀝青的抗老化能力， 延長瀝青路面的壽命。3）改性瀝青根據改性類型及所起作用的不同，可按下圖進行分類：高溫穩定性橡膠類：SBR、CR、EPDM改善力學性能耐疲勞性一聚合物熱塑性橡膠類：SBS低溫抗裂性熱塑性樹脂類：PE、EVA摻加改性劑改善黏附性一抗剝離劑：金屬皂（有機錳等）、有機胺、消 石灰等改性瀝青技術耐老化性一抗老化劑：受阻酚、受 阻胺等礦物填料：炭黑、硫磺、石棉、

5、木質纖維等物理改性玻璃纖維格柵、塑料格柵、土工布等廢橡膠粉調和瀝青一摻加天然瀝青：湖瀝青、巖石瀝青、海底瀝青瀝青工藝一半氧化瀝青、泡沫瀝青 等4）常用的聚合物改性瀝青（屬改性劑） 橡膠類改性瀝青：丁苯橡膠（SBR）、氯丁橡膠（CR）這類改性劑常以膠乳的形式加入到瀝青中制成橡膠瀝青，可以提高瀝青的黏度、韌性、軟化點，降低脆點，并使瀝青的延度和感溫性得到改善。改性機理：橡膠吸收瀝青中的油分產生溶脹，改善了瀝青的膠體結構，從而使瀝青的黏 度等指標得以提高。 熱塑性橡膠類改性瀝青：熱塑性丁苯橡膠（SBSSBS改性瀝青在改善溫度敏感性、提高低溫韌性等方面具有顯著效果。改性機理：熱塑性彈性體對瀝青的改性機

6、理除了一般的混合、溶解、溶脹等物理作用外，更重要的是改性劑在一定條件下產生交聯作用，形成了不可逆的化學鍵，同時形成立體 網狀結構，使瀝青獲得較高的彈性和強度。而在瀝青拌和溫度條件下，網狀結構消失， 具有塑性狀態，便于施工。改性瀝青在路面使用溫度條件下為固態，具有高抗拉強度。 熱塑性樹脂類改性瀝青：聚乙烯（PE、聚丙烯（PP、聚苯乙烯（PS、聚氯乙烯（PVC、 乙烯-乙酸乙烯酯共聚物（EVA等。熱塑性樹脂的共同特點是加熱后軟化，冷卻時變硬。此類改性劑可以使瀝青結合料的常溫黏度增大，高溫穩定性增加，瀝青的強度和勁度提 高；但對瀝青結合料的彈性改善效果有限，且加熱后易離析，再次冷卻時會產生眾多的 彌

7、散體。 熱固性樹脂類改性瀝青：聚氨酯（P"、環氧樹脂（EP、不飽和聚酯樹脂（VP）等。 環氧樹脂改性瀝青的延伸性不好，但其強度很高，具有優越的抗永久變形能力、耐燃料 油和潤滑油的能力。1.3其他瀝青1）煤瀝青（俗稱柏油）：是用煤在隔絕空氣的條件下干餾，制取焦炭和煤氣的副產品一 煤焦油煉制而成的。路用煤瀝青主要由高溫煤焦油加工而得。2）乳化瀝青：將黏稠瀝青加熱至流動狀態，再經高速離心、攪拌及剪切等機械作用， 使瀝青形成細小的微粒（25卩m左右），且均勻分散在含有乳化劑和穩定劑的水中，形 成水包油（0/W、型瀝青乳液。乳化瀝青組成：瀝青（55%70%） +乳化劑+穩定劑+水乳化劑：乳化劑

8、是乳化瀝青形成的關鍵材料。從化學結構上看，它是一種“兩親性”分 子。分子的一部分只有親水作用，而另一部分具有親油性質，這兩個基團具有使互不相 溶的瀝青和水聯接起來的特殊功能。3）天然瀝青：湖瀝青、巖瀝青和海底瀝青等。天然瀝青具有較高的含氮量（一般瀝青中很少含氮），這使它具有很強的特殊浸潤性和 較高的抵御自由基氧化的能力，因此天然瀝青黏度大，抗氧化能力強（高溫穩定性強） 天然瀝青的強極性還使它具有很好的粘附性及抗剝落性。4）泡沫瀝青：在高溫的普通針入度級瀝青中加入少量冷水，使瀝青表面積大大增加， 體積膨脹數倍至數十倍，然后在1min內瀝青又恢復原狀，這種膨脹成泡沫的瀝青稱為 泡沫瀝青。泡沫瀝青多

9、與水泥一起作為穩定劑，應用于瀝青路面的冷再生工程。二、有機混合料2.1有機混合料分類普通熱拌瀝青混合料普通瀝青混合料 Superpave瀝青混合料GTM瀝青混合料瀝青穩定碎石1）分類瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）開級配抗滑磨耗層（OGFC）其他瀝青混合料乳化瀝青混合料稀漿封層與微表處冷再生瀝青混合料 瀝青混合料：是礦質混合料（簡稱礦料）與瀝青結合料經拌和而形成的混合料的總稱（粗集料+細集料+礦粉+瀝青+外加劑）。其中，礦料起骨架作用，瀝青與填料起膠結和填充作用。 瀝青混合料的分類：黏稠石油瀝青混合料石油瀝青混合料乳化石油瀝青混合料I按結合料類型分類液體石油瀝青混合料煤瀝青混合料U按礦料的級配類型分類

10、a-連續級配瀝青混合料（瀝青混合料中的礦料是 按連續級配原則設計的）b-間斷級配瀝青混合料（連續級配瀝青混合料的礦料中缺少一個或幾個檔次粒徑而形成的瀝青混合料）川按礦料級配組成及空隙率大小分類a-密級配瀝青混合料（按連續密級配原理設計組成的瀝青混合料，空隙率3%6%)b-半開級配瀝青混合料（由適當比例的粗集料、細集料及少量填料（或不加填料）與瀝青結合料拌合而成，壓實后剩余 空隙率在6% 12%）c-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）W按礦料公稱最大粒徑分類a-特粗式瀝青混合料（集 料公稱最大粒徑 37.5m m的瀝青混合料）b-粗粒式瀝青混合料（集 料公稱最大粒

11、徑為26.5mm或31.5mm的瀝青混合料）c-中粒式瀝青混合料（集 料公稱最大粒徑為16mm或19mm的瀝青混合料）d-細粒式瀝青混合料（集料公稱最大粒徑為9.5mm或13.2mm的瀝青混合料）e-砂粒式瀝青混合料（集料公稱最大粒徑 9.5m m的瀝青混合料）V按制造工藝分類a-熱拌熱鋪瀝青混合料（簡稱熱拌瀝青混合料，Hot Mixture Asphalt, HMA ）b-常溫瀝青混合料（采用乳化瀝青或液體瀝青與礦料在常溫狀態下拌合、鋪筑的瀝青混合料） c-再生瀝青混合料（指將 需翻修或廢棄的舊瀝青 路面，經翻挖、破碎后 回收舊瀝青混合料， 然后將其與再生劑、新 集料、新瀝青材料等按 一定比

12、例重新拌和，形 成具有一定路用性能的 再生瀝青混合料）2.2瀝青混合料的組成結構按照瀝青混合料的礦料級配組成特點，可將瀝青混合料分為懸浮密實結構、骨架空隙結 構、骨架密實結構三種類型。1）懸浮-密實結構當采用連續型密級配礦料與瀝青配置瀝青混合料時，礦料顆粒由大到小連續存在。這種 結構雖然密實度很大，但粒徑較大的顆粒被較小一檔的顆粒擠開，不能直接接觸形成嵌 擠骨架結構，彼此分離懸浮于較小顆粒和瀝青膠漿之間，形成了所謂的懸浮密實結構。 此種結構的特點：黏聚力較高，混合料的密實性與耐久性較好，但內摩阻力較小，高溫 穩定性較差。2）骨架-空隙結構采用連續型開級配礦料與瀝青組成瀝青混合料時，由于所組成的

13、礦質混合料中粗集料所 占比例較高，細集料很少，因此粗集料可以相互靠攏形成骨架。但細集料不足以充分填 充骨架空隙，壓實后混合料中的空隙較大，形成了所謂的骨架空隙結構。此種結構特點：內摩擦角較高，高溫穩定性較好，但黏聚力較低，耐久性差。3）骨架-密實結構當采用間斷型密級配礦料與瀝青組成瀝青混合料時，在瀝青混合料中既有足夠的粗集料形成骨架，又根據骨架空隙大小加入了足夠的細集料和瀝青膠漿，使之填滿骨架結構， 形成了較高密實度的骨架結構。2.3瀝青混合料的強度及影響因素1）強度形成原理：通常認為瀝青混合料的結構強度由礦料顆粒之間的嵌鎖力（內摩擦角）和礦料的黏結力及瀝青自身的內聚力構成。當采用摩爾-庫倫理

14、論分析時，認為瀝青混合料不發生剪切滑移的必要條件是滿足公式：c tan式中：t瀝青混合料的抗剪強度（Mpa；c試驗時的正應力（Mpa；©瀝青混合料的內摩擦角（rad）;c 瀝青混合料的黏結力（Mpa。2）瀝青混合料結構強度的影響因素a. 瀝青性質對黏結力（c。的影響從瀝青的本身來看，瀝青的黏滯度是影響瀝青混合料黏結力c的重要因素。瀝青的黏度越大，則瀝青混合料的黏結力愈大，并可保持礦質集料的相對嵌擠作用，抗變形能力 愈強。b. 礦質混合料性能對摩擦角©的影響礦質混合料的級配組成、顆粒形狀棱角和表面特性等對瀝青混合料的嵌鎖力或內摩擦 角影響較大。c. 礦料與瀝青的交互作用能力的

15、影響在瀝青混合料中，瀝青與礦粉交互作用后，瀝青在礦粉表面形成一層厚度為 °的擴散 溶劑膜，此膜厚度以內的瀝青稱為“結構瀝青”，膜層較薄，黏度較高，具有較強的黏 結力；此膜厚度以外的瀝青稱為“自由瀝青”，其未與礦料發生交互作用，保持著瀝青 的初始內聚力。d. 礦料比表面積與瀝青用量的影響礦料的比表面積越大，就能大大增強瀝青與礦料的相互作用，減薄了瀝青的膜厚，并 在礦料表面形成“結構瀝青層”，使礦料顆粒牢固粘結，構成強度。在瀝青與礦料質量固定的條件下，瀝青與礦料的比例（及瀝青的用量）是影響瀝青混 合料強度的重要因素。e. 溫度與變形速率的影響瀝青混合料的黏結力隨溫度的升高而顯著降低，但內

16、摩擦角受溫度影響較小。瀝青混合料的黏結力隨變形速率的增加而顯著提高，而內摩擦角隨變形速率的增加變 化較小。2.4瀝青混合料的路用性能1）高溫穩定性I定義：指瀝青混合料在高溫條件下，能夠抵抗車輛荷載的反復作用，不發生顯著永久 變形，保證路面平整度的特性。U高溫穩定性評價方法及指標i馬歇爾穩定度試驗馬歇爾試驗用于測定瀝青混合料試件的破壞荷載和抗變形能力。穩定度（MS：指試件受壓至破壞時承受的最大荷載（以kN計）;流值（FL）:指達到最大破壞荷載時試件的垂直變形，以 0.1mm計。ii車轍試驗目前，我國車轍試驗采用標準方法成型的瀝青混合料板塊狀試件（300mrK 300mm>50mm），在60

17、°C溫度條件下，實驗輪（輪壓 0.7Mpa）以42次/min ± 1次/min的頻率沿 著試件表面同一軌跡反復行走，測試試件表面在試驗輪反復作用下所形成的車轍深度， 以產生1mm車轍變形所需要的行走次數即動穩定度指標，用以評價瀝青混合料的抗車 轍能力。川高溫穩定性的主要影響因素瀝青高溫穩定性的形成，主要來源于礦質集料顆粒間的嵌鎖作用和瀝青的高溫黏 度。2）低溫抗裂性I定義：瀝青混合料不僅應具備高溫穩定性，同時還要具有低溫抗裂性，以保證路面在 冬季低溫時不產生裂縫。一般認為，瀝青路面的低溫收縮開裂主要有兩種形式：一種是由于氣溫驟降造成材 料低溫收縮，在有約束的瀝青混合料面層內

18、產生的溫度應力超過瀝青混合料在相應溫度 下的抗拉強度時造成的開裂；另一種是低溫收縮疲勞裂縫，當瀝青混合料經受長期多次 的溫度循環后，材料的抗拉強度降低，變成溫度疲勞強度，當溫度應力超過溫度疲勞強 度時就會發生開裂。低溫收縮疲勞裂縫主要發生在溫度變化頻繁的溫和地區。U低溫抗裂性的評價方法及指標i預估瀝青混合料的開裂溫度根據溫度應力與抗拉強度的關系預估瀝青面層出現低溫開裂的溫度tpo tp越低，即瀝青混合料的開裂溫度越低，低溫抗裂性越好。ii低溫蠕變試驗在規定溫度下，對規定尺寸的瀝青混合料小梁試件的跨中施加恒定集中荷載，測定試 件隨時間不斷增長的蠕變變形。蠕變變形曲線分為三個階段：第一階段為蠕變遷

19、移階段，第二階段為蠕變溫度階段, 第三階段為蠕變破壞階段。以蠕變穩定階段的蠕變速率評價瀝青混合料的低溫變形能 力。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，低溫抗裂性能越好蠕變速率：(1 2) /(t2t1 )speed0式中：E speed-瀝青混合料的低溫蠕變速率1/(s Mpa)；(T 0-瀝青混合料小梁試件跨中梁底的蠕變彎拉應力(Mpa ；t 1、t 2-蠕變穩定期的初始時間和終止時間；E 1、E 2-t 1、12對應的小梁試件跨中梁底應變。iii低溫彎曲試驗低溫彎曲試驗是評價瀝青混合料低溫變形能力的常用方法之一。在攝氏溫度-10 C±0.5 °

20、C的條件下，以50mm/min速率，對瀝青混合料小梁試件跨中施加集中荷載至斷裂破 壞，記錄試件跨中荷載與撓度的關系曲線。由小梁試件破壞時的跨中撓度，按下式計算 瀝青混合料的破壞彎拉應變。瀝青混合料在低溫下的破壞彎拉應變越大，低溫柔韌性越 好，抗裂性越好。6hd式中：B試件破壞時的最大彎拉應變；h 跨中斷面試件的高度（mm）；d 試件破壞時的跨中撓度（mr）L 試件的跨徑（mr）我國公路瀝青路面設計規范（JTGD50-2006）規定，采用低溫彎曲試驗的破壞 應變作為評價改性瀝青混合料的低溫抗裂性能指標。iv約束試件的溫度應力試驗 川低溫抗裂性的主要影響因素瀝青混合料的低溫抗裂性能與其抗拉強度、松

21、弛能力以及收縮性質等密切相關。一 般情況下，瀝青的針入度數值越大，其感溫性越低，低溫勁度模量越小，瀝青的低溫柔 韌性就越好，其抗裂性能越好。通常，密級配瀝青混合料的低溫抗拉強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部微空隙發達，應力松弛能力略強，溫度應力有所減小。兩方 面的影響相互抵消，故瀝青混合料的這兩種級配與瀝青路面開裂程度之間沒有顯著關 系。另外，環境因素對瀝青混合料的開裂也有一定影響。路表面溫度越低，瀝青路面越 易開裂；降溫速率越大，溫度開裂趨勢越明顯。3）耐久性I定義：耐久性是指瀝青混合料在使用過程中抵抗環境因素及行車荷載反復作用的能 力，包括瀝青混合料的抗老化

22、性能、水穩定性能等。U抗老化性瀝青混合料在使用過程中，受到空氣中的氧氣、水、紫外線等介質的作用，促使瀝 青發生諸多復雜的物理化學變化，致使瀝青混合料變脆易裂，從而導致瀝青路面出現各 種與瀝青老化有關的裂紋或裂縫。瀝青混合料老化取決于瀝青的老化速度，也與外界環境因素和壓實空隙率有關。在 氣候溫暖、日照時間較長的地區，瀝青的老化速率快；而在氣候較低、日照時間短的地 區，瀝青的老化速率相對較慢。瀝青混合料的空隙率越大，環境介質對瀝青的作用就越 強烈，其老化程度也越高。在瀝青路面工程中，為了減緩瀝青的老化速度和程度，除應選擇耐老化瀝青外，還 應使瀝青混合料含有足量的瀝青。此外，在瀝青混合料施工過程中，

23、應控制拌和加熱溫 度，并保證瀝青路面的壓實密度，以降低瀝青在施工和使用過程中的老化速率。川水穩定性水穩定性指瀝青混合料抵抗由于水侵蝕而發生瀝青膜剝離、松散、坑散等破壞的能 力。水穩定性差的瀝青混合料在有水存在的情況下，會使瀝青與礦料顆粒表面產生局部 分離，同時在車輛荷載作用下，瀝青與礦料的剝落加劇，形成松散薄弱塊，從而造成路 面缺失、并逐漸形成坑槽，即所謂的瀝青路面“水損害”。當瀝青混合料的壓實空隙率較大，路面排水系統不完善時，將加劇瀝青路面的“水損害”現象。水穩定性的評價方法和評價指標i瀝青與集料的黏附性試驗試驗方法包括水煮法、水浸法、光電比色法及攪動水凈吸附法等。這些方法是將瀝 青裹覆在礦

24、料表面并浸入水中，根據礦料表面瀝青的剝落程度，判斷瀝青與集料的黏附 性。ii浸水試驗浸水試驗是根據瀝青混合料浸水前后物理、 化學性能的降低程度來表征其水穩定性 的一類試驗方法。常用的試驗方法有馬歇爾試驗、浸水車轍試驗、浸水劈裂強度試驗和 浸水抗壓強度試驗等。在浸水條件下，瀝青與集料之間的黏附性降低，最終表現為瀝青 混合料整體力學強度發生損失，通常以浸水前后的馬歇爾穩定度比值、車轍深度比值、 劈裂強度比值和抗壓強度比值的大小來評價瀝青混合料的水穩定性。iii凍融劈裂試驗按照公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程(JTJ 052-2000 )中的方法，在凍融劈裂試驗中，將瀝青混合料試件分為兩組：一組試件

25、用于測定常規狀態下的劈裂強度； 另一組試件首先進行真空飽水，然后置于-18 C條件下冷凍16h,再置于60C水中浸泡 24h,最后進行劈裂強度測試。在凍融過程中，集料顆粒表面的瀝青經歷了水的凍脹剝 落作用，促使瀝青從集料表面剝落，導致瀝青混合料松散，劈裂強度降低。瀝青混合料 試件的凍融劈裂強度比(TSR采用下式計算。TSR 1001式中：TSR瀝青混合料試件的凍融劈裂強度比（%;（71-試件在常規條件下的劈裂強度（Mpa ；（7 2-試件經一次凍融循環后在規定條件下的劈裂強度（ Mpa）iv水穩定性的影響因素瀝青混合料的水穩定性除了與瀝青的黏附性有關外，還受瀝青混合料壓實空隙率大 小及瀝青膜厚

26、度的影響。當空隙率較大時，外界水分容易進入瀝青混合料結構內部，在 高速行車造成的動水壓力作用下，集料表面的瀝青會發生遷移甚至剝落。當瀝青混合料 中的瀝青膜較薄時，水可能穿透瀝青膜層導致瀝青從集料表面剝落， 使瀝青混合料松散。成型方法對瀝青混合料的抗水損害性能也有較大影響。當成型溫度較低時，為了達 到要求的壓實密度，可能會壓實過度，將粗集料顆粒壓碎，從而增加瀝青混合料對水的 敏感性。此外，當壓實度不夠時，即便是密級配的瀝青混合料也會出現空隙率過大的情 況。這不僅對瀝青路面的水穩定性不利，還可能引發瀝青路面的車轍病害。開級配的瀝青混合料由于壓實空隙率較大，通常水穩定性不好，需要采取摻加抗剝 落劑等

27、措施提高瀝青與集料的黏附性。在氣溫低、濕度大甚至降水條件下鋪筑瀝青路面 也會降低瀝青混合料的水穩定性。為了提高水穩定性，在進行瀝青混合料配合比設計時， 應在滿足高溫穩定性的前提下，盡量增加瀝青混合料中瀝青膜的厚度。4）抗滑性瀝青路面的抗滑性對于保障道路交通安全至關重要。抗滑性能必須通過合理地選擇 瀝青混合料組成材料、正確地設計與施工來保證。瀝青路面的抗滑性與所用礦料的表面構造深度、顆粒形狀與尺寸、抗磨光性有著密 切的關系。用于瀝青路面表層的粗集料應選用表面粗糙、堅硬、耐磨、抗沖擊性好、磨 光值大的碎石或破碎礫石集料。通常 ，堅硬耐磨的礦料多為酸性石料，與瀝青的黏附 性較差。為了保證瀝青混合料的

28、水穩定性，應采取有效的抗剝落措施。瀝青路面的抗滑性能除了取決于礦料自身的表面構造外，還取決于礦料級配所確定的表面構造深度。前者通常稱為微觀構造，用集料的磨光值表征；后者通常稱為宏觀構 造，由壓實后路表的構造深度或摩擦系數試驗評價。增加瀝青混合料中的粗集料含量有助于提高瀝青路面的宏觀構造深度。為了使瀝青路面路表形成較大的宏觀構造深度，設計人員往往選用開級配或半開級配的瀝青混合 料，但這類混合料的空隙率較大，耐久性較差。此外還應嚴格控制瀝青混合料中的瀝青含量，特別是應選用含蠟量低的瀝青，以免行車時出現滑溜現象。5）抗疲勞性能瀝青混合料的疲勞是材料在荷載重復作用下產生不可恢復的強度衰減積累所引起 的

29、一種現象。荷載的重復作用次數越多，強度的降低就越強烈，瀝青混合料所能承受的 應力或應變值就愈小。通常，把瀝青混合料出現疲勞破壞的重復應力值稱作疲勞強度。 相應的應力重復作用次數稱為疲勞壽命。瀝青混合料的抗疲勞性能即指混合料在反復荷 載作用下抵抗疲勞破壞的能力。在相同的荷載重復作用次數下，疲勞強度降低幅度小的 瀝青混合料或是疲勞強度變化率小的瀝青混合料，抗疲勞性能好。影響瀝青混合料疲勞壽命的因素很多，包括加載速率、施加應力或應變波譜的形式、 荷載間歇時間、試驗和試件成型方法、混合料勁度、混合料瀝青用量、混合料的空隙率、 集料的表面性狀、溫度、濕度等。6）施工和易性瀝青混合料應具備良好的施工和易性

30、，以便在拌和、攤鋪及碾壓過程中使集料顆粒 保持均勻分布，并能被壓實到規定的密度。這是保證瀝青路面使用性質的必要條件。影 響瀝青混合料施工和易性的因素很多，包括瀝青混合料組成材料的技術品質、用量比例 及施工條件等。目前，尚無直接評價瀝青混合料施工和易性的方法和指標。I組成材料的影響礦料級配和瀝青用量是影響瀝青混合料和易性的主要因素。在間斷級配的礦質混合料中，粗細集料的顆粒尺寸相差過大，缺乏中間尺寸顆粒，瀝青混合料容易離析。如果 細集料太少，瀝青層就不容易均勻地分布在粗集料表面；如果細集料過多，則導致拌和 困難。當瀝青用量過少或礦粉用量過多時， 瀝青混合料容易產生疏松且不易壓實； 反之, 如果瀝青

31、用量過多或礦料質量不好，則容易使混合料黏結成團塊，不易攤鋪。U施工條件的影響瀝青混合料應在一定的溫度下進行施工，以使瀝青結合料能夠達到要求的流動性， 在拌和過程中能夠充分均勻地黏附在礦料顆粒表面。然而施工溫度過高會引起瀝青老 化，從而會嚴重影響瀝青混合料的使用性能。瀝青混合料的拌和、壓實溫度與瀝青黏度 有關。2.5Superpave瀝青混合料Superpave 即 Superior Performing Asphalt Pavement的縮寫。Superpave 體系包括瀝青膠結料物理特性試驗及規范、一系列集料試驗與規范，熱拌瀝青混合料設計和分 析體系以及集成體系各部分的計算機名稱。永久變形、

32、疲勞開裂與低溫開裂是瀝青路面在高溫、中等溫度與低溫狀況下普遍產 生的三種典型病害類型。Superpave膠結料體系中提出與之相對應的膠結料試驗評價方 法，以描述瀝青在實際路面溫度及最可能發生病害時間段內的特性。如下表所示。Superpave瀝青膠結料試驗Superpave膠結料試驗目的動態剪切流變試驗（DSR測定高溫和中等溫度性質旋轉黏度試驗（RV測定咼溫性質彎曲梁流變試驗（BBR直接拉伸試驗（DDT測定低溫性質旋轉薄膜烘箱試驗（RTFO模擬硬化（短期老化）特性壓力老化試驗（PAV模擬耐久性（長期老化）特性2.6 GTM瀝青混合料GTM（ Gyratory Teting Machine），即美

33、國工程兵旋轉壓實剪切試驗。GTM!柔性路面在荷載作用下的機械模擬。該試驗機采用類似于施工中壓路機作用的揉搓方法壓實瀝 青混合料，并且模擬了現場壓實設備與隨后交通的作用，具有改變垂直壓力的靈活性。三、其他瀝青混合料3.1瀝青穩定碎石混合料1）定義：瀝青穩定碎石（Asphalt Treated Base ，簡稱ATB屬路面柔性結構層材料， 具有較高的抗剪強度、抗彎拉強度和抗疲勞性。與半剛性基層相比，其不易產生收縮開裂和水損害，具有良好的經濟效益和使用性 能。與用于面層的瀝青混凝土相比，瀝青穩定碎石混合料針對于基層設計，粒徑偏大，級配偏粗，瀝青用量偏少，對原材料的要求略低。使用瀝青穩定碎石基層的瀝青

34、路面具有修筑時間短、路面結構均勻、受水與冰凍影 響較小、維修費用低、路面材料能全部被重復利用和使用壽命長等特點。2）瀝青穩定碎石混合料的技術特征設計良好的瀝青穩定碎石不僅具有較高的強度和剛度，用于基層材料時，能有效地 完成應力消散，避免應力集中；由于與瀝青面層材料性質相似，能與面層牢固黏結保證 層間連續接觸，避免瀝青層內部出現較大的剪應力和彎拉應力。瀝青穩定碎石混合料受 水和冰凍病害作用小，裂縫自愈能力強，具有良好的路用性能。I瀝青穩定碎石混合料技術性質i高溫抗變形性能永久變形時瀝青路面在汽車荷載反復作用下產生豎直方向永久變形的積累，特別是在高溫季節，這種變形更容易發生。作為基層的瀝青穩定碎石

35、混合料，所處環境的溫度遠低于瀝青路面表面的高溫；但 是在夏季高溫時，瀝青穩定碎石基層內的最高溫度接近 40C，仍要求瀝青穩定碎石具有 一定的高溫穩定性能以避免車轍破壞。瀝青穩定碎石基層采用較低的瀝青用量，級配碎 石形成的骨架結構使瀝青穩定碎石材料具有良好的抗高溫變形能力。ii低溫抗裂性瀝青穩定碎石混合料時黏彈性材料，相對于半剛性基層具有良好的抗開裂能力，并 具有一定的裂縫自愈能力，具有良好的低溫抗裂性能。在一般氣候條件下，瀝青穩定碎石作為路面結構的基層所面臨的低溫狀態不會很嚴 重，但在冬季氣溫急劇降低時，也可能會因收縮而產生橫向裂縫。基層的開裂不但會造 成基層本身強度的降低，而且裂縫會反射到面

36、層，造成面層的開裂，破壞路面結構的完 整性，進而在水分和行車荷載的綜合作用下產生破壞。iii水穩定性瀝青穩定碎石的水穩定性取決于瀝青與集料良好的黏附作用。 較低的瀝青用量和較 大的空隙率決定了其水穩定性能低于密級配瀝青混凝土。 在路面結構設計時應避免水進 入瀝青穩定碎石結構層或使得水迅速從空隙中排出。瀝青穩定碎石混合料作為基層所面臨的水損害不如面層嚴重。大部分的地面水經面層混合料的阻擋，下滲水分已有所減少；同時，經面層應力分散后的汽車動荷載作用的動水壓力和抽吸力有所下降；此外，沒有了地表輻射、吸熱作用和溫度傳遞隨深度遞減 的規律，均使得基層混合料面臨的凍融循環破壞大為緩建。iv耐疲勞性能瀝青穩

37、定碎石是以瀝青為結合料的黏彈性材料，具有應力松弛特性，具有較好耐疲 勞性能，保證瀝青路面結構承受荷載重復作用而不產生破壞。U瀝青穩定碎石基層的應用和優勢近年來，歐美各國均對長壽命瀝青路面展開研究，即以柔性抗疲勞瀝青穩定碎石為 瀝青路面的基層，為滿足未來更大的交通量和軸重的增加，將原來的路面設計壽命20年提高到4050年。在歐洲、美國、日本等國家的高速公路瀝青路面結構中，絕大部分 采用了瀝青穩定類基層。瀝青穩定碎石基層是最為常用的結構類型。我國目前的瀝青路面結構中基層形式以半剛性基層為主。半剛性基層用料具有來源廣泛，造價低，板體性好，剛度、強度大等優點，但同時半剛性基層也存在開裂問題影 響路面使

38、用性能。瀝青穩定碎石基層是不同于半剛性基層的柔性基層，是用適量的瀝青 對級配集料進行穩定后用做瀝青路面的基層。相比于半剛性基層，瀝青穩定碎石具有下列有勢：a. 瀝青穩定碎石基層瀝青路面，由于面層和基層材料結構的相似性， 路面結構受力、 變形更為協調；b. 設計優良的瀝青穩定基層混合料能保證一定的空隙率，使水分順暢地通過基層排出，不會滯留在路面結構中造成路面的水穩定性破壞；c. 瀝青混合料對于水分的變化不敏感，受水和冰凍影響較小，不會因為干縮裂縫而 導致面層出現反射裂縫；d. 瀝青穩定碎石基層同瀝青面層一起構成全厚式瀝青面層，從而使得整個瀝青面層 的修筑時間減少；e. 維修養護費用低，使用壽命長

39、。3.2瀝青瑪蹄脂碎石（SMA ）1）定義：SMA是瀝青瑪蹄脂碎石（Stone Matric Asphalt）的縮寫，是一種以瀝青結合 料與少量的纖維穩定劑、細集料以及較多的填料（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中，組成一體所形成的瀝青混合料，簡稱SMA。SMA混合料屬于骨架密實結構，具有耐磨抗滑、密實耐久、抗疲勞、抗高溫車轍、 減少低溫開裂等優點，適用于高等級道路瀝青路面的上面層。2）強度形成理論SMA中粗集料形成骨架，混合料中粗集料相互之間的接觸面（或支撐點）很多，細集料很少，瑪蹄脂部分僅僅填充了粗集料之間的空隙，行車荷載主要由粗集料骨架承受。 由于粗集料顆粒相互間良

40、好的嵌擠作用，同時又能達到較為密實的狀態，所以SMA混合料能夠兼顧高溫性能和低溫性能、具有良好的耐久性，路用性能優異。3）性能特點I咼溫穩定性SMA昆合料由相互嵌擠的粗集料骨架和瀝青瑪蹄脂兩個部分組成。在材料組成上， 粒徑4.75mm勺粗集料高達70%80%,礦粉用量為10%左右，細集料較少。粗顆粒之 間有著良好的嵌擠作用，瀝青瑪蹄脂起膠結作用并填充粗集料的骨架空隙，所以SMA混合料抵抗荷載變形的能力較強。即使在高溫條件下，瀝青瑪蹄脂的黏度下降，對混合 料抗變形能力的影響不大，因而 SMA混合料有著較強的高溫抗車轍能力。U低溫抗裂性在低溫條件下，瀝青混合料的低溫抗裂性能主要由結合料的性質決定。

41、由于SMA昆合料中有著相當數量的瀝青瑪蹄脂，當溫度下降混合料收縮使集料顆粒被拉開時，瀝青 瑪蹄脂具有較高的黏結能力，它的韌性和柔性使得混合料具有良好的低溫變形能力。川耐久性在SMA中粗集料骨架空隙被富含大量瀝青的瑪蹄脂密實填充，并將集料顆粒黏結在 一起，瀝青在集料表面形成較厚的瀝青膜。此外，SMA混合料空隙率較小，瀝青與水或空氣的接觸較少，因而SMA混合料的水穩定性和抗老化性較普通瀝青混合料為好； 同時， 由于SMA昆合料基本不透水，用于路面表面層時對中、下面層和基層有著較好的保護作 用和隔水作用，使瀝青路面保持較高的整體強度和穩定性。W表面特性SMA混合料一方面要求使用堅硬、粗糙、耐磨的高質

42、量碎石，另一方面采用間斷級 配的礦料，壓實后表面形成的構造深度大，一般超過 1mm這使得瀝青面層具有較好的 抗滑性和耐磨性能，還能減少減少，減少噪聲，提高道路行駛質量。3.3開級配抗滑磨耗層（OGFC）1）定義：開級配抗滑磨耗層（Open Graded Friction Course ，簡稱OGFC,是一種多 孔性排水式瀝青混合料，具有優良的表面功能。在瀝青路面的表面功能中，抗滑、排水、減少噪聲、防濺水、防水霧、防眩光以及 透水等等，有些事相互矛盾的，需根據路面使用情況選擇。開級配抗滑磨耗層是指用具有連通大空隙的瀝青混合料鋪筑，能迅速從內部排走路表雨水，具有防滑、抗車轍以及降低噪聲的路面。當對

43、此種路面主要強調其降噪功能時， 則這種路面又稱為低噪聲路面。開級配抗滑磨耗層屬骨架空隙結構型瀝青混合料，它的空隙率比普通瀝青碎石要 高，一般在20流右。2）開級配抗滑磨耗層的技術性質OGFd合料由于空隙率大，使得內部的空隙呈連通狀態，從而在有坡降、遇雨時， 水可在OGF（混合料內部沿連通的空隙流動，最后又路面邊緣排水系統排出路面結構。I排水功能利用OGF（混合料修筑的瀝青面層，可提高雨天的抗滑性和雨天的行車安全。在雨 天的普通路面上，高速行車會產生水滑現象，汽車有失去控制的感覺，使行駛的汽車處 于危險狀態。水滑現象是由于路表面來不及排走的高壓水膜將輪胎托起而產生的。水滑 現象的嚴重程度取決于車

44、速、路表積水程度、輪胎及路表的構造深度。在透水性路面上， 由于雨水能及時排走，因而消除了水滑現象。即使表面仍有部分積水，也會因路面的豐 富空隙使水壓沿多方向消散，這樣可保持車輪與路面的穩定接觸，避免或減輕在中、大 雨時的水漂程度，防止制動和操縱失控，提高安全性。同時，由于可完全排除雨天路表面積水，開級配抗滑磨耗層可大大減少行駛車輪引 起的水霧及濺水，使雨天行車的能見度提高，并且避免雨天夜間行車車燈造成眩光。因 此，其可提高雨天行車的速度和安全性。另外，開級配抗滑磨耗層所測得的較高摩擦系 數，也表明了在一般條件下的良好抗滑性能。U降噪功能開級配抗滑磨耗層降低噪聲的性能主要是由于大空隙的作用。車輪

45、輪胎在路面上滾動產生的噪聲在交通噪聲中所占的比例較高，當車速超過50km/h時更為突出。這種輪胎-路面噪聲一般由三部分組成：一是撞擊噪聲，由車輛輪胎撞擊路面產生，其大小同 輪胎花紋、路表面的紋理有關，而路表面紋理又與集料幾何形狀、級配等有關；二是氣 壓噪聲，由車輛輪胎變形時輪胎溝槽中的空氣受到擠壓而振動、噴射所產生的噪聲；三 是滑黏噪聲，由橡膠輪胎在路表上拖滑而產生的噪聲。 光滑的表面雖然可降低撞擊噪聲， 卻會增大氣壓噪聲和滑黏噪聲，而多孔的路面可使氣流順利消散，所以降低了這兩部分 噪聲。由于瀝青路面的柔性對撞擊、振動的緩沖吸收作用及瀝青路面自身的空隙及表面紋 理結構對聲音的吸收作用大于水泥混

46、凝土路面， 所以瀝青路面上噪聲水平低于水泥混凝 土路面。在各類型瀝青路面中，透水性路面由于較高的空隙率既可降低各種噪聲的生成 水平，又使聲能轉化成熱能的比例增大，所以總的噪聲水平低于其他類型瀝青路面。川咼溫穩定性采用高黏度改性瀝青的開級配抗滑磨耗層的高溫穩定性比一般瀝青混凝土高。由于粗集料大顆粒間相互直接接觸而構成的骨架結構承擔了荷載的作用， 加上高黏度改性瀝 青優良的黏附作用，透水性瀝青混合料動穩定度能夠達到約 5000次/mm高溫下抵抗變 形能力大，具有良好的抗車轍能力。另一方面由于其結構中存在約 20%勺空隙，空隙在 車輛荷載的反復作用下逐漸壓實，對抵抗車轍不利。W耐久性開級配抗滑磨耗層

47、其耐久性比一般瀝青混合料路面要低，主要表現為：開級配抗滑 磨耗層的空隙在使用一定時間后由于灰塵、污物堵塞而減少，排水、吸噪效果降低，產 生老化、剝落的現象會較早。由于這些情況的存在，使得開級配抗滑磨耗層的使用品質 隨著時間的增長而逐漸下降。在開級配抗滑磨耗層瀝青混合料具有許多優點的同時，也存在一些性能上的不足之處，需要在原材料選擇、配合比組成設計、養護方面采取相應的措施，在一定程度上加 以消除或彌補。OGF（瀝青混合料的結合料一般要求使用摻入了高黏添加劑的優質道路瀝 青，改性后的瀝青可增加瀝青膜厚度，延緩瀝青的老化，同時也可提高瀝青與礦料間的 黏結力；使用高壓注水沖洗法或雙氧水發泡清洗污染等工藝來清除孔隙堵塞，保持路面 排水、降噪等功能。這些措施均會造成 OGFC勺建設、養護費用的增加，但是可以提高 透水性路面的耐久性。3.4乳化瀝青混合料1）定義：乳化瀝青混合料是采用乳化瀝青與礦質混合料在常溫狀態下拌和的，經鋪筑 與壓實后形成的瀝青混合料。2）其根據礦料的級配類型分為：乳化瀝青碎石混合料、乳化瀝青混凝土混合料。3）適用類型：乳化瀝青混合料適用于瀝青路面的維修和養護，如鋪筑封層、罩面、修