浅谈高性能沥青路面 徐鹏华 1前言 由于交通量的剧增，轮胎气压和轴载的增加，许多完全满足现行规范的沥青路面却达不到设计的寿命，主要表现为车辙、剥落、低温开裂等病害，即现行的规范无法控制沥青路面的某些早期损坏。从1987年开始，美国公路战略研究计划(SHRP)进行了一项为期5年、耗资5000万元的沥青课题研究，占整个SHRP经费的三分之一，旨在制定一套新的沥青和沥青混合料规范、试验和设计方法。这就是高性能沥青路面(Superpave)。 Superpave技术不仅对沥青工业界产生巨大影响，也引起了世界各国的普遍关注，很多国家均在进行相关的对比试验和验证。我国从1997年引入Superpave，近年来各省市科研单位都在研究探索中，也有不少省份已将Superpave应用于高速公路建设中。 西安—户县高速公路上面层是陕西省第一条高性能沥青路面，是施工单位—中铁十二局路面公司同长安大学课题组合作完成的。现就Superpave的主要研究方法和在西户高速公路上的设计施工情况作一介绍。 2级配要求 Superpave混合料体积设计的级配选择是通过设置控制点和限制区来进行的。设置控制点是要求集料级配必须通过其间的范围,控制点分别设于公称最大尺寸，中等尺寸(2.36mm)和最小尺寸(0.075mm)处，而限制区则为不允许级配线通过的区域,它沿最大密实度曲线(0.45次方级配线)存在于中等尺寸(2.36mm)和0.3mm尺寸之间。由于限制区具有驼峰特征，故通过限制区的级配称为“驼峰级配”。设置限制区的目的有两个，一是为了限制砂的用量；二是为了使矿料具有足够的矿料间隙率（VMA）。在多数情况下，驼峰级配表示为含砂过多的混合料或相对于总砂量来说细砂太多的混合料，这种级配的混合料在施工期间经常存在压实问题，并表现为在使用期抗永久变形能力不足，而且级配通过限制区容易造成VMA过小，这种级配对沥青含量极为敏感，因此，应使集料设计级配位于控制点之间并避开限制区以满足Superpave的要求。图1示出了Sup—19矿料的控制点和限制区。
沥青混合料及其力学性能分析 摘要：目前我国高等级公路主要采用沥青路面结构形式，沥青混合料性能的好 坏直接影响到公路的服务功能和使用年限。现代重载交通要求沥青混合料具有优 良的高温稳定性和其它性能；为提高沥青混合料的性能、实现混合料性能的优化，近年来先后出现了大量的新材料和新理论。本文首先对沥青混合料的级配构成原 理进行了分析，其次对其力学性能做出了分析。 关键词：沥青混合料力学性能级配构成 1引言 随着生产力的发展，现代道路工程的特点反映出愈来愈鲜明的功能化。为了 满足日趋复杂、高效的现代化生产过程和日益上涨的生活水平所提出的各种功能 要求，道路工程的使命愈来愈艰难。从这个意义上看，现代道路工程面临着一场 革命作为道路工程中广泛使用的一种复合材料，沥青混合料是由沥青、矿粉、集料、等多种具有不同力学特性、不同几何形状尺寸的材料所构成的具有多相结构 的非各向同性材料。本文主要对沥青混合料及其力学性能进行了研究，希望能够 为沥青混合料的技术发展提供帮助。 2新型沥青混合料的级配构成原理分析 2.1沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA） 沥青玛蹄脂碎石（简称SMA）是一种由沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青 玛蹄脂混合料填充于间断级配的矿料骨架中所形成的沥青混合料。其4.75mm以 上的集料含量在70%-80%左右，同时小于0.075mm的填料含量通常达到10%，而0.6-4.75mm的颗粒通常仅有10%左右，而AC-I型混合料的0.6-4.75mm的颗粒通 常达30%。因此SMA混合料是典型的由填料填充在粗集料形成的骨架空隙中形成的骨架密实结构。 2.2多碎石沥青混凝土（SAC） 多碎石沥青混凝土（SAC；）是由我国沙庆林院士于1988年提出的一种沥青 混凝土结构形式。其定义为；4.75mm以上的碎石含量占主要部分的密实级配沥 青混凝土。 SAC是在总结我国传统的工型和II型沥青混凝土的有缺点的基础上提出的。 我国传统的工型沥青混凝土空隙率为设计3-6%，因此耐久性好、透水性小，但表面构造深度较小；同时由于细集料试用较多，粗集料悬浮于沥青和细集料所组成 的密实体系中，因此混合料的稳定性随温度的增加下降明显，从而易出现车辙等 病害。 2.3大粒径沥青混凝土（LSAM） 根据以有的研究成果，LSAM的的典型特点是颗粒尺寸大、粗集料含量高、粗集料接触程度高和主骨架稳定性高。LSAM中粗集料的排列特征和级配对混合料 的体积特征有着较大的影响，甚至起着决定性的作用，也即粗集料间必须充分形 成石一石接触的骨架特征。对于LSAM的骨架特征有两个重要指标；骨架稳定度 和骨架接触度。 2.4SuperPAVE沥青混合料 SuperPAVE推荐的级配采用了0.45次方级配图，此级配图是以Fuller最大密 实度理论（n=0.45）为基础，即此图的对角线即为最大密实度线，级配曲线越靠 近对角线，混合料的密实度越大。为便于级配的选择和创新，SuperPAVE摒弃了 传统的对各个筛孔的通过率都严格控制的方法，而改为仅对关键筛孔（如公称最
沥青混凝土中文名称： 沥青混凝土英文名称： asphalt concrete定义1： 经过加热的骨料、填料和沥青、按适当的配合比所拌和成的均匀混合物，经压实后为沥青混凝土。定义2： 由沥青、填料和粗细骨料按适当比例配制而成。 拼音:liqing hunningtu英文:bituminous concrete沥青混凝土俗称沥青砼（tong)经人工选配具有一定级配组成的矿料（碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等）与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。分类 沥青混凝土按所用结合料不同，可分为石油沥青的和煤沥青的两大类；有些国家或地区亦有采用或掺用天然沥青拌制的。按所用集料品种不同，可分为碎石的、砾石的、砂质的、矿渣的数类，以碎石采用最为普遍。按混合料最大颗粒尺寸不同,可分为粗粒(35～40毫米以下)、中粒（20～25毫米以下）、细粒(10～15毫米以下)、砂粒(5～7毫米以下)等数类。按混合料的密实程度不同，可分为密级配、半开级配和开级配等数类，开级配混合料也称沥青碎石。其中热拌热铺的密级配碎石混合料经久耐用，强度高，整体性好，是修筑高级沥青路面的代表性材料，应用得最广。各国对沥青混凝土制订有不同的规范，中国制定的热拌热铺沥青混合料技术规范，以空隙率10％及以下者称为沥青混凝土，又细分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型的孔隙率为3(或2)～6％,属密级配型;Ⅱ型为6～10％,属半开级配型;空隙率10％以上者称为沥青碎石，属开级配型；混合料的物理力学指标有稳定度、流值和孔隙率等。 配料情况 沥青混合料的强度主要表现在两个方面。一是沥青与矿粉形成的胶结料的粘结力；另一是集料颗粒间的内摩阻力和锁结力。矿粉细颗粒(大多小于0.074毫米)的巨大表面积使沥青材料形成薄膜,从而提高了沥青材料的粘结强度和温度稳定性；而锁结力则主要在粗集料颗粒之间产生。选择沥青混凝土矿料级配时要兼顾两者，以达到加入适量沥青后混合料能形成密实、稳定、粗糙度适宜、经久耐用的路面。配合矿料有多种方法，可以用公式计算，也可以凭经验规定级配范围，中国目前采用经验曲线的级配范围。沥青混合料中的沥青适宜用量，应以试验室试验结果和工地实用情况来确定，一般在有关规范内均列有可资参考的沥青用量范围作为试配的指导。当矿料品种、级配范围、沥青稠度和种类、拌和设施、地区气候及交通特征较固定时，也可采用经验公式估算。 制备工艺 热拌的沥青混合料宜在集中地点用机械拌制。一般选用固定式热拌厂，在线路较长时宜选用移动式热拌机。冷拌的沥青混合料可以集中拌和，也可就地路拌。沥青拌和厂的主要设备包括：沥青加热锅、砂石贮存处、矿粉仓、加热滚筒、拌和机及称量设备、蒸汽锅炉、沥青泵及管道、除尘设施等，有些还有热集料的重新分筛和贮存设备(见沥青混合料拌和基地)。拌和机又可分为连续式和分批式两大类。在制备工艺上，过去多采用先将砂石料烘干加热后，再与热沥青和冷的矿粉拌和。近来，又发展一种先
1.适用范围 本指导书适用沥青路面等工程的设计、施工、养护以及质量检查、验收等各个阶段。 2.引用标准 2.1 检测依据： 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011） 2.2 判定依据： 《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004) 3.送样规则 3.1 沥青试验送样 进行沥青常规检验的取样数量为：黏稠沥青或固体沥青不少于4.0kg；液体沥青不少于1L；沥青乳液不少于4L。 进行沥青性质非常规检验及沥青混合料性质试验所需的沥青数量，应根据实际需要确定。 所有需加热的沥青试样必须存放在密封带盖的金属容器中，并在盛样器上（不得在盖上）标出识别标记，如来源、品种、取样日期、地点及取样人。 3.2 沥青混合料试验送样 取样数量应符合下列要求： 试样数量应根据试验目的决定，宜不少于试验用量的2倍。按现行规范规定进行沥青混合料试验的每一组代表性取样如下表。 常用沥青混合料试验项目的样品数量
平行试验应加倍取样。在现场取样直接装入试模成型时，也可等量取样。 取样材料用于仲裁试验时，取样数量除应满足本取样方法规定外，还应多取一份备用样，保留到仲裁结束。 取样后当场试验时，可将必要的项目一并记录在试验记录报告上。此时，试验报告必须包括取样时间、地点、混合料温度、取样数量、取样人等栏目。 取样后转送试验室试验或存放后用于其它项目试验时应附有样品标签，样品标签应记载下列事项： 1、工程名称、拌和厂名称及拌和机型号。 2、沥青混合料种类及摊铺层次、沥青品种、标号、矿料种类、取样时混合料温度及取样位置或用以摊铺的路段桩号等。 3、试样数量及试样单位。 4、取样人、取样日期。 5、取样目的或用途。 4.检测目的 为了确保沥青路面的施工质量，控制沥青及沥青混凝土性能指标特制定本作业指导书。 5.沥青试验 T001 沥青试样准备方法
苏高技（2003）18号 高性能沥青路面(Superpave-19)中面层施工指导意见 (SBS改性沥青) 一、概述 高性能沥青路面（Superpave），采用了全新的沥青混合料设计方法。Superpave沥青混合料设计方法，采用旋转压实仪成型试件，依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计，然后再进行油石比的选择。在吸收国外先进设计方法的基础上，结合我省试验研究成果，制定了《高性能沥青路面（Superpave-19）中面层施工指导意见(SBS改性沥青)》，以指导我省高速公路沥青路面中面层施工。 沥青路面中面层厚度6-7cm，采用石灰岩集料，Superpave19结构。 二、配合比设计 配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计以及生产配合比验证三个阶段。由于技术及试验设备限制，目标配合比设计统一委托省交通科研院设计，并提供相关的马歇尔试验技术指标。 根据工程实际使用的材料和设计配比要求，计算出材料配比，在室内拌制沥青混合料，用旋转压实机成型混合料试件，计算沥青混合料的体积指标应满足表1的规定，从而确定矿料的比例和最佳沥青的用量。据此作为目标配合比，供拌和楼冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。 生产配合比设计是将二次筛分后进入热料仓的材料取出筛分，再次确定各热料仓的材料比例，同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡，并以目标配合比设计的最佳用油量及最佳用油量的-0.3%、+0.3%三个沥青用量进行马歇尔试验，检验各项指标是否满足规范要
高性能沥青路面（道路石油沥青Superpave-25） 下面层施工指导 Superpave沥青混合料采用旋转压实仪成型试件，依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计，然后再进行油石比的选择。在吸收国外先进设计方法的基础上，结合试验研究成果，制定了《高性能沥青路面（道路石油沥青Superpave25）下面层施工指导意见（修订版》，以指导高速公路沥青路面下面层施工。 沥青路面下面层采用Superpave25结构时其厚度不小于8cm。其沥青混合料级配应满足表一和表二，技术指标应满足表三和表四。 Superpave25设计集料级配限制区界限表一 Superpave25设计集料级配控制点界限表二 Superpave25技术指标表表三 *注：当级配在禁区下方通过时，粉胶比可取值0.8～1.6。
Superpave25混合料马歇尔技术指标表表四 一、材料要求 1、沥青沥青面层采用优质道路石油沥青，标号70号，技术要求见表五。 沥青性能整套检验由省高指委托有关试验单位进行，各施工单位和驻地监理组工地试验室、市高指中心试验室按xx高技（XX）203号《关于进一步明确高速公路沥青路面原材料检测项目和检测频率的通知》规定对到场沥青进行检测，并留样备检。 2、粗集料应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，粒径大于2.36mm。下面层采用石灰岩等碱性石料，应选用反击式破碎机轧制的碎石，严格控制细长扁平颗粒含量，以确保粗集料的质量。集料质量应从源头抓起，派专人进驻集料加工厂，对不合格的集料不得装车、装船，对进场粗集料按xx高技（XX）203号文规定进行检验。粗集料技术要求见表六。 3、细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的米砂，石质为石灰岩，不能采用山场的下脚料。对进场细集料，按xx高技（XX）203号文规定进行检查。细集料规格见表七。 4、填料宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量技术要求见表八，进场填料按xx高技（XX）203号文规定进行检验。拌和机回收的粉料不能用于拌制沥青混合料，以确保沥青面层的质量。 道路石油沥青技术要求表五
沥青混合料中沥青含量试验沥青混合料的沥青含量是沥青的质量战沥青混合料总质量的之比,也叫油石比,使沥青混合料 配合比的重要指标,也是影响沥青路面质量与工程造价的关键指标, 沥青混合料中的沥青含 量测定方法主要有:射线法、离心分离法、回流式抽屉仪法、脂肪抽提器法四种。由于回流式抽提仪法的准确性较差，现在较少使用，而脂肪抽提器法只在国外较普遍采用，国内由于材料原因也较少使用，所以本节只介绍射线法和离心分离法。 离心分离法 1、目的与使用范围离心分离法适用于热拌热铺沥青混合料路面施工时的沥青用量检测，以评 定拌和厂产品质量，也适用于旧路调查时检测沥青混合料的沥青用量，用此法抽提的沥青溶液可用于回收沥青，以评定沥青的老化性质。 2、仪器与材料 离心抽提仪（离心分离器转速大于3000r/min ）、圆环形滤纸、回收瓶（大于1700mL）、压力过滤装置、天平（感量0.01g、1mL 各一个）、量筒、电烘箱（能自动调节温度）、三氯乙烯、碳酸铵饱和溶液等。 3、方法与步骤 （1）试验取样 1）施工现场可以从拌和场直接进行取样，温度下降至10 0C以下时，用大烧杯去混 合料试样质量1 0 0 0?1 5 0 0 g左右（粗粒式用高限，细粒式用低限，中粒式用中 限）,准确至0.1g。 2）旧路可用钻机法或切割法进行取样的，用电风扇将其吹干燥，并置微波炉或烘箱中 适当加热成松散状态后称取规定的数量，但不得用锤击以防集料破碎。 （2）实验步骤 1）向装有试样的烧杯中注入三氯乙烯溶剂，将其浸泡3 0min，并用玻璃棒适当搅动混合料，且记录溶剂用量，使沥青充分溶解。 注：也可直接在离心分离器中浸泡。 2）将混合料及溶液全部倒入离心分离器。 3）称取洁净的圆环形滤纸（不宜重复使用）质量，准确至0.01g,并将滤纸垫在分离器边缘上，紧固盖子，将回收瓶放在分离器出口处。注意上口密封，防止流出液成雾状散失。 4）开动离心机，转速逐渐增至3 0 0 0 r/min，沥青溶液停止流出后停机。 5）从上盖的孔中加入数量相同的新溶剂，稍停3?5min后，重复上述操作，如此 数次直至流出的抽屉液成清澈的淡黄色为止。 6）取下圆环形滤纸，其增重部分（m 2）为矿粉的一部分。 7）称取容器中经过10 5C±5C的烘箱干燥后集料质量（m”。 8）用压力过滤器过滤回收瓶中的沥青溶液，由滤纸的增重得泄漏入滤液中矿粉质量 （m3）,如无压力过滤器时，也可用燃烧法测定。 9）用燃烧法测定抽提液中矿粉质量的步骤如下： ①将回收瓶的抽屉液倒入量筒中，准确定量至mL （Va）。 ②充分搅匀抽屉液，取出10 mL （Vb ）放入坩埚中，在热浴上适当加热使溶液试样 发成暗黑色后，置高温炉（5 0 0?6 0 0 C）中烧成残渣，取出坩埚冷却。 ③向坩埚中按每1g残渣5 mL的用量比例，注入碳酸铵饱和溶液，静置1h,放入1 05C±5C烘箱中干燥。
高性能沥青路面（Superpave-20）中面层施工指导 意见(AH-70沥青) 苏高技（2003）20号 一、概述 高性能沥青路面（Superpave），采用了全新的沥青混合料设计方法。Superpave沥青混合料设计方法，采用旋转压实仪成型试件，依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计，然后再进行油石比的选择。在吸收国外先进设计方法的基础上，结合我省试验研究成果，制定了《高性能沥青路面（Superpave20）中面层施工指导意见（AH-70沥青）》，以指导我省高速公路沥青路面中面层施工。 沥青路面中面层厚度6cm，采用石灰岩集料，Superpave20结构。 二、配合比设计 配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计以及生产配合比验证三个阶段。由于技术及试验设备限制，目标配合比设计统一委托省交通科研院设计，并提供相关的马歇尔试验技术指标。 根据工程实际使用的材料和设计配比要求，计算出材料配比，在室内拌制沥青混合料，用旋转压实机成型混合料试件，计算沥青混合料的体积指标应满足表1的规定，从而确定矿料的比例和最佳沥青的用量。据此作为目标配合比，供拌和楼冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。 生产配合比设计是将二次筛分后进入热料仓的材料取出筛分，再次确定各热料仓的材料比例，同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡，并以目标配合比设计的最佳用油量及最佳用油量的-0.3%、+0.3%三个沥青用量进行马歇尔试验，检验各项指标是否满足规范要求，不满足要求应重新调整热料仓比例，进行级配设计。同时按生产
2011年第8期（总第210期） 黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI No．8，2011（Sum No．210） 浅析沥青混合料的技术性能和标准 攸立准 （衡水公路工程总公司） 摘 要：在工程实践中，会出现各项性能要求之间的矛盾情况，有时会顾此失彼，因此在设计和施工过程中要因地制宜，抓住主要矛盾，深入细致地对各项性能指标的影响因素按照工艺施工阶段进行质量控制。下面简要对沥青混合料的技术性质和标准进行阐述。关键词：沥青混合料；技术性质；标准；要求中图分类号：U416.217 文献标识码：C 文章编号：1008－3383（2011）08－0069－01 收稿日期：2011－04－28 1高温稳定性 1.1车辙的形成机理及影响因素 （1）失稳型车辙 这类车辙是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移而发生，通称集中在轮迹处。 （2）结构型车辙 这类车辙是由于路面结构在交通荷载作用下产生整体 永久变形而形成， 主要是由于路基变形传递到面层而产生。（3）磨耗型车辙 由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境匀 速下持续不断的损失而形成。分析以上原因， 影响沥青路面车辙的因素主要有集料、结合料、混合料类型、荷载、环境等。此 外，压实方法会直接影响混合料的内部结构，从而产生车辙。1.2混合料稳定性的评价方法 影响沥青混合料高温稳定性的主要因素有沥青的用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料的尺寸、形状等。提高路面的高温稳定性，可采用提高沥青混合料的粘结力和内摩擦阻力的方法，增加粗骨料含量可以提高沥青混合料的内摩阻力。适当提高沥青材料的粘度，控制沥青与矿料比值，严格控制 沥青用量，均能改善沥青混合料的粘结力。这样可以增强沥 青混合料的高温稳定性。 1.3沥青路面车辙的防治措施 对于失稳型车辙，可以通过以下方法减缓：确保沥青混合料中含有较高的经过破碎的集料；集料中要含有足够的矿粉；大尺寸集料要具有较好的表面纹理和粗糙度；集料级配中要含有足够的粗颗粒；沥青结合料要有足够的粘度；集料颗粒表面的沥青膜要具有足够厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。 对于结构型车辙通过以下方法可以减缓：确保基层设计满足工程实践要求；基层材料满足规范要求，含有较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基底应充分的压实，工后不产生附加压密；路基压实后应满足规范要求；磨耗型车辙可通过交通管制、改善混合料级配来防治。2低温抗裂性 沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降。路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用。因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。 沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化是指其在低温条 件下， 变形能力降低；低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的；对于温度疲劳，因温度循环而引起疲劳破坏。 沥青路面低温开裂受多种因素制约，就沥青材料选择和 沥青混合料设计而言，应注意以下几点：注意沥青的油源，在 严寒地区采用针入度较大， 粘度较低的沥青，但同时也应满足夏季的要求；选用温度敏感性小的沥青有利于减少沥青路面的温度裂缝；采用吸水率低的集料，粗集料的吸水率应小于2%；采用100%轧制碎石集料拌制沥青混合料；控制沥青用量在马歇尔最佳用量0．5%范围内对裂缝影响小，但同时也应保证高温稳定性；采用应力松弛性能好的聚合物改性沥 青；掺加纤维， 使用改性沥青。3耐久性 3.1沥青路面的水稳定性 经常会看到，路面在水损害后会出现松散、剥离、坑洞等病害，严重影响路面的使用。沥青路面的耐久性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度，水和矿料的作用破坏了沥青与集料之间的粘附性，是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。而影响沥青与集料间粘结力的因素包括沥青与集料表面的界面张力、沥青与集料的化学组成、沥青粘性、集料的表面构造、集料的空隙率、集料的清洁度及集料的含水量、集料与沥青拌和的温度。 3.2沥青路面的耐老化性 另一个影响沥青混合料耐久性的是热老化。沥青材料在拌和、摊铺、碾压过程中以及沥青路面的使用过程中都存在老化问题。老化过程可分为施工中的短期老化和道路使用中的长期老化。 （1）沥青短期老化 沥青短期老化可分为三个阶段。 ①运输和储存过程的老化。沥青从炼油厂到拌和厂的热态运输一般在170?左右，进入储油罐，温度有所降低。 调查资料表明，这一过程中沥青老化非常小 。②拌和过程的热老化。加热拌和过程中，沥青是在薄膜 状态下受到加热，比运输过程中的老化条件严酷的多。沥青混合料拌和后，沥青针入度降低到拌和前沥青针入度的 80% 85%。因此，拌和过程引起的沥青老化是严重的，是沥青短期老化的最主要阶段。 ③施工期的老化。沥青混合料运到施工现场摊铺、碾压完毕，降温至自然温度，这一过程中裹覆石料的沥青薄膜仍处于高温状态。沥青混合料在摊铺、碾压和降温期间，沥青热老化进一步发展。 （2）长期老化 混合料中的沥青长期老化是一个漫长而复杂的过程，具有如下特点。 ①沥青路面在使用早期针入度急剧变小，随后变化缓慢，大体发生在 1 4年之间。②沥青老化主要发生在路表与大气接触部分，在深度0．5cm 左右的沥青针入度降低幅度相当大。 ③沥青混合料的空隙率是影响沥青老化的主要原因。④当路面中的针入度减小到35 50之间时，路面容易产生开裂，针入度小于25时路面容易产生龟裂。4抗滑性 用于高等级公路沥青路面的沥青混合料，其表面应具有一定的抗滑性，才能保证汽车高速行驶的安全性。 沥青混合料路面的抗滑性与矿质集料为表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。为提高路面抗滑性，配料时应特别注意矿料的耐磨光性，应选择硬质有棱角 的矿料。沥青用量对抗滑性影响也非常敏感， 沥青用量超过最佳用量的0．5%， 即可使抗滑系数明显降低。另外，含蜡量对沥青混合料行滑性有明显影响，我国 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052－93）的《重交通量道路路用石油沥青技术要求》提出，含蜡量应不大于3%，在沥青来源有困难时对下面层路面可放宽至4% 5%。 · 96·
高性能沥青路面(Superpave-13)上面层 施工指导意见(SBS改性沥青) 一、概述 高性能沥青路面（Superpave），采用了全新的沥青混合料设计方法。Superpave沥青混合料设计方法，采用旋转压实仪成型试件，依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计，然后再进行油石比的选择。在吸收国外先进设计方法的基础上，结合我省试验研究成果，制定了《高性能沥青路面（Superpave-13）上面层施工指导意见(SBS改性沥青)》，以指导我省高速公路沥青路面上面层施工。 沥青路面上面层厚度4cm，采用玄武岩集料或辉绿岩集料，Superpave-13结构。 二、配合比设计 配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计以及生产配合比验证三个阶段。由于技术及试验设备限制，目标配合比设计统一委托省交通科研院设计，并提供相关的马歇尔试验技术指标。 根据工程实际使用的材料和设计配比要求，计算出材料配比，在室内拌制沥青混合料，用旋转压实机成型混合料试件，计算沥青混合料的体积指标应满足表1的规定，从而确定矿料的比例和最佳沥青的用量。据此作为目标配合比，供拌和楼冷料仓的供料比例、进料速度及试拌使用。 生产配合比设计是将二次筛分后进入热料仓的材料取出筛分，再次确定各热料仓的材料比例，同时反复调整冷料仓进料比例，以达到供料均衡，并以目标配合比设计的最佳用油量及最佳用油量的-0.3%、+0.3%三个沥青用量进行马歇尔试验，检验各项指标是否满足规范要求，不满足要求应重新调整热料仓比例，进行级配设计。同时按生产配合
第七章沥青混合料的组成设计 沥青混合料从颗粒均匀预涂沥青的沥青涂层碎石(coated stone)到沥青玛碲脂(mastic asphalt)其成分变化无穷。然而，沥青混合料大体上可以分为沥青混凝土(asphalt)和沥青碎石(macadam)两大类。 沥青混凝土与碎石的主要区别如下： ●沥青混凝土的集料级配一般由颗粒大致均匀的粗集料加上大量的细集料和很 少量的中等大小的集料组成。 ●沥青混凝土的强度与砂／填料／沥青成份的劲度即沥青砂浆有关；为了砂浆 要有足够的劲度，制造沥青混凝土时要用比较硬的沥青和含量高的填料；至于沥青碎石的强度，主要是依靠摩擦和集料颗粒间的机械互锁力，因此可以用较软等级的沥青。 ●由于沥青混凝土含的填料比例很大，也即是集料有大幅的表面积要用沥青裹 覆，因而沥青用量较高；而沥青碎石含细小的集料少，因此用以裹覆集料的沥青少量也够了；沥青碎石内的沥青主要功能是在压实时作为润滑剂和在使用过程中粘结着集料颗粒。 ●沥青混凝土的空隙率低，基本上不透水并且用予繁重交通的道路上非常耐 久；沥青碎石的空隙率相对较高而具透水性，并不如前者耐久。从沥青涂层碎石到沥青玛蹄脂各种沥青合料中，使用的沥青等级愈来愈硬，沥青、矿料和砂的含量增加，粗集料含量减少。 图7-1 各种沥青混合料的典型级配曲线
§7．1道路沥青混合料的种类与性质 7．1．1沥青混凝土 用不同粒径的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以及最佳密实级配原则设计、在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。这种混合料的矿料部分应有严格的级配要求。它们经过压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时称作沥青混凝土。沥青混凝土的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的，但它们在常温或高温下都具有一定的塑性。沥青混凝土的高密实度使得它水稳性好，因此有较强的抗自然侵蚀能力，故寿命长、耐久性好，适合作为现代高速公路的柔性面层。从国外以及国内的工程实践来看，以沥青混凝土作为高等级公路或城市道路的路面材料已经相当普遍。 由于沥青混凝土的胶结料主要为沥青，沥青是一种对温度十分敏感的材料，这就导致了沥青混凝土的性质（主要为力学性能）受温度的影响十分突出（这也是沥青混合料最大的特点），如它们的劈裂强度随温度的变化可从零下温度的几兆帕到高温的零点几兆帕而不同。 沥青混凝土的分类从广义来说，可包括沥青玛碲脂(MA)、热压式沥青混凝土(HRA)、传统的密级配沥青混凝土(HMA)、多空隙沥青混凝土(PA)、沥青玛碲脂碎石(SMA)以及其它新型的沥青混凝土。 传统沥青混凝土、SMA和多空隙沥青混凝土典型级配曲线的比较见下图： 图7－2 三种典型混凝土级配比较 上图中，曲线1为传统沥青混凝土，孔隙率3％；曲线2为SMA，孔隙率3％；曲线3为多孔沥青混凝土、孔隙率20％。就孔隙率而言，当马歇尔设计孔隙率小于4％（或路面实际孔隙率小于8％）时，它已形成较为密实的结构，水不易进入沥青混凝土，整个结构的耐久性较好；或者路面实际孔隙率大于15％
道路综合试验指导书 [试验内容和学习要求] 本章选编了（1）石油沥青的针入度、延度和软化点试验；（2）沥青的脆点试验；（3）石料的抗压强度和磨耗试验；（4）沥青的粘附性试验；（5）粗、细集料及矿粉的筛析试验；（6）沥青混合料组成设计；（7）沥青混合料的制备；（8）沥青混合料的物理指标测定；（9）沥青混合料马歇尔稳定度试验；（10）沥青混合料车辙试验等十个试验。 要求学生通过试验：（1）掌握沥青三大指标测定方法并会确定其称号；（2）了解沥青脆点的试验方法；（3）了解石料抗压、磨耗的试验方法，并会确定其等级；（4）掌握沥青的粘附性试验，并能确定其等级；（5）掌握筛析试验方法，并会进行矿质混合料组成设计；（6）掌握沥青混合料马歇尔稳定度试验，了解车辙试验，并且能够确定沥青最佳用量，从而完成沥青混合料的组成设计。 试1石油沥青的针入度、延度和软化点试验 试3．1．1石油沥青的针入度试验 1.试验目的 沥青的针入度是在规定温度和时间内，在规定的荷载作用下，标准针垂直贯入试样的深度，以0.1mm表示，非经注明，试验温度为25℃，荷载（包括标准针、针的连杆与附加砝码的质量）为100ｇ±0.1g，时间为5s。 测定沥青的针入度，可以了解粘稠沥青的粘结性并确定其标号。 2.试验仪具 （1）针入度仪：凡能保证针和针连杆在无明显摩擦下垂直运动，并能指示标准针贯入沥青试样深度准确至0.1mm的仪器均可使用。针和针连杆组合件总质量为50g±0.05g，另附50g±0.05g砝码一只，试验时总质量为100g±0.05g。仪器设有放置平底玻璃保温皿的平台， 并有调解水平的装置，针连杆应与平台相垂直。仪器设有针连 杆制动标钮，使针连杆可自由下落。针连杆容易装卸，以便检 查其质量。仪器还设有可自由转动与调解距离的悬臂，其端部 有一面小镜或聚光灯泡，借以观察针尖与试样表面接触情况如 试图3-1。当为自动针入度仪时，各项要求与此项相同，温度 采用温度传感器测定，针入度值采用位移计测定，并能自动显 示和记录，且应对自动装置的准确性经常校验。为提高测试精 密度，不同温度的针入度试验宜采用自动针入度仪进行。 （2）标准针由硬化回火的不锈钢制成，洛氏硬度HRC54～ 60，表面粗糙度Ra0.2μm～0.3μm，针及针杆总质量 2.5g± 0.05g，针杆上应打印有号码标志，针应设有固定用装置盒，以试图3-1 沥青针入度仪 免碰撞针尖，每根针必须附有计量部门的检验单，并定期进行1-齿杆；2-连杆；3-揿钮；4-镜；检验，其尺寸及形状如试图3-2。5-试样；6-底脚螺丝；7-度盘；8-转盘
10.2 沥青路面材料的力学特性与温度稳定性——这三个你仔细看一下吧 10.2.1 沥青混合料的强度特性 表征沥青混合料力学强度的参数是：抗压强度、抗剪强度和抗拉（包括抗弯拉）强度。一般沥青混合料均具有较高的抗压强度，而抗剪和抗拉强度则较低。因此，沥青路面的损坏，往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。 1、抗剪强度(shearing strength) 沥青混合料的剪切破坏可按摩尔一库仑原理进行分析。材料在外力作用下如不产生剪切破坏，则应具备下列条件： τmax< σ tg φ+c （2-4） 式中：τmax — 在外荷载作用下，某一点所产生最大的剪应力； σ — 在外荷载作用下，在同一剪切面上的正应力； c — 材料的粘结力； φ — 材料的内摩阻角； 在沥青路面的最不利位置取一单元体，设其三个方向的主应力为σ1、σ2和σ3，且σ1>σ2>σ3。由于单元体中最不利的剪切条件取决于σ1和σ3，故仅根据σ1和σ3分析单元体的应力状况。图2-17为单元体应力状况的摩尔圆。 图2-17 应力状况摩尔圆图 图2-18 三轴剪切实验装置 1-压力环；2-活塞；3-出水口；4-保温罩；5-进水口；6-接压力盒；7-试件；8-接水银压力计 从图2-17可得： ()φσστcos 2131-= （2-5） ()φφφσσσ2231sin cos 21tg c -+= （2-6）
将式(2-5)、(2-6)代人式(2-4)得： ()()[]c ≤+--φσσσσφsin cos 213131 （2-7a ） ()c tg ≤--φτσφτmax max cos (2-7b) 式(2-7a)或(2-7b)为沥青路面材料强度的判别式。 式左端称为活动剪应力，当活动剪应力等于粘结力c 时，材料处于极限平衡，若大于粘结力c ，材料出现塑性变形。 根据式(2-7a)或(2-7b)可求得沥青路面材料应具有的c 和Φ值。 c 和Φ值可通过三轴剪切试验取得。三轴剪切试验的装置如图2-18所示。 三轴剪切试验所用试件的直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件的高与直径之比应大于 2。矿料最大粒径小于25cm 时，试件直径为10cm ，高为20m 。试验时，将一组试件分别在不同侧压力下以一定加荷速度施加垂直压力，直至试件破坏。此时测得的最大垂直压力，即为沥青混合料的最大主应力σ1 ,侧压力即为最小主应力σ3(σ1=σ3)。根据各试件的侧压力和最大垂直压力给出相应的摩尔圆，这些圆的公切线称为摩尔包线，切线与τ轴相交的截距即为粘结力，切线的斜率即为内摩阻角Φ（见图2-19)。 由于温度对沥青混合料的抗剪强度有很大的影响，故试件应在高温条件(65℃或50℃)下进行测试。 粘结力c 和内摩阻角Φ值，也可根据无侧限抗压和轴向拉伸试验取得的抗压强度和抗拉强度来计算： 抗压强度 ??? ??+=242φπctg R （2-8） 抗拉强度 ??? ??+= 242φπtg c r （2-9） 从式（2-8）或（2-9）可得： ??? ??+-=r R r R －1sin φ （2-10） Rr c 5.0= （2-11）
公路工程沥青及沥青混合料试验规程 2 术语 2.1.1 沥青的密度 沥青在规定温度下单位体积所具有的质量，以g/cm3计。 2.1.2 沥青的相对密度 在同一温度下，沥青质量与同体积的水质量之比值，无量纲。 2.1.3 针人度 在规定鍵和时间内，附加一定质量的标准针垂直贯入沥的深度，以0.1mm计。 2.1.4 针人度指数 沥青结合料的温度感应性指标，反映针入度随温度而变化的程度，由不同温度的针入度按规定方法计算得到，无量纲。 2.1.5 延度 规定形态的沥青试样，在规定温度下以一定速度受拉伸至断开时的长度，以cm计。 2.1.6 软化点(环球法) 沥青试样在规定尺寸的金属环内，上置规定尺寸和质量的钢球，放于水或甘油中，以规定的速度加热，至钢球下沉达规定距离时的温度，以℃计。 2.1.7 沥青的溶解度 沥青试样在规定溶剂中可溶物的含量，以质量百分率表示。 2.1.8 蒸发损失 沥青试样在163℃温度条件下加热并保持5h后质量的损失，以百分率表示。 2.1.9 闪点 沥青试样在规定的盛样器内按规定的升温速度受热时所蒸发的气体以规定的方法与试焰接触，初次发生一瞬即灭的火焰时的温度，以℃计。盛样器对黏稠沥青是克利夫兰开口杯(简称COC)，对液体沥青是泰格开口
杯(简称TOC)。 2.1.10 弗拉斯脆点 涂于金属片上的沥青薄膜在规定条件下，因冷却和弯曲而出现裂纹时的温度，以℃计。 2.1.11沥青的组分分析 按规定方法将沥青试样分离成若干个组成成分的化学分析方法。 2.1.12 沥青的黏度 沥青试样在规定条件下流动时形成的抵抗力或内部阻力的度量，也称黏滞度。 2.1.13 沥青、混合料的密度 压实沥青混合料常温条件下单位体积的干燥质量，以g/cm3计。 2.1.14枥青混合料的相对密度 同一温度条件下压实沥青混合料试件密度与水密度的比值，无量纲。 2.1.15浙青混合料的理大密度 假设压实沥青混合料试件全部为矿料(包括矿料自身内部的孔隙)及沥青所占有、空隙率为零的理想状态下的最大密度，以g/cm3计。 2.1.16沥青混合料的理论最大相对密度 同一温度条件下沥青混合料理论最大密度与水密度的比值，无量纲。 2.1.17沥青混合料的表观密度 沥青混合料单位体积(含混合料实体体积与不吸收水分的内部闭口孔隙体积之和)的干质量，又称视密度，由水中重法测定(仅适用于吸水率小于0.5%的沥青混合料试件)，以g/cm3计。 2.1.18沥青混合料的表观相对密度 沥青混合料表观密度与同温度水密度的比值，无量纲： 2.1.19沥青混合料的毛体积密度 压实沥青混合料单位体积(含混合料的实体矿物成分及不吸收水分的闭口孔隙、能吸收水分的开口孔隙等颗粒表面轮廓线所包围的全部毛体积)的干质量，以g/cm3计。 2.1.20沥青混合料的毛体积相对密度
高性能沥青路面（SBS改性沥青Superpave-20）中面层施工指导意见（修订版） Superpave沥青混合料采用旋转压实仪成型试件，依据沥青混合料初始、设计和最大旋转压实次数时的密实度以及在设计压实次数时的空隙率、矿料间隙率、沥青填隙率、填料与有效沥青之比进行沥青混合料的组成设计。它在沥青混合料组成设计时首先依据石料的性质进行级配组成设计，然后再进行油石比的选择。在吸收国外先进设计方法的基础上，结合我省试验研究成果，制定了《高性能沥青路面（SBS改性沥青Superpave20）中面层施工指导意见（修订版）》，以指导我省高速公路沥青路面中面层施工。 沥青路面中面层采用Superpave20结构时其厚度不小于6cm。其沥青混合料级配应满足表一和表二，技术指标应满足表三和表四。 Superpave20设计集料级配限制区界限表一 Superpave20设计集料级配控制点界限表二 一、材料要求 1、沥青沥青面层采用SBS改性沥青，其技术要求见表五。 沥青性能整套检验由省高指委托有关试验单位进行，各施工单位
和驻地监理组工地试验室、市高指中心试验室按苏高技（2004）203号《关于进一步明确高速公路沥青路面原材料检测项目和检测频率的通知》规定对到场沥青进行检测，并留样备检。 Superpave20技术指标表表三 Superpave20混合料马歇尔技术指标表表四 2、粗集料应采用石质坚硬、清洁、不含风化颗粒、近立方体颗粒的碎石，粒径大于2.36mm。中面层采用石灰岩等碱性石料，应选用反击式破碎机轧制的碎石，严格控制细长扁平颗粒含量，以确保粗集料的质量。集料质量应从源头抓起，派专人进驻集料加工厂，对不合格的集料不得装车、装船，对进场粗集料按苏高技（2004）203号文规定进行检验。粗集料技术要求见表六。 3、细集料采用坚硬、洁净、干燥、无风化、无杂质并有适当级配的人工轧制的米砂，石质为石灰岩，不能采用山场的下脚料。对进场细集料，按苏高技（2004）203号文规定进行检查。细集料规格见表七。 4、填料宜采用石灰岩碱性石料经磨细得到的矿粉。矿粉必须干燥、清洁，矿粉质量技术要求见表八，进场填料按苏高技（2004）
沥青混合料的特性 虽然沥青混合料中单个材料的性能对混合料的性能起十分重要的作用，但是，由于沥青混合料中沥青和集料组成统一的系统，其组合特性对沥青混合料的性能影响更大。沥青混合料性能指标包括永久变形、疲劳开裂、低温开裂、应力—应变特性、强度特性。 1．永久变形 永久变形是在重复荷载的作用下路面塑性变形的累积，它是一种不可恢复的变形。轮迹线上的变形一般认为主要有两个原因： 一是作用在土基、底基层、基层和沥青表面层的重复应力较大，虽然面层材料对减少这种类型的车辙起着很重要的作用，但一般认为路面车辙是路面的一种结构组合问题，对于路面面层很薄的结构层车辙较为严重，主要是因为面层太薄而导致，作用在路基顶面的应力较大；对于路面结构在水的作用下土基较为软弱的情况，主要是由于土基的累积变形而引起。路面软化产生的车辙见图9-7。 二是路面面层在重复荷载的作用下的累积变形，这种累积变形是由于沥青面层抵抗重复荷载的抗剪强度较小，一般这种车辙是由于沥青面层的强度太弱。路面的永久变形是由于面层和土基两个原因总和引起。沥青软化产生的车辙见图9-8。 沥青路面的车辙主要是因为在荷载的作用下产生的很小但不可恢复的永久变形累积引起的。沥青混合料的剪切应力将导致垂直变形和侧向流动，当荷载作用足够的次数以后，路面的累积永久变形不断增加，车辙就出现。路面出现车辙以后，由于在辙槽内的水将导致水溅或结冰而影响行车安全。 当沥青稠度低、加载时间长或温度较高时，沥青混合料表现为弹—粘一塑性体，应力重复作用下将会出现较大数量的累积变形。 对沥青混合料永久变形特性的研究，可利用静态蠕变（单轴受压）试验或重复三轴压缩试验进行。前一种试验较简单，而后一种试验同实际受力状况相符，但二者所得到的累积应变一时间关系的规律基本一致，因为重复应力下塑性应变的逐步累积实质上也是一种蠕变现象。 密实型沥青碎石混合料经受重复三轴试验的结果表明，塑性应变量承重复作用次数而增加，温度越高，塑性应变累积量越大。许多试验结果表明，在同一
道 路 综 合 试 验 指 导 书 ［试验内容和学习要求］ 本章选编了（ 1）石油沥青的针入度、延度和软化点试验； （2）沥青的脆点试验；（3）石料的抗压强度和磨 耗试验；（4）沥青的粘附性试验；（5）粗、细集料及矿粉的筛析试验； （6）沥青混合料组成设计；（7）沥青混合 料的制备；（8）沥青混合料的物理指标测定； （9）沥青混合料马歇尔稳定度试验； （10）沥青混合料车辙试验等 十个试验。 要求学生通过试验：（1）掌握沥青三大指标测定方法并会确定其称号； （2） 了解沥青脆点的试验方法； （3） 了解石料抗压、磨耗的试验方法，并会确定其等级； （4）掌握沥青的粘附性试验，并能确定其等级； （5）掌握筛 析试验方法，并会进行矿质混合料组成设计； （6）掌握沥青混合料马歇尔稳定度试验，了解车辙试验，并且能够 确定沥青最佳用量，从而完成沥青混合料的组成设计。 试1石油沥青的针入度、延度和软化点试验 试3. 1. 1石油沥青的针入度试验 1.试验目的 沥青的针入度是在规定温度和时间内，在规定的荷载作用下，标准针 垂直贯入试样的深度，以 0.1mm 表示，非经注明，试验温度为 25C ，荷 载（包括标准针、针的连杆与附加砝码的质量）为 100g± 0.1g ，时间为 5s 。 测定沥青的针入度，可以了解粘稠沥青的粘结性并确定其标号 2.试验仪具 指示标准针贯入沥青试样深度准确至 0.1mm 的 器 均可使用。针和针连杆组合件总质量为 50g 0.05g ，另附50g ± 0.05g 砝码一只，试验时总 量为100g ± 0.05g 。仪器设有放置平底玻璃保温 （1）针入度仪：凡能保证针和针连杆在无明显摩擦下垂直运动, 并能 仪 士 质