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沥青混合料的组成结构形式种类及其特点
沥青混合料是一种复合材料，主要由沥青、粗骨料、细骨料、矿粉组成，有的还加入聚合物和木纤维素；由这些不同质量和数量的材料混合形成不同的结构，并具有不同的力学性质。
按级配原则构成的沥青混合料，其结构组成可分为三类，种类及特点具体如下：
一、悬浮-密实结构。
这种由次级集料填充前级集料（较次级集料粒径稍大）空隙的沥青混合料，具有很大的密度，但由于各级集料被次级集料和沥青胶浆所分隔，不能直接互相嵌锁形成骨架，因此该结构的特点是：具有较大的黏聚力，但内摩擦角较小，高温稳定性较差。
二、骨架-空隙结构。
此结构粗集料所占比例大，细集料很少甚至没有。
粗集料可互相嵌锁形成骨架；但细集料过少容易在粗集料之间形成空隙。
这种结构的特点是：内摩擦角较高，但黏聚力也较低。
三、骨架-密实结构。
较多数量的粗集料形成空间骨架，相当数量的细集料填充骨架间的空隙形成连续级配，这种结构的特点是：不仅内摩擦角较高，黏聚力也较高。
三种结构的沥青混合料由于密度、空隙率、矿料间隙率不同，使它们在稳定性上亦有显著差别。
几种典型沥青混合料性能的比较几十年来,为了提高沥青路面的使用性能,延长使用寿命,克服车辙、水损坏等常见的沥青路面损坏现象,人们对沥青混合料组成采取了各种措施,控制孔隙率、采取S形级配,使用改性沥青,添加纤维是近年来最常见的方法。
而改性沥青、纤维的广泛使用,使得从混合料结构组成来判断路面使用性能是很有必要的。
标签：沥青混合料;组成结构;S形级配空隙率1 几种典型沥青混合料依据沥青混合料组成结构理论,沥青混合料组成结构类型可主要分为悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构三种类型。
这三种结构类型在现今被人们所熟知的有:AC、SMA、SAC、Superpave混合料、OGFC、ATB、AK、ATPB等等。
几种混合料的级配见表1。
(1)AC是传统连续密级配沥青混凝土,在《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)中属于悬浮密实结构。
在《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中这种沥青混合料舍弃了原来II型级配混合料,通过对关键筛孔通过率的控制分为粗型和细型。
粗型实际上是AK系列A型的调整型,加强压实度的控制,减小空隙率,级配向骨架密实型靠近。
(2)SMA在我国被称为沥青玛蹄脂碎石混合料,属于骨架密实结构。
它由大比例碎石构成坚固的骨架结构,并由丰富的沥青玛蹄脂填充骨架空隙进行稳定。
(3)SAC为我国自主开发的沥青混合料结构类型,因SAC-16矿料中大于4.75mm的颗粒含量为59%(范围中值),比《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)的AC-16I矿料中大于4.75mm的颗粒含量42.5%多16.5%,故命名为多碎石沥青混凝土。
4.75mm以上碎石含量小于60%的SAC,属于悬浮密实结构;4.75mm以上碎石含量在70%左右,属于骨架密实结构。
(4)Superpave是一种沥青混合料设计法,是美国为寻找一个新的设计体系来克服马歇尔和维姆设计体系造成路面存在的车辙和裂缝这一普遍问题而提出的公路研究计划(SHRP)的一个重要成果。
AC、AK、F、C型沥青砼区别AC型表示一种密实型沥青混凝土结构，是连续性级配，其矿料级配按最大密实原则设计，混合料的强度和稳定性主要取决于沥青与矿料之间的粘聚力，因此，受沥青的性质影响较大，结构高温稳定性差，因其粗集料少、细集料多而呈现悬浮式结构，其表面不够粗糙，耐磨、抗滑、高温抗车辙等性能明显不足，并且矿料间隙率也难以满足要求，通常采用减少沥青用量的方法来满足间隙率的要求，这样使沥青路面的耐久性能降低，表现为结构致密、抗滑性能差，因此，AC型在高等级公路的上面层已很少采用，目前AC型主要因为其结构密实、设计空隙率小，对密水性起到一定作用，路面的水稳定性较好，而常用于沥青混凝土中、下面层。
AK型是一种介于骨架密实型与骨架半空隙型的沥青混凝土结构，由于以粗集料为主，所以防滑性能好，但是，AK结构的设计空隙率大（4%-8%），易出现渗水现象，使用效果不佳，近年来己进行了级配调整，控制设计空隙率在4%后，渗水性减小，可获得粗糙密实的抗滑效果，是高速公路上面层最常采用的结构形式。
I型、Ⅱ型是指沥青混合料按标准压实后的剩余空隙率进行的分类，I型指剩余空隙率为3%-6%、Ⅱ型指剩余空隙率为6%-10%。
根据大量工程实践发现，原规范中面层用AC-20I级配，通过 4.76mm 筛孔的细集料明显太多，沥青混合料呈悬浮密实结构，对高温稳定性不利，易出现车辙。
F型、C型是指沥青混合料按粗、细级配分界筛孔通过率而进行划分的，F型为细级配，是指细集料含量多于粗集料的一种连续级配，沥青混合料呈悬浮密实结构；C型为粗级配，是指粗集料含量多于细集料，以粗集料为主、碎石之间相互嵌挤而成的骨架密实型级配；新规范中推荐用级配AC-20C代替AC-20I，主要是增加了粗集料含量。
推荐用级配AC-25C代替原规范AC-25I级配，主要考虑从热稳性和抗疲劳、耐久性方面，适当地减少了细集料，增加了粗集料含量，使新级配介于原I型与II型之间。
沥青混合料第一节沥青混合料概述一、定义：将一定级配的矿质混合料与具有一定粘度和适当用量的沥青结合料，经充分拌和而形成的混合料。
二、分类：1、按矿质集料级配类型分类：1）连续级配沥青混合料：矿料级配组成中从大到小各级粒径都有，按比例相互搭配组成的沥青混合料。
2）间断级配沥青混合料：矿料级配组成中缺少1个或几个粒径档次而形成的沥青混合料2、按矿料级配组成及空隙率大小分类：1）密级配沥青混合料：按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料与沥青结合料拌合而成、设计空隙率较小（3%-6%）的密实式沥青混凝土混合料（以AC表示）和密实式沥青稳定碎石混合料（以A TB表示）。
2）半开级配沥青混合料：由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成、压实后剩余空隙率在6%-12％的半开式沥青碎石混合料（以AM表示）。
3）开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料较少，设计空隙率不小于18％的沥青混合料。
3、按集料公称最大粒径分类：最大粒径：指要求集料100％通过的最小的标准筛筛孔尺寸。
公称最大粒径：混合料中筛孔通过百分率为90%-100%的最小标准筛孔尺寸。
分类：1）、特粗式：公称最大粒径大于31.5mm。
2）、粗粒式：公称最大粒径为26.5mm或31.5mm。
3）、中粒式：公称最大粒径为16mm或19mm。
4）、细粒式：公称最大粒径为9.5mm或13.2mm5）、砂粒式：公称最大粒径小于9.5mm。
4、按制造工艺分类：1）热拌沥青混合料：经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青在专门设备中加热拌和而成，保温运输至施工现场，并在热态下进行摊铺和压实的混合料。
2）冷拌沥青混合料：在常温下拌和、铺筑的沥青混合料，所用结合料通常为液体沥青或乳化沥青。
3）再生沥青混合料：把由路面上清除下来的旧沥青混凝土进行加工处理后的混合料。
第二节沥青混合料的组成结构与强度理论2.1沥青混合料组成结构的现代理论表面理论认为，沥青混合料是由粗、细集料和矿粉，大小不同粒径组成密实矿质混合料的骨架，利用沥青胶结料的粘聚力，在加热状态下施工，使沥青包裹在矿料的表面，经过压实固结后，将松散的矿质颗粒胶结成具有一定强度的整体。
一、定义：沥青混合料是一种粘－弹－塑性材料。
它不仅具有良好的力学性质，而且具有一定的高温稳定性和低温柔韧性；用它铺筑的路面平整，无接缝，而具有一定的粗糙度；路面减震、吸声、无强烈反光，使行车舒适，有利于行车安全；此外，沥青混合料施工方便，不需养护，能及时开放交通，且能再生利用。
因此，沥青混合料广泛应用于高速公路、干线公路和城市道路路面。
据统计，我国已建或在建的高速公路路面90％以上采用沥青混合料路面。
沥青混合料是用适量的沥青材料与一定级配的矿质集料经过充分拌和而形成的混合物。
将这种混合物加以摊铺、碾压成型，即成为各种类型的沥青路面。
二、分类：按沥青混合料中剩余空隙率大小的不同，可分为开式沥青混合料、半开式沥青混合料和密实式沥青混合料。
按矿质集料级配类型，可分为连续级配沥青混合料和间断级配沥青混合料。
按沥青混合料施工温度，可分为热拌沥青混合料和常温沥青混合料。
三、组成结构：✓悬浮密实结构：✓骨架孔隙结构：✓骨架密实结构：沥青混合料主要由矿质集料、沥青和空气三相组成，同时还含有水分，是典型的多相多成分体系。
根据粗、细集料的比例不同，其结构组成有三种形式，即悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。
如图7.3.1所示：图7.3.1 沥青混合料矿料骨架类型（a）悬浮密实结构；（b）骨架空隙结构；（c）骨架密实结构四、强度理论：热拌沥青混合料的特点是在施工过程中，将沥青加热至150℃～170℃，矿质集料加热至160℃～180℃，在热态下拌制成沥青混合料，并在热态下摊铺、压实成路面。
经过这样拌制而得到的混合料，沥青能更好的包裹在矿质集料表面，铺筑的路面有较高的强度，且耐久性更好。
五、影响沥青混合料抗剪强度的因素：（一）沥青粘度的影响：沥青的粘度越大，抵抗剪切变形的能力越强。
适当增加沥青用量，将会改善混合料的胶结性能，但当沥青用量进一步增加时，就会出现塑性变形。
因此，混合料中存在最佳沥青用量。
（二）集料的粒径、颗粒形状和表面特征的影响：集料颗粒表面的粗糙度和颗粒形状，对沥青混合料的强度有很大影响。
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。
