第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.1 概述
刚性路面,水泥混凝土路面（水泥混凝土）
道路路面
柔性路面,沥青路面（沥青混合料 )
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系 PAVED WITH REGULAR MIX,
AGE 2 YEAR
使用一般混合料铺面
土
木
工
程
系
8.1.1 基本概念
（ 1） 沥青混合料,
矿质混合料 + 粘结材料 沥青混合料
(粗集料 +细集料 +填料 ） （ 沥青 ）
（ 适当比例拌和 ）
通常定义,
沥青混合料为沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料的总称
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
沥青混凝土混合料 （ Asphalt concrete mixture),
由适当比例的粗集料, 细集料及填料与沥青在严格控制条 件
下拌和而成的沥青混合料,简称 AC。
沥青碎石混合料 （ Asphalt macadan mixture）,
由适当比例的粗集料, 细集料及填料 （ 或不加填料 ） 与沥青
拌和 而成 的沥青混合料,简称 AM 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
?
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
8.1.2 分类
（ 1）按结合料分类,石油沥青混合料
煤沥青混合料
（ 2）按沥青混合料施工的拌制和摊铺温度分类：
热拌热铺沥青混合料
常温沥青混合料
（ 3） 按矿质集料级配类型分类：
连续级配沥青混合料
间断级配沥青混合料
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
(4)按混合料密实度分类：
开级配沥青混凝土混合料,连续型级配混合料, 粒径递减系
数较大, 空隙率大于 15%
密级配沥青混凝土混合料,连续型密级配沥青混合料，粒径
递减系数较小，空隙率小于 10%
半开级配沥青混合料,空隙率介于密级配和开级配之间, 为
10%～ 15%。
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
100
0
50
0.08 0.3 1.18 4.75 19
间断级配 开级配
密级配
三种类型矿料级配曲线
土
木
工
程
系
（ 5） 按最大粒径分类
粗粒式沥青混合料,集料最大粒径等于或大于 26.5mm
中粒式沥青混合料,集料最大粒径为 16mm或 19mm
细粒式沥青混合料,集料最大粒径为 9.5mm或 13.2mm
砂粒式沥青混合料 （ 沥青石屑或沥青砂 ）, 集料最大粒径
等于或小于 4.75mm
特粗式沥青碎石混合料,集料最大粒径 37.5mm以上 。
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
Pavement Structure路面结构
? 40 mm Surface /
? PG 88-10
? 75 mm Open Graded
PG 82-16
? 75 mm Base
? PG 64-22
? 150 mm drain
? 400 mm Lime modified Soil
土
木
工
程
系
8.2 热拌沥青混合料
8.2.1 沥青混合料的组成结构和强度形成原理
1.沥青混合料的组成结构
沥青混合料的组成结构通常按其矿质混合料的组成分为三种结构类型
（ 1）悬浮 -密实结构,连续型密级配
（ 2） 骨架 -空隙结构,连续型开级配
（ 3） 密实 -骨架结构,间断型密级配
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
100
0
三种类型矿料级配曲线
50
0.08 0.3 1.18 4.75 19
间断级配
开级配
密级配
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
图 8.1 沥青混合料结构组成示意图
a) 悬浮 -密实结构； b) 骨架 -空隙结构； c) 密实 -骨架结构
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? 沥青混合料的结构
Active Particles 颗粒
Voids
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? 沥青混合料的结构
Voids
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
2.沥青混合料的强度形成原理
第 8章 沥青混合料
（ 1） 沥青路面的主要破坏形式
高温产生车辙 ——高温时由于抗剪强度不足或塑性变形
过大而产生推挤等现象
低温出现裂缝 ——由于低温时抗拉强度不足或变形能力
较差而产生裂缝现象
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
（ 2） 强度理论,要求沥青混合料在高温时必须具有一定的
抗剪强度和抵抗变形的能力 。
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
第 8章 沥青混合料
式中,?——沥青混合料的抗剪强度, MPa；
c ——沥青混合料的粘聚力, MPa；
?——沥青混合料的内摩擦角, rad。
),( ?? cf?
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
摩尔－库仑包络线：
?
?
? =c+?tg?
?
c
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
悬浮 -密实结构,较高的粘聚力 C，较低的内摩擦角 ?，
骨架 -空隙结构,较低的粘聚力 C，较高的内摩擦角 ?，
密实 -骨架结构,较高的粘聚力 C,较高的内摩擦角 ?，
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? TRUCKING OPERATIONS
? Begin with One Truck on September 2,2003
? Phase in All Trucks by October 1,2003
? Target Completion by September 30,2005
汽车载荷试验
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
?2003 RESEARCH PLAN2003
Structural Experiment结构试验
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
STRUCTURAL SECTION LAYOUT
6英寸厚的密级配碎石基
层
最佳沥青含量下的改性
沥青混合料
最佳沥青含量 +05%情况下
的改性沥青混合料
土
木
工
程
系
Strain Gauges Between HMA
Layers
在 HMA层面之间安装应变仪
土
木
工
程
系
Layout of Gauges仪器布置
Pressure
Cells压力盒
Strain Gauges应变仪
土
木
工
程
系
Completed
Instrumentation
完工的仪器站
Gauge Locations
仪器位置
Data Collection Box
数据采集器
Solar Power太阳能
土
木
工
程
系
（ 3） 影响沥青混合料抗剪强度的因素
1） 影响沥青混合料抗剪强度的内因
① 沥青粘度的影响：
沥青混合料的粘聚力Ｃ随沥青粘度的增加而增加,
同时内摩擦角稍有提高 。
② 沥青与矿料化学性质的影响：
沥青与矿料相互作用与沥青的化学性质和矿粉性质
有关 。
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
图 8.2 沥青在矿粉表面重排结构示意图
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
当 矿粉颗粒之间由 结构沥青 膜所联结 时：
可以获得更大的粘聚力 。
若颗粒之间是 自由沥青 所联结 时：
则具有较小的粘聚力 。
③ 沥青用量的影响,
土
木
工
程
系
不同沥青用量时的沥青混合料结构和 C,φ 值变化示意图
a) 沥青用量不足； b) 沥青用量适中； c) 沥青用量过量
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
④ 矿料比表面积的影响：
矿料的比表面积越大, 形成的沥青
膜越薄, 结构沥青所占的比例越大,
凝聚力越大 。
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
⑤ 矿质集料的级配类型, 粒度, 表面性质的影响
? Surface (5 to 8 cm)
renewed every 15 to
20 years
每 15年更新 5~8cm的面层
? Structure designed
to last 50 years
使用寿命期为 50年的路面结构设计
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2）影响沥青混合料抗剪强度的外因
① 温度的影响：
抗剪强度随温度的升高而降低，
粘聚力 随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦
角的影响较小。
抗剪强度随温度的升高而降低，
粘聚力 随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦
角的影响较小。
② 形变速率的影响, 变形速率对沥青混合料的内摩
擦角 （ ?） 影响较小, 而对沥青混合料的粘聚力 （ c）
影响则较为显著 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? 温度对 沥青混合料抗剪强度的影响
400
300
200
100
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
10 20 30 40 50 60 T(?C)
c ?
?=f(T)
c=f(T)
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? 形变速率 对沥青混合料抗剪强度 的影响
400
300
200
100
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
1 2 3 4 5
c ?
c=f(v)
?=f(v)
V
土
木
工
程
系
A PAVEMENT WITH SOME PROBLEMS
一条存在一些问题的路面
土
木
工
程
系
? At endAt end of race
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.2.2 沥青混合料的组成材料
1.道路石油沥青
（ 1） 道路石油沥青的质量,应满足表 7.3的要求
（ 2） 沥青标号选用要求：
宜根据公路等级, 气候条件, 交通条件, 路面类
型及在结构层中的层位及受力特点, 施工方法等,
结合当地的使用经验, 经技术论证后确定 。
（ 3） 道路石油沥青贮存,必须按品种, 标号分开存放,
沥青在储罐中的贮存温度宜在 130℃ ～ 170℃ 的范围
内 。 沥青在贮运, 使用和存放过程中要注意做好防
水措施 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2.粗集料
（ 1）选用要求,碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣和矿渣
等 均可选用，但高速公路和一级公路不得
使用筛选砾石和矿渣。
（ 2） 质量要求
1） 级配,粗集料的级配应满足表 8.1的规定 。
2） 综合性质,物理, 力学, 化学质量应符合表 8.2,表 8.3
的要求 。
3） 破碎砾石的要求,应采用粒径大于 50mm,含泥量不大于
1%的砾石轧制, 破碎砾石的破碎面应
符合表 8.4的要求 。
土
木
工
程
系
表 8.1 沥青混合料用粗集料规格
规
格
公称
粒径
/mm
通过下列筛孔（方孔筛）的质量百分率 /%
106 75 63 53 37.5 31.5 26.5 19.0 13.2 9.5 4.75 2.36 0.6
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
S12
S13
S14
40～
75
40～
60
30～
60
25～
50
20～
40
15～
30
10～
30
10～
25
10～
20
10～
15
5～ 15
5～ 10
3～ 10
3～ 5
100 90～
100
100
100
—
90～
100
90～
100
100
—
—
—
90～
100
100
0～
15
0～
15
—
—
90～
100
100
100
—
—
0～
15
—
—
90～
100
90～
100
100
0～ 5
0～ 5
—
0～
15
—
—
—
90～
100
100
0～ 5
—
0～
15
—
—
—
90～
100
100
100
0～ 5
—
0～
15
—
0～
15
—
90～
100
90～
100
100
100
0～ 5
—
0～
15
—
0～
15
0～
15
40～
70
90～
100
90～
100
100
0～ 5
0～ 5
0～ 5
0～ 5
0～ 5
0～
15
0～
15
40～
70
90～
100
0～ 5
0～ 5
0～
20
0～
15
0～ 5
0～ 3
土
木
工
程
系
表 8.2 沥青混合料用粗集料技术要求
指 标 单位
高速公路、一级公路
其他等级公路
表面层 其他层
石料压碎值 不大于 % 26 28 30
洛杉矶磨耗损失 不大于 % 28 30 40
相对表观密度 不小于 — 2.60 2.50 2.45
吸水率 不大于 % 2.0 3.0 3.0
坚固性 不大于 % 12 12 —
针片状颗粒含量 （ 混合料 ） 不大于
其中粒径大于 9.5mm 不大于
其中粒径小于 9.5mm 不大于
%
15
12
18
18
15
20
20
—
—
水洗法＜ 0.075mm颗粒含量 不大于 % 1 1 1
软石含量 不大于 % 3 5 5
注：
① 坚固性试验根据需要进行 。
② 用于高速公路, 一级公路时, 多孔玄武岩的
视密度可放宽至 2.45t/m3,吸水率可放宽至 3%，
但须得到建设单位的批准, 且不得用于 SMA路
面 。
③对 S14规格的粗集料，针片状颗粒含量可不
予要求，＜ 0.075mm颗粒含量可放宽到 3%。
土
木
工
程
系
表 8.3 粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求
雨量气候区 1（潮湿区） 2（湿润区） 3（半干区） 4（干旱区）
年降雨量 /mm > 1000 1000～ 500 500～ 250 < 250
粗集料的磨光值 PSV不小
于高速公路、一级公路表
面层
42 40 38 36
粗集料与沥青的粘附性不
小于高速公路、一级公路
表面层高速公路、一级公
路的其他层次及其他等级
公路的各个层次
54 44 43 33
土
木
工
程
系
表 8.4 粗集料对破碎面的要求
路面部位或混合料类型
具有一定数量破碎面颗粒的含量 /%
1个破碎面 2个或 2个以上破碎面
沥青路面表面层
高速公路、一级公路
其他等级公路
100
80
90
60
沥青路面中下面层、基层
高速公路、一级公路
其他等级公路
90
70
80
50
SMA混合料 100 90
贯入式路面 80 60
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3.细集料
（ 1） 选用要求,天然砂, 机制砂, 石屑 。
（ 2） 物理, 化学性质要求,质量应符合表 8.5的规定 。
（ 3） 级配,通常宜采用粗, 中砂, 规格应符合表 8.6,表 8.7
的规定 。
土
木
工
程
系
表 8.5 沥青混合料用细集料质量要求
项 目 单 位 高速公路、一级公路 其他等级公路
表观相对密度
不小于 t/m3 2.50 2.45
坚固性（ > 0.3mm部分）
不小于 % 12 —
含泥量（小于 0.075mm的含量）
不大于 % 3 5
砂当量
不小于 % 60 50
亚甲蓝值
不大于 g/kg 25 —
棱角性（流动时间）
不小于 s 30
——
土
木
工
程
系
表 8.6 沥青混合料用天然砂规格
筛孔尺寸
通过各孔筛的质量百分率 /%
粗砂 中砂 细砂
9.5 100 100 100
4.75 90～ 100 90～ 100 90～ 100
2.36 65～ 95 75～ 90 85～ 100
1.18 35～ 65 50～ 90 75～ 100
0.6 15～ 30 30～ 60 60～ 84
0.3 5～ 20 8～ 30 15～ 45
0.15 0～ 10 0～ 10 0～ 10
0.075 0～ 5 0～ 5 0～ 5
土
木
工
程
系
规格
公称粒
径 /mm
水洗法通过各筛孔的质量百分率 /%
9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
S15 0～ 5 100 90～100 60～ 90 40～ 75 20～ 55 7～ 40 2～ 20 0～ 10
S16 0～ 3 — 100 80～100 50～ 80 25～ 60 8～ 45 0～ 25 O～ 15
表 8.7 沥青混合料用机制砂或石屑规
格
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
4.填料
（ 1） 选用要求,矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的
强基性岩石等憎水性石料磨细得到
的矿粉 。
（ 2） 质量要求,应符合表 8.8的规定 。
（ 3）其他要求,拌和机的粉尘可作为矿粉的一部分回
收，但每盘用量不得超过填料总量的
25 %，掺有粉尘填料的塑性指数不得
大于 4%。
土
木
工
程
系
项 目 单 位 高速公路、一级公 路 其他等级公路
表观密度 不小于 t/m3 2.50 2.45
含水量 不大于 % 1 1
粒度范围 < 0.6mm
< 0.15mm
< 0.075mm
%
%
%
100
90～ 100
75～ 100
100
90～ 100
70～ 100
外观 — 无团粒结块
亲水系数 — < 1
塑性指数 — < 4
加热安定性 — 实测记录
表 8.8 沥青混合料用矿粉质量要求
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.2.3 沥青混合料的技术性质和技术标准
1,沥青混合料的技术性质
（ 1） 高温稳定性
1） 定义：
是指沥青混合料在夏季高温 （ 通常为 60℃ ） 条件下,
经车辆荷载长期重复作用后, 不产生车辙和波浪等病
害的性能 。
2） 评价方法, 马歇尔稳定度, 动稳定度 等
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3） 马歇尔试验
三项指标：马歇尔稳定度, 流值和马歇尔模数 。
① 稳定度,指标准试件在规定温度和加荷速度下, 在马歇
尔仪中最大的破坏荷载, 单位,kN。
② 流值,达到最大破坏荷重时试件的垂直变形, 单位,mm。
③ 马歇尔模数, 由稳定度和流值计算得到, 即为稳定度除
以流值的商 。 可以间接地反映沥青混合料的抗
车辙能力 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
FL
MS
T ?
式中,T——马歇尔模数,kN/mm；
MS——稳定度,kN；
FL——流值,mm。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
4） 车辙试验
动稳定度,
将沥青混合料制成 30Omm× 30Omm× 50mm
的标准试件，在 60℃ 的温度条件下，以一定
荷载的轮子（轮压 0.7MPa）,在同一轨迹上作
一定时间的反复行走，形成一定的车辙深度，
然后计算试件变形 1mm所需试验车轮行走的次
数 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
21
12
12 42)( cc
dd
ttDS ??
?
???
式中,DS——沥青混合料动稳定度，次 /mm；
d1,d2——时间和的变形量,mm；
42——每分钟行走次数，次 /min；
c1——试验机修正系数，曲柄连杆驱动试件的变速行
走方式为 1.0；链驱动试验轮的等速方式为 1.5；
c2——试验修正系数，试验室制备的宽 300mm的试件
为 1.0；从路面切割的宽 150mm的试件为 0.8。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 2） 低温抗裂性
沥青混合料要具有低温的抗裂性, 以保证
路面在冬季低温时不产生裂缝 。
（ 3） 疲劳特性
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 4） 耐久性
1） 影响沥青混合料耐久性的因素
① 材料的影响,沥青的化学性质, 沥青用量, 矿料
的矿物成分, 沥青混合料的组成结构等 。
② 沥青混合料的组成结构,主要以其空隙率和饱和
度表征 。 沥青混合料水稳定性与空隙率有关 。
2） 耐久性评价指标,采用空隙率, 矿料间隙率, 饱和
度和残留稳定度等指标 。
（ 5） 抗滑性
（ 6） 施工和易性
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2.沥青混合料的技术标准
（ 1） 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准
我国现行标准 JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术
规范, 对热拌沥青混合料马歇尔试验的技术要求如表 8.9。
重载交通是指设计交通量在 1000万辆以上的路段, 长大坡
度的路段按重载交通考虑 。
（ 2） 沥青混合料高温稳定性车辙试验的技术标准
按规定方法进行车辙试验, 动稳定度应符合表 8.10的要求 。
土
木
工
程
系
表 8.9 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准
试验指标 单位
高速公路、一级公路
其他等级
公路
行
人
道
路
夏炎热区
（ 1-1,1-2,1-3,1-4区 ）
夏热区及夏凉区 （ 2-1,2-2、
2-3,2-4,3-2区 ）
中轻交通 重载交通 中轻交通 重载交通
击实次数 （ 双面 ） 次 75 50 50
试件尺寸 mm Ф101.6mm× 63.5mm
空隙率 VV
深约 9Omm
以内 % 3～ 5 4～ 6 2～ 4 3～ 5 3～ 6
2～
4
深约 90mm
以下 % 3～ 6 2～ 4 3～ 6 3～ 6
—
稳定度 MS 不小于 kN 8 5 3
流值 FL mm 2～ 4 1.5～ 4 2～ 4.5 2～ 4 2～ 4.5 2～5
矿料
间隙率
VMA/%
不小于
设计空隙
率
/%
相应于以下公称最大粒径 /mm的最小 VMA及 VFA技术要求 /%
26.5 19 16 13.2 9.5 4.75
2 10 11 11.5 12 13 15
3 11 12 12.5 13 14 16
4 12 13 13.5 14 15 17
5 13 14 14.5 15 16 18
6 14 15 15.5 16 17 19
沥青饱和度 VFA/% 55～ 70 65～ 75 70～ 85
注,① 对空隙率大于 5%的夏炎热区重载交通路段, 施工时应至少提高压实度 1个百分点。
② 当设计的空隙率不是整数时, 由内插确定要求的 VMA最小值。
③ 对改性沥青混合料, 马歇尔试验的流值可适当放宽。
土
木
工
程
系
表 8.10 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求
气候条件与技术指标 相应于下列气候分区所要求的动稳定度 /次 ·mm-1
七月平均最高气温
/℃
及气候分区
> 30 20～ 30 < 20
1.夏炎热区 2.夏热区 3.夏凉区
1-1 1-2 1-3 1-4 2-1 2-2 2-3
2
-
4
3-2
普通沥青混合料
不小于 800 1000 600 800 600
改性沥青混合料
不小于 2400 2800
200
0 2400 1800
SMA
混合
料
非改性
不小于 1500
改性
不小于 3000
OGFC混合料 1500（ 一般交通路段 ）,3000（ 重交通量路段 ）
土
木
工
程
系
气候条件与技术指标 相应于下列气候分区的技术要求 /%
年降雨量 /mm及气候分区
> 1000 500～ 1000 250～ 500 < 250
1.潮湿区 2.湿润区 3.半干区 4.干旱区
浸水马歇尔试验残留稳定度 /% 不小于
普通沥青混合料 80 75
改性沥青混合料 85 80
SMA混合料
普通沥青 75
改性沥青 80
冻融劈裂试验的残留强度比 /% 不小于
普通沥青混合料 75 70
改性沥青混合料 80 75
SMA混
合料
普通沥青 75
改性沥青 80
表 8.11 沥青混合料水稳定性检验技术要求
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 4）沥青混合料低温抗裂性能检验技术标准
宜对密级配沥青混合料在温度 -10℃,
加载速率 5Omm/min的条件下进行弯曲试验,
测定破坏强度, 破坏应变, 破坏劲度模量,
并根据应力应变曲线的形状, 综合评价沥
青混合料的低温抗裂性能 。 沥青混合料的
破坏应变宜不小于表 8.12的要求 。
土
木
工
程
系
表 8.12 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变 （ με） 技术要求
气候条件与技术指标 相应于下列气候分区所要求的破坏应变 /με
年极端最低气温 /℃
及气候分区
< -37.0 -21.5～ -37.0 -9.0～ -21.5 > -9.0
1.冬严寒区 2.冬寒区 3.冬冷区 4.冬温区
1-1 2-1 1-2 2-2 3-2 1-3 2-3 1-4 2-4
普通沥青混合料 不小于 2600 2300 2000
改性沥青混合料 不小于 3000 2800 2500
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 5）沥青混合料渗水系数检验技术标准
渗水试验检验的渗水系数宜符合表 8.13的要求 。
表 8.13 沥青混合料试件渗水系数 /ml·min-1技术要求
级配类型 渗水系数要求 /ml·min-1
密级配沥青混凝土 不大于 120
SMA混合料 不大于 80
OGFC混合料 不小于 实测
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.2.4 热拌沥青混合料配合比设计方法
沥青混合料配合比设计包括：
试验室配合比设计 （ 目标配合比 ）
生产配合比设计
生产配合比验证 （ 试拌试铺配合比调整 ）
1.试验室配合比设计
密级配沥青混合料的目标配合比设计流程图如图 8.5所示,
采用马歇尔试验配合比设计方法 。
土
木
工
程
系
图 8.5 密级配沥青混合料的目标配合比设计流程图
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 1）矿质混合料配合组成设计
1） 选择热拌沥青混合料种类
热拌沥青混合料（ HMA）适用于各种等级
公路的沥青路面。
种类应考虑集料公称最大粒径、矿料级
配、空隙率等因素选择
分类见表 8.14。
土
木
工
程
系
表 8.14
混合料类型
密级配 开级配 半开级配
公称
最大粒径
/mm
最大
粒径
/mm
连续级配 间断级配 间断级配
沥青碎石沥青
混凝土
沥青稳
定碎石
沥青玛蹄
脂碎石
排水式沥青
磨耗层
排水式沥青
碎石基层
特粗式 — ATB-40 — — ATPB-40 — 37.5 53.0
粗粒式
— ATB-30 — — ATPB-30 — 31.5 37.5
AC-25 ATB-25 — — ATPB-25 — 26.5 31.5
中粒式
AC-20 — SMA-20 — — AM-20 19.0 26.5
AC-16 — SMA-16 OGFC-16 — AM-16 16.0 19.0
细粒式
AC-13 — SMA-13 OGFC-13 — AM-13 13.2 16.0
AC-10 — SMA-10 OGFC-10 — AM-10 9.5 13.2
砂粒式 AC-5 — — — — AM-5 4.75 9.5
设计空隙率
/% 3～ 5 3～ 6 3～ 4 > 18 > 18 6～ 12 — —
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2）确定工程设计级配范围
沥青混合料设计级配范围由工程设计
文件或招标文件规定，级配沥青混合料
的设计级配宜根据公路等级、气候及交
通条件按表 8.15、表 8.16规定确定。
土
木
工
程
系
表 8.15
混合料类型 公称最大粒 径 用以分类的关键性筛孔
粗型密级配 细型密级配
名称 关键性筛孔通过率 /% 名称 关键性筛孔通过率 /%
AC-25 26.5 4.75 AC-25C < 40 AC-25F > 40
AC-20 19 4.75 AC-20C < 45 AC-20F > 45
AC-16 16 2.36 AC-16C < 38 AC-16F > 38
AC-13 13.2 2.36 AC-13C < 40 AC-13F > 40
AC-10 9.5 2.36 AC-10C < 45 AC-10F > 45
土
木
工
程
系
表 8.16
级配类型
通过下列筛孔 /mm的质量百分率 /%
31.
5
26.
5 19 16
13.
2 9.5
4.7
5
2.3
6
1.1
8 0.6 0.3
0.1
5
0.0
75
粗
粒
式
AC-
25 100
90
～
100
75
～
90
65
～
83
57
～
76
45
～
65
24
～
52
16
～
42
12
～
33
8～
24
5～
17
4～
13
3～
7
中
粒
式
AC-
20 100
90
～
100
78
～
92
62
～
80
50
～
72
26
～
56
16
～
44
12
～
33
8～
24
5～
17
4～
13
3～
7
AC-
16 100
90
～
100
76
～
92
60
～
80
34
～
62
20
～
48
13
～
36
9～
26
7～
18
5～
14
4～
8
细
粒
式
AC-
13 100
90
～
100
68
～
85
38
～
68
24
～
50
15
～
38
10
～
28
7～
20
5～
15
4～
8
AC-
10 100
90
～
100
45
～
75
30
～
58
20
～
44
13
～
32
9～
23
6～
16
4～
8
砂
粒
式
AC-5 100
90
～
100
55
～
75
35
～
55
20
～
40
12
～
28
7～
18
5～
10
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3） 矿质混合料配合比设计计算
① 材料选择与准备
② 矿料配合比设计
对高速公路和一级公路, 宜在工程设计级配范围
内计算 1～ 3组粗细不同的配合比, 绘制设计级配曲线,
分别位于工程设计级配范围的上方, 中值及下方 。 设
计合成级配不得有太多的锯齿形交错, 且在 0.3～
0.6mm范围内不出现, 驼峰, 。 当反复调整不能满意时,
宜更换材料设计 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 2） 确定最佳沥青用量
1） 预估油石比或沥青用量
① 计算矿料混合料的合成毛体积相对密度
② 计算矿料混合料的合成表观相对密度
③ 预估沥青混合料适宜的油石比或沥青用量 。
④ 确定矿料的有效相对密度
2） 制备马歇尔试件
以预估的油石比为中值，按一定间隔（对密级配沥青混合料
通常为 0.5%，对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为 0.3%～
0.4%），取 5个或 5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试
件。每一组试件的试样数按现行试验规程的要求确定，对
粒径较大的沥青混合料，宜增加试件数量。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3） 测定计算物理指标
① 测定试件的毛体积相对密度和吸水率
② 确定沥青混合料的最大理论相对密度
在成型马歇尔试件的同时, 采用真空法实测各组沥青混合料
的最大理论相对密度 。 当只对其中一组油石比测定最大理
论相对密度时, 也可按式 （ 8.11） 计算其他不同油石比时
的最大理论相对密度 。
③ 计算试件的空隙率、矿料间隙率、有效沥青的饱和度等体
积指标
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
4） 测定力学指标
采用马歇尔试验仪, 测定马歇尔稳定度及流值
5） 确定最佳沥青用量 （ 或油石比 ）
① 绘制沥青用量与物理 -力学指标关系图
② 根据试验曲线, 确定沥青混合料的最佳沥青用量 OACl
③ 确定沥青混合料的最佳沥青用量 OAC2
④ 确定最佳沥青用量 OAC
通常情况下取 OACl及 OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量 OAC。
土
木
工
程
系
图 8.6
土
木
工
程
系
图 8.6
土
木
工
程
系
图 8.6
土
木
工
程
系
图 8.6
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
从图 8.6中得出所对应的空隙率值和矿料间隙率值, 检验是
否能满足热拌沥青混合料规定的最小值的要求 。 OAC宜位于
凹形曲线最小值的贫油一侧 。 当空隙率不是整数时, 按最
小内插法确定, 并将其画入图 8.6中 。
检查图 8.6中相应于此 OAC的各项指标是否均符合马歇尔试
验技术标准 。
⑤ 根据实践经验和公路等级, 气候条件, 交通情况, 调整确
定最佳沥青用量 OAC。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
6） 检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度
① 计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量
② 计算最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度
7） 配合比设计检验
① 高温稳定性检验
② 水稳定性检验
③ 低温抗裂性能检验
④ 渗水系数检验
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2.生产配合比设计阶段
目标配合比确定之后，进入第二个设计阶段，应用实际施工
拌和机进行试拌，以确定施工配合比。
3.生产配合比验证阶段
生产配合比验证阶段, 即试拌试铺阶段 。 按照规范规定的试
验段铺设要求, 进行各种试验,当全部满足要求时, 便可进
入正常生产阶段 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
沥青混合料配合比设计工程实例
[题目 ] 试设计某高速公路沥青混凝土路面用沥青混
合料的配合组成。
[原始资料 ]
1.道路等级 高速公路；
2.路面类型 沥青混凝土；
3.结构层位 三层式沥青混凝土的上面层；
4.气候条件 最低月平均气温 -8℃ ；
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
5.材料性能
（ 1）沥青材料
可供应 A级 70号和 90号两种道路石油沥青。经检验各项技术
性能均符合要求。
（ 2）矿质材料
1）碎石和石屑 石灰石轧制碎石，饱水抗压强度 12OMPa，洛
杉矶磨耗率 12%，粘附性（水煮法） Ⅴ 级，视密度
2.70g/cm3 。
2）砂 黄砂，细度模量属中砂，含泥量及泥块量均 <1%，视
密度 2.65g/cm3。
3）矿粉 石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒
结块，视密度 2.58g/cm3。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
[设计要求 ]
1.根据道路等级、路面类型和结构层位，确定沥青混凝土类型，
并选择矿质混合料的级配范围。根据现有各种矿质材料的
筛析结果，采用图解法确定各种矿料的配合比，并依据题
意对高速公路要求组配的矿质混合料的级配进行调整。
2.通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量。
3.最佳沥青用量按水稳定性检验和抗车辙能力校核。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
[解 ] 1.矿质混合料配合组成设计
1） 确定沥青混合料类型 由题意, 为使上面层具有较好的抗滑性, 选用细
粒式 AC-13C型沥青混凝土混合料 。
2）确定矿质混合料级配范围 按表 8.16查出细粒式 AC-13型沥青混凝土的
矿质混合料级配范围，经调整后的工程级配范围如表 8.18。
级配类型
筛孔尺寸 (方孔筛 )/mm
16.
O 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15
0.07
5
AC-16沥青
混凝土工程
级配范围
下限 100 90 60 30 20 15 10 7 5 4
上限 100 100 80 53 40 30 23 18 12 8
表 8.18 矿质混合料要求级配范围 /%
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3）矿质混合料配合比设计
① 矿质集料筛分试验：
现场取样进行筛分试验,
碎石,10～ 20mm,5～ 10mm,3～ 5mm
石屑
黄砂
矿粉
六种矿质集料的筛析结果列于表 8.19。
土
木
工
程
系
表 8.19
材料名称
筛孔尺寸（方筛孔） /mm
16.O 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过百分率 /%
碎
石
10～
20mm 100 88.6 16.6 O.4 O.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2
5～ 10mm 100 100 99.7 8.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6
3～ 5mm 100 100 100 94.7 3.7 0.5 0.5 0.5 0.5 0.3
石 屑 100 100 100 100 97.2 67.8 40.5 30.2 20.6 4.2
黄砂 100 100 100 100 87.9 62.2 46.4 3.7 3.1 1.9
矿 粉 100 100 100 100 100 100 100 99.8 96.2 84.7
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
② 组成材料配合比设计计算 采用图解法计算组成材料配合
比，如图 8.7所示。由图解法确定各种材料用量为 10～ 20mm
碎石,5～ 10mm碎石,3～ 5mm碎石：石屑：黄砂：矿粉
=34.5%︰ 24%︰ 10.5%︰ 11.5%,13%,6.5%。
③ 调整配合比 从图 8.7可以看出，计算的合成级配曲线接
近级配范围中值。由于高速公路交通量大、轴载重，为使
沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应偏向
级配曲线范围的下限，为此配合比应做调整。
经调整，各种材料用量为
10～ 20mm碎石,5～ 10mm碎石,3～ 5mm碎石：石屑：黄砂：
矿粉 =42%︰ 20%︰ 14%︰ 9%,10%,5%。
调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配曲线的下限。
土
木
工
程
系
图 8.7 矿质混合料配合比计算图
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
4） 马歇尔试验结果分析
（ 1）绘制沥青用量与物理、力学指标关系图
根据表 8.20马歇尔试验结果汇总表，绘制沥青用量与毛体
积密度、空隙率、饱和度、矿料填隙率、稳定度、流值的
关系图，如图 8.9。
土
木
工
程
系
图 8.8 油石比 -马歇尔试验各项指标关系曲线图
土
木
工
程
系
试件
组号
油石比
/%
技 术 指 标
毛体积密
度 ρ s
/g·cm-3
空隙率 VV
/%
矿料间隙
率
VMA/%
沥青饱和
度
VFA/%
稳定性
MS/kN
流值 FL
/mm
1
2
3
4
5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
2.328
2.346
2.354
2.353
2.348
5.8
4.7
3.6
2.9
2.5
17.9
17.6
17.4
17.7
18.4
62.5
69.8
77.5
80.2
83.5
8.7
9.7
10.3
10.2
9.8
2.1
2.3
2.5
2.8
3.7
技术标准 — 3～ 6 不小于 13 65～ 75 ≥8 1.5～ 4
表 8.20 马歇尔试验结果汇总表
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 2）确定最佳沥青用量初始值（ OAC1）
从图 8.9得出：相应于密度最大值的沥青用量 =5.20%，相应
于稳定度最大值的沥青用量 =5.15%，相应于规定空隙率范
围中值的沥青用量 =4.75%，相应于规定饱和度范围中值的
沥青用量 =4.40%。
%87.44/%)40.4%75.4%15.5%20.5(1 ?????O A C
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 3）确定最佳沥青用量初始值（ OAC2）
由图 8.8得，各指标符合沥青混合料技术指标要求的沥青用
量范围,OACmin～ OACmax=4.20%～ 5.20%,则
%70.42/%)20.5%20.4(2 ???O A C
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 4） 综合确定最佳沥青用量 （ OAC）,
按沥青最佳用量初始值 OAC=4.78%检查 VMA符合要求,
取 OAC=4.80%。
（ 5） 最佳沥青用量 （ OAC） 检验
水稳定性检验
采用沥青用量为 4.80%制备马歇尔试件，测定标准马歇尔稳定
度及在浸水 48h后马歇尔稳定度，试验结果列如表 8.21
表 8.21 沥青混合料水稳定性试验结果
油石比 OAC/% 马歇尔稳定度 /kN 浸水马歇尔稳 定度 /kN 浸水残留稳定 度 /% 规范规定残留稳 定度 /%
4.80 8.3 7.6 92 75
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
从表 8.21试验结果可知,OAC=4.80%符合标准要求 。
抗车辙能力检验
以油石比为 4.80%制备沥青混合料试件, 进行抗车辙试
验试验结果如表,表 8.22
沥青用量
OAC /%
试验温度
T/℃
试验轮压
/MPa 试验条件
动稳定度 /
次 ·mm-1
规范规定动稳定度
/次 ·mm-1
4.80 60 0.7 不浸水 1300 1000
从表 8.22试验结果可知,OAC=4.80%的沥青混合料动稳定度均大于 1000次 /mm，
符合高速公路抗车辙能力的规定。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
根据以上试验结果，参考以往工程实践经验，
结合考虑经济因素,
综合决定采用最佳油石比为,
4.80%。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.3 其他沥青混合料
8.3.1 常温沥青混合料
采用液体沥青或乳化沥青, 与矿质混合料常温拌制而成,
亦称为冷铺沥青混合料 。
我国常以乳化沥青作为结合料, 拌制乳化沥青混凝土混
合料或乳化沥青碎石混合料 。
常温沥青混合料的优点：
施工方便, 节约能源, 保护环境 。 目前我国经常采用的
常温沥青混合料, 以乳化沥青碎石混合料为主 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
1.常温沥青碎石混合料的类型及选择
常温沥青碎石混合料的类型, 按其结构层位决定, 通常
路面的面层采用双层式时, 下面层采用粗粒式沥青碎石
AM30,或特粗式沥青碎石 AM40；上面层选用较密实的细
粒式沥青碎石 AM10,AM13或中粒式沥青碎石 AM16。
2.常温沥青碎石混合料的配合组成设计
（ 1） 矿质混合料级配组成
（ 2） 沥青用量
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3.常温沥青碎石混合料的应用
对于 乳化沥青碎石混合料适用于一般道路的沥青路面面
层, 修补旧路坑槽, 及作一般道路旧路改建的加铺层用 。
高速公路, 一级公路, 城市快速路和主干路等, 常温沥
青碎石混合料一般只适用于沥青路面的联结层或平整层 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.3.2 沥青稀浆封层混合料
沥青稀浆封层混合料是由乳化沥青, 石屑 （ 或砂 ）, 添加剂和水
等拌制而成的一种具有流动性的沥青混合料, 简称沥青稀浆混合
料 。
1.沥青稀浆封层混合料的组成
沥青稀浆封层混合料的材料组成如下：
（ 1）结合料 ——乳化沥青，常用阳离子慢凝乳化沥青。
（ 2）集料 ——级配石屑（或砂）组成矿质混合料，最大粒径为 10mm、
5mm或 3mm。
（ 3）填料 ——为提高集料的密实度，需掺加石粉和石灰（或粉煤灰）
等填料。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 4）水 ——为润湿集料，使稀浆混合料具有要求的流动度需掺加适
量的水。
（ 5） 添加剂 ——为调节稀浆混合料的和易性和凝结时间需添加各种
助剂, 如氯化铵, 氯化钠, 硫酸铝, 水泥, 热石灰等 。
2.沥青稀浆封层混合料的类型及应用
沥青稀浆封层混合料按其用途和适应性分为以下三种类型：
（ 1） ES-1型
（ 2） ES-2型
（ 3） ES-3型
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.1 概述
刚性路面,水泥混凝土路面（水泥混凝土）
道路路面
柔性路面,沥青路面（沥青混合料 )
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系 PAVED WITH REGULAR MIX,
AGE 2 YEAR
使用一般混合料铺面
土
木
工
程
系
8.1.1 基本概念
（ 1） 沥青混合料,
矿质混合料 + 粘结材料 沥青混合料
(粗集料 +细集料 +填料 ） （ 沥青 ）
（ 适当比例拌和 ）
通常定义,
沥青混合料为沥青混凝土混合料和沥青碎石混合料的总称
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
沥青混凝土混合料 （ Asphalt concrete mixture),
由适当比例的粗集料, 细集料及填料与沥青在严格控制条 件
下拌和而成的沥青混合料,简称 AC。
沥青碎石混合料 （ Asphalt macadan mixture）,
由适当比例的粗集料, 细集料及填料 （ 或不加填料 ） 与沥青
拌和 而成 的沥青混合料,简称 AM 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
?
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
8.1.2 分类
（ 1）按结合料分类,石油沥青混合料
煤沥青混合料
（ 2）按沥青混合料施工的拌制和摊铺温度分类：
热拌热铺沥青混合料
常温沥青混合料
（ 3） 按矿质集料级配类型分类：
连续级配沥青混合料
间断级配沥青混合料
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
(4)按混合料密实度分类：
开级配沥青混凝土混合料,连续型级配混合料, 粒径递减系
数较大, 空隙率大于 15%
密级配沥青混凝土混合料,连续型密级配沥青混合料，粒径
递减系数较小，空隙率小于 10%
半开级配沥青混合料,空隙率介于密级配和开级配之间, 为
10%～ 15%。
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
100
0
50
0.08 0.3 1.18 4.75 19
间断级配 开级配
密级配
三种类型矿料级配曲线
土
木
工
程
系
（ 5） 按最大粒径分类
粗粒式沥青混合料,集料最大粒径等于或大于 26.5mm
中粒式沥青混合料,集料最大粒径为 16mm或 19mm
细粒式沥青混合料,集料最大粒径为 9.5mm或 13.2mm
砂粒式沥青混合料 （ 沥青石屑或沥青砂 ）, 集料最大粒径
等于或小于 4.75mm
特粗式沥青碎石混合料,集料最大粒径 37.5mm以上 。
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
Pavement Structure路面结构
? 40 mm Surface /
? PG 88-10
? 75 mm Open Graded
PG 82-16
? 75 mm Base
? PG 64-22
? 150 mm drain
? 400 mm Lime modified Soil
土
木
工
程
系
8.2 热拌沥青混合料
8.2.1 沥青混合料的组成结构和强度形成原理
1.沥青混合料的组成结构
沥青混合料的组成结构通常按其矿质混合料的组成分为三种结构类型
（ 1）悬浮 -密实结构,连续型密级配
（ 2） 骨架 -空隙结构,连续型开级配
（ 3） 密实 -骨架结构,间断型密级配
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
100
0
三种类型矿料级配曲线
50
0.08 0.3 1.18 4.75 19
间断级配
开级配
密级配
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
图 8.1 沥青混合料结构组成示意图
a) 悬浮 -密实结构； b) 骨架 -空隙结构； c) 密实 -骨架结构
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? 沥青混合料的结构
Active Particles 颗粒
Voids
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? 沥青混合料的结构
Voids
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
2.沥青混合料的强度形成原理
第 8章 沥青混合料
（ 1） 沥青路面的主要破坏形式
高温产生车辙 ——高温时由于抗剪强度不足或塑性变形
过大而产生推挤等现象
低温出现裂缝 ——由于低温时抗拉强度不足或变形能力
较差而产生裂缝现象
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
（ 2） 强度理论,要求沥青混合料在高温时必须具有一定的
抗剪强度和抵抗变形的能力 。
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
第 8章 沥青混合料
式中,?——沥青混合料的抗剪强度, MPa；
c ——沥青混合料的粘聚力, MPa；
?——沥青混合料的内摩擦角, rad。
),( ?? cf?
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
摩尔－库仑包络线：
?
?
? =c+?tg?
?
c
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
悬浮 -密实结构,较高的粘聚力 C，较低的内摩擦角 ?，
骨架 -空隙结构,较低的粘聚力 C，较高的内摩擦角 ?，
密实 -骨架结构,较高的粘聚力 C,较高的内摩擦角 ?，
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? TRUCKING OPERATIONS
? Begin with One Truck on September 2,2003
? Phase in All Trucks by October 1,2003
? Target Completion by September 30,2005
汽车载荷试验
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
?2003 RESEARCH PLAN2003
Structural Experiment结构试验
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
STRUCTURAL SECTION LAYOUT
6英寸厚的密级配碎石基
层
最佳沥青含量下的改性
沥青混合料
最佳沥青含量 +05%情况下
的改性沥青混合料
土
木
工
程
系
Strain Gauges Between HMA
Layers
在 HMA层面之间安装应变仪
土
木
工
程
系
Layout of Gauges仪器布置
Pressure
Cells压力盒
Strain Gauges应变仪
土
木
工
程
系
Completed
Instrumentation
完工的仪器站
Gauge Locations
仪器位置
Data Collection Box
数据采集器
Solar Power太阳能
土
木
工
程
系
（ 3） 影响沥青混合料抗剪强度的因素
1） 影响沥青混合料抗剪强度的内因
① 沥青粘度的影响：
沥青混合料的粘聚力Ｃ随沥青粘度的增加而增加,
同时内摩擦角稍有提高 。
② 沥青与矿料化学性质的影响：
沥青与矿料相互作用与沥青的化学性质和矿粉性质
有关 。
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
图 8.2 沥青在矿粉表面重排结构示意图
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
当 矿粉颗粒之间由 结构沥青 膜所联结 时：
可以获得更大的粘聚力 。
若颗粒之间是 自由沥青 所联结 时：
则具有较小的粘聚力 。
③ 沥青用量的影响,
土
木
工
程
系
不同沥青用量时的沥青混合料结构和 C,φ 值变化示意图
a) 沥青用量不足； b) 沥青用量适中； c) 沥青用量过量
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
④ 矿料比表面积的影响：
矿料的比表面积越大, 形成的沥青
膜越薄, 结构沥青所占的比例越大,
凝聚力越大 。
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
⑤ 矿质集料的级配类型, 粒度, 表面性质的影响
? Surface (5 to 8 cm)
renewed every 15 to
20 years
每 15年更新 5~8cm的面层
? Structure designed
to last 50 years
使用寿命期为 50年的路面结构设计
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2）影响沥青混合料抗剪强度的外因
① 温度的影响：
抗剪强度随温度的升高而降低，
粘聚力 随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦
角的影响较小。
抗剪强度随温度的升高而降低，
粘聚力 随温度的升高而显著降低，温度变化对内摩擦
角的影响较小。
② 形变速率的影响, 变形速率对沥青混合料的内摩
擦角 （ ?） 影响较小, 而对沥青混合料的粘聚力 （ c）
影响则较为显著 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? 温度对 沥青混合料抗剪强度的影响
400
300
200
100
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
10 20 30 40 50 60 T(?C)
c ?
?=f(T)
c=f(T)
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
? 形变速率 对沥青混合料抗剪强度 的影响
400
300
200
100
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
1 2 3 4 5
c ?
c=f(v)
?=f(v)
V
土
木
工
程
系
A PAVEMENT WITH SOME PROBLEMS
一条存在一些问题的路面
土
木
工
程
系
? At endAt end of race
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.2.2 沥青混合料的组成材料
1.道路石油沥青
（ 1） 道路石油沥青的质量,应满足表 7.3的要求
（ 2） 沥青标号选用要求：
宜根据公路等级, 气候条件, 交通条件, 路面类
型及在结构层中的层位及受力特点, 施工方法等,
结合当地的使用经验, 经技术论证后确定 。
（ 3） 道路石油沥青贮存,必须按品种, 标号分开存放,
沥青在储罐中的贮存温度宜在 130℃ ～ 170℃ 的范围
内 。 沥青在贮运, 使用和存放过程中要注意做好防
水措施 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2.粗集料
（ 1）选用要求,碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣和矿渣
等 均可选用，但高速公路和一级公路不得
使用筛选砾石和矿渣。
（ 2） 质量要求
1） 级配,粗集料的级配应满足表 8.1的规定 。
2） 综合性质,物理, 力学, 化学质量应符合表 8.2,表 8.3
的要求 。
3） 破碎砾石的要求,应采用粒径大于 50mm,含泥量不大于
1%的砾石轧制, 破碎砾石的破碎面应
符合表 8.4的要求 。
土
木
工
程
系
表 8.1 沥青混合料用粗集料规格
规
格
公称
粒径
/mm
通过下列筛孔（方孔筛）的质量百分率 /%
106 75 63 53 37.5 31.5 26.5 19.0 13.2 9.5 4.75 2.36 0.6
S1
S2
S3
S4
S5
S6
S7
S8
S9
S10
S11
S12
S13
S14
40～
75
40～
60
30～
60
25～
50
20～
40
15～
30
10～
30
10～
25
10～
20
10～
15
5～ 15
5～ 10
3～ 10
3～ 5
100 90～
100
100
100
—
90～
100
90～
100
100
—
—
—
90～
100
100
0～
15
0～
15
—
—
90～
100
100
100
—
—
0～
15
—
—
90～
100
90～
100
100
0～ 5
0～ 5
—
0～
15
—
—
—
90～
100
100
0～ 5
—
0～
15
—
—
—
90～
100
100
100
0～ 5
—
0～
15
—
0～
15
—
90～
100
90～
100
100
100
0～ 5
—
0～
15
—
0～
15
0～
15
40～
70
90～
100
90～
100
100
0～ 5
0～ 5
0～ 5
0～ 5
0～ 5
0～
15
0～
15
40～
70
90～
100
0～ 5
0～ 5
0～
20
0～
15
0～ 5
0～ 3
土
木
工
程
系
表 8.2 沥青混合料用粗集料技术要求
指 标 单位
高速公路、一级公路
其他等级公路
表面层 其他层
石料压碎值 不大于 % 26 28 30
洛杉矶磨耗损失 不大于 % 28 30 40
相对表观密度 不小于 — 2.60 2.50 2.45
吸水率 不大于 % 2.0 3.0 3.0
坚固性 不大于 % 12 12 —
针片状颗粒含量 （ 混合料 ） 不大于
其中粒径大于 9.5mm 不大于
其中粒径小于 9.5mm 不大于
%
15
12
18
18
15
20
20
—
—
水洗法＜ 0.075mm颗粒含量 不大于 % 1 1 1
软石含量 不大于 % 3 5 5
注：
① 坚固性试验根据需要进行 。
② 用于高速公路, 一级公路时, 多孔玄武岩的
视密度可放宽至 2.45t/m3,吸水率可放宽至 3%，
但须得到建设单位的批准, 且不得用于 SMA路
面 。
③对 S14规格的粗集料，针片状颗粒含量可不
予要求，＜ 0.075mm颗粒含量可放宽到 3%。
土
木
工
程
系
表 8.3 粗集料与沥青的粘附性、磨光值的技术要求
雨量气候区 1（潮湿区） 2（湿润区） 3（半干区） 4（干旱区）
年降雨量 /mm > 1000 1000～ 500 500～ 250 < 250
粗集料的磨光值 PSV不小
于高速公路、一级公路表
面层
42 40 38 36
粗集料与沥青的粘附性不
小于高速公路、一级公路
表面层高速公路、一级公
路的其他层次及其他等级
公路的各个层次
54 44 43 33
土
木
工
程
系
表 8.4 粗集料对破碎面的要求
路面部位或混合料类型
具有一定数量破碎面颗粒的含量 /%
1个破碎面 2个或 2个以上破碎面
沥青路面表面层
高速公路、一级公路
其他等级公路
100
80
90
60
沥青路面中下面层、基层
高速公路、一级公路
其他等级公路
90
70
80
50
SMA混合料 100 90
贯入式路面 80 60
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3.细集料
（ 1） 选用要求,天然砂, 机制砂, 石屑 。
（ 2） 物理, 化学性质要求,质量应符合表 8.5的规定 。
（ 3） 级配,通常宜采用粗, 中砂, 规格应符合表 8.6,表 8.7
的规定 。
土
木
工
程
系
表 8.5 沥青混合料用细集料质量要求
项 目 单 位 高速公路、一级公路 其他等级公路
表观相对密度
不小于 t/m3 2.50 2.45
坚固性（ > 0.3mm部分）
不小于 % 12 —
含泥量（小于 0.075mm的含量）
不大于 % 3 5
砂当量
不小于 % 60 50
亚甲蓝值
不大于 g/kg 25 —
棱角性（流动时间）
不小于 s 30
——
土
木
工
程
系
表 8.6 沥青混合料用天然砂规格
筛孔尺寸
通过各孔筛的质量百分率 /%
粗砂 中砂 细砂
9.5 100 100 100
4.75 90～ 100 90～ 100 90～ 100
2.36 65～ 95 75～ 90 85～ 100
1.18 35～ 65 50～ 90 75～ 100
0.6 15～ 30 30～ 60 60～ 84
0.3 5～ 20 8～ 30 15～ 45
0.15 0～ 10 0～ 10 0～ 10
0.075 0～ 5 0～ 5 0～ 5
土
木
工
程
系
规格
公称粒
径 /mm
水洗法通过各筛孔的质量百分率 /%
9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
S15 0～ 5 100 90～100 60～ 90 40～ 75 20～ 55 7～ 40 2～ 20 0～ 10
S16 0～ 3 — 100 80～100 50～ 80 25～ 60 8～ 45 0～ 25 O～ 15
表 8.7 沥青混合料用机制砂或石屑规
格
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
4.填料
（ 1） 选用要求,矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的
强基性岩石等憎水性石料磨细得到
的矿粉 。
（ 2） 质量要求,应符合表 8.8的规定 。
（ 3）其他要求,拌和机的粉尘可作为矿粉的一部分回
收，但每盘用量不得超过填料总量的
25 %，掺有粉尘填料的塑性指数不得
大于 4%。
土
木
工
程
系
项 目 单 位 高速公路、一级公 路 其他等级公路
表观密度 不小于 t/m3 2.50 2.45
含水量 不大于 % 1 1
粒度范围 < 0.6mm
< 0.15mm
< 0.075mm
%
%
%
100
90～ 100
75～ 100
100
90～ 100
70～ 100
外观 — 无团粒结块
亲水系数 — < 1
塑性指数 — < 4
加热安定性 — 实测记录
表 8.8 沥青混合料用矿粉质量要求
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.2.3 沥青混合料的技术性质和技术标准
1,沥青混合料的技术性质
（ 1） 高温稳定性
1） 定义：
是指沥青混合料在夏季高温 （ 通常为 60℃ ） 条件下,
经车辆荷载长期重复作用后, 不产生车辙和波浪等病
害的性能 。
2） 评价方法, 马歇尔稳定度, 动稳定度 等
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3） 马歇尔试验
三项指标：马歇尔稳定度, 流值和马歇尔模数 。
① 稳定度,指标准试件在规定温度和加荷速度下, 在马歇
尔仪中最大的破坏荷载, 单位,kN。
② 流值,达到最大破坏荷重时试件的垂直变形, 单位,mm。
③ 马歇尔模数, 由稳定度和流值计算得到, 即为稳定度除
以流值的商 。 可以间接地反映沥青混合料的抗
车辙能力 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
FL
MS
T ?
式中,T——马歇尔模数,kN/mm；
MS——稳定度,kN；
FL——流值,mm。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
4） 车辙试验
动稳定度,
将沥青混合料制成 30Omm× 30Omm× 50mm
的标准试件，在 60℃ 的温度条件下，以一定
荷载的轮子（轮压 0.7MPa）,在同一轨迹上作
一定时间的反复行走，形成一定的车辙深度，
然后计算试件变形 1mm所需试验车轮行走的次
数 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
21
12
12 42)( cc
dd
ttDS ??
?
???
式中,DS——沥青混合料动稳定度，次 /mm；
d1,d2——时间和的变形量,mm；
42——每分钟行走次数，次 /min；
c1——试验机修正系数，曲柄连杆驱动试件的变速行
走方式为 1.0；链驱动试验轮的等速方式为 1.5；
c2——试验修正系数，试验室制备的宽 300mm的试件
为 1.0；从路面切割的宽 150mm的试件为 0.8。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 2） 低温抗裂性
沥青混合料要具有低温的抗裂性, 以保证
路面在冬季低温时不产生裂缝 。
（ 3） 疲劳特性
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 4） 耐久性
1） 影响沥青混合料耐久性的因素
① 材料的影响,沥青的化学性质, 沥青用量, 矿料
的矿物成分, 沥青混合料的组成结构等 。
② 沥青混合料的组成结构,主要以其空隙率和饱和
度表征 。 沥青混合料水稳定性与空隙率有关 。
2） 耐久性评价指标,采用空隙率, 矿料间隙率, 饱和
度和残留稳定度等指标 。
（ 5） 抗滑性
（ 6） 施工和易性
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2.沥青混合料的技术标准
（ 1） 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准
我国现行标准 JTG F40-2004,公路沥青路面施工技术
规范, 对热拌沥青混合料马歇尔试验的技术要求如表 8.9。
重载交通是指设计交通量在 1000万辆以上的路段, 长大坡
度的路段按重载交通考虑 。
（ 2） 沥青混合料高温稳定性车辙试验的技术标准
按规定方法进行车辙试验, 动稳定度应符合表 8.10的要求 。
土
木
工
程
系
表 8.9 密级配沥青混凝土混合料马歇尔试验技术标准
试验指标 单位
高速公路、一级公路
其他等级
公路
行
人
道
路
夏炎热区
（ 1-1,1-2,1-3,1-4区 ）
夏热区及夏凉区 （ 2-1,2-2、
2-3,2-4,3-2区 ）
中轻交通 重载交通 中轻交通 重载交通
击实次数 （ 双面 ） 次 75 50 50
试件尺寸 mm Ф101.6mm× 63.5mm
空隙率 VV
深约 9Omm
以内 % 3～ 5 4～ 6 2～ 4 3～ 5 3～ 6
2～
4
深约 90mm
以下 % 3～ 6 2～ 4 3～ 6 3～ 6
—
稳定度 MS 不小于 kN 8 5 3
流值 FL mm 2～ 4 1.5～ 4 2～ 4.5 2～ 4 2～ 4.5 2～5
矿料
间隙率
VMA/%
不小于
设计空隙
率
/%
相应于以下公称最大粒径 /mm的最小 VMA及 VFA技术要求 /%
26.5 19 16 13.2 9.5 4.75
2 10 11 11.5 12 13 15
3 11 12 12.5 13 14 16
4 12 13 13.5 14 15 17
5 13 14 14.5 15 16 18
6 14 15 15.5 16 17 19
沥青饱和度 VFA/% 55～ 70 65～ 75 70～ 85
注,① 对空隙率大于 5%的夏炎热区重载交通路段, 施工时应至少提高压实度 1个百分点。
② 当设计的空隙率不是整数时, 由内插确定要求的 VMA最小值。
③ 对改性沥青混合料, 马歇尔试验的流值可适当放宽。
土
木
工
程
系
表 8.10 沥青混合料车辙试验动稳定度技术要求
气候条件与技术指标 相应于下列气候分区所要求的动稳定度 /次 ·mm-1
七月平均最高气温
/℃
及气候分区
> 30 20～ 30 < 20
1.夏炎热区 2.夏热区 3.夏凉区
1-1 1-2 1-3 1-4 2-1 2-2 2-3
2
-
4
3-2
普通沥青混合料
不小于 800 1000 600 800 600
改性沥青混合料
不小于 2400 2800
200
0 2400 1800
SMA
混合
料
非改性
不小于 1500
改性
不小于 3000
OGFC混合料 1500（ 一般交通路段 ）,3000（ 重交通量路段 ）
土
木
工
程
系
气候条件与技术指标 相应于下列气候分区的技术要求 /%
年降雨量 /mm及气候分区
> 1000 500～ 1000 250～ 500 < 250
1.潮湿区 2.湿润区 3.半干区 4.干旱区
浸水马歇尔试验残留稳定度 /% 不小于
普通沥青混合料 80 75
改性沥青混合料 85 80
SMA混合料
普通沥青 75
改性沥青 80
冻融劈裂试验的残留强度比 /% 不小于
普通沥青混合料 75 70
改性沥青混合料 80 75
SMA混
合料
普通沥青 75
改性沥青 80
表 8.11 沥青混合料水稳定性检验技术要求
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 4）沥青混合料低温抗裂性能检验技术标准
宜对密级配沥青混合料在温度 -10℃,
加载速率 5Omm/min的条件下进行弯曲试验,
测定破坏强度, 破坏应变, 破坏劲度模量,
并根据应力应变曲线的形状, 综合评价沥
青混合料的低温抗裂性能 。 沥青混合料的
破坏应变宜不小于表 8.12的要求 。
土
木
工
程
系
表 8.12 沥青混合料低温弯曲试验破坏应变 （ με） 技术要求
气候条件与技术指标 相应于下列气候分区所要求的破坏应变 /με
年极端最低气温 /℃
及气候分区
< -37.0 -21.5～ -37.0 -9.0～ -21.5 > -9.0
1.冬严寒区 2.冬寒区 3.冬冷区 4.冬温区
1-1 2-1 1-2 2-2 3-2 1-3 2-3 1-4 2-4
普通沥青混合料 不小于 2600 2300 2000
改性沥青混合料 不小于 3000 2800 2500
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 5）沥青混合料渗水系数检验技术标准
渗水试验检验的渗水系数宜符合表 8.13的要求 。
表 8.13 沥青混合料试件渗水系数 /ml·min-1技术要求
级配类型 渗水系数要求 /ml·min-1
密级配沥青混凝土 不大于 120
SMA混合料 不大于 80
OGFC混合料 不小于 实测
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.2.4 热拌沥青混合料配合比设计方法
沥青混合料配合比设计包括：
试验室配合比设计 （ 目标配合比 ）
生产配合比设计
生产配合比验证 （ 试拌试铺配合比调整 ）
1.试验室配合比设计
密级配沥青混合料的目标配合比设计流程图如图 8.5所示,
采用马歇尔试验配合比设计方法 。
土
木
工
程
系
图 8.5 密级配沥青混合料的目标配合比设计流程图
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 1）矿质混合料配合组成设计
1） 选择热拌沥青混合料种类
热拌沥青混合料（ HMA）适用于各种等级
公路的沥青路面。
种类应考虑集料公称最大粒径、矿料级
配、空隙率等因素选择
分类见表 8.14。
土
木
工
程
系
表 8.14
混合料类型
密级配 开级配 半开级配
公称
最大粒径
/mm
最大
粒径
/mm
连续级配 间断级配 间断级配
沥青碎石沥青
混凝土
沥青稳
定碎石
沥青玛蹄
脂碎石
排水式沥青
磨耗层
排水式沥青
碎石基层
特粗式 — ATB-40 — — ATPB-40 — 37.5 53.0
粗粒式
— ATB-30 — — ATPB-30 — 31.5 37.5
AC-25 ATB-25 — — ATPB-25 — 26.5 31.5
中粒式
AC-20 — SMA-20 — — AM-20 19.0 26.5
AC-16 — SMA-16 OGFC-16 — AM-16 16.0 19.0
细粒式
AC-13 — SMA-13 OGFC-13 — AM-13 13.2 16.0
AC-10 — SMA-10 OGFC-10 — AM-10 9.5 13.2
砂粒式 AC-5 — — — — AM-5 4.75 9.5
设计空隙率
/% 3～ 5 3～ 6 3～ 4 > 18 > 18 6～ 12 — —
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2）确定工程设计级配范围
沥青混合料设计级配范围由工程设计
文件或招标文件规定，级配沥青混合料
的设计级配宜根据公路等级、气候及交
通条件按表 8.15、表 8.16规定确定。
土
木
工
程
系
表 8.15
混合料类型 公称最大粒 径 用以分类的关键性筛孔
粗型密级配 细型密级配
名称 关键性筛孔通过率 /% 名称 关键性筛孔通过率 /%
AC-25 26.5 4.75 AC-25C < 40 AC-25F > 40
AC-20 19 4.75 AC-20C < 45 AC-20F > 45
AC-16 16 2.36 AC-16C < 38 AC-16F > 38
AC-13 13.2 2.36 AC-13C < 40 AC-13F > 40
AC-10 9.5 2.36 AC-10C < 45 AC-10F > 45
土
木
工
程
系
表 8.16
级配类型
通过下列筛孔 /mm的质量百分率 /%
31.
5
26.
5 19 16
13.
2 9.5
4.7
5
2.3
6
1.1
8 0.6 0.3
0.1
5
0.0
75
粗
粒
式
AC-
25 100
90
～
100
75
～
90
65
～
83
57
～
76
45
～
65
24
～
52
16
～
42
12
～
33
8～
24
5～
17
4～
13
3～
7
中
粒
式
AC-
20 100
90
～
100
78
～
92
62
～
80
50
～
72
26
～
56
16
～
44
12
～
33
8～
24
5～
17
4～
13
3～
7
AC-
16 100
90
～
100
76
～
92
60
～
80
34
～
62
20
～
48
13
～
36
9～
26
7～
18
5～
14
4～
8
细
粒
式
AC-
13 100
90
～
100
68
～
85
38
～
68
24
～
50
15
～
38
10
～
28
7～
20
5～
15
4～
8
AC-
10 100
90
～
100
45
～
75
30
～
58
20
～
44
13
～
32
9～
23
6～
16
4～
8
砂
粒
式
AC-5 100
90
～
100
55
～
75
35
～
55
20
～
40
12
～
28
7～
18
5～
10
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3） 矿质混合料配合比设计计算
① 材料选择与准备
② 矿料配合比设计
对高速公路和一级公路, 宜在工程设计级配范围
内计算 1～ 3组粗细不同的配合比, 绘制设计级配曲线,
分别位于工程设计级配范围的上方, 中值及下方 。 设
计合成级配不得有太多的锯齿形交错, 且在 0.3～
0.6mm范围内不出现, 驼峰, 。 当反复调整不能满意时,
宜更换材料设计 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 2） 确定最佳沥青用量
1） 预估油石比或沥青用量
① 计算矿料混合料的合成毛体积相对密度
② 计算矿料混合料的合成表观相对密度
③ 预估沥青混合料适宜的油石比或沥青用量 。
④ 确定矿料的有效相对密度
2） 制备马歇尔试件
以预估的油石比为中值，按一定间隔（对密级配沥青混合料
通常为 0.5%，对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为 0.3%～
0.4%），取 5个或 5个以上不同的油石比分别成型马歇尔试
件。每一组试件的试样数按现行试验规程的要求确定，对
粒径较大的沥青混合料，宜增加试件数量。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3） 测定计算物理指标
① 测定试件的毛体积相对密度和吸水率
② 确定沥青混合料的最大理论相对密度
在成型马歇尔试件的同时, 采用真空法实测各组沥青混合料
的最大理论相对密度 。 当只对其中一组油石比测定最大理
论相对密度时, 也可按式 （ 8.11） 计算其他不同油石比时
的最大理论相对密度 。
③ 计算试件的空隙率、矿料间隙率、有效沥青的饱和度等体
积指标
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
4） 测定力学指标
采用马歇尔试验仪, 测定马歇尔稳定度及流值
5） 确定最佳沥青用量 （ 或油石比 ）
① 绘制沥青用量与物理 -力学指标关系图
② 根据试验曲线, 确定沥青混合料的最佳沥青用量 OACl
③ 确定沥青混合料的最佳沥青用量 OAC2
④ 确定最佳沥青用量 OAC
通常情况下取 OACl及 OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量 OAC。
土
木
工
程
系
图 8.6
土
木
工
程
系
图 8.6
土
木
工
程
系
图 8.6
土
木
工
程
系
图 8.6
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
从图 8.6中得出所对应的空隙率值和矿料间隙率值, 检验是
否能满足热拌沥青混合料规定的最小值的要求 。 OAC宜位于
凹形曲线最小值的贫油一侧 。 当空隙率不是整数时, 按最
小内插法确定, 并将其画入图 8.6中 。
检查图 8.6中相应于此 OAC的各项指标是否均符合马歇尔试
验技术标准 。
⑤ 根据实践经验和公路等级, 气候条件, 交通情况, 调整确
定最佳沥青用量 OAC。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
6） 检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度
① 计算沥青结合料被集料吸收的比例及有效沥青含量
② 计算最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度
7） 配合比设计检验
① 高温稳定性检验
② 水稳定性检验
③ 低温抗裂性能检验
④ 渗水系数检验
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
2.生产配合比设计阶段
目标配合比确定之后，进入第二个设计阶段，应用实际施工
拌和机进行试拌，以确定施工配合比。
3.生产配合比验证阶段
生产配合比验证阶段, 即试拌试铺阶段 。 按照规范规定的试
验段铺设要求, 进行各种试验,当全部满足要求时, 便可进
入正常生产阶段 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
沥青混合料配合比设计工程实例
[题目 ] 试设计某高速公路沥青混凝土路面用沥青混
合料的配合组成。
[原始资料 ]
1.道路等级 高速公路；
2.路面类型 沥青混凝土；
3.结构层位 三层式沥青混凝土的上面层；
4.气候条件 最低月平均气温 -8℃ ；
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
5.材料性能
（ 1）沥青材料
可供应 A级 70号和 90号两种道路石油沥青。经检验各项技术
性能均符合要求。
（ 2）矿质材料
1）碎石和石屑 石灰石轧制碎石，饱水抗压强度 12OMPa，洛
杉矶磨耗率 12%，粘附性（水煮法） Ⅴ 级，视密度
2.70g/cm3 。
2）砂 黄砂，细度模量属中砂，含泥量及泥块量均 <1%，视
密度 2.65g/cm3。
3）矿粉 石灰石磨细石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒
结块，视密度 2.58g/cm3。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
[设计要求 ]
1.根据道路等级、路面类型和结构层位，确定沥青混凝土类型，
并选择矿质混合料的级配范围。根据现有各种矿质材料的
筛析结果，采用图解法确定各种矿料的配合比，并依据题
意对高速公路要求组配的矿质混合料的级配进行调整。
2.通过马歇尔试验，确定最佳沥青用量。
3.最佳沥青用量按水稳定性检验和抗车辙能力校核。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
[解 ] 1.矿质混合料配合组成设计
1） 确定沥青混合料类型 由题意, 为使上面层具有较好的抗滑性, 选用细
粒式 AC-13C型沥青混凝土混合料 。
2）确定矿质混合料级配范围 按表 8.16查出细粒式 AC-13型沥青混凝土的
矿质混合料级配范围，经调整后的工程级配范围如表 8.18。
级配类型
筛孔尺寸 (方孔筛 )/mm
16.
O 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15
0.07
5
AC-16沥青
混凝土工程
级配范围
下限 100 90 60 30 20 15 10 7 5 4
上限 100 100 80 53 40 30 23 18 12 8
表 8.18 矿质混合料要求级配范围 /%
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3）矿质混合料配合比设计
① 矿质集料筛分试验：
现场取样进行筛分试验,
碎石,10～ 20mm,5～ 10mm,3～ 5mm
石屑
黄砂
矿粉
六种矿质集料的筛析结果列于表 8.19。
土
木
工
程
系
表 8.19
材料名称
筛孔尺寸（方筛孔） /mm
16.O 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.075
通过百分率 /%
碎
石
10～
20mm 100 88.6 16.6 O.4 O.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.2
5～ 10mm 100 100 99.7 8.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.6
3～ 5mm 100 100 100 94.7 3.7 0.5 0.5 0.5 0.5 0.3
石 屑 100 100 100 100 97.2 67.8 40.5 30.2 20.6 4.2
黄砂 100 100 100 100 87.9 62.2 46.4 3.7 3.1 1.9
矿 粉 100 100 100 100 100 100 100 99.8 96.2 84.7
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
② 组成材料配合比设计计算 采用图解法计算组成材料配合
比，如图 8.7所示。由图解法确定各种材料用量为 10～ 20mm
碎石,5～ 10mm碎石,3～ 5mm碎石：石屑：黄砂：矿粉
=34.5%︰ 24%︰ 10.5%︰ 11.5%,13%,6.5%。
③ 调整配合比 从图 8.7可以看出，计算的合成级配曲线接
近级配范围中值。由于高速公路交通量大、轴载重，为使
沥青混合料具有较高的高温稳定性，合成级配曲线应偏向
级配曲线范围的下限，为此配合比应做调整。
经调整，各种材料用量为
10～ 20mm碎石,5～ 10mm碎石,3～ 5mm碎石：石屑：黄砂：
矿粉 =42%︰ 20%︰ 14%︰ 9%,10%,5%。
调整后的合成级配曲线光滑、平顺，且接近级配曲线的下限。
土
木
工
程
系
图 8.7 矿质混合料配合比计算图
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
4） 马歇尔试验结果分析
（ 1）绘制沥青用量与物理、力学指标关系图
根据表 8.20马歇尔试验结果汇总表，绘制沥青用量与毛体
积密度、空隙率、饱和度、矿料填隙率、稳定度、流值的
关系图，如图 8.9。
土
木
工
程
系
图 8.8 油石比 -马歇尔试验各项指标关系曲线图
土
木
工
程
系
试件
组号
油石比
/%
技 术 指 标
毛体积密
度 ρ s
/g·cm-3
空隙率 VV
/%
矿料间隙
率
VMA/%
沥青饱和
度
VFA/%
稳定性
MS/kN
流值 FL
/mm
1
2
3
4
5
5.0
5.5
6.0
6.5
7.0
2.328
2.346
2.354
2.353
2.348
5.8
4.7
3.6
2.9
2.5
17.9
17.6
17.4
17.7
18.4
62.5
69.8
77.5
80.2
83.5
8.7
9.7
10.3
10.2
9.8
2.1
2.3
2.5
2.8
3.7
技术标准 — 3～ 6 不小于 13 65～ 75 ≥8 1.5～ 4
表 8.20 马歇尔试验结果汇总表
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 2）确定最佳沥青用量初始值（ OAC1）
从图 8.9得出：相应于密度最大值的沥青用量 =5.20%，相应
于稳定度最大值的沥青用量 =5.15%，相应于规定空隙率范
围中值的沥青用量 =4.75%，相应于规定饱和度范围中值的
沥青用量 =4.40%。
%87.44/%)40.4%75.4%15.5%20.5(1 ?????O A C
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 3）确定最佳沥青用量初始值（ OAC2）
由图 8.8得，各指标符合沥青混合料技术指标要求的沥青用
量范围,OACmin～ OACmax=4.20%～ 5.20%,则
%70.42/%)20.5%20.4(2 ???O A C
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 4） 综合确定最佳沥青用量 （ OAC）,
按沥青最佳用量初始值 OAC=4.78%检查 VMA符合要求,
取 OAC=4.80%。
（ 5） 最佳沥青用量 （ OAC） 检验
水稳定性检验
采用沥青用量为 4.80%制备马歇尔试件，测定标准马歇尔稳定
度及在浸水 48h后马歇尔稳定度，试验结果列如表 8.21
表 8.21 沥青混合料水稳定性试验结果
油石比 OAC/% 马歇尔稳定度 /kN 浸水马歇尔稳 定度 /kN 浸水残留稳定 度 /% 规范规定残留稳 定度 /%
4.80 8.3 7.6 92 75
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
从表 8.21试验结果可知,OAC=4.80%符合标准要求 。
抗车辙能力检验
以油石比为 4.80%制备沥青混合料试件, 进行抗车辙试
验试验结果如表,表 8.22
沥青用量
OAC /%
试验温度
T/℃
试验轮压
/MPa 试验条件
动稳定度 /
次 ·mm-1
规范规定动稳定度
/次 ·mm-1
4.80 60 0.7 不浸水 1300 1000
从表 8.22试验结果可知,OAC=4.80%的沥青混合料动稳定度均大于 1000次 /mm，
符合高速公路抗车辙能力的规定。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
根据以上试验结果，参考以往工程实践经验，
结合考虑经济因素,
综合决定采用最佳油石比为,
4.80%。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.3 其他沥青混合料
8.3.1 常温沥青混合料
采用液体沥青或乳化沥青, 与矿质混合料常温拌制而成,
亦称为冷铺沥青混合料 。
我国常以乳化沥青作为结合料, 拌制乳化沥青混凝土混
合料或乳化沥青碎石混合料 。
常温沥青混合料的优点：
施工方便, 节约能源, 保护环境 。 目前我国经常采用的
常温沥青混合料, 以乳化沥青碎石混合料为主 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
1.常温沥青碎石混合料的类型及选择
常温沥青碎石混合料的类型, 按其结构层位决定, 通常
路面的面层采用双层式时, 下面层采用粗粒式沥青碎石
AM30,或特粗式沥青碎石 AM40；上面层选用较密实的细
粒式沥青碎石 AM10,AM13或中粒式沥青碎石 AM16。
2.常温沥青碎石混合料的配合组成设计
（ 1） 矿质混合料级配组成
（ 2） 沥青用量
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
3.常温沥青碎石混合料的应用
对于 乳化沥青碎石混合料适用于一般道路的沥青路面面
层, 修补旧路坑槽, 及作一般道路旧路改建的加铺层用 。
高速公路, 一级公路, 城市快速路和主干路等, 常温沥
青碎石混合料一般只适用于沥青路面的联结层或平整层 。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
8.3.2 沥青稀浆封层混合料
沥青稀浆封层混合料是由乳化沥青, 石屑 （ 或砂 ）, 添加剂和水
等拌制而成的一种具有流动性的沥青混合料, 简称沥青稀浆混合
料 。
1.沥青稀浆封层混合料的组成
沥青稀浆封层混合料的材料组成如下：
（ 1）结合料 ——乳化沥青，常用阳离子慢凝乳化沥青。
（ 2）集料 ——级配石屑（或砂）组成矿质混合料，最大粒径为 10mm、
5mm或 3mm。
（ 3）填料 ——为提高集料的密实度，需掺加石粉和石灰（或粉煤灰）
等填料。
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
（ 4）水 ——为润湿集料，使稀浆混合料具有要求的流动度需掺加适
量的水。
（ 5） 添加剂 ——为调节稀浆混合料的和易性和凝结时间需添加各种
助剂, 如氯化铵, 氯化钠, 硫酸铝, 水泥, 热石灰等 。
2.沥青稀浆封层混合料的类型及应用
沥青稀浆封层混合料按其用途和适应性分为以下三种类型：
（ 1） ES-1型
（ 2） ES-2型
（ 3） ES-3型
土
木
工
程
系
第 8章 沥青混合料
