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第七章 沥青混合料
第一节 概述
? 一,沥青混合料的分类
? 二,沥青混合料的特点
? 三、沥青路面使用性能的气候分区
? 沥青混合料的物理力学性质与使用环境，如气温和湿度关系密切。
因此，在选择沥青胶结料等级，进行沥青混合料配合比设计，检
验沥青混合料的使用性能时，应考虑沥青路面工程的环境因素，
尤其是温度和湿度条件。
? （一）气候分区指标；（二）气候分区的确定
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? 沥青混合料：经人工合理选择级配组成矿质混合料，与适量沥青
结合料拌和而成高级路面材料。
? 1．按矿料公称最大粒径划分：
? （ 1）特粗式沥青混合料：公称最大粒径等于或大于 37.5mm的沥
青混合料。（ 2）粗粒式沥青混合料：公称最大粒径为 26.5mm的
沥青混合料。（ 3）中粒式沥青混合料：公称最大粒径为 16mm
或 19mm的沥青混合料。（ 4）细粒式沥青混合料：公称最大粒
径为 9.5mm或 13.2mm的沥青混合料。（ 5）砂粒式沥青混合料：
公称最大粒径小于 9.5mm的沥青混合料。
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? 2．按材料组成及结构划分：
? （ 1）连续级配沥青混合料：矿料按级配原则，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（或用量很少）而形成的沥青混合料。
? 3．按矿料级配组成及空隙率大小划分：
? （ 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和而成，设计空隙率较小（对不同交
通及气候情况、
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? 层次可作适当调整）的密实式沥青混凝土混合料和密实式沥青稳
定碎石混合料。按关键性筛孔通过率的不同又可分为细型、粗型
密级配沥青混合料等。粗集料嵌挤作用较好的也称嵌挤密实型沥
青混合料。
? （ 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，经马歇尔标准击
实成型的试件剩余空隙率在 6%～ 12%的半开式沥青碎石混合料。
? （ 3）开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细
集料及填料较少，设计空隙率为 18%的沥青混合料。
? 4．按制造工艺划分：有热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、再
生沥青混合料等。
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? 二、沥青混合料的特点
? 优点,1．沥青混合料是一种粘弹性材料，具有良好的力学性质，
铺筑的路面平整无接缝，振动小，噪声低，行车舒适。 2．路面
平整且有一定的粗糙度，耐磨性好，无强烈反光，有利于行车安
全。 3．施工方便，不需养护，能及时开放交通。 4．维修简单，
旧沥青混合料可再生利用。
? 缺点,1．老化：在长期的大气因素作用下，因沥青塑性降低，
脆性增强，粘聚力减小，导致路面表层产生松散，引起路面破坏。
2．温度稳定性差：夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波
浪等现象；冬季低温时易脆裂，在车辆重复荷载作用下易产生开
裂。
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第二节 热拌沥青混合料
? 热拌沥青混合料通常是指将沥青加热至 150～ 170℃,矿质集料
加热至 160～ 180℃,在热态下拌和，并在热态下进行摊铺、压
实的混合料,通称“热拌热铺沥青混合料”。
? 一、沥青混合料的强度理论
? 二、沥青混合料的技术性质和技术标准
? 三、沥青混合料组成材料的技术要求
? 四、沥青混合料配合比设计
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? （一）沥青混合料的强度理论
? 沥青混合料是一种由沥青、粗集料、细集料和矿粉以及外加剂所
组成的复合材料，其在路面结构中产生破坏的情况，主要是发生
在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，
以及低温时抗拉强度不足或变形能力较差而产生裂缝现象。
? 沥青混合料的抗剪强度，一般采用库伦理论进行分析。通过三轴
剪切试验可求得：
τ＝ с＋ σtgυ （ 7-1）
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? 式中,τ──沥青混合料的抗剪强度（ Mpa）；
? с──正应力（ Mpa）；
? σ──沥青与矿质集料物理、化学交互作用而产生的粘聚力
（ Mpa）；
? υ──大小不同的矿质颗粒间嵌挤、摩擦所形成的内摩阻角
（ rad）。
? （二）影响沥青混合料抗剪强度的因素
? 沥青混合料抗剪强度的影响因素，主要是材料的组成、材料的技
术性质以及外界因素，如车辆荷载、温度、环境条件等。
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? 1．沥青粘度的影响
? 2．沥青与矿料之间的吸附作用
? 3．矿料比面的影响
? 4．沥青用量的影响
? 5．矿料级配、颗粒几何形状与表面特征的影响
? 6．温度和变形速度的影响
? （三）沥青混合料组成结构类型
? 按照沥青混合料强度构成特性的不同,压实沥青混合料可分为三
种类型。
? （ 1）悬浮 — 密实结构
? （ 2）骨架 — 空隙结构
? （ 3）骨架 — 密实结构
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? （一）沥青混合料的技术性质
? 1,高温稳定性
? 2,低温抗裂性
? 3,耐久性
? 4,抗滑性
? 5,施工和易性
? （二）热拌沥青混合料的技术标准
? 热拌沥青混合料的马歇尔试验技术标准符合我国现行部标, 公路
沥青路面施工技术规范, （ JTJ F40— 2004），并应有良好的施
工性能。
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? 沥青混合料的强度与刚度是随温度升高而显著降低的。在夏季高
温季节，路面在行车荷载反复作用下，沥青混合料所具有的抵抗
诸如车辙、推移、波浪、拥包、泛油等病害的性能，称为沥青混
合料的高温稳定性。
? 对于沥青混合料高温稳定性的评价，我国现行规范采用的方法是
马歇尔试验法和车辙试验法。
? （ 1） 马歇尔试验法
? （ 2） 车辙试验
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? 马歇尔试验,将沥青混合料制成直径为 101.6mm、高为
63.5mm的圆柱体试件，在高温 (60℃ )的条件下,保温 30～
40min,然后将试件放臵于马歇尔稳定度仪上，以
50± 5mm/min的形变速度加荷,直至试件破坏，同时测定稳
定度 (MS)流值（ FL）、马歇尔模数（ T）三项指标。稳定
度是在规定的加载速率条件下试件破坏前所能承受的最大
荷载 (kN)；流值是达到最大破坏荷载时试件的垂直变形
（以 0.1mm计）；而马歇尔模数为稳定度除以流值的商，
即：
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? 式中,T ──马歇尔模数（ kN/mm）；
? MS ──稳定度（ kN）；
? FL ──流值（ 0.1mm）。
? 马歇尔稳定度越大、流值越小，说明高温稳定性越高。而马歇尔
模数有关学者则认为与车辙深度有一定的相关性，马歇尔模数愈
大，车辙深度愈小。
FL
MST 10?? （ 7-2）
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? 目前通常是采用轮碾法成型，将沥青混合料制成
300mm× 300mm× 50mm大小的试件，在 60℃ 的温度条件下，
让试验轮对板块状试件产生 0.7MPa的压强，在同一轨迹上作一
定时间的反复行走，形成一定程度的车辙深度，试验过程中记录
绘制时间 -变形曲线。
? 通过试验可以得到沥青混合料的动稳定度，其含义是：试件产生
单位变形时所需试验轮的行走次数，以次 /mm为单位。动稳定度
越大，沥青混合料高温稳定性越好。我国现行规范的计算方法如
下：
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? 在试验变形曲线的直线段上，求取 45min（ t1）,60min（ t2）的
对应车辙变形 d1和 d2。当车辙变形过大，在未到 60min变形已达
25mm时，则以达到 25mm（ d2）时的时间为 t2，将其前 15min的
时间为 t1，此时的变形记为 d1，则动稳定度 DS可按下式计算：
? 式中,d1 ─对应于时间 t1的变形量（ mm）； d2 ─对应于时间 t2的
变形量（ mm）； C1 ─试验机类型修正系数。曲柄连杆驱动试件
的变速行走方式为 1.0，链驱动试验轮等速方式的修正系数为 1.5；
N ─试验轮往返碾压速度，通常为 42次 /min。
21
12
12 )( CCdd NttDS ??? ??? （ 7-3）
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? C2 ─试件系数。试验室制备宽为 300mm的试件系数为 1.0，从路
面切割宽为 150mm的试件系数为 0.8；
? 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、尺寸、形状等。适当减少沥青的用量，可使矿
料颗粒更多地以结构沥青的形式相联结，增加混合料的粘聚力和
内摩阻力。采用合理级配的矿料，混合料可形成骨架密实结构，
使粘聚力和内摩阻力都较大。在矿料的选择上，应挑选粒径大的，
有棱角的矿料颗粒，提高混合料的内摩阻角。
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? 沥青混合料抵抗低温收缩裂缝的能力称为低温抗裂性。由于沥青
混合料随着温度的降低，通常会变脆硬，劲度增大，变形能力下
降，在温度下降所产生的温度应力和外界荷载应力的作用下，路
面内部分应力来不及松弛，应力逐渐累积下来，这些累积应力超
过材料的抗拉强度时即发生开裂，从而会导致沥青混合料路面的
破坏，所以沥青混合料在低温时应具有较低的劲度和较大的抗变
形能力来满足低温抗裂性能。
? 沥青混合料路面的低温收缩开裂主要有两种形式：一种是由于气
温骤降造成材料低温收缩 ；另一种形式是低温收缩疲劳裂缝 。
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? 沥青混合料在路面中长期受到自然因素和重复车辆荷载的作用下，
为保证路面具有较长的使用年限，沥青混合料必须具有良好的耐
久性。沥青混合料的耐久性有多方面的含义，其中较为重要的是
水稳定性、耐老化性和耐疲劳性。
? （ 1） 沥青混合料的水稳定性
? （ 2） 沥青混合料的耐老化性
? （ 3） 沥青混合料的耐疲劳性
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? 水稳性是指沥青混合料抵抗由于水侵蚀而逐渐产生沥青膜剥离、
松散、坑槽等破坏的能力。
? 我国现行规范采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来检验沥青混
合料的水稳定性。浸水马歇尔试验通过测定浸水 48h马歇尔试件
的稳定度与未浸水的马歇尔试件的稳定度之比值即残留稳定度
（ %），以此作为评价水稳性好坏的指标。残留稳定度越大，混
合料的水稳性越高。冻融劈裂试验测定的是沥青混合料试件在受
到水、冻融循环作用前后的劈裂破坏强度之比值即残留强度比，
其值越大，沥青混和料在水与冻融循环共同作用下的水稳性越高。
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? 耐老化性是指沥青混合料抵抗由于人为和自然因素作用而逐渐丧
失变形能力、柔韧性等各种良好品质的能力。沥青路面在施工中
要对沥青反复加热，铺筑好的沥青混合料路面长期处在自然环境
中，要经受阳光特别是紫外线作用，这些均会使沥青产生老化，
变形能力下降，使路面在温度和荷载作用下容易开裂，从而导致
水分下渗数量增加，加剧路面破坏，缩短沥青混合料路面的使用
寿命。
? 影响沥青混合料老化速度的因素主要有沥青的性质、沥青的用量、
沥青混合料的残留空隙率、施工工艺等。
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? 沥青混合料在使用期间经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力
应变交迭变化状态，致使混合料强度逐渐下降。当荷载重复作用
超过一定次数以后，在荷载作用下沥青混合料路面内产生的应力
就会超过强度下降后的强度（也称疲劳强度），沥青混合料路面
出现裂缝，即产生疲劳断裂破坏。
? 沥青混合料的耐疲劳性即是混合料在反复荷载作用下抵抗这种疲
劳破坏的能力。在相同荷载数量重复作用下，疲劳强度下降幅度
小的沥青混合料，或疲劳强度变化率小的沥青混合料，其耐疲劳
性好。从使用寿命看，其路面耐久性就高。
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? 随着现代高速公路的发展，对沥青路面的抗滑性提出了更高要求。
为保证长期高速行车安全，配料时要特别注意粗集料的的耐磨光
性，应选择硬质有棱角的集料。但表面粗糙、坚硬耐磨的集料多
为酸性集料，与沥青粘附性不好，应掺加抗剥剂或采用石灰水处
理集料表面等。
? 沥青用量对抗滑性的影响非常敏感，沥青用量超过最佳用量时的
0.5%即可使抗滑系数明显降低。
? 含蜡量对沥青混合料抗滑性也有明显影响，我国现行部颁行业标
准, 公路沥青路面施工技术规范, （ JTJ F40— 2004）中, 道路
石油沥青技术要求, 提出,A级沥青含蜡量应不大于 2.2%,B级
沥青不大于 3.0%,C级则不大于 4.5%。
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? 沥青混合料应具备良好的施工和易性，使混合料易于拌和、摊铺
和碾压。影响沥青混合料施工和易性的因素很多，诸如当地气温、
施工条件及混合料性质等。
? 从混合料材料性质来看，影响沥青混合料施工和易性的是混合料
的级配和沥青用量，如粗细集料的颗粒大小相距过大，缺乏中间
尺寸，混合料容易分层层积（粗粒集中表面，细粒集中底部）；
如细集料太少，沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面；细集
料过多，则使拌和困难。当沥青用量过少，或矿粉用量过多时，
混合料容易产生疏松不易压实。反之，如沥青用量过多，或矿粉
质量不好，则容易使混合料粘结成团块，不易摊铺。
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? 沥青混合料的技术性质决定于组成材料的性质、组成配合的比例
和混合料的制备工艺等因素。组成材料的质量是首先需要关注的
问题。
? 1,沥青材料
? 2,粗集料
? 3,细集料
? 4,填料
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? 对高速公路、一级公路，夏季温度高、高温持续时间长、重载交
通、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路
段，尤其是汽车荷载剪应力大的层次，宜采用稠度大,60℃ 粘度
大的沥青，也可提高高温气候分区的温度水平选用沥青等级；对
冬季寒冷的地区或交通量小的公路、旅游公路宜选用稠度小、低
温延度大的沥青；对温度日温差、年温差大的地区宜选用针入度
指数大的沥青。当高温要求与低温要求发生矛盾时应优先考虑高
温性能的要求。
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? 沥青混合料用粗集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿
渣等，但高速公路和一级公路不得使用筛选砾石和矿渣。
? 粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，质量、粒径以及与沥青的粘
附性应符合规范的规定。当单一规格集料的质量指标达不到表中
要求，而按照集料配合比计算的质量指标符合要求时，工程上允
许使用。对受热易变质的集料，宜采用经拌和机烘干后的集料进
行检验。
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? 沥青路面的细集料包括天然砂、机制砂、石屑。
? 细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，
其质量应符合表 7-7的规定。细集料的洁净程度，天然砂以小于
0.075㎜ 含量的百分数表示，石屑和机制砂以砂当量（适用于 0～
4.75㎜ ）或亚甲蓝值（适用于 0～ 2.36㎜ 或 0～ 0.15㎜ ）表示。
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? 沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎
水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中泥土杂质应除净。矿粉应
干净、洁净，能自由地从矿粉仓流出，其质量应符合规范要求。
? 拌和机的粉尘也可作为矿粉的一部分回收使用。但每盘用量不得
超过填料总量 25%，掺有粉尘填料的塑性指数不得大于 4%。
? 粉煤灰作为填料使用时，用量不得超过填料总量的 50%，粉煤灰
的烧失量应小于 12%，与矿粉混合后的塑性指数应小于 4%。高
速公路、一级公路的沥青面层不宜采用粉煤灰做填料。
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? （一）矿质混合料的配合组成设计
? 1．确定沥青混合料类型
? 2,确定工程设计的级配范围
? 3．材料选择与准备
? 4．矿料配合比设计
? （二）确定沥青混合料的最佳沥青用量
? 1,制备试件
? 2,测定物理指标
? 3,测定力学指标
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? （三）配合比设计检验
? 1．高温稳定性检验
? 2．水稳定性检验
? 3．低温抗裂性能的检验
? 4．渗水系数检验
? 5．钢渣活性检验
? 6．根据需要，可以改变试验条件进行配合比设计检验
? （四）配合比设计报告
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? 调整工程设计级配范围宜遵循下列原则：
? 1）要确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。配
合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少
0.6㎜ 以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成 S型级配
曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。
? 2）确定各层的工程设计级配范围时应考虑不同层位的功能需要，
经组合设计的沥青路面应能满足耐久、稳定、密水、抗滑等要求。
? 3）根据公路等级和施工设备的控制水平，确定的工程设计级配
范围应比规范级配范围窄，其中 4.75㎜ 和 2.36㎜ 通过率的上下限
差值宜小于 12%。
? 4）沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合
料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析。
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? 1）确定试件的制作温度
? 2）确定沥青用量范围
? （ 1）按下式计算矿质混合料合成毛体积相对密度。
? 式中,P1,P2,Pn…, ─各种矿料成分的配合比，其和为 100；
? γ1,γ1, γn …, ─各种矿料相应的毛体积相对密度，粗集料按
T0304方法测定，机制砂及石屑可按 T0330方法测定，也可以用
筛出的 2.36~4.75㎜ 部分的毛体积相对密度代替，矿粉以表观相
对密度代替 。
n
n
γ
p
γ
P
γ
P ???? ??
2
2
1
1
sb
100? （ 7-4）
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? （ 2）按式（ 7-5）或按式（ 7-6）预估沥青内混合料的适宜的油
石比或沥青用量。
? 式中,Pa─预估的最佳油石比（与矿料总量的百分比）,%；
Pb─预估的最佳沥青用量（占混合料总量的百分数）,%； Pa
1─已建类似工程沥青混合料的标准油石比,%； γsb─集料的合成
毛体积相对密度； γsb1 ─已建类似工程集料的合成毛体积相对密
度。
sb
sba
a
PP
?
? 11 ?? （ 7-5）
100100 ???
sb
a
b
PP
?
（ 7-6）
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? （ 3）确定矿料的有效相对密度
? 对非改性沥青混合料，宜以预估的最佳油石比拌和 2组的混合料，采用真空法
实测最大相对密度，取平均值。然后由式（ 7-7）反算合成矿料的有效相对密
度 γse 。
? 式中,γse ─合成矿料的有效相对密度； Pb─试验采用的沥青用量（占混合料
总量的百分数）,%； γt ─试验沥青用量条件下实测得到的最大相对密度，无
量纲； γb ─沥青的相对密度（ 25℃ /25℃ ），无量纲。
? （ 4）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。
b
b
t
b
se P
P
??
?
?
??
100
100 （ 7-7）
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? 1）测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度 γf和吸水率，取平
均值。
? 通常采用表干法测定毛体积相对密度；对吸水率大于 2%的试件，
宜改采用蜡封法测定。
? 2）确定沥青混合料的最大理论相对密度
? 对非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔试件的同时，用真空
法实测各组沥青混合料的最大理论相对密度 γti。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（ 7-8）或式（ 7-9）
计算其他不同油石比时最大理论相对密度。
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? 式中,γti ─相对于计算沥青用量时沥青混合料的最大理论相对密度，无量纲；
Pai─所计算的沥青混合料中的油石比,%； Pbi ─所计算的沥青混合料的沥青
用量,Pbi = Pai /（ 1+ Pai ）,%； Psi ─所计算的沥青混合料的矿料含量,Psi
=100- Pbi, %； γse ─矿料的有效相对密度，无量纲； ─沥青的相对密度
（ 25℃ /25℃ ），无量纲。
b
ai
se
ai
ti P
P
??
?
?
??
1 0 0
1 0 0 （ 7-8）
b
bi
se
si
ti PP
??
?
?
? 100
（ 7-9）
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? 3）按式（ 7-10） ~（ 7-12）计算沥青混合料试件的空隙率、矿料
间隙率 VMA、有效沥青的饱和度 VFA等体积指标，进行体积组成
分析。
100)1(VV ???
t
f
?
? （ 7-10）
100)1(V M A ???? s
sb
f P
?
? （ 7-11）
100V M A VVV M AV F A ???
（ 7-12）
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? 式中,VV─试件的空隙率,%；
? VMA─试件的矿料间隙率,%；
? VFA─试件的有效沥青饱和度（有效沥青含量占 VMA的体积比
例）,%；
? γf ─试件的毛体积相对密度，无量纲；
? γt─沥青混合料的最大理论相对密度，无量纲；
? Ps─各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和，即 Ps =100-Pb，
%；
? γsb ─矿质混合料的合成毛体积相对密度。
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? 1） 绘制沥青用量与物理力学指标关系图
? 2） 根据试验曲线走势确定最佳沥青用量 OAC1
? 3） 确定最佳沥青用量 OAC2
? 4）确定计算的最佳沥青用量 OAC
? 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
? 6)检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度
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? 以油石比或沥青用量为横坐标，以毛体积密度、空隙率、有效沥
青饱和度（ VFA）、矿料间隙率（ VMA）、稳定度和流值为纵坐
标，将试验结果点入图中，连成光滑的曲线 。确定均符合规范
规定的沥青混合料技术标准的沥青用量范围 OACmin ～ OACmax。
? 选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并尽可能
涵盖沥青饱和度的要求范围，同时使密度及稳定度曲线出现峰值。
如果没有涵盖设计空隙率的全部范围，试验必须扩大沥青用量范
围重新进行。
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? （ 1）在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标
空隙率（或中值）、沥青饱和度范围的沥青用量 a1,a2,a3、
a4，按式 7-13取平均值作为 OAC1。
OAC1 =（ a1 + a2 + a3+ a4） /4 （ 7-13）
? （ 2）如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求
范围，按式 7-14求取 3者的平均值作为 OAC1。
? OAC1 =（ a1 + a2 + a3） /3 （ 7-14）
? （ 3）对所选择试验的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰
值时，可直接以目标空隙率所对应的沥青用量 a3作为 OAC1，但
OAC1必须介于 OACmin ～ OACmax的范围内，否则应重新进行配
合比设计。
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? （ 1）调查当地各项条件相接近的工程的沥青用量及使用效果，
论证适宜的最佳沥青用量。
? （ 2）对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，
山区公路的长大坡度路段，预计有可能产生较大车辙时，宜在空
隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小 0.1~0.5%作为
设计沥青用量。
? （ 3）对寒区道路、旅游道路、交通量很少的公路，最佳沥青用
量可以在 OAC的基础上增加 0.1~0.3%，以适当减小设计空隙率，
但不得降低压实度要求。
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? （ 1）按式（ 7-17）及式（ 7-18）计算沥青结合料被集料吸收的
比例及有效沥青含量。
? 式中,Pba─沥青混合料中被集料吸收的沥青结合料的比例,%；
Pbe ─沥青混合料中的有效沥青用量,%； γse ─集料的有效相对
密度，无量纲； γsb ─材料的合成毛体积相对密度，无量纲； γb
─沥青的相对密度（ 25℃ /25℃ ），无量纲； Pb─沥青含量,%；
Ps─各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和,%。
1 0 0????? b
sbse
bse
baP ???
?? （ 7-17）
s
ba
bbe P
PPP ???
100
（ 7-18）
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? （ 2）检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度
? ① 按式（ 7-21）计算沥青混合了的粉胶比，宜符合 0.6~1.6的要
求。对常用的公称最大粒径为 13.2~19㎜ 的密级配沥青混合料，
粉胶比宜控制在 0.8~1.2范围内。
? 式中,FB ─粉胶比，沥青混合料的矿料中 0.075㎜ 通过率与有效
沥青含量的比值，无量纲；
? P 0.075 ─矿料级配中 0.075㎜ 的通过率（水洗法）,%；
? Pbe─有效沥青含量,%。
beP
PFB 075.0? （ 7-21）
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? ② 按式（ 7-22）的方法计算集料的比表面，按式（ 7-23）估算沥
青混合料的沥青膜有效厚度。根据国外资料，通常情况下连续密
级配沥青混合料有效厚度宜不小于 6μm，密实式沥青碎石混合料
的有效厚度宜不小于 5μm。各种集料粒径的表面积系数按表 7-15
采用。
? 式中,SA─集料的比表面积,㎡ /㎏ ； Pi─各种粒径的通过百分率，
%； FAi─相应于各种粒径的集料的表面积系数； DA─沥青膜有效
厚度； Pbe─有效沥青含量,%； γb ─沥青的相对密度
（ 25℃ /25℃ ），无量纲。
)( ii FAPSA ???
（ 7-22）
10??? SAPDA
b
be
?
（ 7-23）
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第三节 其它沥青混合料
? 一,冷拌沥青混合料
? 二,沥青稀浆封层混合料
? 三,桥面铺装材料
? 四,新型沥青混合料
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? 冷拌沥青混合料是指采用乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态
下拌和、铺筑的沥青混合料。其主要具有节省能源、保护环境、
节约沥青、延长施工季节等优势。
? 1．强度的形成过程
? 2．材料组成
? 3．施工工艺
? 1）拌和； 2）摊铺、压实；
? 4．应用
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? 沥青稀浆封层混合料简称沥青稀浆封层，是由乳化沥青、石屑
(或砂 )、填料和水等拌制而成的一种具有一定流动性能的沥青混
合料。将沥青稀浆混合料摊铺在路面上（厚度为 3～ lOmm），经
破乳、析水、蒸发、固化等过程，形成密实、坚固耐磨的表面处
治薄层，可以治疗路面早期病害延长路面使用寿命。
? 1,沥青稀浆封层的作用
? 2,材料组成
? 3,沥青稀浆封层混合料的配合比设计
? 4,沥青稀浆封层混合料的应用
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? （ 1）防水作用
? （ 2）防滑作用
? （ 3）填充作用
? （ 4）耐磨作用
? （ 5）恢复路面外观形象
但是，稀浆封层也有其局限性。它只能作为表面保护层和磨
耗层使用，而不起承重性的结构作用，不具备结构补强能力。
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? （ 1）乳化沥青：常采用阳离子慢凝乳液，为提高稀浆封层的效
果，可采用改性乳化沥青
? （ 2）集料：采用级配石屑 (或砂 )组成矿质混合料，集料应坚硬、
粗糙、耐磨、洁净，稀浆封层用通过 4.75㎜ 筛的合成矿料的砂当
量不得低于 50％。细集料宜采用碱性石料生产的机制砂或洁净的
石屑。对集料中的超粒径颗粒必须筛除。
? （ 3）填料：掺入的填料应干燥、无结团、不含杂质。
? （ 4）水：为湿润集料，使稀浆混合料具有要求的流动度
? （ 5）添加剂,调节稀浆混合料的和易性和凝结时间
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? 沥青稀浆封层混合料的配合比设计，可根据理论的矿料表面吸收
法，即按单位质量的矿料表面积裹覆 8μm厚的沥青膜，计算出最
佳沥青用量。但该方法并不能反映稀浆混合料的工作特性、旧路
面的情况和施工的要求。为满足上述特性、情况和要求，目前通
常采用试验法来确定配合比，其主要试验内容包括下列各项：
? （ 1）稠度试验；（ 2）初凝时间试验；（ 3）固化时间试验；（ 4）
湿轮磨耗试验；（ 5）乳化沥青稀浆混合料碾压试验；
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? 沥青稀浆封层适合于沥青路面预防性养护。在路面尚未出现严重
病害之前，为了避免沥青性质明显硬化，在路面上用沥青稀浆进
行封层，不但有利于填充和治愈路面的裂缝，还可以提高路面的
密实性以及抗水、防滑、抗磨耗的能力，从而提高路面的服务能
力，延长路面的使用寿命。
? 在水泥混凝土路面上加铺稀浆封层，可以弥合表面细小的裂缝，
防止混凝土表面剥落，改善车辆的行驶条件。
? 用稀浆封层技术处理砂石路面，可以起到防尘和改善道路状况的
作用。
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? 桥面铺装又称车道铺装。其作用是保护桥面板，防止车轮或履带
直接磨耗桥面，并藉以分散车轮集中荷载。对于大中型钢筋水泥
混凝土桥，常采用沥青混凝土桥面铺装，对其材料的强度、变形
稳定性、疲劳耐久性等要求很高，同时要求具有重量轻、高粘结
性、不透水等性能。
? 沥青桥面铺装构造可分下列层次：
? 1．垫层 ；
? 2．防水层 ；
? 3．保护层 ；
? 4．面层
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? 1．沥青玛蹄脂碎石混合料（ SMA）
? SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量细集料组成的沥青
玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。
? 1)组成特点
? 粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少；掺纤维增强剂，
材料要求高，使用性能全面提高。
? 2）路用性能
? ① 良好的高温稳定性 ； ② 良好的低温抗裂性 ； ③ 优良的表面特
性 ； ④ 耐久性； ⑤ 投资效益高
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? 2．多孔隙沥青混凝土表面层（ PAWC）
? 其路用性能特点是：
? ① 排水和抗滑性 ；
? ② 降低噪声性能 ；
? ③ 高温稳定性 ；
? ④ 耐久性
? 3．多碎石沥青混凝土
? 4．再生沥青混凝土
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第七章 沥青混合料
第一节 概述
? 一,沥青混合料的分类
? 二,沥青混合料的特点
? 三、沥青路面使用性能的气候分区
? 沥青混合料的物理力学性质与使用环境，如气温和湿度关系密切。
因此，在选择沥青胶结料等级，进行沥青混合料配合比设计，检
验沥青混合料的使用性能时，应考虑沥青路面工程的环境因素，
尤其是温度和湿度条件。
? （一）气候分区指标；（二）气候分区的确定
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? 沥青混合料：经人工合理选择级配组成矿质混合料，与适量沥青
结合料拌和而成高级路面材料。
? 1．按矿料公称最大粒径划分：
? （ 1）特粗式沥青混合料：公称最大粒径等于或大于 37.5mm的沥
青混合料。（ 2）粗粒式沥青混合料：公称最大粒径为 26.5mm的
沥青混合料。（ 3）中粒式沥青混合料：公称最大粒径为 16mm
或 19mm的沥青混合料。（ 4）细粒式沥青混合料：公称最大粒
径为 9.5mm或 13.2mm的沥青混合料。（ 5）砂粒式沥青混合料：
公称最大粒径小于 9.5mm的沥青混合料。
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? 2．按材料组成及结构划分：
? （ 1）连续级配沥青混合料：矿料按级配原则，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（或用量很少）而形成的沥青混合料。
? 3．按矿料级配组成及空隙率大小划分：
? （ 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和而成，设计空隙率较小（对不同交
通及气候情况、
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? 层次可作适当调整）的密实式沥青混凝土混合料和密实式沥青稳
定碎石混合料。按关键性筛孔通过率的不同又可分为细型、粗型
密级配沥青混合料等。粗集料嵌挤作用较好的也称嵌挤密实型沥
青混合料。
? （ 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，经马歇尔标准击
实成型的试件剩余空隙率在 6%～ 12%的半开式沥青碎石混合料。
? （ 3）开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细
集料及填料较少，设计空隙率为 18%的沥青混合料。
? 4．按制造工艺划分：有热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、再
生沥青混合料等。
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? 二、沥青混合料的特点
? 优点,1．沥青混合料是一种粘弹性材料，具有良好的力学性质，
铺筑的路面平整无接缝，振动小，噪声低，行车舒适。 2．路面
平整且有一定的粗糙度，耐磨性好，无强烈反光，有利于行车安
全。 3．施工方便，不需养护，能及时开放交通。 4．维修简单，
旧沥青混合料可再生利用。
? 缺点,1．老化：在长期的大气因素作用下，因沥青塑性降低，
脆性增强，粘聚力减小，导致路面表层产生松散，引起路面破坏。
2．温度稳定性差：夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波
浪等现象；冬季低温时易脆裂，在车辆重复荷载作用下易产生开
裂。
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第二节 热拌沥青混合料
? 热拌沥青混合料通常是指将沥青加热至 150～ 170℃,矿质集料
加热至 160～ 180℃,在热态下拌和，并在热态下进行摊铺、压
实的混合料,通称“热拌热铺沥青混合料”。
? 一、沥青混合料的强度理论
? 二、沥青混合料的技术性质和技术标准
? 三、沥青混合料组成材料的技术要求
? 四、沥青混合料配合比设计
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? （一）沥青混合料的强度理论
? 沥青混合料是一种由沥青、粗集料、细集料和矿粉以及外加剂所
组成的复合材料，其在路面结构中产生破坏的情况，主要是发生
在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，
以及低温时抗拉强度不足或变形能力较差而产生裂缝现象。
? 沥青混合料的抗剪强度，一般采用库伦理论进行分析。通过三轴
剪切试验可求得：
τ＝ с＋ σtgυ （ 7-1）
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? 式中,τ──沥青混合料的抗剪强度（ Mpa）；
? с──正应力（ Mpa）；
? σ──沥青与矿质集料物理、化学交互作用而产生的粘聚力
（ Mpa）；
? υ──大小不同的矿质颗粒间嵌挤、摩擦所形成的内摩阻角
（ rad）。
? （二）影响沥青混合料抗剪强度的因素
? 沥青混合料抗剪强度的影响因素，主要是材料的组成、材料的技
术性质以及外界因素，如车辆荷载、温度、环境条件等。
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? 1．沥青粘度的影响
? 2．沥青与矿料之间的吸附作用
? 3．矿料比面的影响
? 4．沥青用量的影响
? 5．矿料级配、颗粒几何形状与表面特征的影响
? 6．温度和变形速度的影响
? （三）沥青混合料组成结构类型
? 按照沥青混合料强度构成特性的不同,压实沥青混合料可分为三
种类型。
? （ 1）悬浮 — 密实结构
? （ 2）骨架 — 空隙结构
? （ 3）骨架 — 密实结构
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? （一）沥青混合料的技术性质
? 1,高温稳定性
? 2,低温抗裂性
? 3,耐久性
? 4,抗滑性
? 5,施工和易性
? （二）热拌沥青混合料的技术标准
? 热拌沥青混合料的马歇尔试验技术标准符合我国现行部标, 公路
沥青路面施工技术规范, （ JTJ F40— 2004），并应有良好的施
工性能。
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? 沥青混合料的强度与刚度是随温度升高而显著降低的。在夏季高
温季节，路面在行车荷载反复作用下，沥青混合料所具有的抵抗
诸如车辙、推移、波浪、拥包、泛油等病害的性能，称为沥青混
合料的高温稳定性。
? 对于沥青混合料高温稳定性的评价，我国现行规范采用的方法是
马歇尔试验法和车辙试验法。
? （ 1） 马歇尔试验法
? （ 2） 车辙试验
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? 马歇尔试验,将沥青混合料制成直径为 101.6mm、高为
63.5mm的圆柱体试件，在高温 (60℃ )的条件下,保温 30～
40min,然后将试件放臵于马歇尔稳定度仪上，以
50± 5mm/min的形变速度加荷,直至试件破坏，同时测定稳
定度 (MS)流值（ FL）、马歇尔模数（ T）三项指标。稳定
度是在规定的加载速率条件下试件破坏前所能承受的最大
荷载 (kN)；流值是达到最大破坏荷载时试件的垂直变形
（以 0.1mm计）；而马歇尔模数为稳定度除以流值的商，
即：
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? 式中,T ──马歇尔模数（ kN/mm）；
? MS ──稳定度（ kN）；
? FL ──流值（ 0.1mm）。
? 马歇尔稳定度越大、流值越小，说明高温稳定性越高。而马歇尔
模数有关学者则认为与车辙深度有一定的相关性，马歇尔模数愈
大，车辙深度愈小。
FL
MST 10?? （ 7-2）
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? 目前通常是采用轮碾法成型，将沥青混合料制成
300mm× 300mm× 50mm大小的试件，在 60℃ 的温度条件下，
让试验轮对板块状试件产生 0.7MPa的压强，在同一轨迹上作一
定时间的反复行走，形成一定程度的车辙深度，试验过程中记录
绘制时间 -变形曲线。
? 通过试验可以得到沥青混合料的动稳定度，其含义是：试件产生
单位变形时所需试验轮的行走次数，以次 /mm为单位。动稳定度
越大，沥青混合料高温稳定性越好。我国现行规范的计算方法如
下：
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? 在试验变形曲线的直线段上，求取 45min（ t1）,60min（ t2）的
对应车辙变形 d1和 d2。当车辙变形过大，在未到 60min变形已达
25mm时，则以达到 25mm（ d2）时的时间为 t2，将其前 15min的
时间为 t1，此时的变形记为 d1，则动稳定度 DS可按下式计算：
? 式中,d1 ─对应于时间 t1的变形量（ mm）； d2 ─对应于时间 t2的
变形量（ mm）； C1 ─试验机类型修正系数。曲柄连杆驱动试件
的变速行走方式为 1.0，链驱动试验轮等速方式的修正系数为 1.5；
N ─试验轮往返碾压速度，通常为 42次 /min。
21
12
12 )( CCdd NttDS ??? ??? （ 7-3）
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? C2 ─试件系数。试验室制备宽为 300mm的试件系数为 1.0，从路
面切割宽为 150mm的试件系数为 0.8；
? 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、尺寸、形状等。适当减少沥青的用量，可使矿
料颗粒更多地以结构沥青的形式相联结，增加混合料的粘聚力和
内摩阻力。采用合理级配的矿料，混合料可形成骨架密实结构，
使粘聚力和内摩阻力都较大。在矿料的选择上，应挑选粒径大的，
有棱角的矿料颗粒，提高混合料的内摩阻角。
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? 沥青混合料抵抗低温收缩裂缝的能力称为低温抗裂性。由于沥青
混合料随着温度的降低，通常会变脆硬，劲度增大，变形能力下
降，在温度下降所产生的温度应力和外界荷载应力的作用下，路
面内部分应力来不及松弛，应力逐渐累积下来，这些累积应力超
过材料的抗拉强度时即发生开裂，从而会导致沥青混合料路面的
破坏，所以沥青混合料在低温时应具有较低的劲度和较大的抗变
形能力来满足低温抗裂性能。
? 沥青混合料路面的低温收缩开裂主要有两种形式：一种是由于气
温骤降造成材料低温收缩 ；另一种形式是低温收缩疲劳裂缝 。
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? 沥青混合料在路面中长期受到自然因素和重复车辆荷载的作用下，
为保证路面具有较长的使用年限，沥青混合料必须具有良好的耐
久性。沥青混合料的耐久性有多方面的含义，其中较为重要的是
水稳定性、耐老化性和耐疲劳性。
? （ 1） 沥青混合料的水稳定性
? （ 2） 沥青混合料的耐老化性
? （ 3） 沥青混合料的耐疲劳性
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? 水稳性是指沥青混合料抵抗由于水侵蚀而逐渐产生沥青膜剥离、
松散、坑槽等破坏的能力。
? 我国现行规范采用浸水马歇尔试验和冻融劈裂试验来检验沥青混
合料的水稳定性。浸水马歇尔试验通过测定浸水 48h马歇尔试件
的稳定度与未浸水的马歇尔试件的稳定度之比值即残留稳定度
（ %），以此作为评价水稳性好坏的指标。残留稳定度越大，混
合料的水稳性越高。冻融劈裂试验测定的是沥青混合料试件在受
到水、冻融循环作用前后的劈裂破坏强度之比值即残留强度比，
其值越大，沥青混和料在水与冻融循环共同作用下的水稳性越高。
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? 耐老化性是指沥青混合料抵抗由于人为和自然因素作用而逐渐丧
失变形能力、柔韧性等各种良好品质的能力。沥青路面在施工中
要对沥青反复加热，铺筑好的沥青混合料路面长期处在自然环境
中，要经受阳光特别是紫外线作用，这些均会使沥青产生老化，
变形能力下降，使路面在温度和荷载作用下容易开裂，从而导致
水分下渗数量增加，加剧路面破坏，缩短沥青混合料路面的使用
寿命。
? 影响沥青混合料老化速度的因素主要有沥青的性质、沥青的用量、
沥青混合料的残留空隙率、施工工艺等。
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? 沥青混合料在使用期间经受车轮荷载的反复作用，长期处于应力
应变交迭变化状态，致使混合料强度逐渐下降。当荷载重复作用
超过一定次数以后，在荷载作用下沥青混合料路面内产生的应力
就会超过强度下降后的强度（也称疲劳强度），沥青混合料路面
出现裂缝，即产生疲劳断裂破坏。
? 沥青混合料的耐疲劳性即是混合料在反复荷载作用下抵抗这种疲
劳破坏的能力。在相同荷载数量重复作用下，疲劳强度下降幅度
小的沥青混合料，或疲劳强度变化率小的沥青混合料，其耐疲劳
性好。从使用寿命看，其路面耐久性就高。
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? 随着现代高速公路的发展，对沥青路面的抗滑性提出了更高要求。
为保证长期高速行车安全，配料时要特别注意粗集料的的耐磨光
性，应选择硬质有棱角的集料。但表面粗糙、坚硬耐磨的集料多
为酸性集料，与沥青粘附性不好，应掺加抗剥剂或采用石灰水处
理集料表面等。
? 沥青用量对抗滑性的影响非常敏感，沥青用量超过最佳用量时的
0.5%即可使抗滑系数明显降低。
? 含蜡量对沥青混合料抗滑性也有明显影响，我国现行部颁行业标
准, 公路沥青路面施工技术规范, （ JTJ F40— 2004）中, 道路
石油沥青技术要求, 提出,A级沥青含蜡量应不大于 2.2%,B级
沥青不大于 3.0%,C级则不大于 4.5%。
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? 沥青混合料应具备良好的施工和易性，使混合料易于拌和、摊铺
和碾压。影响沥青混合料施工和易性的因素很多，诸如当地气温、
施工条件及混合料性质等。
? 从混合料材料性质来看，影响沥青混合料施工和易性的是混合料
的级配和沥青用量，如粗细集料的颗粒大小相距过大，缺乏中间
尺寸，混合料容易分层层积（粗粒集中表面，细粒集中底部）；
如细集料太少，沥青层就不容易均匀地分布在粗颗粒表面；细集
料过多，则使拌和困难。当沥青用量过少，或矿粉用量过多时，
混合料容易产生疏松不易压实。反之，如沥青用量过多，或矿粉
质量不好，则容易使混合料粘结成团块，不易摊铺。
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? 沥青混合料的技术性质决定于组成材料的性质、组成配合的比例
和混合料的制备工艺等因素。组成材料的质量是首先需要关注的
问题。
? 1,沥青材料
? 2,粗集料
? 3,细集料
? 4,填料
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? 对高速公路、一级公路，夏季温度高、高温持续时间长、重载交
通、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路
段，尤其是汽车荷载剪应力大的层次，宜采用稠度大,60℃ 粘度
大的沥青，也可提高高温气候分区的温度水平选用沥青等级；对
冬季寒冷的地区或交通量小的公路、旅游公路宜选用稠度小、低
温延度大的沥青；对温度日温差、年温差大的地区宜选用针入度
指数大的沥青。当高温要求与低温要求发生矛盾时应优先考虑高
温性能的要求。
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? 沥青混合料用粗集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿
渣等，但高速公路和一级公路不得使用筛选砾石和矿渣。
? 粗集料应该洁净、干燥、表面粗糙，质量、粒径以及与沥青的粘
附性应符合规范的规定。当单一规格集料的质量指标达不到表中
要求，而按照集料配合比计算的质量指标符合要求时，工程上允
许使用。对受热易变质的集料，宜采用经拌和机烘干后的集料进
行检验。
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? 沥青路面的细集料包括天然砂、机制砂、石屑。
? 细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质，并有适当的颗粒级配，
其质量应符合表 7-7的规定。细集料的洁净程度，天然砂以小于
0.075㎜ 含量的百分数表示，石屑和机制砂以砂当量（适用于 0～
4.75㎜ ）或亚甲蓝值（适用于 0～ 2.36㎜ 或 0～ 0.15㎜ ）表示。
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? 沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎
水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中泥土杂质应除净。矿粉应
干净、洁净，能自由地从矿粉仓流出，其质量应符合规范要求。
? 拌和机的粉尘也可作为矿粉的一部分回收使用。但每盘用量不得
超过填料总量 25%，掺有粉尘填料的塑性指数不得大于 4%。
? 粉煤灰作为填料使用时，用量不得超过填料总量的 50%，粉煤灰
的烧失量应小于 12%，与矿粉混合后的塑性指数应小于 4%。高
速公路、一级公路的沥青面层不宜采用粉煤灰做填料。
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? （一）矿质混合料的配合组成设计
? 1．确定沥青混合料类型
? 2,确定工程设计的级配范围
? 3．材料选择与准备
? 4．矿料配合比设计
? （二）确定沥青混合料的最佳沥青用量
? 1,制备试件
? 2,测定物理指标
? 3,测定力学指标
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? （三）配合比设计检验
? 1．高温稳定性检验
? 2．水稳定性检验
? 3．低温抗裂性能的检验
? 4．渗水系数检验
? 5．钢渣活性检验
? 6．根据需要，可以改变试验条件进行配合比设计检验
? （四）配合比设计报告
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? 调整工程设计级配范围宜遵循下列原则：
? 1）要确保高温抗车辙能力，同时兼顾低温抗裂性能的需要。配
合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量，减少
0.6㎜ 以下部分细粉的用量，使中等粒径集料较多，形成 S型级配
曲线，并取中等或偏高水平的设计空隙率。
? 2）确定各层的工程设计级配范围时应考虑不同层位的功能需要，
经组合设计的沥青路面应能满足耐久、稳定、密水、抗滑等要求。
? 3）根据公路等级和施工设备的控制水平，确定的工程设计级配
范围应比规范级配范围窄，其中 4.75㎜ 和 2.36㎜ 通过率的上下限
差值宜小于 12%。
? 4）沥青混合料的配合比设计应充分考虑施工性能，使沥青混合
料容易摊铺和压实，避免造成严重的离析。
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? 1）确定试件的制作温度
? 2）确定沥青用量范围
? （ 1）按下式计算矿质混合料合成毛体积相对密度。
? 式中,P1,P2,Pn…, ─各种矿料成分的配合比，其和为 100；
? γ1,γ1, γn …, ─各种矿料相应的毛体积相对密度，粗集料按
T0304方法测定，机制砂及石屑可按 T0330方法测定，也可以用
筛出的 2.36~4.75㎜ 部分的毛体积相对密度代替，矿粉以表观相
对密度代替 。
n
n
γ
p
γ
P
γ
P ???? ??
2
2
1
1
sb
100? （ 7-4）
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? （ 2）按式（ 7-5）或按式（ 7-6）预估沥青内混合料的适宜的油
石比或沥青用量。
? 式中,Pa─预估的最佳油石比（与矿料总量的百分比）,%；
Pb─预估的最佳沥青用量（占混合料总量的百分数）,%； Pa
1─已建类似工程沥青混合料的标准油石比,%； γsb─集料的合成
毛体积相对密度； γsb1 ─已建类似工程集料的合成毛体积相对密
度。
sb
sba
a
PP
?
? 11 ?? （ 7-5）
100100 ???
sb
a
b
PP
?
（ 7-6）
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? （ 3）确定矿料的有效相对密度
? 对非改性沥青混合料，宜以预估的最佳油石比拌和 2组的混合料，采用真空法
实测最大相对密度，取平均值。然后由式（ 7-7）反算合成矿料的有效相对密
度 γse 。
? 式中,γse ─合成矿料的有效相对密度； Pb─试验采用的沥青用量（占混合料
总量的百分数）,%； γt ─试验沥青用量条件下实测得到的最大相对密度，无
量纲； γb ─沥青的相对密度（ 25℃ /25℃ ），无量纲。
? （ 4）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。
b
b
t
b
se P
P
??
?
?
??
100
100 （ 7-7）
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? 1）测定压实沥青混合料试件的毛体积相对密度 γf和吸水率，取平
均值。
? 通常采用表干法测定毛体积相对密度；对吸水率大于 2%的试件，
宜改采用蜡封法测定。
? 2）确定沥青混合料的最大理论相对密度
? 对非改性的普通沥青混合料，在成型马歇尔试件的同时，用真空
法实测各组沥青混合料的最大理论相对密度 γti。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（ 7-8）或式（ 7-9）
计算其他不同油石比时最大理论相对密度。
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? 式中,γti ─相对于计算沥青用量时沥青混合料的最大理论相对密度，无量纲；
Pai─所计算的沥青混合料中的油石比,%； Pbi ─所计算的沥青混合料的沥青
用量,Pbi = Pai /（ 1+ Pai ）,%； Psi ─所计算的沥青混合料的矿料含量,Psi
=100- Pbi, %； γse ─矿料的有效相对密度，无量纲； ─沥青的相对密度
（ 25℃ /25℃ ），无量纲。
b
ai
se
ai
ti P
P
??
?
?
??
1 0 0
1 0 0 （ 7-8）
b
bi
se
si
ti PP
??
?
?
? 100
（ 7-9）
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? 3）按式（ 7-10） ~（ 7-12）计算沥青混合料试件的空隙率、矿料
间隙率 VMA、有效沥青的饱和度 VFA等体积指标，进行体积组成
分析。
100)1(VV ???
t
f
?
? （ 7-10）
100)1(V M A ???? s
sb
f P
?
? （ 7-11）
100V M A VVV M AV F A ???
（ 7-12）
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? 式中,VV─试件的空隙率,%；
? VMA─试件的矿料间隙率,%；
? VFA─试件的有效沥青饱和度（有效沥青含量占 VMA的体积比
例）,%；
? γf ─试件的毛体积相对密度，无量纲；
? γt─沥青混合料的最大理论相对密度，无量纲；
? Ps─各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和，即 Ps =100-Pb，
%；
? γsb ─矿质混合料的合成毛体积相对密度。
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? 1） 绘制沥青用量与物理力学指标关系图
? 2） 根据试验曲线走势确定最佳沥青用量 OAC1
? 3） 确定最佳沥青用量 OAC2
? 4）确定计算的最佳沥青用量 OAC
? 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
? 6)检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度
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? 以油石比或沥青用量为横坐标，以毛体积密度、空隙率、有效沥
青饱和度（ VFA）、矿料间隙率（ VMA）、稳定度和流值为纵坐
标，将试验结果点入图中，连成光滑的曲线 。确定均符合规范
规定的沥青混合料技术标准的沥青用量范围 OACmin ～ OACmax。
? 选择的沥青用量范围必须涵盖设计空隙率的全部范围，并尽可能
涵盖沥青饱和度的要求范围，同时使密度及稳定度曲线出现峰值。
如果没有涵盖设计空隙率的全部范围，试验必须扩大沥青用量范
围重新进行。
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? （ 1）在曲线图上求取相应于密度最大值、稳定度最大值、目标
空隙率（或中值）、沥青饱和度范围的沥青用量 a1,a2,a3、
a4，按式 7-13取平均值作为 OAC1。
OAC1 =（ a1 + a2 + a3+ a4） /4 （ 7-13）
? （ 2）如果在所选择的沥青用量范围未能涵盖沥青饱和度的要求
范围，按式 7-14求取 3者的平均值作为 OAC1。
? OAC1 =（ a1 + a2 + a3） /3 （ 7-14）
? （ 3）对所选择试验的沥青用量范围，密度或稳定度没有出现峰
值时，可直接以目标空隙率所对应的沥青用量 a3作为 OAC1，但
OAC1必须介于 OACmin ～ OACmax的范围内，否则应重新进行配
合比设计。
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? （ 1）调查当地各项条件相接近的工程的沥青用量及使用效果，
论证适宜的最佳沥青用量。
? （ 2）对炎热地区公路以及高速公路、一级公路的重载交通路段，
山区公路的长大坡度路段，预计有可能产生较大车辙时，宜在空
隙率符合要求的范围内将计算的最佳沥青用量减小 0.1~0.5%作为
设计沥青用量。
? （ 3）对寒区道路、旅游道路、交通量很少的公路，最佳沥青用
量可以在 OAC的基础上增加 0.1~0.3%，以适当减小设计空隙率，
但不得降低压实度要求。
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? （ 1）按式（ 7-17）及式（ 7-18）计算沥青结合料被集料吸收的
比例及有效沥青含量。
? 式中,Pba─沥青混合料中被集料吸收的沥青结合料的比例,%；
Pbe ─沥青混合料中的有效沥青用量,%； γse ─集料的有效相对
密度，无量纲； γsb ─材料的合成毛体积相对密度，无量纲； γb
─沥青的相对密度（ 25℃ /25℃ ），无量纲； Pb─沥青含量,%；
Ps─各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和,%。
1 0 0????? b
sbse
bse
baP ???
?? （ 7-17）
s
ba
bbe P
PPP ???
100
（ 7-18）
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? （ 2）检验最佳沥青用量时的粉胶比和有效沥青膜厚度
? ① 按式（ 7-21）计算沥青混合了的粉胶比，宜符合 0.6~1.6的要
求。对常用的公称最大粒径为 13.2~19㎜ 的密级配沥青混合料，
粉胶比宜控制在 0.8~1.2范围内。
? 式中,FB ─粉胶比，沥青混合料的矿料中 0.075㎜ 通过率与有效
沥青含量的比值，无量纲；
? P 0.075 ─矿料级配中 0.075㎜ 的通过率（水洗法）,%；
? Pbe─有效沥青含量,%。
beP
PFB 075.0? （ 7-21）
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? ② 按式（ 7-22）的方法计算集料的比表面，按式（ 7-23）估算沥
青混合料的沥青膜有效厚度。根据国外资料，通常情况下连续密
级配沥青混合料有效厚度宜不小于 6μm，密实式沥青碎石混合料
的有效厚度宜不小于 5μm。各种集料粒径的表面积系数按表 7-15
采用。
? 式中,SA─集料的比表面积,㎡ /㎏ ； Pi─各种粒径的通过百分率，
%； FAi─相应于各种粒径的集料的表面积系数； DA─沥青膜有效
厚度； Pbe─有效沥青含量,%； γb ─沥青的相对密度
（ 25℃ /25℃ ），无量纲。
)( ii FAPSA ???
（ 7-22）
10??? SAPDA
b
be
?
（ 7-23）
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第三节 其它沥青混合料
? 一,冷拌沥青混合料
? 二,沥青稀浆封层混合料
? 三,桥面铺装材料
? 四,新型沥青混合料
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? 冷拌沥青混合料是指采用乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态
下拌和、铺筑的沥青混合料。其主要具有节省能源、保护环境、
节约沥青、延长施工季节等优势。
? 1．强度的形成过程
? 2．材料组成
? 3．施工工艺
? 1）拌和； 2）摊铺、压实；
? 4．应用
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? 沥青稀浆封层混合料简称沥青稀浆封层，是由乳化沥青、石屑
(或砂 )、填料和水等拌制而成的一种具有一定流动性能的沥青混
合料。将沥青稀浆混合料摊铺在路面上（厚度为 3～ lOmm），经
破乳、析水、蒸发、固化等过程，形成密实、坚固耐磨的表面处
治薄层，可以治疗路面早期病害延长路面使用寿命。
? 1,沥青稀浆封层的作用
? 2,材料组成
? 3,沥青稀浆封层混合料的配合比设计
? 4,沥青稀浆封层混合料的应用
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? （ 1）防水作用
? （ 2）防滑作用
? （ 3）填充作用
? （ 4）耐磨作用
? （ 5）恢复路面外观形象
但是，稀浆封层也有其局限性。它只能作为表面保护层和磨
耗层使用，而不起承重性的结构作用，不具备结构补强能力。
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? （ 1）乳化沥青：常采用阳离子慢凝乳液，为提高稀浆封层的效
果，可采用改性乳化沥青
? （ 2）集料：采用级配石屑 (或砂 )组成矿质混合料，集料应坚硬、
粗糙、耐磨、洁净，稀浆封层用通过 4.75㎜ 筛的合成矿料的砂当
量不得低于 50％。细集料宜采用碱性石料生产的机制砂或洁净的
石屑。对集料中的超粒径颗粒必须筛除。
? （ 3）填料：掺入的填料应干燥、无结团、不含杂质。
? （ 4）水：为湿润集料，使稀浆混合料具有要求的流动度
? （ 5）添加剂,调节稀浆混合料的和易性和凝结时间
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? 沥青稀浆封层混合料的配合比设计，可根据理论的矿料表面吸收
法，即按单位质量的矿料表面积裹覆 8μm厚的沥青膜，计算出最
佳沥青用量。但该方法并不能反映稀浆混合料的工作特性、旧路
面的情况和施工的要求。为满足上述特性、情况和要求，目前通
常采用试验法来确定配合比，其主要试验内容包括下列各项：
? （ 1）稠度试验；（ 2）初凝时间试验；（ 3）固化时间试验；（ 4）
湿轮磨耗试验；（ 5）乳化沥青稀浆混合料碾压试验；
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? 沥青稀浆封层适合于沥青路面预防性养护。在路面尚未出现严重
病害之前，为了避免沥青性质明显硬化，在路面上用沥青稀浆进
行封层，不但有利于填充和治愈路面的裂缝，还可以提高路面的
密实性以及抗水、防滑、抗磨耗的能力，从而提高路面的服务能
力，延长路面的使用寿命。
? 在水泥混凝土路面上加铺稀浆封层，可以弥合表面细小的裂缝，
防止混凝土表面剥落，改善车辆的行驶条件。
? 用稀浆封层技术处理砂石路面，可以起到防尘和改善道路状况的
作用。
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? 桥面铺装又称车道铺装。其作用是保护桥面板，防止车轮或履带
直接磨耗桥面，并藉以分散车轮集中荷载。对于大中型钢筋水泥
混凝土桥，常采用沥青混凝土桥面铺装，对其材料的强度、变形
稳定性、疲劳耐久性等要求很高，同时要求具有重量轻、高粘结
性、不透水等性能。
? 沥青桥面铺装构造可分下列层次：
? 1．垫层 ；
? 2．防水层 ；
? 3．保护层 ；
? 4．面层
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? 1．沥青玛蹄脂碎石混合料（ SMA）
? SMA是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉和少量细集料组成的沥青
玛蹄脂填充间断级配的粗集料骨架间隙而组成的沥青混合料。
? 1)组成特点
? 粗集料多、矿粉多、沥青结合料多、细集料少；掺纤维增强剂，
材料要求高，使用性能全面提高。
? 2）路用性能
? ① 良好的高温稳定性 ； ② 良好的低温抗裂性 ； ③ 优良的表面特
性 ； ④ 耐久性； ⑤ 投资效益高
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? 2．多孔隙沥青混凝土表面层（ PAWC）
? 其路用性能特点是：
? ① 排水和抗滑性 ；
? ② 降低噪声性能 ；
? ③ 高温稳定性 ；
? ④ 耐久性
? 3．多碎石沥青混凝土
? 4．再生沥青混凝土
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