当前课程知识点：道路工程材料 > 第五章 普通沥青混合料 > 第1节 组成结构与强度形成原理 > Video
同学们大家好
今天我们学习第五章
普通沥青混合料
第一讲 沥青混合料组成结构与强度
主要包括如下三方面内容
首先从沥青混合料的分类说起
沥青混合料类型丰富
可以从级配类型
空隙率 最大公称粒径
生产温度和再生工艺等
不同的角度进行分类
在前述章节我们知道
矿质集料级配有三种类型
其所组成的沥青混合料
自然可以分为
连续级配 间断级配
开级配沥青混合料等三种类型
在按级配类型的基础上
可以在考虑空隙率的影响
分为连续密集配沥青混合料
空隙率百分之三到百分之六
典型代表如传统的沥青混凝土AC
和沥青稳定碎石基层ATB
间断密级配沥青混合料
空隙率为百分之三到百分之四
典型代表如沥青玛蹄脂碎石SMA
连续半开级配沥青混合料
空隙率为百分之六到百分之十二
典型代表如 不太常用的沥青碎石
asphalt macadam
以及开级配沥青混合料
空隙率百分之十八到百分之二十五
典型代表如开级配磨耗层OGFC
或者沥青排水稳定基层ATPB
开级配沥青混合料空隙率大 透水性强
能快速排除路表积水
还能兼具除水调蓄 降低噪音等生态功能
因此是当前海绵城市建设中
最具前景的道路建设材料之一
那么从公称最大粒径的角度如何划分呢
一般而言可以划分为特粗式 粗粒式
中粒式 细料式 和砂粒式
对应的公称最大粒径
如图所示
就此同学们可以思考一下
常见的沥青混合料
比如OGFC13 SMA16 AC20 ATB30 等等
其名称作何解释
也可以根据生产温度
将沥青混合料分为
热拌沥青混合料 温拌沥青混合料
和冷拌沥青混合料
热拌沥青混合料路用性能好
是目前修筑路面的主流技术
但缺点在于烟气排放多 能耗大
环境污染大
冷拌沥青混合料可以在常温下施工
烟气排放少能耗低 但路用性能相对较差
温拌沥青混合料 采用特别的添加剂
或者施工工艺 有效地降低了施工温度
因此环境效益好
同时具有不低于热拌沥青混合料的路用性能
但是该技术有待进一步的发展和完善
是当前道路工程领域研究的热点之一
除上以外还可以从再生工艺的角度
把沥青混合料分为
厂拌冷热再生 就地冷热再生
再生沥青混合料的内容将在
本章后续章节详细讨论
本节主要从热拌沥青混合料的角度
讨论其组成结构与强度特性
在沥青混合料组成结构理论方面
目前主要有两种理论
表面理论认为沥青发挥粘接作用
粗细集料发挥骨架密实作用
强调通过沥青的裹覆
把松散的集料粘接成为一个整体
而更为先进的胶浆理论认为
沥青混合料是一种多级的分散体系
其中填料分散在沥青中
形成沥青胶浆称之为微分散系
细集料分散在沥青胶浆中
形成沥青砂浆称之为细分散系
粗集料分散在沥青砂浆中
形成沥青混合料称之为粗分散系
着重强调沥青胶浆的作用
从胶浆理论来看
粗细集料和沥青的比例不同
导致沥青混合料呈现出三种
不同类型的结构状态
悬浮密实结构 骨架空隙结构
和骨架密实结构
悬浮密实结构一般采用连续型级配
比如传统的沥青混凝土AC
粗集料用量少 细集料用量多
粗集料分散悬浮在沥青砂浆中
未能形成骨架结构
所以内摩阻力较小
高温稳定性较差
但是其粘聚力高密实性和耐久性好
骨架空隙结构一般采用开级配 比如OGFC
粗集料多 细集料很少或者几乎不用
粗集料骨架结构强 孔隙多
所以内磨阻力大 高温稳定性好
但是内聚力较低 耐久性差
骨架密实结构一般采用间断级配 比如SMA
粗集料多 细集料少 沥青多
即形成较强的骨架结构
又具有良好的密实度
因此同时具有较好的内磨阻力
和内聚力 提高了沥青混合料的
高低温稳定性和耐久性
但是施工和易性较差
容易离析 对施工质量要求更高
这三种结构沥青混合料
在道路工程中均有运用
需要根据实际功能要求
选择合适的结构类型
讨论完沥青混合料的分类和组成结构后
同学们会疑问
为什么沥青能够将松散的颗粒
粘接成为一个整体并形成强度呢
这是因为沥青是一种感温性材料
温度升高时其物理形态从固体
逐步转换为流体
在施工温度下属于流动状态的沥青混合料
能够很好的裹覆集料
再经摊铺碾压成型并冷却后
恢复为固态的沥青不仅具有良好的黏聚力
同时具有良好的粘附力
能够将松散的颗粒材料 粘接成为一个整体
并形成强度 因此
可以采用摩尔库伦强度抗剪理论
解释其形成机理
其中内聚力主要来自于沥青的黏聚 和黏附性质
内磨阻力主要来自于集料的
骨架嵌挤作用
因此影响沥青混合料强度的主要因素
可以归纳为内外两大类
其中沥青黏度对内聚力影响显著
表现为随着沥青粘度的增加
内聚力密域增大
但是对内磨阻力的影响相对较小
同时若沥青与矿料的交互作用强
而形成的结构沥青则内聚力较大
若交互作用弱则矿料颗粒之间为自由沥青粘接
粘结力较小
而矿料性质 细度和用量
于交互作用有着显著影响
因为不同性质的矿料表面
形成不同组成结构和厚度的吸附溶化膜
比如说碱性的石灰石表面
吸附溶化膜发育较好
而酸性的石英石表面吸附溶化膜发育相对较差
通过提高细度可以增加矿粉的比表面积
形成的沥青膜较薄
结构沥青所占的比例越大
沥青混合料的内聚力也越高
所以要求小于0.075粒径的矿粉含量不宜过少
但也不宜过多
否则容易使沥青结合料结成团块 不宜施工
沥青用量也不宜过多
不宜过少 因为 沥青用量过少
则不足以形成结构沥青膜
沥青用量偏多
则自由沥青偏多内聚力降低
沥青用量过多
则部分自由沥青起到润滑作用
降低了内磨阻力
所以沥青用料必须适中
本章在后续章节将重点讨论
如何设计最佳沥青用量
矿料的级配 颗粒形状和表面性质
对强度的影响 同样显著
在前述组成结构的讲解中
已经明白 矿料级配不同 内磨阻力
和内聚力不同
具有显著破裂面和棱角
及是正方体表面粗糙的集料
更容易形成稳定的骨架结构
及内磨阻力更高 对强度也更有利
上述为内部因素对沥青混合料的强度的影响
而外部因素主要体现在
温度和变形速率上面
一般而言内聚力随着温度的升高
而显著降低 随变形速率的增大
而显著提高 而内磨阻力
则受温度和变形速率的影响较小
综上所诉
沥青混合料强度与材料组成
结构类型 密切相关 影响因素众多
更与沥青混合料 高低温稳定性
和耐久性等基本路用性能紧密关联
那么沥青混料基本路用性能有哪些
与强度有何关联
我们下一讲再见
-绪论
--绪论
-第1节 岩石的组成、分类
--Video
-第1节 岩石的组成、分类--作业
-第2节 岩石性质与技术等级
--Video
-第2节 岩石性质与技术等级--作业
-第3节 集料分类和物理性质
--Video
-第3节 集料分类和物理性质--作业
-第4节 粗、细集料和矿粉特性
--Video
-第4节 粗、细集料和矿粉特性--作业
-第5节 集料筛分、级配与级配理论
--Video
-第5节 集料筛分、级配与级配理论--作业
-第6节 集料组成设计方法
--Video
-第6节 集料组成设计方法--作业
-第1节 石灰
--第1节 石灰
-第1节 石灰--作业
-第2节 水泥的定义、组成、水化及硬化
-第2节 水泥的定义、组成、水化及硬化--作业
-第3节 硅酸盐水泥的技术性质
-第3节 硅酸盐水泥的技术性质--作业
-第4节 硅酸盐水泥的强度与技术标准
-第4节 硅酸盐水泥的强度与技术标准--作业
-第5节 硅酸盐水泥的腐蚀与防止
-第5节 硅酸盐水泥的腐蚀与防止--作业
-第6节 粉煤灰及其他工业废渣
-第6节 粉煤灰及其他工业废渣--作业
-第1节 分类、工艺组成及胶体结构
-第1节 分类、工艺组成及胶体结构--作业
-第2节 密度及绝对黏度
-第2节 密度及绝对黏度--作业
-第3节 相对黏度（针入度、软化点）
-第3节 相对黏度（针入度、软化点）--作业
-第4节 低温及感温性
--沥青延度演示视频
-第4节 低温及感温性--作业
-第5节 加热稳定性
-第5节 加热稳定性--作业
-第6节 改性沥青
--第6节 改性沥青
-第6节 改性沥青--作业
-第7节 沥青分级及技术要求
-第7节 沥青分级及技术要求--作业
-第8节 乳化沥青、泡沫沥青
-第8节 乳化沥青、泡沫沥青--作业
-第1节 水泥混凝土的组成及特点
-第1节 水泥混凝土的组成及特点--作业
-第2节 新拌水泥混凝土的工作性
-第2节 新拌水泥混凝土的工作性--作业
-第3节 水泥混凝土的强度特征
-第3节 水泥混凝土的强度特征--作业
-第4节 水泥混凝土的变形特性
-第4节 水泥混凝土的变形特性--作业
-第5节 水泥混凝土的耐久性
-第5节 水泥混凝土的耐久性--作业
-第6节 普通水泥混凝土组成设计
-第6节 普通水泥混凝土组成设计--作业
-第7节 水泥混凝土外加剂
--水泥混凝土外加剂
-第7节 水泥混凝土外加剂--作业
-第8节 新型水泥混凝土
--新型水泥混凝土
-第8节 新型水泥混凝土--作业
-第1节 组成结构与强度形成原理
--Video
-第1节 组成结构与强度形成原理--作业
-第2节 基本路用性能
--Video
-第2节 基本路用性能--作业
-第3节 体积参数与技术要求
--Video
-第3节 体积参数与技术要求--作业
-第4节 原材料的技术要求和选用方法
--Video
-第4节 原材料的技术要求和选用方法--作业
-第5节 Marshall组成设计方法
--Video
-第5节 Marshall组成设计方法--作业
-第6节 Superpave组成设计方法
--Video
-第6节 Superpave组成设计方法--作业
-第7节 SMA沥青混合料组成设计方法
--Video
-第7节 SMA沥青混合料组成设计方法--作业
-第8节 沥青混合料再生及组成设计方法
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-第8节 沥青混合料再生及组成设计方法--作业
-第1节 钢材的冶炼与分类
--Video
-第1节 钢材的冶炼与分类--作业
-第2节 钢材的技术性质
--Video
-第2节 钢材的技术性质--作业
