一建市政教材解讀：1K411014瀝青混合料組成與材料

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　　1K411014瀝青混合料組成與材料

　　一、結(jié)構(gòu)組成與分類

　　(一)材料組成

　　(1)瀝青混合料是一種復(fù)合材料，主要由瀝青、粗集料、細(xì)集料、礦粉組成，有的還加入聚合物和木纖維素拌合而成;這些不同質(zhì)量和數(shù)量的材料混合形成不同的結(jié)構(gòu)，并具有不同的力學(xué)性質(zhì)。

　　(2)瀝青混合料結(jié)構(gòu)是材料單一結(jié)構(gòu)和相互聯(lián)系結(jié)構(gòu)的概念的總和，包括瀝青結(jié)構(gòu)、礦物骨架結(jié)構(gòu)及瀝青-礦粉分散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)等。瀝青混合料的結(jié)構(gòu)取決于下列因素：礦物骨架結(jié)構(gòu)、瀝青的結(jié)構(gòu)、礦物材料與瀝青相互作用的特點、瀝青混合料的密實度及其毛細(xì)孔隙結(jié)構(gòu)的特點。

　　(3)瀝青混合料的力學(xué)強度，主要由礦物顆粒之間的內(nèi)摩阻力和嵌擠力，以及瀝青膠結(jié)料及其與礦料之間的粘結(jié)力所構(gòu)成。

　　(二)基本分類

　　(1)按材料組成及結(jié)構(gòu)分為連續(xù)級配、間斷級配。

　　(2)按礦料級配組成及空隙率大小分為密級配、半開級配、開級配。

　　(3)按公稱最大粒徑的大小可分為特粗式(公稱最大粒徑等于或大于37.5mm)、粗粒式(公稱最大粒徑26.5mm或31.5mm)、中粒式(公稱最大粒徑16mm或19mm)、細(xì)粒式(公稱最大粒徑9.5mm或13.2mm)、砂粒式(公稱最大粒徑小于等于4.75mm)。

　　(4)按生產(chǎn)工藝分為熱拌瀝青混合料、冷拌瀝青混合料、再生瀝青混合料等。

　　(三)結(jié)構(gòu)類型

　　可分為按嵌擠原則構(gòu)成和按密實級配原則構(gòu)成的兩大結(jié)構(gòu)類型。

　　(1)按嵌擠原則構(gòu)成的瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強度，是以礦物質(zhì)顆粒之間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為主、瀝青結(jié)合料的粘結(jié)作用為輔構(gòu)成的。特點是以較粗的、顆粒尺寸均勻的礦物質(zhì)顆粒構(gòu)成骨架，瀝青結(jié)合料填充其空隙，粘結(jié)成整體。這類瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強度受自然因素(溫度)的影響較小。

　　(2)按密實級配原則構(gòu)成的瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強度，是以瀝青與礦料之間的粘結(jié)力為主，礦物質(zhì)顆粒間的嵌擠力和內(nèi)摩阻力為輔構(gòu)成的。這類瀝青混合料的結(jié)構(gòu)強度受溫度的影響較大。

　　(3)按級配原則構(gòu)成的瀝青混合料，其結(jié)構(gòu)組成通常有下列三種形式：

　　1)懸浮-密實結(jié)構(gòu)：由次級骨料填充前級骨料(較次級骨料粒徑稍大)空隙的瀝青混凝土具有很大的密度，但由于前級骨料被次級骨料和瀝青膠漿分隔，不能直接互相嵌鎖形成骨架，因此該結(jié)構(gòu)具有較大的黏聚力c，但內(nèi)摩擦角φ較小，、高溫穩(wěn)定性較差。通常按最佳級配原理進(jìn)行設(shè)計。AC型瀝青混合料是這種結(jié)構(gòu)典型代表。

　　2)骨架空隙結(jié)構(gòu)：粗骨料所占比例大，細(xì)骨料很少甚至沒有。粗骨料可互相嵌鎖形成骨架，嵌擠能力強;但細(xì)骨料過少不易填充粗骨料之間形成的較大的空隙。該結(jié)構(gòu)內(nèi)摩擦角φ較高，但黏聚力c也較低。瀝青碎石混合料(AM)和OGFC排水瀝青混合料是這種結(jié)構(gòu)的典型代表。

　　3)骨架密實結(jié)構(gòu)：較多數(shù)量的斷級配粗骨料形成空間骨架，發(fā)揮嵌擠鎖結(jié)作用，同時由適當(dāng)數(shù)量的細(xì)骨料和瀝青填充骨架間的空隙形成既嵌緊又密實的結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)不僅內(nèi)摩擦角φ較高，黏聚力c也較高，是綜合以上兩種結(jié)構(gòu)優(yōu)點的結(jié)構(gòu)。瀝青瑪琦脂混合料

　　(簡稱SMA)是這種結(jié)構(gòu)典型代表。

　　三種結(jié)構(gòu)的瀝青混合料由于密度ρ、空隙率VV、礦料間隙率VMA不同，使它們在穩(wěn)定性和路用性能上亦有顯著差別。它們的典型結(jié)構(gòu)組成示意圖見圖1K411014。

　　一、主要材料與性能

　　(一)瀝青

　　我國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》CJJ l--2008規(guī)定：城鎮(zhèn)道路面層宜優(yōu)先采用A級瀝青，不宜使用煤瀝青。其主要技術(shù)性能如下：

　　1.粘結(jié)性

　　瀝青材料在外力作用下，瀝青粒子產(chǎn)生相互位移的抵抗變形的能力即瀝青的粘度。常用的是條件粘度，我國《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》J工G F40--2004也列入了60℃動力粘度(絕對粘度)作為道路石油瀝青的選擇性指標(biāo)。對高等級道路，夏季高溫持續(xù)時間長、重載交通、停車場等行車速度慢的路段，尤其是汽車荷載剪應(yīng)力大的結(jié)構(gòu)層，宜采用稠度大(針人度小)的瀝青;對冬季寒冷地區(qū)、交通量小的道路宜選用稠度小的瀝青。當(dāng)需要滿足高、低溫性能要求時，應(yīng)優(yōu)先考慮高溫性能的要求。

　　2.感溫性

　　感溫性是指瀝青材料的粘度隨溫度變化的感應(yīng)性。表征指標(biāo)之一是軟化點，即瀝青在特定試驗條件下達(dá)到一定粘度時的條件溫度。軟化點高，意味著等粘溫度也高，因此軟化點可作為反應(yīng)感溫性的指標(biāo)?！豆窞r青路面施工技術(shù)規(guī)范》J工G F40--2004規(guī)范新增了針人度指數(shù)(P J)這一指標(biāo)，它是應(yīng)用針人度和軟化點的試驗結(jié)果來表征瀝青感溫性的一項指標(biāo)。對日溫差、年溫差大的地區(qū)宜選用針人度指數(shù)大的瀝青。高等級道路，夏季高溫持續(xù)時間長的地區(qū)、重載交通、停車站、有信號燈控制的交叉路口、車速較慢的路段或部位需選用軟化點高的瀝青;反之，則用軟化點較小的瀝青。

　　3.耐久性

　　瀝青材料在生產(chǎn)、使用過程中，受到熱、光、水、氧氣和交通荷載等外界因素的作用而逐漸變硬變脆，改變原有的粘度和低溫性能，這種變化稱為瀝青的老化。瀝青應(yīng)有足夠的抗老化性能即耐久性，使瀝青路面具有較長的使用年限。我國相關(guān)規(guī)范規(guī)定，采用薄膜烘箱加熱試驗，測老化后瀝青的質(zhì)量變化、殘留針人度比、殘留延度(1 0℃或5℃)等來反映其抗老化性。通過水煮法試驗，測定瀝青和骨料的粘附性，反映其抗水損害能力，等級越高，粘附性越好。

　　4.塑性

　　瀝青材料在外力作用下發(fā)生變形而不被破壞的能力，即反映瀝青抵抗開裂的能力。過去曾采用2 5℃的延度而不能比較黏稠石油瀝青的低溫性能。現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定：2 5℃延度改為1 0℃延度或15℃延度，不同標(biāo)號的瀝青延度就有了明顯的區(qū)別，從而反映出它們的低溫性能，一般認(rèn)為，低溫延度越大，抗開裂性能越好。在冬季低溫或高、低溫差大的地

　　區(qū)，要求采用低溫延度大的瀝青。

　　5.安全性

　　確定瀝青加熱熔化時的安全溫度界限，使瀝青安全使用有保障。有關(guān)規(guī)范規(guī)定，通過閃點試驗測定瀝青加熱點閃火的溫度一一閃點，確定它的安全使用范圍。瀝青越軟(標(biāo)號高)，閃點越小。如瀝青標(biāo)號1 1 0號到1 6 0號，閃點不小于2 3 0℃，標(biāo)號9 0號不小于24 5℃。

　　(二)粗集料

　　(1)粗集料應(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙;質(zhì)量技術(shù)要求應(yīng)符合《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》CJJ l--2008有關(guān)規(guī)定。

　　(2)每種粗集料的粒徑規(guī)格(即級配)應(yīng)符合工程設(shè)計的要求。

　　(3)粗集料應(yīng)具有較大的表觀相對密度，較小的壓碎值、洛杉磯磨耗損失、吸水率、針片狀顆粒含量以及水洗法小于0. 075mm顆粒含量和軟石含量。如城市快速路、主干路表面層粗集料壓碎值不大于26%、吸水率不大于2.O%等。

　　(4)城市快速路、主干路的表面層(或磨耗層)的粗集料的磨光值PSV應(yīng)不少于3 6～42(雨量氣候分區(qū)中干旱區(qū)-潮濕區(qū))，以滿足瀝青路面耐磨的要求。

　　(5)粗集料與瀝青的粘附性應(yīng)有較大值，城市快速路、主干路的集料對瀝青的粘附性應(yīng)大于或等于4級，次干路及以下道路應(yīng)大于或等于3級。

　　(三)細(xì)集料

　　(1)細(xì)集料應(yīng)潔凈、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì)，質(zhì)量技術(shù)要求應(yīng)符合《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》CJJ l--2008有關(guān)規(guī)定。

　　(2)熱拌密級配瀝青混合料中天然砂用量不宜超過集料總量的2 0%，SMA,OGFC不宜使用天然砂。

　　(四)礦粉

　　(1)應(yīng)采用石灰?guī)r等憎水性石料磨成，且應(yīng)潔凈、干燥，不含泥土成分，外觀無團(tuán)粒結(jié)塊。

　　(2)城市快速路、主干路的瀝青面層不宜采用粉煤灰作填料。

　　(3)瀝青混合料用礦粉質(zhì)量要求應(yīng)符合《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》CJJ1--2008有關(guān)規(guī)定。.

　　(五)纖維穩(wěn)定劑

　　(1)木質(zhì)素纖維技術(shù)要求應(yīng)符合《城鎮(zhèn)道路工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范》CJJ l--2008有關(guān)規(guī)定。

　　(2)不宜使用石棉纖維。

　　(3)纖維穩(wěn)定劑應(yīng)在250℃高溫條件下不變質(zhì)。

　　三、熱拌瀝青混合料主要類型

　　(一)普通瀝青混合料(即AC型瀝青混合料)

　　適用于城市次干路、輔路或人行道等場所。

　　(二)改性瀝青(Modified bitumen)混合料

　　(1)改性瀝青(Modified bitumen)混合料是指摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外摻劑(改性劑)，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善制成的瀝青混合料。

　　(2)改性瀝青(Modified bitumen)混合料與AC型混合料相比具有較高的路面抗流動性即高溫下抗車轍的能力，良好的路面柔性和彈性即低溫下抗開裂的能力，較高的耐磨耗能力和延長使用壽命。

　　(3)改性瀝青(Modified bitumen)混合料面層適用城市主干道和城鎮(zhèn)快速路。

　　(三)瀝青瑪碲脂碎石混合料(Stone mastic asphalt，簡稱SMA)

　　(1)SMA是一種以瀝青、礦粉及纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪碲脂結(jié)合料，填充于間斷級配的礦料骨架中，所形成的混合料。

　　(2)SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，5mm以上的粗骨料比例高達(dá)70%～80%，礦粉的用量達(dá)7%～13%(“粉膠比”超出通常值1.2的限制);瀝青用量較多，高達(dá)6.5%～7%，粘結(jié)性要求高，且選用針人度小、軟化點高、溫度穩(wěn)定性好的瀝青。

　　(3)SMA是當(dāng)前國內(nèi)外使用較多的一種抗變形能力強，耐久性較好的瀝青面層混合料;適用于城市主干道和城鎮(zhèn)快速路。

　　(四)改性瀝青混合料(或SMA)

　　(1)采用改性瀝青，材料配比采用SMA結(jié)構(gòu)形式。

　　(2)具有非常好的高溫抗車轍能力、低溫抗變形性甫邑和水穩(wěn)定性，且構(gòu)造深度大，抗滑性能好，耐老化性能及耐久性等路面性能都有較大提高。

　　(3)適用于交通流量和行駛頻度急劇增長，客運車的軸重不斷增加，嚴(yán)格實行分車道單向行駛的城鎮(zhèn)主干路和城鎮(zhèn)快速路。