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    什么是沥青混凝土
    文章作者:admin 上传更新:2017-05-08

    什么是沥青混凝土

      沥青混凝土(bituminous concrete)俗称沥青砼,人工选配具有一定级配组成的矿料,碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等,与一定比例的路用沥青材料,在严格控制条件下拌制而成的混合料。

    分类

    沥青混凝土按所用结合料不同,可分为石油沥青的和煤沥青的两大类;有些国家或地区亦有采用或掺用天然沥青拌制的。

    按所用集料品种不同,可分为碎石的、砾石的、砂质的、矿渣的数类,以碎石采用最为普遍。按混合料最大颗粒尺寸不同,可分为粗粒(3540毫米以下)、中粒(2025毫米以下)、细粒(1015毫米以下)、砂粒57毫米以下)等数类。

    按混合料的密实程度不同,可分为密级配、半开级配和开级配等数类,开级配混合料也称沥青碎石。其中热拌热铺的密级配碎石混合料经久耐用,强度高,整体性好,是修筑高级沥青路面的代表性材料,应用得最广。

    各国对沥青混凝土制订有不同的规范,中国制定的热拌热铺沥青混合料技术规范,以空隙率10%及以下者称为沥青混凝土,又细分为型和型,型的孔隙率3(或2)~6%,属密级配型;型为610%,属半开级配型;空隙率10%以上者称为沥青碎石,属开级配型;混合料的物理力学指标有稳定度、流值和孔隙率等。

    定义

    沥青混合料是由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。按材料组成及结构分为连续级配、间断级配混合料。按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配、半开级配、开级配混合料。按公称最大粒径的大小可分为特粗式(公称最大粒径大于31.5mm)、粗粒式(公称最大粒径等于或大于26.5mm)、中粒式(公称最大粒径16mm19mm)、细粒式(公称最大粒径9.5mm13.2mm)、砂粒式(公称最大粒径小于9.5mm)沥青混合料。按制造工艺分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料、再生沥青混合料等。

    结构组成

    按级配原则构成的沥青混合料,其结构组成可分为三类:

    (1)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,因此该结构具有较大的黏聚力c,但内摩擦角Φ较小,高温稳定性较差。

    (2)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。这种结构内摩擦角Φ较高,但黏聚力c也较低。

    (3)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,这种结构不仅内摩擦角Φ较高,黏聚力c也较高。

    三种结构的沥青混合料由于密度ρ、空隙率VV、矿料间隙率VMA不同,使它们在稳定性上亦有显著差别。

    主要材料与性能

    沥青

    我国行业标准《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ1-2008规定:城镇道路路面层宜优先采用A级沥青(即能适用于各种等级、任何场合和层次)。不宜使用煤沥青。

    其品种有道路石油沥青、软煤沥青和液体石油沥青、乳化石油沥青等。各种沥青在使用时,应根据交通量、气候条件、施工方法、沥青面层类型、材料来源等情况选用。多层面层选用沥青时,一般上层宜用较稠的沥青,下层或连接层宜用较稀的沥青。乳化石油沥青根据凝固速度可分为快凝、中凝和慢凝三种,适用于沥青表面处治、沥青贯入式路面,常温沥青混合料面层以及透层、粘层与封层。

    用于沥青混合料的沥青应具有下述性能:

    (1)具有较大的稠度:表征粘结性大小,即一定温度条件下的稠度;

    (2)具有较大的塑性:以延度表示,即在一定温度和外力作用下变形而不开裂的能力;

    (3)具有足够的温度稳定性:即要求沥青对温度敏感度低,夏天不软,冬天不脆裂;

    (4)具有较好的大气稳定性:抗热、抗光老化能力较强;

    (5)具有较好的水稳性:抗水损害能力较强。

    粗骨料

    (1)粗骨料应洁净、干燥、表面粗糙;质量技术要求应符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1-2008有关规定。

    (2)粗骨料与沥青有良好的粘附性,具有憎水性。

    (3)用于城镇快速路、主干路的沥青表面层粗集料的压碎值不大于26%;吸水率不大于2.0%

    (4)粗骨料应具有良好的颗粒形状,接近立方体,多棱角,针片状含量不大于15%

    细骨料

    (1)细骨料应洁净、干燥、无风化、无杂质,质量技术要求应符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1-2008有关规定。

    (2)细骨料应是中砂以上颗粒级配,含泥量小于3%~5%;有足够的强度和耐磨性能。

    (3)热拌密级配沥青混合料中天然砂用量不宜超过骨料总量的20%SMAOGFC不宜使用天然砂。

    填充砂

    (1)填充砂应用石灰岩或石灰浆中强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉,矿粉应干燥、洁净,细度达到要求。当采用水泥、石灰、粉煤灰作填充料时,其用量不宜超过矿料总量的2%

    (2)城镇快速路、主干路的沥青面层不宜用粉煤灰作填充料。

    (3)沥青混合料用矿粉质量技术要求应符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1-2008有关规定。

    纤维稳定剂

    (1)木质纤维技术要求应符合《城镇道路工程施工与质量验收规范》CJJ 1-2008有关规定。

    (2)不宜使用石棉纤维。

    (3)纤维稳定剂应250℃高温条件下不变质。

    热拌沥青混合料主要类型

    普通沥青混合料

    AC型沥青混合料,适用于城镇次干道、辅路或人行道等场所。

    改性沥青混合料

    (1)改性沥青混合料是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外加剂(改性剂),使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青混合料。

    (2)改性沥青混合料与AC型沥青混合料相比具有较高的高温抗车辙能力,良好的低温抗开裂能力,较高的耐摩耗能力和较长的使用寿命。

    (3)改性沥青混合料面层适用城镇快速路、主干路。

    沥青玛蹄(王+帝)脂碎石混合料(简称SMA)

    (1)SMA混合料是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断骨架中所形成的混合料。

    (2)SMA是一种间断级配的沥青混合料,5mm以上的粗骨料比例高达70%~80%,矿粉用量达7%~13%(“粉胶比超出通常值1.2的限制);沥青用量较多,高达6.5%~7%

    (3)SMA是当前国内外使用较多的一种抗变形能力强,耐久性较好的沥青面层混合料;适用于城镇快速路、主干路。

    改性(沥青)沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)

    (1)使用改性沥青,材料配比采用SMA结构形式。

    (2)有非常好的高温抗车辙能力,低温抗变形性能和水稳定性,且构造深度大,抗滑性能好、耐老化性能及耐久性都有较大提高。

    (3)适用于交通流量和行使频度急剧增长,客运车的轴重不断增加,严格实行分车道单向行使的城镇快速路、主干路。

    技术指标

    沥青混合料的密度

    指压实沥青混合料常温条件下单位体积的干燥质量,以t/㎥表示。

    沥青混合料的相对密度

    同温度条件下压实沥青混合料试件密度与水的密度的比值,单位无量纲

    沥青混合料的理论最大密度

    为计算沥青混合料空隙率之需,假设压实沥青混合料试件全部为矿料(包括矿料自身的空隙)及沥青所占有,空隙率为零的理想状态下的最大密度,以t/㎥表示。

     

    性质(13.5Mpa)

    沥青混合料的强度主要表现在两个方面。一是沥青与矿粉形成的胶结料的粘结力;另一是集料颗粒间的内摩阻力和锁结力。矿粉细颗粒(大多小于0.075毫米)的巨大表面积使沥青材料形成薄膜,从而提高了沥青材料的粘结强度和温度稳定性;而锁结力则主要在粗集料颗粒之间产生。选择沥青混凝土矿料级配时要兼顾两者,以达到加入适量沥青后混合料能形成密实、稳定、粗糙度适宜、经久耐用的路面。配合矿料有多种方法,可以用公式计算,也可以凭经验规定级配范围,中国采用经验曲线的级配范围。沥青混合料中的沥青适宜用量,应以试验室试验结果和工地实用情况来确定,一般在有关规范内均列有可资参考的沥青用量范围作为试配的指导。当矿料品种、级配范围、沥青稠度和种类、拌和设施、地区气候及交通特征较固定时,也可采用经验公式估算。

    制备

    热拌的沥青混合料宜在集中地点用机械拌制。一般选用固定式热拌厂,在线路较长时宜选用移动式热拌机。冷拌的沥青混合料可以集中拌和,也可就地路拌。沥青拌和厂的主要设备包括:沥青加热锅、砂石贮存处、矿粉仓、加热滚筒、拌和机及称量设备、蒸汽锅炉、沥青泵及管道、除尘设施等,有些还有热集料的重新分筛和贮存设备(见沥青混合料拌和基地)。拌和机又可分为连续式和分批式两大类。在制备工艺上,过去多采用先将砂石料烘干加热后,再与热沥青和冷的矿粉拌和。又发展一种先用热沥青拌好湿集料,然后再加热拌匀的方法,以消除因集料在加热和烘干时飞灰。采用后一种工艺时,要防止残留在混合料中的水分影响沥青混凝土使用寿命,最好能同时采用沥青抗剥落剂,以增强抗水能力。

    结构形式

    1 传统的沥青混凝土面层(AC)ps:普通密级配沥青混凝土

    《公路沥青路面设计规范》JTJ014—97,根据七五国家科技攻关研究及修订该规范的专题研究,统一将沥青混合料中集料粒径标准由圆孔筛标准改为方孔筛标准。

    其主要原因为:计量标准向ISO国际标准靠近;便于参考国外同类结构形式的级配标准;世行项目增多,便于国际招标、监理及质量检验;许多国外拌和设备均以方孔筛为标准。沥青混凝土的符号由原LH改为AC

    1.1 按沥青混合料集料的粒径分类

    1.1.1 细粒式沥青混凝土:AC—9.5mmAC—13.2mm

    在文献资料,考试卷纸中常以AC—9 AC—13 形式出现

    1.1.2 中粒式沥青混凝土:AC—16mmAC—19mm

    在文献资料,考试卷纸中常以AC—16 AC—19 形式出现

    1.1.3 粗粒式沥青混凝土:AC—26.5mmAC—31.5mm

    在文献资料,考试卷纸中常以AC—26 AC—31 形式出现

    其组合原则是:沥青面层集料的最大粒径宜从上层至下层逐渐增大。上层宜使用中粒式及细粒式,且上面层沥青混合料集料的最大粒径不宜超过层厚1/2,中、下面层集料的最大粒径不宜超过层厚的2/3

    1.2 按沥青混合料压实后的孔隙率大小分类

    1.2.1 Ⅰ型密级配沥青混凝土:孔隙率为(3%6%)

    1.2.2 Ⅱ型密级配沥青混凝土:孔隙率为(4%10%)

    cAM型开级配热拌沥青碎石:孔隙率为(大于10%)

    其组合原则是:沥青面层至少有一层是型密级配沥青混凝土,以防水下渗。若上面层采用型沥青混凝土,中面层须采用型沥青混凝土,AM型开级配沥青碎石不宜作面层,仅可做联结层。

    2 多碎石沥青混凝土面层(SAC)

    2.1 产生背景

    较大流量的车辆在高速公路上安全、舒适高速地通行,沥青面层必须具有良好的抗滑性能。这就要求沥青面层不但要有较大的磨擦系数,而且要有较深的表面构造深度(构造深度是高速行车减低噪音和减少水〖LM〗漂、溅水影响司机视线的主要因素)。研究成果表明:沥青面层的抗滑性能是由面层结构的微观构造和宏观构造两部分形成。其中宏观构造来源于沥青混合料的配合比,主要由骨料的粗细、级配形式决定

    80年代中期中国开始修筑高等级公路,从沥青面层的结构形式来看:型沥青混凝土,空隙率3%6%,透水性小,耐久性好,表面层的摩擦系数能达到要求,但表面构造深度较小,远不能达到要求。型沥青混凝土空隙率6%10%,表面构造深,抗变形能力较强,但其透水性、耐久性较差。为了解决沥青面层的抗滑性能(特别是表面层在构造深度较大的情况下,又具有良好的防水性的结构形式),多碎石沥青混凝土面层被加以研究和使用。

    2.2 多碎石沥青混凝土面层的特点

    多碎石沥青混合料是采用较多的粗碎石形成骨架,沥青砂胶填充骨架中的孔隙并使骨架胶合在一起而形成的沥青混合料形式。具体组成为:粗集料含量69%78%,矿粉6%10%,油石比5%左右。经几条高等公路的实践证明,多碎石沥青混凝土面层既能提供较深的表面构造,又具有传统型沥青混凝土那样的较小空隙及较小透水性,同时又具有较好的抗形变能力(动稳定度较高)。换言之,多碎石沥青混凝土既具有传统型沥青混凝土的优点,又具有型沥青混凝土的优点,同时又避免了两种传统沥青混凝土结构形式的不足。

    3 沥青玛蹄脂碎石混合料面层(SMA)

    3.1 形成背景

    60年代的德国交通十分发达,根据本国的气候特点(夏季气温20℃左右,冬季不太冷),习惯修筑浇筑式沥青混凝土路面。这种结构中沥青含量12%左右,矿粉含量高。使用中发现路面的车辙十分严重,另外当时该国家的汽车为了防滑的需要,经常使用带钉的轮胎(包括欧洲一些国家亦如此),其结果是路面磨耗十分严重(1年可减薄4cm左右)。为了克服日益严重的车辙,减少路面的磨耗,公路工作者对沥青混合料的配合比进行调整,增大粗集料的比例,添加纤维稳定剂,形成了SMA结构的初形。1984年德国交通部门正式制定了一个SMA路面的设计及施工规范,SMA路面结构形式基本得以完善。这种新型的路面结构先后在德国、欧洲一些国家逐渐被推广、运用。90年代初,美国公路界认为其公路路面质量不如欧洲国家的路面质量好。经考察发现存在两个方面的差距:在改性沥青的运用上;在路面的结构形式上(即SMA)。19911992年开始加以研究、推广SMA这种结构形式,最典型的是:1995年亚特兰大市为举办奥运会对公路网进行改建和新建,全部采用了SMA这种结构形式做路面。

    3.2沥青玛蹄脂碎石混合料路面(SMA)的组成原理及特点

    沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂结合料,填充于间断级配的矿料骨架中,所形成的骨架密实混合料。其组成特征主要包括两个方面:含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性(抗变形能力强)的结构骨架;细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛蹄脂将骨架胶结一起,并填充骨架空隙,使混合料有较好的柔性及耐久性。

    SMA的结构组成可概括为三多一少,即:粗集料多、矿粉多、沥青多、细集料少。具体讲:①SMA是一种间断级配的沥青混合料,5mm以上的粗集料比例高达70%80%,矿粉的用量达7%13%,(粉胶比超出通常值1.2的限制)。由此形成的间断级配,很少使用细集料;为加入较多的沥青,一方面增加矿粉用量,同时使用纤维作为稳定剂;沥青用量较多,高达6.5%7%,粘结性要求高,并希望选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青(最好采用改性沥青)

    SMA的特点:沥青玛蹄脂碎石混合料是当前国际上公认(使用较多)的一种抗变形能力强,耐久性较好的沥青面层混合料。由于粗集料的良好嵌挤,混合料有非常好的高温抗车辙能力,同时由于沥青玛蹄脂的粘结作用,低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。添加纤维稳定剂,使沥青结合料保持高粘度,其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙,构造深度大,抗滑性能好。同时混合料的空隙又很小,耐老化性能及耐久性都很好,从而全面提高了沥青混合料的路面性能。

    控制要点

    1 )严格控制配合比:混合料的组成设计严格按设计图纸和《公路路面基层施工技术规范》(JTJ034-2000 )要求进行。二灰土稳定砂砾基层检查项目表项次检查项目规定值或允许偏差检查方法1、压实度( % 98 200m 检查 4 处。 2平整度( cm 标准值σ 2 最大间隙 h 8 3 、高程( mm +5 –10 200m 用水准仪检查 44 、宽度( mm 不小于设计值尺量,每 200m 4 处。 5 、厚度( mm

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