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    技術(shù)新聞
    什么是瀝青混凝土
    文章作者:admin 上傳更新:2017-05-08

    什么是瀝青混凝土

      瀝青混凝土(bituminous concrete)俗稱(chēng)瀝青砼,人工選配具有一定級配組成的礦料,碎石或軋碎礫石、石屑或砂、礦粉等,與一定比例的路用瀝青材料,在嚴格控制條件下拌制而成的混合料。

    分類(lèi)

    瀝青混凝土按所用結合料不同,可分為石油瀝青的和煤瀝青的兩大類(lèi);有些國家或地區亦有采用或摻用天然瀝青拌制的。

    按所用集料品種不同,可分為碎石的、礫石的、砂質(zhì)的、礦渣的數類(lèi),以碎石采用最為普遍。按混合料最大顆粒尺寸不同,可分為粗粒(3540毫米以下)、中粒(2025毫米以下)、細粒(1015毫米以下)、砂粒 57毫米以下)等數類(lèi)。

    按混合料的密實(shí)程度不同,可分為密級配、半開(kāi)級配和開(kāi)級配等數類(lèi),開(kāi)級配混合料也稱(chēng)瀝青碎石。其中熱拌熱鋪的密級配碎石混合料經(jīng)久耐用,強度高,整體性好,是修筑高級瀝青路面的代表性材料,應用得最廣。

    各國對瀝青混凝土制訂有不同的規范,中國制定的熱拌熱鋪瀝青混合料技術(shù)規范,以空隙率10%及以下者稱(chēng)為瀝青混凝土,又細分為型和型,型的孔隙率3(或2)~6%,屬密級配型;型為610%,屬半開(kāi)級配型;空隙率10%以上者稱(chēng)為瀝青碎石,屬開(kāi)級配型;混合料的物理力學(xué)指標有穩定度、流值和孔隙率等。

    定義

    瀝青混合料是由礦料與瀝青結合料拌和而成的混合料的總稱(chēng)。按材料組成及結構分為連續級配、間斷級配混合料。按礦料級配組成及空隙率大小分為密級配、半開(kāi)級配、開(kāi)級配混合料。按公稱(chēng)最大粒徑的大小可分為特粗式(公稱(chēng)最大粒徑大于31.5mm)、粗粒式(公稱(chēng)最大粒徑等于或大于26.5mm)、中粒式(公稱(chēng)最大粒徑16mm19mm)、細粒式(公稱(chēng)最大粒徑9.5mm13.2mm)、砂粒式(公稱(chēng)最大粒徑小于9.5mm)瀝青混合料。按制造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。

    結構組成

    按級配原則構成的瀝青混合料,其結構組成可分為三類(lèi):

    (1)懸浮-密實(shí)結構

    這種由次級集料填充前級集料(較次級集料粒徑稍大)空隙的瀝青混合料,具有很大的密度,但由于各級集料被次級集料和瀝青膠漿所分隔,不能直接互相嵌鎖形成骨架,因此該結構具有較大的黏聚力c,但內摩擦角Φ較小,高溫穩定性較差。

    (2)骨架-空隙結構

    此結構粗集料所占比例大,細集料很少甚至沒(méi)有。粗集料可互相嵌鎖形成骨架;但細集料過(guò)少容易在粗集料之間形成空隙。這種結構內摩擦角Φ較高,但黏聚力c也較低。

    (3)骨架-密實(shí)結構

    較多數量的粗集料形成空間骨架,相當數量的細集料填充骨架間的空隙形成連續級配,這種結構不僅內摩擦角Φ較高,黏聚力c也較高。

    三種結構的瀝青混合料由于密度ρ、空隙率VV、礦料間隙率VMA不同,使它們在穩定性上亦有顯著(zhù)差別。

    主要材料與性能

    瀝青

    我國行業(yè)標準《城鎮道路工程施工與質(zhì)量驗收規范》CJJ1-2008規定:城鎮道路路面層宜優(yōu)先采用A級瀝青(即能適用于各種等級、任何場(chǎng)合和層次)。不宜使用煤瀝青。

    其品種有道路石油瀝青、軟煤瀝青和液體石油瀝青、乳化石油瀝青等。各種瀝青在使用時(shí),應根據交通量、氣候條件、施工方法、瀝青面層類(lèi)型、材料來(lái)源等情況選用。多層面層選用瀝青時(shí),一般上層宜用較稠的瀝青,下層或連接層宜用較稀的瀝青。乳化石油瀝青根據凝固速度可分為快凝、中凝和慢凝三種,適用于瀝青表面處治、瀝青貫入式路面,常溫瀝青混合料面層以及透層、粘層與封層。

    用于瀝青混合料的瀝青應具有下述性能:

    (1)具有較大的稠度:表征粘結性大小,即一定溫度條件下的稠度;

    (2)具有較大的塑性:以延度表示,即在一定溫度和外力作用下變形而不開(kāi)裂的能力;

    (3)具有足夠的溫度穩定性:即要求瀝青對溫度敏感度低,夏天不軟,冬天不脆裂;

    (4)具有較好的大氣穩定性:抗熱、抗光老化能力較強;

    (5)具有較好的水穩性:抗水損害能力較強。

    粗骨料

    (1)粗骨料應潔凈、干燥、表面粗糙;質(zhì)量技術(shù)要求應符合《城鎮道路工程施工與質(zhì)量驗收規范》CJJ 1-2008有關(guān)規定。

    (2)粗骨料與瀝青有良好的粘附性,具有憎水性。

    (3)用于城鎮快速路、主干路的瀝青表面層粗集料的壓碎值不大于26%;吸水率不大于2.0%。

    (4)粗骨料應具有良好的顆粒形狀,接近立方體,多棱角,針片狀含量不大于15%。

    細骨料

    (1)細骨料應潔凈、干燥、無(wú)風(fēng)化、無(wú)雜質(zhì),質(zhì)量技術(shù)要求應符合《城鎮道路工程施工與質(zhì)量驗收規范》CJJ 1-2008有關(guān)規定。

    (2)細骨料應是中砂以上顆粒級配,含泥量小于3%~5%;有足夠的強度和耐磨性能。

    (3)熱拌密級配瀝青混合料中天然砂用量不宜超過(guò)骨料總量的20%,SMA、OGFC不宜使用天然砂。

    填充砂

    (1)填充砂應用石灰巖或石灰漿中強基性巖石等憎水性石料經(jīng)磨細得到的礦粉,礦粉應干燥、潔凈,細度達到要求。當采用水泥、石灰、粉煤灰作填充料時(shí),其用量不宜超過(guò)礦料總量的2%。

    (2)城鎮快速路、主干路的瀝青面層不宜用粉煤灰作填充料。

    (3)瀝青混合料用礦粉質(zhì)量技術(shù)要求應符合《城鎮道路工程施工與質(zhì)量驗收規范》CJJ 1-2008有關(guān)規定。

    纖維穩定劑

    (1)木質(zhì)纖維技術(shù)要求應符合《城鎮道路工程施工與質(zhì)量驗收規范》CJJ 1-2008有關(guān)規定。

    (2)不宜使用石棉纖維。

    (3)纖維穩定劑應250℃高溫條件下不變質(zhì)。

    熱拌瀝青混合料主要類(lèi)型

    普通瀝青混合料

    AC型瀝青混合料,適用于城鎮次干道、輔路或人行道等場(chǎng)所。

    改性瀝青混合料

    (1)改性瀝青混合料是指摻加橡膠、樹(shù)脂、高分子聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外加劑(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)改性瀝青混合料與AC型瀝青混合料相比具有較高的高溫抗車(chē)轍能力,良好的低溫抗開(kāi)裂能力,較高的耐摩耗能力和較長(cháng)的使用壽命。

    (3)改性瀝青混合料面層適用城鎮快速路、主干路。

    瀝青瑪蹄(王+帝)脂碎石混合料(簡(jiǎn)稱(chēng)SMA)

    (1)SMA混合料是一種以瀝青、礦粉及纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂結合料,填充于間斷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70%~80%,礦粉用量達7%~13%(“粉膠比超出通常值1.2的限制);瀝青用量較多,高達6.5%~7%。

    (3)SMA是當前國內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;適用于城鎮快速路、主干路。

    改性(瀝青)瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)

    (1)使用改性瀝青,材料配比采用SMA結構形式。

    (2)有非常好的高溫抗車(chē)轍能力,低溫抗變形性能和水穩定性,且構造深度大,抗滑性能好、耐老化性能及耐久性都有較大提高。

    (3)適用于交通流量和行使頻度急劇增長(cháng),客運車(chē)的軸重不斷增加,嚴格實(shí)行分車(chē)道單向行使的城鎮快速路、主干路。

    技術(shù)指標

    瀝青混合料的密度

    指壓實(shí)瀝青混合料常溫條件下單位體積的干燥質(zhì)量,以t/?表示。

    瀝青混合料的相對密度

    同溫度條件下壓實(shí)瀝青混合料試件密度與水的密度的比值,單位無(wú)量綱。

    瀝青混合料的理論最大密度

    為計算瀝青混合料空隙率之需,假設壓實(shí)瀝青混合料試件全部為礦料(包括礦料自身的空隙)及瀝青所占有,空隙率為零的理想狀態(tài)下的最大密度,以t/?表示。

     

    性質(zhì)(13.5Mpa)

    瀝青混合料的強度主要表現在兩個(gè)方面。一是瀝青與礦粉形成的膠結料的粘結力;另一是集料顆粒間的內摩阻力和鎖結力。礦粉細顆粒(大多小于0.075毫米)的巨大表面積使瀝青材料形成薄膜,從而提高了瀝青材料的粘結強度和溫度穩定性;而鎖結力則主要在粗集料顆粒之間產(chǎn)生。選擇瀝青混凝土礦料級配時(shí)要兼顧兩者,以達到加入適量瀝青后混合料能形成密實(shí)、穩定、粗糙度適宜、經(jīng)久耐用的路面。配合礦料有多種方法,可以用公式計算,也可以憑經(jīng)驗規定級配范圍,中國采用經(jīng)驗曲線(xiàn)的級配范圍。瀝青混合料中的瀝青適宜用量,應以試驗室試驗結果和工地實(shí)用情況來(lái)確定,一般在有關(guān)規范內均列有可資參考的瀝青用量范圍作為試配的指導。當礦料品種、級配范圍、瀝青稠度和種類(lèi)、拌和設施、地區氣候及交通特征較固定時(shí),也可采用經(jīng)驗公式估算。

    制備

    熱拌的瀝青混合料宜在集中地點(diǎn)用機械拌制。一般選用固定式熱拌廠(chǎng),在線(xiàn)路較長(cháng)時(shí)宜選用移動(dòng)式熱拌機。冷拌的瀝青混合料可以集中拌和,也可就地路拌。瀝青拌和廠(chǎng)的主要設備包括:瀝青加熱鍋、砂石貯存處、礦粉倉、加熱滾筒、拌和機及稱(chēng)量設備、蒸汽鍋爐、瀝青泵及管道、除塵設施等,有些還有熱集料的重新分篩和貯存設備(見(jiàn)瀝青混合料拌和基地)。拌和機又可分為連續式和分批式兩大類(lèi)。在制備工藝上,過(guò)去多采用先將砂石料烘干加熱后,再與熱瀝青和冷的礦粉拌和。又發(fā)展一種先用熱瀝青拌好濕集料,然后再加熱拌勻的方法,以消除因集料在加熱和烘干時(shí)飛灰。采用后一種工藝時(shí),要防止殘留在混合料中的水分影響瀝青混凝土使用壽命,最好能同時(shí)采用瀝青抗剝落劑,以增強抗水能力。

    結構形式

    1 傳統的瀝青混凝土面層(AC)ps:普通密級配瀝青混凝土

    《公路瀝青路面設計規范》JTJ014—97,根據七五國家科技攻關(guān)研究及修訂該規范的專(zhuān)題研究,統一將瀝青混合料中集料粒徑標準由圓孔篩標準改為方孔篩標準。

    其主要原因為:計量標準向ISO國際標準靠近;便于參考國外同類(lèi)結構形式的級配標準;世行項目增多,便于國際招標、監理及質(zhì)量檢驗;許多國外拌和設備均以方孔篩為標準。瀝青混凝土的符號由原LH改為AC。

    1.1 按瀝青混合料集料的粒徑分類(lèi)

    1.1.1 細粒式瀝青混凝土:AC—9.5mmAC—13.2mm。

    在文獻資料,考試卷紙中 常以AC—9 AC—13 形式出現

    1.1.2 中粒式瀝青混凝土:AC—16mmAC—19mm。

    在文獻資料,考試卷紙中 常以AC—16 AC—19 形式出現

    1.1.3 粗粒式瀝青混凝土:AC—26.5mmAC—31.5mm。

    在文獻資料,考試卷紙中 常以AC—26 AC—31 形式出現

    其組合原則是:瀝青面層集料的最大粒徑宜從上層至下層逐漸增大。上層宜使用中粒式及細粒式,且上面層瀝青混合料集料的最大粒徑不宜超過(guò)層厚1/2,中、下面層集料的最大粒徑不宜超過(guò)層厚的2/3。

    1.2 按瀝青混合料壓實(shí)后的孔隙率大小分類(lèi)

    1.2.1 Ⅰ型密級配瀝青混凝土:孔隙率為(3%6%)

    1.2.2 Ⅱ型密級配瀝青混凝土:孔隙率為(4%10%)

    c、AM型開(kāi)級配熱拌瀝青碎石:孔隙率為(大于10%)

    其組合原則是:瀝青面層至少有一層是型密級配瀝青混凝土,以防水下滲。若上面層采用型瀝青混凝土,中面層須采用型瀝青混凝土,AM型開(kāi)級配瀝青碎石不宜作面層,僅可做聯(lián)結層。

    2 多碎石瀝青混凝土面層(SAC)

    2.1 產(chǎn)生背景

    較大流量的車(chē)輛在高速公路上安全、舒適高速地通行,瀝青面層必須具有良好的抗滑性能。這就要求瀝青面層不但要有較大的磨擦系數,而且要有較深的表面構造深度(構造深度是高速行車(chē)減低噪音和減少水〖LM〗漂、濺水影響司機視線(xiàn)的主要因素)。研究成果表明:瀝青面層的抗滑性能是由面層結構的微觀(guān)構造和宏觀(guān)構造兩部分形成。其中宏觀(guān)構造來(lái)源于瀝青混合料的配合比,主要由骨料的粗細、級配形式?jīng)Q定。

    80年代中期中國開(kāi)始修筑高等級公路,從瀝青面層的結構形式來(lái)看:型瀝青混凝土,空隙率3%6%,透水性小,耐久性好,表面層的摩擦系數能達到要求,但表面構造深度較小,遠不能達到要求。型瀝青混凝土空隙率6%10%,表面構造深,抗變形能力較強,但其透水性、耐久性較差。為了解決瀝青面層的抗滑性能(特別是表面層在構造深度較大的情況下,又具有良好的防水性的結構形式),多碎石瀝青混凝土面層被加以研究和使用。

    2.2 多碎石瀝青混凝土面層的特點(diǎn)

    多碎石瀝青混合料是采用較多的粗碎石形成骨架,瀝青砂膠填充骨架中的孔隙并使骨架膠合在一起而形成的瀝青混合料形式。具體組成為:粗集料含量69%78%,礦粉6%10%,油石比5%左右。經(jīng)幾條高等公路的實(shí)踐證明,多碎石瀝青混凝土面層既能提供較深的表面構造,又具有傳統型瀝青混凝土那樣的較小空隙及較小透水性,同時(shí)又具有較好的抗形變能力(動(dòng)穩定度較高)。換言之,多碎石瀝青混凝土既具有傳統型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn),又具有型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)又避免了兩種傳統瀝青混凝土結構形式的不足。

    3 瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層(SMA)

    3.1 形成背景

    60年代的德國交通十分發(fā)達,根據本國的氣候特點(diǎn)(夏季氣溫20℃左右,冬季不太冷),習慣修筑澆筑式瀝青混凝土路面。這種結構中瀝青含量12%左右,礦粉含量高。使用中發(fā)現路面的車(chē)轍十分嚴重,另外當時(shí)該國家的汽車(chē)為了防滑的需要,經(jīng)常使用帶釘的輪胎(包括歐洲一些國家亦如此),其結果是路面磨耗十分嚴重(1年可減薄4cm左右)。為了克服日益嚴重的車(chē)轍,減少路面的磨耗,公路工作者對瀝青混合料的配合比進(jìn)行調整,增大粗集料的比例,添加纖維穩定劑,形成了SMA結構的初形。1984年德國交通部門(mén)正式制定了一個(gè)SMA路面的設計及施工規范,SMA路面結構形式基本得以完善。這種新型的路面結構先后在德國、歐洲一些國家逐漸被推廣、運用。90年代初,美國公路界認為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國家的路面質(zhì)量好。經(jīng)考察發(fā)現存在兩個(gè)方面的差距:在改性瀝青的運用上;在路面的結構形式上(即SMA)。1991、1992年開(kāi)始加以研究、推廣SMA這種結構形式,最典型的是:1995年亞特蘭大市為舉辦奧運會(huì )對公路網(wǎng)進(jìn)行改建和新建,全部采用了SMA這種結構形式做路面。

    3.2瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面(SMA)的組成原理及特點(diǎn)

    瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA)是一種以瀝青、礦粉及纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂結合料,填充于間斷級配的礦料骨架中,所形成的骨架密實(shí)混合料。其組成特征主要包括兩個(gè)方面:含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩定性(抗變形能力強)的結構骨架;細集料礦粉、瀝青和纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結一起,并填充骨架空隙,使混合料有較好的柔性及耐久性。

    SMA的結構組成可概括為三多一少,即:粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少。具體講:①SMA是一種間斷級配的瀝青混合料,5mm以上的粗集料比例高達70%80%,礦粉的用量達7%13%,(粉膠比超出通常值1.2的限制)。由此形成的間斷級配,很少使用細集料;為加入較多的瀝青,一方面增加礦粉用量,同時(shí)使用纖維作為穩定劑;瀝青用量較多,高達6.5%7%,粘結性要求高,并希望選用針入度小、軟化點(diǎn)高、溫度穩定性好的瀝青(最好采用改性瀝青)

    SMA的特點(diǎn):瀝青瑪蹄脂碎石混合料是當前國際上公認(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。由于粗集料的良好嵌擠,混合料有非常好的高溫抗車(chē)轍能力,同時(shí)由于瀝青瑪蹄脂的粘結作用,低溫變形性能和水穩定性也有較多的改善。添加纖維穩定劑,使瀝青結合料保持高粘度,其攤鋪和壓實(shí)效果較好。間斷級配在表面形成大孔隙,構造深度大,抗滑性能好。同時(shí)混合料的空隙又很小,耐老化性能及耐久性都很好,從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。

    控制要點(diǎn)

    1 )嚴格控制配合比:混合料的組成設計嚴格按設計圖紙和《公路路面基層施工技術(shù)規范》(JTJ034-2000 )要求進(jìn)行。 二灰土穩定砂礫基層檢查項目表 項次 檢查項目 規定值或允許偏差 檢查方法 1、壓實(shí)度( % 98 200m 檢查 4 處。 2、 平整度( cm 標準值σ 2 最大間隙 h 8 。3 、高程( mm +5 、 –10 200m 用水準儀檢查 4 。4 、寬度( mm 不小于設計值 尺量,每 200m 4 處。 5 、厚度( mm

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