任務7.1瀝青７.１.１石油瀝青１.石油瀝青的化學組成石油瀝青是由多種極其復雜的碳氫化合物和這些碳氫化合物的非金屬衍生物所組成的混合物.它的組成元素主要是碳(８０％~８７％)和氫(１０％~１５％),其次是一些非烴元素,如氧、硫、氮(＜５％).另外,還含有一些其他金屬元素.２.石油瀝青的組分分析方法石油瀝青的組分分析方法是將瀝青試樣先用正庚烷沉淀“瀝青質”,再將可溶分(即軟瀝青質)吸附于氧化鋁色譜柱上,先用正庚烷沖洗,所得的組分稱為“飽和分”,繼用甲苯沖洗,所得的組分稱為“基香分”,最后用甲苯－乙醇沖洗,所得組分稱為“膠質”.其分析原理如圖７-１所示.下一頁返回任務7.1瀝青３.石油瀝青的膠體結構現(xiàn)代膠體理論認為,構成瀝青組分的瀝青質與油分是互不相溶的物質,瀝青質懸浮在油分中,是一種不穩(wěn)定的混合物,容易集聚絮凝,失去均勻分散的特性.樹脂則是一種“兩親”物質,既可與油分親溶,又可與瀝青質親溶.樹脂裹覆吸附在瀝青質的表面,形成膠團分散在油分中,使瀝青成為穩(wěn)定的膠體.由于瀝青各組分的化學結構和含量不一樣,形成的膠體結構類型也不同.一般按瀝青的激變性分為溶膠、溶-凝膠、凝膠三種結構,如圖７-２所示.(１)溶膠結構.當瀝青油分和膠質組分數(shù)量較多、瀝青質較少時,膠團全部分散,能在分散介質黏度許可的范圍內自由運動,這種膠體結構稱為溶膠結構.溶膠結構的特點是膠團能均勻分散在油分之中,膠團間沒有吸引力或吸引力很小.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青(２)溶-凝膠結構.當瀝青中瀝青質含量適當,并有較多的膠質作為保護物質時,它所組成的膠團之間就存在一定的吸引力.常溫下,在這類瀝青變形的最初階段,表現(xiàn)為非常明顯的彈性,但變形增加至一定數(shù)值后,黏度隨切應力的增加而減小.(３)凝膠結構.當瀝青質含量多,有一定的膠質而分散介質較少時,膠團互相接觸并形成不規(guī)則的空間網絡結構,膠團移動比較困難,這種結構稱為凝膠結構.瀝青膠體結構的形成,與瀝青中各組分的含量比例有關,同時,與組成各組分的化學性質有關.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青４.石油瀝青的主要技術性質(１)黏性.黏性是指瀝青材料在外力的作用下,瀝青粒子產生相互位移時抵抗變形的能力.最常采用的技術黏度包括以下幾項:１)針入度.固體或半固體的黏稠石油瀝青的黏性可用針入度表示.瀝青的針入度是在規(guī)定的溫度和時間內,附加一定質量的標準針垂直貫入試樣的深度,以０.１mm為１度來表示,如圖７-３所示.我國現(xiàn)行試驗方法規(guī)定:標準針、連桿與附加砝碼的總質量為(１００±０.１)-,試驗溫度為２５℃,針入度貫入時間為５s.針入度在一定程度上反映黏稠石油瀝青的黏性,是劃分其標號的重要依據(jù).上一頁下一頁返回任務7.1瀝青２)黏度.液體狀態(tài)瀝青的黏性用黏度表示.瀝青的標準黏度是試樣在規(guī)定溫度下,自標準黏度計規(guī)定直徑的流孔流出５０mL所需的時間,以s表示.瀝青黏度計如圖７-４所示.(２)塑性.塑性是指瀝青材料在外力作用下發(fā)生變形而不破壞的能力.目前,以瀝青的延度指標來反映瀝青的塑性.瀝青的延度是規(guī)定形狀的試樣在規(guī)定的溫度下,以一定速度拉伸至斷裂時的長度,以mm表示.瀝青延度儀如圖７-５所示.瀝青的低溫抗裂性、耐久性與其延度密切相關,瀝青的延度值越大對其越有利.瀝青的延度取決于瀝青的膠體結構和流變性質.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青(３)溫度穩(wěn)定性.溫度穩(wěn)定性是指瀝青的黏性和塑性隨溫度升降而變化的性能.瀝青的溫度穩(wěn)定性以軟化點指標表示.我國采用環(huán)球法測定軟化點.將瀝青試樣注入規(guī)定尺寸的金屬環(huán)內,上置規(guī)定尺寸和質量的鋼球,放于水(或甘油)中,以(５±０.５)℃/min的速度加熱,測定至鋼球下墜達規(guī)定距離(２５.４mm)時的溫度即為瀝青的軟化點,以℃表示.軟化點測定如圖７-６所示.針入度、延度、軟化點是評價黏稠石油瀝青最常用的經驗指標,統(tǒng)稱為“石油瀝青的三大主要技術指標”.５.石油瀝青的技術要求根據(jù)瀝青的用途,可將瀝青劃分為道路石油瀝青、建筑石油瀝青、普通石油瀝青等.道路石油瀝青的主要標號和技術要求見表７-１.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青從表７-１可以看出,道路石油瀝青都是以針入度指標來劃分標號的,而每個標號還必須同時滿足相應的延度和軟化點等指標的要求.標號越大,則針入度越大(黏性越差)、延度越大(塑性越好)、軟化點越低(耐熱性越差).表７-１中,溶解度表示瀝青的有效含量;蒸發(fā)損失為瀝青在一定溫度下受熱、經過一定時間后的質量損失;瀝青蒸發(fā)后的針入度占原針入度的百分數(shù)稱為蒸發(fā)后針入度比(蒸發(fā)損失大和蒸發(fā)后針入度比小表示瀝青的大氣穩(wěn)定性差,不耐久,即易老化);在規(guī)定條件下加熱到石油瀝青的蒸汽與火焰接觸發(fā)生閃光時的最低溫度稱為閃點,閃點為安全施工指標,再加熱熔化施工時,不能超過閃點溫度,否則容易起火,而且加熱溫度過高,也會促使瀝青老化;限制水分含量的目的在于避免水分過多,否則加熱脫水會產生大量泡沫,以致引起溢鍋起火事故.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青６.石油瀝青的選用在選用瀝青材料時,應根據(jù)工程的性質、所處的環(huán)境條件和使用材料的工程部位等因素來選用不同類型和標號的瀝青.道路石油瀝青主要在道路工程中用作膠凝材料,用來與碎石等礦質材料共同配制成瀝青混合料.通常,道路石油瀝青標號越高,則黏性越小,延性越好,但溫度穩(wěn)定性隨之降低.建筑石油瀝青的黏性較大(針入度較小),耐熱性較好(軟化點較高),但延度較小(塑性較小).主要用作制造油紙、油氈、防水涂料和嵌縫油膏.它們絕大部分用于屋面及地下防水、溝槽防水、防腐蝕及管道防腐等工程.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青７.１.２煤瀝青煤瀝青是由干餾煤的產品———煤焦油加工而獲得的.煤瀝青的組成主要是芳香族碳氫化合物及其氧、硫和氮的衍生物的混合物.煤瀝青化學組成的試驗研究方法與石油瀝青相同,采用選擇性溶解方法將煤瀝青劃分為幾個化學性質相近的組,如圖７-７所示.１.煤瀝青的組分(１)游離碳.它是高分子有機化合物的固態(tài)碳質微粒,不溶于任何有機溶劑.煤瀝青中含有的游離碳能增加瀝青的黏度和提高其熱穩(wěn)定性.隨著游離碳含量的增加,煤瀝青的低溫脆性也隨之增加.(２)樹脂.樹脂為環(huán)心含氧的環(huán)狀碳氫化合物.可分為硬樹脂和軟樹脂.１)硬樹脂.固態(tài)晶體結構,僅溶于吡啶,類似石油瀝青中的瀝青質.２)軟樹脂.赤褐色的黏-塑性物質,溶于氯仿,類似石油瀝青中的膠質.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青(３)中性油分.中性油分是液態(tài)的碳氫化合物,其結構較其他組分更簡單.２.煤瀝青的技術性能(１)煤瀝青與石油瀝青的技術性能比較.煤瀝青與石油瀝青相類似,也有黏性、塑性等技術性能.但因煤瀝青化學組成中主要是芳香族烴,有較多的表面活性物質,因此,有不同于石油瀝青的技術性能.１)煤瀝青的溫度穩(wěn)定性較差.煤瀝青是較粗的分散系,其中,軟質樹脂的溫感性高,由固態(tài)或黏稠態(tài)轉變?yōu)橐簯B(tài)或流動態(tài)的溫度范圍較窄,受熱易軟化,低溫易開裂.２)煤瀝青抗老化能力低.煤瀝青所含易揮發(fā)成分及不飽和烴類,在溫度較高或與氧接觸或日光照射時,某些低分子量成分容易發(fā)生聚合或縮合反應,向高分子量成分轉化.所以煤瀝青的老化過程比石油瀝青快.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青３)煤瀝青與石料粘附性較好.煤瀝青中含有酸、堿性物質較多,它們是極性物質,使煤瀝青有較高的表面活力和粘附力,與酸、堿性石料均能較好地粘附在一起.４)煤瀝青的塑性和耐久性差.因為煤瀝青含有較多的游離碳,塑性低,低溫下易開裂.煤瀝青組分中含有較多的不飽和芳香族化合物,它們有較大的化學潛能,在自然環(huán)境中,易產生氧化、聚合作用,使老化過程加快.５)煤瀝青含有害的成分較多,臭味較重,應注意防護.(２)石油瀝青與煤瀝青的鑒別.初看煤瀝青與石油瀝青外觀相似,但根據(jù)它們的某些特征是很容易識別的,見表７-２.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青７.１.３改性瀝青１.改性瀝青的分類改性瀝青是在瀝青中摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑(改性劑),或采取對瀝青輕度氧化加工等措施,使其性能得以改善的一種瀝青.根據(jù)不同目的所采用的改性瀝青及改性瀝青混合料技術的分類如圖７-８所示.按改性劑的不同,改性瀝青可分為熱塑性橡膠類、橡膠類和樹脂類.瀝青改性劑的種類很多,一般可分為橡膠和樹脂兩大類.橡膠類包括天然橡膠和合成橡膠.天然橡膠能增加混合料的黏聚力,有較低的低溫敏感性,與集料有較好的粘附性;氯丁膠乳和丁苯膠乳SBR能增加混合料的彈性、黏聚力,減小感溫性;上一頁下一頁返回任務7.1瀝青塊狀共聚物SBS將改善混合料的柔性,增強其抵抗永久變形的能力并減小溫度敏感性;再生橡膠粉可增加混合料的柔性、粘附性,提高抗滑、抗疲勞性和阻礙反射裂縫的形成.合成樹脂包括聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、乙丙橡膠等,可增加瀝青的穩(wěn)定性,提高抵抗永久變形的能力,降低低溫敏感性.２.改性瀝青的技術標準?公路瀝青路面施工技術規(guī)范?(JT-F４０—２００４)提出的聚合物改性瀝青技術要求見表７-３.我國目前使用的聚合物改性劑主要有SBS(屬熱塑性橡膠類)、SBR(屬橡膠類)、EVA及PE(熱塑性樹脂類)三類.上一頁下一頁返回任務7.1瀝青Ⅰ類(SBS熱塑性橡膠類)聚合物改性瀝青中Ⅰ-A型及Ⅰ-B型適用于寒冷地區(qū),Ⅰ-C型適用于較熱地區(qū),Ⅰ-D型適用于炎熱地區(qū)及重交通量路段.Ⅱ類(SBR橡膠類)聚合物改性瀝青中Ⅱ-A適用于寒冷地區(qū),Ⅱ-B和Ⅱ-C適用于較熱地區(qū).Ⅲ類聚合物改性瀝青,如乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚乙烯(PE)改性瀝青,適用于較熱和炎熱地區(qū).通常,要求軟化點溫度比最高月使用溫度的最大空氣溫度高２０℃左右.上一頁返回任務７.２瀝青混合料７.２.１瀝青混合料概述７.２.１.１瀝青混合料的概念瀝青混合料是由礦料(如碎石、石屑、砂等)與瀝青拌和而成的混合料的總稱.１.瀝青混凝土混合料由適當比例的粗集料、細集料及填料組成的符合規(guī)定級配的礦料,與瀝青結合料拌和而制成的符合技術標準的瀝青混合料,簡稱AC(采用圓孔篩時用LH表示).２.瀝青碎石混合料由適當比例的粗集料、細集料及填料(或不加填料)與瀝青拌和的瀝青混合料(壓實后剩余空隙率大于１０％的瀝青混合料),簡稱AM(采用圓孔篩時用LS表示).下一頁返回任務７.２瀝青混合料７.２.１.２瀝青混合料的特點瀝青混合料之所以作為高等級公路最主要的路面材料,是因為它具有許多其他建筑材料無法比擬的優(yōu)越性,具體表現(xiàn)如下:(１)瀝青混合料是一種彈塑性黏性材料,因而,具有一定的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性.它不需設置施工縫和伸縮縫,路面平整且有彈性,行車較舒適.(２)瀝青混合料路面有一定的粗糙度,雨天具有良好的抗滑性.路面又能保證一定的平整性(如高速公路路面,其平整度可達１.０mm以下),而且瀝青混合料路面為黑色,無強烈反光,行車比較安全.(３)施工方便,速度快,養(yǎng)護期短,能及時開放交通.(４)瀝青混合料路面可分期改造和再生利用.隨著道路交通量的增大,可以對原有的路面拓寬和加厚.對舊有的瀝青混合料,可以運用現(xiàn)代技術,再生利用,以節(jié)約原材料.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料７.２.１.３瀝青混合料的分類(１)按膠凝材料的種類不同,可分為石油瀝青混合料和煤瀝青混合料.(２)按礦料最大粒徑可分為以下幾種:１)特粗式瀝青碎石混合料.最大粒徑大于或等于３７.５mm(圓孔篩４５mm)的瀝青碎石混合料.２)粗粒式瀝青混合料.最大粒徑為２６.５mm或３１.５mm(圓孔篩３０mm或４０mm)的瀝青混合料.一般用于高級路面的基層,雙層式瀝青面層的下層.３)中粒式瀝青混合料.最大粒徑為１６mm或１９mm(圓孔篩２０mm或２５mm)的瀝青混合料.一般用于路面的面層或雙層式瀝青面層的下層.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料４)細粒式瀝青混合料.最大粒徑為９.５mm或１３.２mm(圓孔篩１０mm或１５mm)的瀝青混合料.一般用于雙層式瀝青路面面層.５)砂粒式瀝青混合料.最大粒徑等于或小于４.７５mm(圓孔篩５mm)的瀝青混合料,也稱為瀝青石屑或瀝青砂.一般用于高級路面上的磨耗層.(３)按礦質材料的級配類型分為連續(xù)級配瀝青混合料和間斷級配瀝青混合料.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料(４)連續(xù)級配的瀝青混合料按其密實度分為密級配瀝青混合料、半開級配瀝青混合料、開級配瀝青混合料.１)密級配瀝青混合料.各種粒徑的顆粒級配連續(xù)、相互嵌擠密實的礦料與瀝青結合料拌和而成,壓實后剩余空隙率小于１０％的瀝青混合料.剩余空隙率為３％~６％(行人道路為２％~６％)的,為Ⅰ型密實式瀝青混凝土混合料;剩余空隙率為４％~１０％的,為Ⅱ型半密實式瀝青混凝土混合料.２)半開級配瀝青混合料.由適當比例的粗集料、細集料及少量填料(或不加填料)與瀝青結合料拌和而成,壓實后剩余空隙率在１０％以上的半開式瀝青混合料,也稱瀝青碎石混合料(以AM表示,采用圓孔篩時用LS表示)上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料３)開級配瀝青混合料.礦料級配主要由粗集料組成,細集料較少,礦料相互撥開,壓實后空隙率大于１５％的開式瀝青混合料.(５)按瀝青混合料施工溫度可分為熱拌熱鋪瀝青混合料、熱拌冷鋪和冷拌冷鋪瀝青混合料.目前,公路工程中最常用的是熱拌瀝青混合料,本節(jié)重點介紹的是熱拌瀝青混合料,其他瀝青混合料只作簡單介紹.７.２.２熱拌瀝青混合料熱拌瀝青混合料是經人工組配的礦質混合料與黏稠瀝青在專門設備中加熱拌和而成,保溫運輸至施工現(xiàn)場,并在熱態(tài)下進行攤鋪和壓實的混合料.通稱“熱拌熱鋪瀝青混合料”,簡稱為“熱拌瀝青混合料”.是瀝青混合料中最典型的品種,其他各種瀝青混合料均為由其發(fā)展而來的.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料７.２.２.１瀝青混合料的組成結構和影響強度因素１.瀝青混合料的組成結構熱拌瀝青混合料是由級配良好的礦質集料(粗集料、細集料、礦粉)和最佳用量的瀝青膠結物及外摻材料所構成的,具有空間網絡結構的一種多相分散體系.瀝青混合料根據(jù)其粗、細集料在多相分散體系中的比例不同分為以下三種結構形式.(１)懸浮—密實結構.是指礦質集料由大到小組成連續(xù)型密級配的混合料結構,混合料中粗集料數(shù)量較少,細集料的數(shù)量較多,粗集料被細集料擠開,因此,粗集料以懸浮狀態(tài)存在于細集料之間,不能形成骨架.這種瀝青混合料黏聚力較大,內摩阻角較小,這種結構的密實度較高,但高溫穩(wěn)定性較差.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料對雙層或三層結構的瀝青路面,其中至少必須有一層Ⅰ型密級配瀝青混合料.對干燥地區(qū)的高等級公路,也可采用這種結構的瀝青混合料做表層.(２)骨架—間隙結構.是指礦質集料屬于連續(xù)型開級配的混合料結構,礦質集料中粗集料較多,粗集料互相靠攏可形成礦質骨架,細集料較少,不足以填滿空隙.所以這種結構混合料的空隙率大,耐久性差,瀝青與礦料的黏聚力差,熱穩(wěn)定性較好,這種結構瀝青混合料的強度主要取決于內摩阻角.當瀝青路面采用這種形式的瀝青混合料時,瀝青面層下必須作下封層.(３)骨架—密實結構.間斷型密級配的瀝青混合料既有一定數(shù)量的粗集料形成骨架結構,又有足夠的細集料填充到粗集料之間的空隙中去,這種結構具有較高的黏聚力和內摩阻角.因此,結構的密實度、強度、穩(wěn)定性都比較好,是瀝青混合料中最理想的一種結構類型.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料２.影響瀝青混合料強度的因素用瀝青混合料鋪筑的路面產生破壞的主要原因是:高溫時抗剪強度不足或塑性變形過剩而產生推擠及低溫時抗拉強度不足或變形能力較差而產生裂縫.瀝青混合料的三軸試驗表明:瀝青混合料的抗剪強度τ主要取決于黏聚力c和內摩擦角φ.(１)影響瀝青混合料內摩擦角的因素.表面粗糙、有一定棱角的非針片狀大粒徑集料有較大的內摩擦角.在連續(xù)型開級配的礦質混合料中,粗集料的數(shù)量較多,形成一定的骨架結構,內摩擦角也較大.另外,瀝青含量越少,礦料表面形成的瀝青膜越薄,內摩擦角越大.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料(２)影響瀝青混合料黏聚力的因素.在瀝青混合料中,瀝青黏度的大小直接影響瀝青混合料黏聚力的大小.瀝青的黏度越大,混合料的粘滯阻力也越大,抵抗剪切變形的能力越強,混合料的黏聚力就越大.同時,瀝青黏度隨溫度的升高而降低,混合料的黏聚力也明顯降低.當?shù)V粉顆粒之間以結構瀝青的形式相聯(lián)結時,混合料的黏聚力較大,以自由瀝青的形式相聯(lián)結時,混合料的黏聚力較小.７.２.２.２瀝青混合料的技術性質１.高溫穩(wěn)定性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是指混合料在高溫(通常為６０℃)條件下,經車輛荷載長期重復作用后,不產生車轍和波浪等病害的性能.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料現(xiàn)行國家標準?瀝青路面施工及驗收規(guī)范?(-B５００９２—１９９６)規(guī)定,采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗(包括穩(wěn)定度、流值、馬歇爾模數(shù))來評價瀝青混合料高溫穩(wěn)定性,對于高速公路、一級公路、城市快速路、主干路用瀝青混合料,還應通過動穩(wěn)定度試驗檢驗其抗車轍能力.(１)馬歇爾穩(wěn)定度試驗.馬歇爾穩(wěn)定度的試驗方法自馬歇爾(Marshall)提出,迄今已半個多世紀,經過許多研究者的改進,目前普遍是測定馬歇爾穩(wěn)定度(MS)、流值(FL)和馬歇爾模數(shù)(T)三項指標.馬歇爾穩(wěn)定度是指標準尺寸試件在規(guī)定溫度和加荷速度下,在馬歇爾儀中所能承受的最大破壞荷載(kN);流值是達到最大破壞荷重時試件的垂直變形(以０.１mm計);而馬歇爾模數(shù)為馬歇爾穩(wěn)定度除以流值的商,即馬歇爾模數(shù)越大,車轍深度越小,高溫穩(wěn)定性好.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料(２)車轍試驗.車轍試驗的方法,首先由英國道路研究所(RRL)提出,后來經歷了許多國家道路工作者的研究改進.目前的方法是用標準成型方法,制成３００mm×３００mm×５０mm的瀝青混合料試件,在６０℃的溫度條件下,以一定荷載的輪子在同一軌跡上作一定時間的反復行走,形成一定的車轍深度,然后計算變形進入穩(wěn)定期后每產生１mm輪轍試驗輪行車的次數(shù),即為動穩(wěn)定度.現(xiàn)行國家標準?瀝青路面施工及驗收規(guī)范?(-B５００９２—１９９６)規(guī)定:用于上面層、中面層瀝青混凝土混合料６０℃、輪壓０.７MPa條件下進行車轍試驗時的動穩(wěn)定度,高速公路和城市快速路不應小于８００次/mm;對一級公路、城市主干路不應小于６００次/mm.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料２.低溫抗裂性瀝青混合料不僅應具備高溫穩(wěn)定性,還要具有低溫抗裂性,以保證在冬季低溫時不產生裂縫.瀝青混合料隨著溫度的降低,變形能力下降.路面由于低溫而收縮以及行車荷載的作用,使薄弱部位產生裂縫,從而影響道路的正常使用.因此,要求瀝青混合料具有一定的低溫抗裂性.瀝青混合料的低溫裂縫是由混合料的低溫脆化、低溫縮裂和溫度疲勞引起的.混合料的低溫脆化是指其在低溫條件下的變形能力降低.低溫縮裂通常是由于材料本身的抗拉強度不足而造成的.溫度疲勞是指因溫度循環(huán)而引起疲勞破壞.因此,在混合料組成設計中,應選用稠度較低、溫度敏感性低、抗老化能力強的瀝青.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料３.耐久性瀝青混合料的耐久性是指其在外界各種因素的長期作用下,能基本保持原有性能而不出現(xiàn)剝落和松散等損壞的性質.影響瀝青混合物耐久性的因素有瀝青的化學性質、礦料的礦物成分、瀝青混合料的組成結構(殘留空隙率、瀝青填隙率)等.其中,空隙率越小,越可以有效地防止水分滲入和日光紫外線對瀝青的老化作用等,但一般瀝青混合料中均應殘留３％~６％空隙,以備夏季瀝青材料膨脹.瀝青路面的使用壽命與瀝青含量有很大關系.當瀝青用量低于要求用量時,將降低瀝青的變形能力,使瀝青混合料的殘留空隙率增大.瀝青用量較最終使用量少０.５％的混合料能使路面使用壽命減少一半以上.我國規(guī)定用空隙率、飽和度(即瀝青填隙率)和殘留穩(wěn)定度等指標來表征瀝青混合料的耐久性.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料４.抗滑性用于高等級公路瀝青路面的瀝青混合料,其表面應具有一定的抗滑性,才能保證汽車高速行駛的安全性.瀝青混合料路面的抗滑性與礦質集料的微表面性質、混合料的級配組成以及瀝青用量等因素有關.為提高路面抗滑性,配料時應特別注意礦料的耐磨光性,應選擇硬質有棱角的礦料.另外,適當增大集料的顆粒,適當減小瀝青的應用量,并對瀝青中的含蠟量進行嚴格控制,都可以提高路面的抗滑性.現(xiàn)行國家標準?瀝青路面施工及驗收規(guī)范?(-B５００９２—１９９６)指出,瀝青用量對抗滑性影響也非常敏感,瀝青用量超過最佳用量的０.５％,即可使抗滑系數(shù)明顯降低.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料含蠟量對瀝青混合料抗滑性有明顯影響,現(xiàn)行行業(yè)標準?公路程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程?(JT-E２０—２０１１)的?重交通量道路用石油瀝青質量要求?提出,含蠟量應不大于３％,在瀝青來源確有困難時對下面層路面可放寬至４％~５％.表示路面抗滑性的指標有路面摩擦系數(shù)和構造深度.摩擦系數(shù)和構造深度越大,路面的抗滑性就越好.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料５.施工和易性瀝青混合料除應具備上述技術性質外,還應具備施工和易性以保證施工作業(yè)(拌和、攤鋪和壓實)順利地進行.影響混合料施工和易性的主要因素是礦料級配和瀝青用量.如粗細粒料的顆粒大小相距過大,缺乏中間尺寸,混合料容易分層層積(粗粒集中表面,細粒集中底部);如細料太少,瀝青層就不容易均勻的留在粗顆粒表面;如細顆粒材料過多,則使拌和困難.另外,當瀝青用量過少或礦粉用量過多時,混合料容易產生疏松,不易壓實;反之,如瀝青用量過多或礦粉質量不好,則容易使混合料粘結成塊,不易攤鋪.間斷型級配混合料的施工和易性就較差.另外,氣候、機械性能、施工能力等外部條件也會不同程度地影響施工和易性.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料７.２.２.３瀝青混合料的技術標準現(xiàn)行有關標準對熱拌瀝青混合料馬歇爾試驗技術標準的要求見表７-４.７.２.２.４瀝青混合料的組成材料１.瀝青在選擇瀝青材料時,應考慮交通量、氣候條件、瀝青混合料的類型及施工條件等因素.一般路面的上層宜用較稠的瀝青,下層或聯(lián)結層宜用較稀的瀝青.面層所用的瀝青標號按表７-５選用.２.粗集料瀝青混合料的粗集料要求潔凈、干燥、無風化、無雜質,并且具有足夠的強度和耐磨性,其各項指標應符合表７-６的要求.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料瀝青混合料用粗集料有碎石、破碎礫石、篩選礫石和鋼渣等.對用于瀝青表層的粗集料,應選用堅硬、耐磨、韌性好的碎石或破碎礫石.篩選礫石和鋼渣只能用于三級或三級以下的公路,而且篩選礫石一般只適用于瀝青路面的下層.鋼渣應有６個月以上的存放期,并應經過試驗合格后方可使用.３.細集料拌制瀝青混合料的細集料,可以用天然砂、人工砂或石屑.細集料應潔凈、干燥、無風化、無雜質,并且與瀝青有良好的粘結力.對細集料的技術要求見表７-７.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料４.礦粉礦粉是由石灰?guī)r或巖漿巖中的強基性巖石(憎水性石料)經磨制而成的,也可以由石灰、水泥、粉煤灰代替,但用量不得超過礦料總量的２％.其中,粉煤灰的用量不宜超過填料總量的５０％,燒失量應小于１２％,塑性指數(shù)應小于４％.礦粉要求潔凈,干燥,與瀝青有較好的粘結性.礦粉的質量應符合表７-８的要求.７.２.２.５瀝青混合料配合比設計瀝青混合料配合比設計的任務是合理地選擇粗集料、細集料、礦粉和瀝青的用量,使瀝青混合料的強度、穩(wěn)定性、耐久性、平整度等各項指標達到要求.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料１.礦質混合料的組成設計礦質混合料的級配組成設計通常是采用推薦的礦質混合料的級配范圍來確定.根據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范?瀝青路面施工及驗收規(guī)范?(-B５００９２—１９９６),可按下列步驟進行:(１)根據(jù)道路等級、路面類型及所處的結構層位,選擇瀝青混合料類型,參照表７-９.(２)根據(jù)已確定的瀝青混合料類型,參照?瀝青路面施工及驗收規(guī)范?(-B５００９２—１９９６)推薦的級配,確定所需的級配范圍.(３)根據(jù)現(xiàn)場取樣,分別測出礦質集料的密度、吸水率、篩分情況及瀝青的密度,以供計算物理常數(shù)用.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料(４)采用圖解法或試算法,計算出已知級配的粗集料、細集料和礦粉之間的用量比例.由于圖解法較為準確、簡便,一般可采用圖解法.求得的合成級配應符合下列要求:１)應使包括０.０７５mm、２.３６mm、４.７５mm篩孔在內的較多篩孔的通過百分率接近設計級配范圍的中限.２)對交通量大、軸載重的道路,宜偏向級配范圍的下(粗)限.對中小交通量或行人道路等宜偏向級配范圍的上(細)限.３)根據(jù)集料吸水率的大小和瀝青混合料的類型采用適宜的方法,測出試件的實測密度,并計算理論密度、空隙率、瀝青飽和度、穩(wěn)定度等物理指標.上一頁下一頁返回任務７.２瀝青混合料４)以瀝青用量為橫坐標,以實測密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度、流值為縱坐標,分別將試驗結果點入坐標中,并連成圓滑的曲線,如圖７-９所示.５)合成的級配曲線應接近連續(xù)或合