瀝青及瀝青混凝土知識(shí)

攪拌學(xué)院 2019-10-09 08:38:48

關(guān)于瀝青及各種瀝青混凝土的區(qū)別

瀝青及瀝青混凝土知識(shí)

瀝青混凝土：，中國(guó)制定的熱拌熱鋪瀝青混合料技術(shù)規(guī)范，以空隙率10%及以下者稱為瀝青混凝土，又細(xì)分為Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型的孔隙率為3（或2）～6%，屬密級(jí)配型；Ⅱ型為6～10%，屬半開級(jí)配型；空隙率10%以上者稱為瀝青碎石，屬開級(jí)配型；

瀝青混合料的強(qiáng)度主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面。一是瀝青與礦粉形成的膠結(jié)料的粘結(jié)力；另一是集料顆粒間的內(nèi)摩阻力和鎖結(jié)力。礦粉細(xì)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(jié)強(qiáng)度和溫度穩(wěn)定性；而鎖結(jié)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(jí)配時(shí)要兼顧兩者，以達(dá)到加入適量瀝青后混合料能形成密實(shí)、穩(wěn)定、粗糙度適宜、經(jīng)久耐用的路面。

1 傳統(tǒng)的瀝青混凝土面層（AC)ps：普通密級(jí)配瀝青混凝土

《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》JTJ014—97，根據(jù)“七五”國(guó)家科技攻關(guān)研究及修訂該規(guī)范的專題研究，統(tǒng)一將瀝青混合料中集料粒徑標(biāo)準(zhǔn)由圓孔篩標(biāo)準(zhǔn)改為方孔篩標(biāo)準(zhǔn)。

其主要原因?yàn)椋?/span>①計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)向ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠近；

②便于參考國(guó)外同類結(jié)構(gòu)形式的級(jí)配標(biāo)準(zhǔn)；

③世行項(xiàng)目增多，便于國(guó)際招標(biāo)、監(jiān)理及質(zhì)量檢驗(yàn)；

④許多國(guó)外拌和設(shè)備均以方孔篩為標(biāo)準(zhǔn)。瀝青混凝土的符號(hào)由原LH改為AC。asphalt concrete

1、按瀝青混合料集料的粒徑分類：

細(xì)粒式瀝青混凝土：AC—9.5mm或AC—13.2mm。

在文獻(xiàn)資料，考試卷紙中 常以AC—9 或AC—13 形式出現(xiàn)

中粒式瀝青混凝土：AC—16mm或AC—19mm。

在文獻(xiàn)資料，考試卷紙中 常以AC—16 或AC—19 形式出現(xiàn)

粗粒式瀝青混凝土：AC—26.5mm或AC—31.5mm。

在文獻(xiàn)資料，考試卷紙中 常以AC—26 或AC—31 形式出現(xiàn)

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(xì)粒式，且上面層瀝青混合料集料的最大粒徑不宜超過層厚1/2，中、下面層集料的最大粒徑不宜超過層厚的2/3。

2、按瀝青混合料壓實(shí)后的孔隙率大小分類： 

Ⅰ型密級(jí)配瀝青混凝土：孔隙率為（3%～6%)

Ⅱ型密級(jí)配瀝青混凝土：孔隙率為（4%～10%)

AM型開級(jí)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Ⅰ型密級(jí)配瀝青混凝土，以防水下滲。若上面層采用Ⅱ型瀝青混凝土，中面層須采用Ⅰ型瀝青混凝土，AM型開級(jí)配瀝青碎石不宜作面層，僅可做聯(lián)結(jié)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(shù)，而且要有較深的表面構(gòu)造深度（構(gòu)造深度是高速行車減低噪音和減少水漂、濺水影響司機(jī)視線的主要因素）。研究成果表明：“瀝青面層的抗滑性能是由面層結(jié)構(gòu)的微觀構(gòu)造和宏觀構(gòu)造兩部分形成。其中宏觀構(gòu)造來源于瀝青混合料的配合比，主要由骨料的粗細(xì)、級(jí)配形式?jīng)Q定”。

80年代中期中國(guó)開始修筑高等級(jí)公路，從瀝青面層的結(jié)構(gòu)形式來看：Ⅰ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(shù)能達(dá)到要求，但表面構(gòu)造深度較小，遠(yuǎn)不能達(dá)到要求。Ⅱ型瀝青混凝土空隙率6%～10%，表面構(gòu)造深，抗變形能力較強(qiáng)，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(gòu)造深度較大的情況下，又具有良好的防水性的結(jié)構(gòu)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(gòu)造，又具有傳統(tǒng)Ⅰ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(wěn)定度較高）。換言之，“多碎石瀝青混凝土既具有傳統(tǒng)Ⅰ型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，又具有Ⅱ型瀝青混凝土的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又避免了兩種傳統(tǒng)瀝青混凝土結(jié)構(gòu)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(guó)交通十分發(fā)達(dá)，根據(jù)本國(guó)的氣候特點(diǎn)（夏季氣溫20℃左右，冬季不太冷），習(xí)慣修筑“澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結(jié)構(gòu)中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中發(fā)現(xiàn)路面的車轍十分嚴(yán)重，另外當(dāng)時(shí)該國(guó)家的汽車為了防滑的需要，經(jīng)常使用帶釘?shù)妮喬ィòW洲一些國(guó)家亦如此），其結(jié)果是路面磨耗十分嚴(yán)重（1年可減薄4cm左右）。為了克服日益嚴(yán)重的車轍，減少路面的磨耗，公路工作者對(duì)瀝青混合料的配合比進(jìn)行調(diào)整，增大粗集料的比例，添加纖維穩(wěn)定劑，形成了SMA結(jié)構(gòu)的初形。1984年德國(guó)交通部門正式制定了一個(gè)SMA路面的設(shè)計(jì)及施工規(guī)范，SMA路面結(jié)構(gòu)形式基本得以完善。這種新型的路面結(jié)構(gòu)先后在德國(guó)、歐洲一些國(guó)家逐漸被推廣、運(yùn)用。90年代初，美國(guó)公路界認(rèn)為其公路路面質(zhì)量不如歐洲國(guó)家的路面質(zhì)量好。經(jīng)考察發(fā)現(xiàn)存在兩個(gè)方面的差距：①在改性瀝青的運(yùn)用上；②在路面的結(jié)構(gòu)形式上（即SMA）。1991、1992年開始加以研究、推廣SMA這種結(jié)構(gòu)形式，最典型的是：1995年亞特蘭大市為舉辦奧運(yùn)會(huì)對(duì)公路網(wǎng)進(jìn)行改建和新建，全部采用了SMA這種結(jié)構(gòu)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(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂結(jié)合料，填充于間斷級(jí)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：①含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩(wěn)定性（抗變形能力強(qiáng)）的結(jié)構(gòu)骨架；②細(xì)集料礦粉、瀝青和纖維穩(wěn)定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結(jié)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(jié)構(gòu)組成可概括為“三多一少，即：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細(xì)集料少”。具體講：①SMA是一種間斷級(jí)配的瀝青混合料，5mm以上的粗集料比例高達(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）。由此形成的間斷級(jí)配，很少使用細(xì)集料；②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(wěn)定劑；③瀝青用量較多，高達(dá)6.5%～7%，粘結(jié)性要求高，并希望選用針入度小、軟化點(diǎn)高、溫度穩(wěn)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(dāng)前國(guó)際上公認(rèn)（使用較多）的一種抗變形能力強(qiáng)，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轍能力，同時(shí)由于瀝青瑪蹄脂的粘結(jié)作用，低溫變形性能和水穩(wěn)定性也有較多的改善。添加纖維穩(wěn)定劑，使瀝青結(jié)合料保持高粘度，其攤鋪和壓實(shí)效果較好。間斷級(jí)配在表面形成大孔隙，構(gòu)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。

澆筑式瀝青混凝土：

環(huán)氧瀝青：是一種由環(huán)氧樹脂、固化劑與基質(zhì)瀝青經(jīng)復(fù)雜的化學(xué)改性所得的混合物，屬于改性瀝青。環(huán)氧改性瀝青是由A組分（環(huán)氧樹脂）和B組分（順酐化瀝青、羧酸類固化劑、功能性高聚物、乳化機(jī)及固化反應(yīng)催化劑共混合制得的性能穩(wěn)定的混合物）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成的具有三維立體互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的熱固性瀝青復(fù)合材料。環(huán)氧瀝青混凝土因其優(yōu)異的耐疲勞性能、耐久性以及接近于水泥混凝土的強(qiáng)度與剛度，近年來在國(guó)內(nèi)外被廣泛用作鋼橋面鋪裝、高速公路路面鋪裝以及其他特殊路面鋪裝的材料。目前世界上鋼橋面瀝青鋪裝體系主要有澆注式瀝青混凝土、環(huán)氧瀝青混凝土和瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）三種。實(shí)踐證明，除環(huán)氧瀝青鋪裝使用情況良好外，其余二種鋪裝均在路面建成3年內(nèi)出現(xiàn)危害，4年左右開始翻修。因此環(huán)氧改性瀝青混合料是鋼橋面鋪裝的首選材料。

改性瀝青：現(xiàn)在較廣泛的有橡膠類SBR改性瀝青和熱塑性橡膠類SBS改性瀝青。還有新型的膠粉改性瀝青和硅藻土改性瀝青。目前使用最廣，效果最好，最穩(wěn)定的應(yīng)該是SBS改性瀝青。

SBS改性瀝青：在生產(chǎn)過程中用了SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）對(duì)瀝青進(jìn)行了改性，使瀝青的物理指標(biāo)得到明顯改善，由這樣瀝青制成改性瀝青。

瀝青：是由石油分離出來的，石油分離出柴油，汽油等，最后剩下的就是瀝青了 ，瀝青主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青三種：

一、煤焦瀝青：煤焦瀝青是煉焦的付產(chǎn)品，即焦油蒸餾后殘留在蒸餾釜內(nèi)的黑色物質(zhì)。它與精制焦油只是物理性質(zhì)有分別，沒有明顯的界限，一般的劃分方法是規(guī)定軟化點(diǎn)在26．7℃（立方塊法）以下的為焦油，26．7℃以上的為瀝青。溫度的變化對(duì)煤焦瀝青的影響很大，冬季容易脆裂，夏季容易軟化。

二、石油瀝青：石油瀝青是原油蒸餾后的殘?jiān)?。根?jù)提煉程度的不同，在常溫下成液體、半固體或固體。石油瀝青色黑而有光澤，具有較高的感溫性。由于它在生產(chǎn)過程中曾經(jīng)蒸餾至400℃以上，因而所含揮發(fā)成分甚少，但仍可能有高分子的碳?xì)浠衔镂唇?jīng)揮發(fā)出來，這些物質(zhì)或多或少對(duì)人體健康是有害的。

三、天然瀝青：天然瀝青儲(chǔ)藏在地下，有的形成礦層或在地殼表面堆積。這種瀝青大都經(jīng)過天然蒸發(fā)、氧化，一般已不含有任何毒素。

工程中采用的瀝青絕大多數(shù)是石油瀝青，石油瀝青是復(fù)雜的碳?xì)浠衔锱c其非金屬衍生物組成的混合物。通常瀝青閃點(diǎn)在240℃~330℃之間，燃點(diǎn)比閃點(diǎn)約高3℃~6℃度，因此施工溫度應(yīng)控制在閃點(diǎn)以下。

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