瀝青混凝土面層

原材料技術(shù)要求與質(zhì)量控制2010年5月個(gè)人介紹張登峰:工程師

武漢理工大學(xué)硅酸鹽材料工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、武漢理工大學(xué)交通工程研究所；主要從事瀝青路面材料組成設(shè)計(jì)與現(xiàn)場施工質(zhì)量控制研究

電話(傳真)：武漢、內(nèi)蒙E-mail:主要內(nèi)容一、原材料的優(yōu)選與技術(shù)要求二、材料的質(zhì)量管理措施645642酸性中性基性超基性SiO2含量與巖石酸堿性關(guān)系0100一、原材料的優(yōu)選與技術(shù)要求

1.2工程上幾種用作瀝青混合料用集料的巖石石灰?guī)r、玄武巖（輝綠巖）、安山巖、花崗巖（砂巖）1.2.1石灰?guī)r俗稱灰石或青石。主要成分為CaCO3。主要礦物成分是方解石。常含有白云石、菱鎂硬礦、石英、蛋白石、含水量鐵礦物及粘土等。石灰?guī)r通常為青灰色、灰白色和淺白色。石灰?guī)r主要化學(xué)成分（%）巖石種類SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO燒失量石灰?guī)r≤15少量少量＞40少量＞

301.2.1石灰?guī)r瀝青混合料的鋪筑效果路面早期水損害——唧漿，并不是用了石灰?guī)r泛白！！1.2.2玄武巖瀝青混合料的鋪筑效果1.2.3輝綠巖瀝青混合料的鋪筑效果輝綠巖在南方各省的高速公路表面層中的用量非常大，占40%以上1.2.4花崗巖在公路表面層中的應(yīng)用效果雖然表面油膜已經(jīng)被磨掉，但是表面層的構(gòu)造深度依然明顯，說明花崗巖的耐磨性是經(jīng)得起考驗(yàn)的！但是花崗巖的抗剝離措施仍然需要進(jìn)一步研究！

某高速公路使用8年以后的效果1.2.5砂巖砂巖主要化學(xué)成分（%）巖石種類SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO石灰?guī)r

≥68＜10＜10＜3＜10主要由石英砂或石灰?guī)r等細(xì)小碎屑經(jīng)沉積并重新膠結(jié)而成。主要礦物為石英，次要礦物有長石、云母及粘土等，它的性質(zhì)決定于膠結(jié)物的種類及膠結(jié)的致密程度。以氧化硅膠結(jié)而成為硅質(zhì)砂巖；以碳酸鈣膠結(jié)而成為石灰質(zhì)砂巖；還有鐵質(zhì)砂巖和粘土質(zhì)砂巖。硅質(zhì)砂巖性能接近花崗巖，密度大、強(qiáng)度高、硬度大、加工較困難，可用于紀(jì)念性工程及耐酸工程；鈣質(zhì)砂巖類似于石灰?guī)r，抗壓強(qiáng)度為60-80Mpa，加工較易，可作基礎(chǔ)、踏步、人行道等，但不耐酸的侵蝕；鐵質(zhì)砂巖的性能比鈣質(zhì)砂巖差，粘土質(zhì)砂巖浸水易軟化，工程中一般不用。1.2.5砂巖在公路表面層中的應(yīng)用效果

石英巖：是由硅質(zhì)砂巖變質(zhì)而成，晶體結(jié)構(gòu)。巖體均勻致密，抗壓強(qiáng)度大（100～200Mpa），耐久性。但硬度大、加工困難。常用作耐磨耐酸的裝飾材料。某一級(jí)路新鋪路面一、原材料的優(yōu)選與技術(shù)要求

1.3集料的生產(chǎn)控制技術(shù)1.料場的選擇

材質(zhì)、人員素質(zhì)、管理水平2.設(shè)備的型號(hào)

反擊破、顎破、振動(dòng)篩3.細(xì)部控制

料場規(guī)劃、雜質(zhì)清理4.材料分級(jí)

設(shè)計(jì)文件需要宕口的選擇：（1）覆蓋層薄（2）開采容易（3）選擇向陽面1.3集料的生產(chǎn)控制技術(shù)1.3.1料源控制-宕口、材質(zhì)源石的處理：（1）分區(qū)堆放（2）除雜處理（3）安全二級(jí)顎破內(nèi)部結(jié)構(gòu)

（立軸式）振動(dòng)篩分料篩分示意圖在一級(jí)顎破下方設(shè)置除塵篩

一級(jí)顎破下方設(shè)置過土篩設(shè)置過土篩的效果1.3.3料場生產(chǎn)過程的細(xì)部控制--11.3.3料場生產(chǎn)過程的細(xì)部控制--2在顎破下方設(shè)置過土篩以后在反擊破處設(shè)置二次除塵------需要否？？？優(yōu)點(diǎn)：保證了細(xì)集料的砂當(dāng)量缺點(diǎn)：細(xì)集料斷檔分級(jí)原則：1.設(shè)計(jì)文件規(guī)定的瀝青混合料級(jí)配類型2.施工方的瀝青拌和樓實(shí)際情況綜合確定材料的分級(jí)方法

1.3.4集料分級(jí)(1/5)合理的分級(jí)是優(yōu)化材料組成設(shè)計(jì)的前提，也是減小施工過程中級(jí)配變異性的重要因素AC-25AC-20AC-1613.2-31.5mm13.2-26.5mm9.5-19mm4.75-13.2mm4.75-13.2mm4.75-9.5mm2.36-4.75mm2.36-4.75mm2.36-4.75mm0-2.36mm0-2.36mm0-2.36mm按瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范要求，0-2.36mm和2.36-4.75mm是必需的每檔集料所包括的關(guān)鍵篩孔不宜多于兩個(gè)！！工程上比較常用的幾種級(jí)配的實(shí)驗(yàn)室分級(jí)(分四級(jí))1.3.4集料分級(jí)(2/5)AC-25AC-20AC-1631×31mm23×23mm19×19mm16×16mm16×16mm11×11mm6×6mm6×6mm6×6mm3×3mm3×3mm3×3mm碎石場振動(dòng)篩與拌和樓振動(dòng)篩的篩網(wǎng)布置（分四檔）1.3.4集料分級(jí)(3/5)AC-25AC-20AC-1632×32mm25×25mm19×19mm16×16mm16×16mm11×11mm6×6mm6×6mm6×6mm3×4mm3×4mm3×4mm碎石場布篩拌和樓布篩根據(jù)工程實(shí)體需要安排篩網(wǎng)規(guī)格，以上布篩規(guī)格僅供參考！！AC-25AC-20AC-1631×31mm23×23mm19×19mm19×19mm19×19mm11×11mm11×11mm11×11mm6×6mm6×6mm6×6mm3×3mm3×3mm3×3mm碎石場振動(dòng)篩與拌和樓振動(dòng)篩的篩網(wǎng)布置（分四檔）1.3.4集料分級(jí)(5/5)AC-25AC-20AC-1632×32mm25×25mm19×19mm19×19mm19×19mm11×11mm11×11mm11×11mm6×6mm6×6mm6×6mm3×4mm3×4mm3×4mm碎石場布篩拌和樓布篩根據(jù)工程實(shí)體需要安排篩網(wǎng)規(guī)格，以上布篩規(guī)格僅供參考！！1.3.5集料質(zhì)量技術(shù)要求（1/2）試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)規(guī)程中、下面層上面層表觀相對(duì)密度(g/cm3)≥2.6≥2.6T0304-2005壓碎值％≤25≤22T0316-2005洛杉磯磨耗值％≤26≤26T0317-2005粘附性≥4≥5T0616-1993吸水率％＜3.0＜2.0T0304-2005軟弱顆粒含量％≤5≤3T0320-2000堅(jiān)固性％≤12≤12T0314-2000針片狀%＞9.5mm≤15≤12T0312-20054.75mm~9.5mm≤20≤18磨光值（PSV）--≥42T0321-2005＜0.075mm顆粒含量≤1≤1T0310-2005粗集料技術(shù)要求1.3.5集料質(zhì)量技術(shù)要求（2/2）細(xì)集料技術(shù)要求試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)規(guī)程表觀相對(duì)密度(g/cm3)＞2.5T0328-2005堅(jiān)固性（＞0.3mm）＜12T0340-2005砂當(dāng)量%≥60T0334-2005棱角性（流動(dòng)時(shí)間法）S≥30T0345-20051.4填料（1/3）

填料：在瀝青混合料中，瀝青和填料以及集料中0.15mm以下顆粒共同形成瀝青膠漿裹覆在集料表面，起著粘附粗、細(xì)集料顆粒，使瀝青混合料凝聚在一起的作用。瀝青只有吸附在礦粉表面形成膠漿才能與其他粗、細(xì)集料產(chǎn)生吸附和粘結(jié)作用，形成具有一定強(qiáng)度和變形能力的瀝青混合料。因此,雖然礦粉的用量在瀝青混合料中所占的比重并不大，但其與瀝青形成的瀝青膠漿卻是影響混合料性能的關(guān)鍵因素。瀝青膠漿中瀝青與礦粉的相對(duì)比例影響著瀝青膠漿的性質(zhì)，進(jìn)而影響著瀝青混合料的高溫、低溫等路用性能。填料質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響路面的使用壽命！！！1.4填料（2/3）

研究表明：礦粉的粒度范圍、密度、礦物組成和比表面積幾項(xiàng)指標(biāo)中，對(duì)膠漿高溫性能影響程度的由大到小排列順序：粒度范圍、礦物組成、密度和比表面積。粒度范圍對(duì)它組成膠漿的路用性能影響最大，礦物組成其次，隨后是密度。項(xiàng)目\指標(biāo)技術(shù)要求視密度（g/cm3）≥2.5含水量（％）≤1.0粒度范圍＜0.6mm，％100＜0.15mm，％90～100＜0.075mm，％75～100親水系數(shù)＜1.0材質(zhì)石灰?guī)r礦粉技術(shù)要求-規(guī)范要求1.4幾種其他種類的改性填料介紹（3/3）消石灰填料：用2％以內(nèi)的消石灰作為填料替代部分礦粉，減少(酸性)集料表面負(fù)電荷，減小集料親水性。增強(qiáng)瀝青與填料的親和力，提高瀝青混合料的粘聚性。水泥填料：使用方法與消石灰的基本相同，用水泥部分替代礦粉，增加填料的堿性，提高瀝青混合料的粘聚性與高溫穩(wěn)定性。

注意：水泥摻量應(yīng)控制在礦料總量的2％以內(nèi)。當(dāng)摻量超過3%后，很大程度上改變了瀝青混凝土的回彈模量、泊松比，路面的受力模式可能會(huì)變化。1.5瀝青材料1.普通道路石油瀝青2.改性瀝青3.乳化瀝青

透層用；粘層用瀝青材料簡介1

瀝青是石油工業(yè)副產(chǎn)品，由天然或各種有機(jī)物經(jīng)加工后得到的產(chǎn)品，由復(fù)雜的碳?xì)浠衔锖头墙饘偃〈細(xì)浠衔镏械腍生成新的化合物的衍生物所組成。主要由烷烴、環(huán)烷烴、縮合的芳香烴組成。石油瀝青基屬分類石蠟基瀝青中間基瀝青環(huán)烷基瀝青瀝青的分類天然瀝青Naturalasphalt石油瀝青petroleumasphalt焦油Tar瀝青材料簡介2石油瀝青分類

1.湖瀝青--湖瀝青(Lakeasphalt)是使用最廣泛且最為人熟知的一種‘‘天然’’瀝青。可以在以知的地面蘊(yùn)藏處取得，最著名的是位于特立尼達(dá)。

2.巖瀝青--巖瀝青(rockasphalt)是由石灰?guī)r或砂巖等石灰質(zhì)巖石被滲流的天然瀝青浸透后形成的。

3.焦油--焦油(tar)又稱煤焦油瀝青或煤瀝青，它是在生產(chǎn)煤或無煙固體燃料中提煉出來的，兩者經(jīng)常被混同。

4.石油瀝青--石油瀝青(bitumen)是從原油制造的。瀝青材料簡介3瀝青化學(xué)結(jié)構(gòu)的主要術(shù)語1.飽和分(開鏈化合物的一種)：碳原子相互結(jié)合成一條或長或短張開的鏈子。2.碳環(huán)化合物：含有完全由碳原子組成的環(huán)分。包括脂環(huán)烴和芳香烴。3.烷烴：碳原子以單鏈相連(CnH2n+2)。十七個(gè)碳原子以上是固體，易氧化反應(yīng)。4.脂環(huán)烴：飽和的稱環(huán)烷烴，不飽和則稱環(huán)烯烴或環(huán)炔烴。環(huán)烷烴(CnH2n)高溫下易氧化。5.芳香烴：分子中具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的苯系芳烴。苯環(huán)不易被氧化。瀝青材料簡介4瀝青的元素組成

碳82~88%；

氫8~11%；

硫0~6%；

氧0~1.5%；

氮0~l%。優(yōu)質(zhì)石油瀝青的要求

優(yōu)質(zhì)路用瀝青應(yīng)該是化學(xué)組分比例適當(dāng)，蠟含量少，化學(xué)結(jié)構(gòu)環(huán)數(shù)多，特別是芳環(huán)多，烷側(cè)鏈少，膠體結(jié)構(gòu)是溶凝膠結(jié)構(gòu)1.5.1瀝青材料的選擇瀝青的選擇主要從路用性能考慮：1.良好的感溫性，保證高溫時(shí)不過于軟化，低溫不至于過分脆化；

評(píng)價(jià)指標(biāo)：針入度指數(shù)PI等；與工程關(guān)系：瀝青化學(xué)組分中的瀝青質(zhì)含量多，蠟含量少，則感溫性低，用感性低的瀝青修筑路面不易發(fā)生車轍，推移和裂縫。2.足夠的粘性，足以抵抗剪切變形；

評(píng)價(jià)指標(biāo)：運(yùn)動(dòng)粘度、條件粘度、針入度等；與工程關(guān)系：粘性高，高溫穩(wěn)定性好，強(qiáng)度高，不易發(fā)生過大的永久變形但低溫易開裂。粘度應(yīng)適當(dāng)。3.強(qiáng)的粘附性，提供足夠的粘附力；

評(píng)價(jià)指標(biāo)：粘附性，水煮法；與工程關(guān)系：與瀝青混合料的水穩(wěn)定性有關(guān)1.5.1瀝青材料的選擇瀝青的選擇主要從路用性能考慮：4.良好的耐久性，減輕瀝青的老化，延長路面的使用壽命。

評(píng)價(jià)指標(biāo)：室內(nèi)加速老化試驗(yàn)、自然老化試驗(yàn)、薄膜烘箱試驗(yàn)；與工程關(guān)系：耐久性好的瀝青，路面的使用壽命長，不易出老化損壞。5.延性，在外力作用下發(fā)生拉伸變形而不破壞的能力，評(píng)價(jià)指標(biāo)：延度；與工程關(guān)系：直接影響低溫變形能力。6．脆性；瀝青材料在低溫下承受變形而不脆裂的性質(zhì)；評(píng)價(jià)指標(biāo)：弗拉斯脆點(diǎn)；與工程關(guān)系：蠟少，地瀝青質(zhì)少，脆點(diǎn)低脆點(diǎn)低的瀝青路面不易出現(xiàn)低溫裂縫。1.5.1普通瀝青本項(xiàng)目道路石油瀝青的技術(shù)要求-（90#A級(jí)）試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)規(guī)程針入度（25℃，5s，100g）（0.1mm）80～100T0604針入度指數(shù)PI-1.5~+1.0T0604延度（5cm/min，15℃）不小于（cm）100T0605軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（℃）不小于44T0606溶解度（三氯乙烯）不小于（%）99.5T0607旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化質(zhì)量變化不大于（％）±0.8T0609針入度比（25℃）不小于（％）57T0604殘留延度（10℃）不小于（cm）8T0605閃點(diǎn)（COC）不小于（℃）245T0611含蠟量（蒸餾法）不大于（％）2.2T0615密度（15℃）（g/cm3）實(shí)測T060360℃動(dòng)力粘度不小于（Pa.S）140T06201.5.2改性瀝青

基質(zhì)瀝青中添加改性劑以改善瀝青的路用性能我國目前常用的瀝青改性劑品種主要有1、SBS（熱塑性橡膠類）：

苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物2、SBR（橡膠類）：丁苯橡膠3、EVA及PE類熱塑性樹脂類：乙烯－乙酸乙烯共聚物、聚乙烯1.5.2改性瀝青本項(xiàng)改性瀝青的技術(shù)要求-（SBSI-C類）試驗(yàn)項(xiàng)目技術(shù)指標(biāo)試驗(yàn)規(guī)程針入度（25℃，5s，100g）（0.1mm）60～80T0604針入度指數(shù)PI，不小于-0.4T0604延度（5cm/min，5℃）不小于（cm）30T0605軟化點(diǎn)（環(huán)球法）（℃）不小于55T0606135℃動(dòng)力粘度不大于（Pa.S）3T0620溶解度（三氯乙烯）不小于（%）99.0T0607閃點(diǎn)，不小于230T0611彈性恢復(fù)，25℃，不小于65T0662儲(chǔ)存穩(wěn)定性，離析，48h軟化點(diǎn)差，不大于2.5T0661旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化質(zhì)量變化不大于（％）±1.0T0609針入度比（25℃）不小于（％）60T0604殘留延度（10℃）不小于（cm）20T06051.5.3乳化瀝青

透層：位于基層和面層之間的結(jié)構(gòu)薄層，主要作用一是防止面層水下滲進(jìn)入基層，對(duì)基層起到保護(hù)作用；二是在基層與面層之間起到一定粘結(jié)作用。透層乳化瀝青需要透入基層一定深度，需要一定的滲透時(shí)間，因此透層用乳化瀝青必須是慢裂型。對(duì)于無機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定集料基層滲透深度宜不小于5mm，每平方米的瀝青用量應(yīng)視基層表面粗造度來確定，半剛性基層，一般控制在1.0~1.2L/m2范圍內(nèi)。

粘層：位于瀝青面層之間的薄層，主要是粘結(jié)作用，粘層一般在上一結(jié)構(gòu)層鋪筑前1h左右施工，因此粘層必須是快裂型，粘層乳化瀝青的用量一般控制在0.6~0.8L/m2。1.5.3乳化瀝青本項(xiàng)目透層、粘層用改性乳化瀝青技術(shù)要求用途透層粘層改性劑種類SBS類改性SBS類改性破乳速度慢裂快裂或中裂篩上剩余量(1.18mm篩)不大于（％）0.10.1粒子電荷陽離子（＋）陽離子（＋）粘度瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)C25.3（S）8～208～208～25恩格拉度E251～61～61～10蒸發(fā)殘留物含量不小于（%）505050蒸發(fā)殘留物性質(zhì)針入度[25℃]（0.1mm）50～30045～15040～120軟化點(diǎn)[℃]505053延度[15℃]，不小于（cm）404020(5℃)溶解度，不小于（%）97.597.597.5貯存穩(wěn)定性5d不大于（%）5551d不大于（%）111與礦料粘附性，裹覆面積不小于2/32/32/31.6其他材料1.纖維材料

用于大縱坡路段、橋面鋪裝層等部位2.瀝青抗剝離劑1.6.1纖維材料纖維的分類：

道路工程應(yīng)用中的纖維一般可分為硬纖維和軟纖維兩種。硬纖維是由不同工藝制作的拉、拔、軋、切的鋼纖維和礦物纖維等；軟纖維一般指植物纖維和化學(xué)合成纖維，可按材質(zhì)分為木質(zhì)素纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、尼綸纖維等。以下關(guān)于木質(zhì)素纖維、聚酯纖維的對(duì)比介紹。三種纖維形貌特征-掃描電鏡木質(zhì)素纖維聚酯纖維礦物纖維木質(zhì)素纖維特點(diǎn)：化學(xué)上非常穩(wěn)定、不為一般的溶劑、酸、堿腐蝕，是一種廣泛應(yīng)用于公路工程的粉狀增強(qiáng)纖維添加劑，具有較好的分散性與施工性能。由于比表面積大、吸附性強(qiáng)，公路工程上主要用于瀝青混凝土表面層，以增加對(duì)瀝青的吸附性能，增強(qiáng)混合料的耐久性和抗水損害性能。聚酯纖維特點(diǎn)：新型防裂增強(qiáng)材料，以聚酯（聚對(duì)苯二甲基甲乙二酯，PET）為主要原料，外觀為多根纖維單絲交聚而成的束狀結(jié)構(gòu)。較普通聚合物纖維細(xì)度大、強(qiáng)度高、易分散，還有突出的耐高溫性能。公路工程上主要用于瀝青混凝土中、下面層以增強(qiáng)混凝土的抗裂性和抗高溫性能。纖維技術(shù)性能指標(biāo)技術(shù)指標(biāo)纖維種類木質(zhì)素纖維聚酯纖維抗拉強(qiáng)度/MPa－520平均長度/mm1.16.0平均直徑/mm0.0450.02密度/g·cm-30.8-1.21.32-1.40熔點(diǎn)/℃＞200248纖維的路用性能要求

良好的分散性

良好的熱穩(wěn)定性足夠的吸持瀝青能力較高的抗拉性能良好的安全性

路用性能要求1.6.2瀝青抗剝離劑使用目的：增強(qiáng)瀝青與集料(尤其是酸性石料)之間的粘附能力，使其具有良好的抗熱老化性及抗水損害性，延長路面的使用壽命，降低和減少維護(hù)成本。

瀝青抗剝離劑作用機(jī)理：實(shí)質(zhì)上是一種‘介面劑’，與集料表面形成物理吸附或依靠其特殊的化學(xué)結(jié)構(gòu)與集料進(jìn)行化合反應(yīng)形成強(qiáng)而有力的化學(xué)紐帶，從而提高了瀝青與集料的粘附性。常用的瀝青抗剝離劑

有機(jī)高分子抗剝離劑

胺類抗剝離劑：早期市場中的液態(tài)抗剝離劑產(chǎn)品多屬于此類，該類產(chǎn)品存在三大缺陷：一是熱穩(wěn)定性差；二是形成物理吸附，對(duì)酸性石料的吸附能力非常有限；三是部分抗剝離劑本身不抗水

含羥基類抗剝離劑：非胺類抗剝離劑，高溫穩(wěn)定性好，具有環(huán)保安全（無毒、無刺激性氣味）、性能優(yōu)良、長期有效、使用方便等特點(diǎn)。二、材料的質(zhì)量管理措施1.拌和站的合理規(guī)劃

材料堆場、檢測室、拌和樓、地磅房、瀝青罐、車輛停靠點(diǎn)等等設(shè)施的布局2.完整的材料檢測程序

來樣、取樣、檢測、留樣、批準(zhǔn)、卸車3.詳細(xì)的資料管理拌和站全景圖2.1拌和站合理規(guī)劃2.1.1材料堆場的規(guī)范管理2.不同規(guī)格集料間以磚砌或者石砌的隔墻隔開（厚度不小于24cm、高不低于1.5m，至少經(jīng)的起裝載機(jī)的磕碰），不建議用編制袋裝碎石的簡易隔離方法1.拌和廠集料必須分類堆放、明碼標(biāo)識(shí)24cm厚、1.5m高隔墻3.細(xì)集料以簡易雨棚或者采用苫布覆蓋

統(tǒng)計(jì)表明：一個(gè)項(xiàng)目因建一個(gè)雨棚而節(jié)省的燃油費(fèi)至少可以建5個(gè)雨棚！！2.1.1材料堆場的規(guī)范管理細(xì)集料搭棚細(xì)集料苫布覆蓋瀝青的儲(chǔ)存罐體要求：1）密閉性能良好2）具有熱循環(huán)系統(tǒng)3）必須具有外循環(huán)系統(tǒng)4）自身的內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)（攪拌裝置）2.2原材料管理2.2.1.瀝青材料的進(jìn)場取樣與儲(chǔ)存1.取