沥青及沥青混凝土知识
沥青混凝土：,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Ⅰ型和Ⅱ型,Ⅰ型的 孔隙率为3(或2)～6%,属密级配型;Ⅱ型为6～10%,属半开级配型;空隙率10%以上者称为沥青碎石,属开级配型;
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.
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：①计量标准向ISO国际标准靠近;
②便于参考国外同类结构形式的 级配标准;
③世行项目增多,便于国际招标、监理及质量检验;
④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.asphalt concrete
1、按沥青混合料集料的 粒径分类：
细粒式沥青混凝土：AC—9.5米米或AC—13.2米米.
在文献资料,考试卷纸中 常以AC—9 或AC—13 形式出现
中粒式沥青混凝土：AC—16米米或AC—19米米.
在文献资料,考试卷纸中 常以AC—16 或AC—19 形式出现
粗粒式沥青混凝土：AC—26.5米米或AC—31.5米米.
在文献资料,考试卷纸中 常以AC—26 或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.
2、按沥青混合料压实后的 孔隙率大 小 分类：
Ⅰ型密级配沥青混凝土：孔隙率为(3%～6%)
Ⅱ型密级配沥青混凝土：孔隙率为(4%～10%)
A米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Ⅰ型密级配沥青混凝土,以防水下渗.若上面层采用Ⅱ型沥青混凝土,中面层须采用Ⅰ型沥青混凝土,A米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：Ⅰ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.Ⅱ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Ⅰ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Ⅰ型沥青混凝土的 优点,又具有Ⅱ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(S米A)
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4厘米左右).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 S米A结构的 初形.1984年德国交通部门正式制定了 一个S米A路面的 设计及施工规范,S米A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：①在改性沥青的 运用上;②在路面的 结构形式上(即S米A).1991、1992年开始加以研究、推广S米A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 S米A这种结构形式做路面.
3.2沥青玛蹄脂碎石混合料路面(S米A)的 组成原理及特点
沥青玛蹄脂碎石混合料(S米A)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：①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;②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.
S米A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：①S米A是一种间断级配的 沥青混合料,5米米以上的 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;②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;③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)
S米A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.
浇筑式沥青混凝土：
环氧沥青：是一种由环氧树脂、固化剂与基质沥青经复杂的 化学改性所得的 混合物,属于改性沥青.环氧改性沥青是由A组分(环氧树脂)和B组分(顺酐化沥青、羧酸类固化剂、功能性高聚物、乳化机及固化反应催化剂共混合制得的 性能稳定的 混合物)发生化学反应生成的 具有三维立体互穿网络结构的 热固性沥青复合材料.环氧沥青混凝土因其优异的 耐疲劳性能、耐久性以及接近于水泥混凝土的 强度 与刚度 ,近年来在国内外被广泛用作钢桥面铺装、高速公路路面铺装以及其他特殊路面铺装的 材料.目前世界上钢桥面沥青铺装体系主要有浇注式沥青混凝土、环氧沥青混凝土和沥青玛蹄脂碎石(S米A)三种.实践证明,除环氧沥青铺装使用情况良好外,其余二种铺装均在路面建成3年内出现危害,4年左右开始翻修.因此环氧改性沥青混合料是钢桥面铺装的 首选材料.
改性沥青：现在较广泛的 有橡胶类SBR改性沥青和热塑性橡胶类SBS改性沥青.还有新型的 胶粉改性沥青和硅藻土改性沥青.目前使用最广,效果最好,最稳定的 应该是SBS改性沥青.
SBS改性沥青：在生产过程中用了 SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物)对沥青进行了 改性,使沥青的 物理指标得到明显改善,由这样沥青制成改性沥青.
沥青：是由石油分离出来的 ,石油分离出柴油,汽油等,最后剩下的 就是沥青了 ,沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种：
一、煤焦沥青：煤焦沥青是炼焦的 付产品,即焦油蒸馏后残留在蒸馏釜内的 黑色物质.它与精制焦油只是物理性质有分别,没有明显的 界限,一般的 划分方法是规定软化点在26．7℃(立方块法)以下的 为焦油,26．7℃以上的 为沥青.温度 的 变化对煤焦沥青的 影响很大 ,冬季容易脆裂,夏季容易软化.
二、石油沥青：石油沥青是原油蒸馏后的 残渣.根据提炼程度 的 不同,在常温下成液体、半固体或固体.石油沥青色黑而有光泽,具有较高的 感温性.由于它在生产过程中曾经蒸馏至400℃以上,因而所含挥发成分甚少,但仍可能有高分子的 碳氢化合物未经挥发出来,这些物质或多或少对人体健康是有害的 .
三、天然沥青：天然沥青储藏在地下,有的 形成矿层或在地壳表面堆积.这种沥青大 都经过天然蒸发、氧化,一般已不含有任何毒素.
工程中采用的 沥青绝大 多数是石油沥青,石油沥青是复杂的 碳氢化合物与其非金属衍生物组成的 混合物.通常沥青闪点在240℃~330℃之间,燃点比闪点约高3℃~6℃度 ,因此施工温度 应控制在闪点以下.
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