沥青路面原材料技术要求与质量控制课件

沥青混凝土面层

原材料技术要求与质量控制2010年5月个人介绍张登峰:工程师

武汉理工大学硅酸盐材料工程教育部重点实验室、武汉理工大学交通工程研究所；主要从事沥青路面材料组成设计与现场施工质量控制研究

电话(传真)：武汉、内蒙E-mail:主要内容一、原材料的优选与技术要求二、材料的质量管理措施645642酸性中性基性超基性SiO2含量与岩石酸碱性关系0100一、原材料的优选与技术要求

1.2工程上几种用作沥青混合料用集料的岩石石灰岩、玄武岩（辉绿岩）、安山岩、花岗岩（砂岩）1.2.1石灰岩俗称灰石或青石。主要成分为CaCO3。主要矿物成分是方解石。常含有白云石、菱镁硬矿、石英、蛋白石、含水量铁矿物及粘土等。石灰岩通常为青灰色、灰白色和浅白色。石灰岩主要化学成分（%）岩石种类SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO烧失量石灰岩≤15少量少量＞40少量＞

301.2.1石灰岩沥青混合料的铺筑效果路面早期水损害——唧浆，并不是用了石灰岩泛白！！1.2.2玄武岩沥青混合料的铺筑效果1.2.3辉绿岩沥青混合料的铺筑效果辉绿岩在南方各省的高速公路表面层中的用量非常大，占40%以上1.2.4花岗岩在公路表面层中的应用效果虽然表面油膜已经被磨掉，但是表面层的构造深度依然明显，说明花岗岩的耐磨性是经得起考验的！但是花岗岩的抗剥离措施仍然需要进一步研究！

某高速公路使用8年以后的效果1.2.5砂岩砂岩主要化学成分（%）岩石种类SiO2Al2O3Fe2O3CaOMgO石灰岩

≥68＜10＜10＜3＜10主要由石英砂或石灰岩等细小碎屑经沉积并重新胶结而成。主要矿物为石英，次要矿物有长石、云母及粘土等，它的性质决定于胶结物的种类及胶结的致密程度。以氧化硅胶结而成为硅质砂岩；以碳酸钙胶结而成为石灰质砂岩；还有铁质砂岩和粘土质砂岩。硅质砂岩性能接近花岗岩，密度大、强度高、硬度大、加工较困难，可用于纪念性工程及耐酸工程；钙质砂岩类似于石灰岩，抗压强度为60-80Mpa，加工较易，可作基础、踏步、人行道等，但不耐酸的侵蚀；铁质砂岩的性能比钙质砂岩差，粘土质砂岩浸水易软化，工程中一般不用。1.2.5砂岩在公路表面层中的应用效果

石英岩：是由硅质砂岩变质而成，晶体结构。岩体均匀致密，抗压强度大（100～200Mpa），耐久性。但硬度大、加工困难。常用作耐磨耐酸的装饰材料。某一级路新铺路面一、原材料的优选与技术要求

1.3集料的生产控制技术1.料场的选择

材质、人员素质、管理水平2.设备的型号

反击破、颚破、振动筛3.细部控制

料场规划、杂质清理4.材料分级

设计文件需要宕口的选择：（1）覆盖层薄（2）开采容易（3）选择向阳面1.3集料的生产控制技术1.3.1料源控制-宕口、材质源石的处理：（1）分区堆放（2）除杂处理（3）安全二级颚破内部结构

（立轴式）振动筛分料筛分示意图在一级颚破下方设置除尘筛

一级颚破下方设置过土筛设置过土筛的效果1.3.3料场生产过程的细部控制--11.3.3料场生产过程的细部控制--2在颚破下方设置过土筛以后在反击破处设置二次除尘------需要否？？？优点：保证了细集料的砂当量缺点：细集料断档分级原则：1.设计文件规定的沥青混合料级配类型2.施工方的沥青拌和楼实际情况综合确定材料的分级方法

1.3.4集料分级(1/5)合理的分级是优化材料组成设计的前提，也是减小施工过程中级配变异性的重要因素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按沥青路面设计规范要求，0-2.36mm和2.36-4.75mm是必需的每档集料所包括的关键筛孔不宜多于两个！！工程上比较常用的几种级配的实验室分级(分四级)1.3.4集料分级(2/5)AC-25AC-20AC-1631×31mm23×23mm19×19mm16×16mm16×16mm11×11mm6×6mm6×6mm6×6mm3×3mm3×3mm3×3mm碎石场振动筛与拌和楼振动筛的筛网布置（分四档）1.3.4集料分级(3/5)AC-25AC-20AC-1632×32mm25×25mm19×19mm16×16mm16×16mm11×11mm6×6mm6×6mm6×6mm3×4mm3×4mm3×4mm碎石场布筛拌和楼布筛根据工程实体需要安排筛网规格，以上布筛规格仅供参考！！AC-25AC-20AC-1631×31mm23×23mm19×19mm19×19mm19×19mm11×11mm11×11mm11×11mm6×6mm6×6mm6×6mm3×3mm3×3mm3×3mm碎石场振动筛与拌和楼振动筛的筛网布置（分四档）1.3.4集料分级(5/5)AC-25AC-20AC-1632×32mm25×25mm19×19mm19×19mm19×19mm11×11mm11×11mm11×11mm6×6mm6×6mm6×6mm3×4mm3×4mm3×4mm碎石场布筛拌和楼布筛根据工程实体需要安排筛网规格，以上布筛规格仅供参考！！1.3.5集料质量技术要求（1/2）试验项目技术指标试验规程中、下面层上面层表观相对密度(g/cm3)≥2.6≥2.6T0304-2005压碎值％≤25≤22T0316-2005洛杉矶磨耗值％≤26≤26T0317-2005粘附性≥4≥5T0616-1993吸水率％＜3.0＜2.0T0304-2005软弱颗粒含量％≤5≤3T0320-2000坚固性％≤12≤12T0314-2000针片状%＞9.5mm≤15≤12T0312-20054.75mm~9.5mm≤20≤18磨光值（PSV）--≥42T0321-2005＜0.075mm颗粒含量≤1≤1T0310-2005粗集料技术要求1.3.5集料质量技术要求（2/2）细集料技术要求试验项目技术指标试验规程表观相对密度(g/cm3)＞2.5T0328-2005坚固性（＞0.3mm）＜12T0340-2005砂当量%≥60T0334-2005棱角性（流动时间法）S≥30T0345-20051.4填料（1/3）

填料：在沥青混合料中，沥青和填料以及集料中0.15mm以下颗粒共同形成沥青胶浆裹覆在集料表面，起着粘附粗、细集料颗粒，使沥青混合料凝聚在一起的作用。沥青只有吸附在矿粉表面形成胶浆才能与其他粗、细集料产生吸附和粘结作用，形成具有一定强度和变形能力的沥青混合料。因此,虽然矿粉的用量在沥青混合料中所占的比重并不大，但其与沥青形成的沥青胶浆却是影响混合料性能的关键因素。沥青胶浆中沥青与矿粉的相对比例影响着沥青胶浆的性质，进而影响着沥青混合料的高温、低温等路用性能。填料质量的优劣直接影响路面的使用寿命！！！1.4填料（2/3）

研究表明：矿粉的粒度范围、密度、矿物组成和比表面积几项指标中，对胶浆高温性能影响程度的由大到小排列顺序：粒度范围、矿物组成、密度和比表面积。粒度范围对它组成胶浆的路用性能影响最大，矿物组成其次，随后是密度。项目\指标技术要求视密度（g/cm3）≥2.5含水量（％）≤1.0粒度范围＜0.6mm，％100＜0.15mm，％90～100＜0.075mm，％75～100亲水系数＜1.0材质石灰岩矿粉技术要求-规范要求1.4几种其他种类的改性填料介绍（3/3）消石灰填料：用2％以内的消石灰作为填料替代部分矿粉，减少(酸性)集料表面负电荷，减小集料亲水性。增强沥青与填料的亲和力，提高沥青混合料的粘聚性。水泥填料：使用方法与消石灰的基本相同，用水泥部分替代矿粉，增加填料的碱性，提高沥青混合料的粘聚性与高温稳定性。

注意：水泥掺量应控制在矿料总量的2％以内。当掺量超过3%后，很大程度上改变了沥青混凝土的回弹模量、泊松比，路面的受力模式可能会变化。1.5沥青材料1.普通道路石油沥青2.改性沥青3.乳化沥青

透层用；粘层用沥青材料简介1

沥青是石油工业副产品，由天然或各种有机物经加工后得到的产品，由复杂的碳氢化合物和非金属取代碳氢化合物中的H生成新的化合物的衍生物所组成。主要由烷烃、环烷烃、缩合的芳香烃组成。石油沥青基属分类石蜡基沥青中间基沥青环烷基沥青沥青的分类天然沥青Naturalasphalt石油沥青petroleumasphalt焦油Tar沥青材料简介2石油沥青分类

1.湖沥青--湖沥青(Lakeasphalt)是使用最广泛且最为人熟知的一种‘‘天然’’沥青。可以在以知的地面蕴藏处取得，最著名的是位于特立尼达。

2.岩沥青--岩沥青(rockasphalt)是由石灰岩或砂岩等石灰质岩石被渗流的天然沥青浸透后形成的。

3.焦油--焦油(tar)又称煤焦油沥青或煤沥青，它是在生产煤或无烟固体燃料中提炼出来的，两者经常被混同。

4.石油沥青--石油沥青(bitumen)是从原油制造的。沥青材料简介3沥青化学结构的主要术语1.饱和分(开链化合物的一种)：碳原子相互结合成一条或长或短张开的链子。2.碳环化合物：含有完全由碳原子组成的环分。包括脂环烃和芳香烃。3.烷烃：碳原子以单链相连(CnH2n+2)。十七个碳原子以上是固体，易氧化反应。4.脂环烃：饱和的称环烷烃，不饱和则称环烯烃或环炔烃。环烷烃(CnH2n)高温下易氧化。5.芳香烃：分子中具有苯环结构的苯系芳烃。苯环不易被氧化。沥青材料简介4沥青的元素组成

碳82~88%；

氢8~11%；

硫0~6%；

氧0~1.5%；

氮0~l%。优质石油沥青的要求

优质路用沥青应该是化学组分比例适当，蜡含量少，化学结构环数多，特别是芳环多，烷侧链少，胶体结构是溶凝胶结构1.5.1沥青材料的选择沥青的选择主要从路用性能考虑：1.良好的感温性，保证高温时不过于软化，低温不至于过分脆化；

评价指标：针入度指数PI等；与工程关系：沥青化学组分中的沥青质含量多，蜡含量少，则感温性低，用感性低的沥青修筑路面不易发生车辙，推移和裂缝。2.足够的粘性，足以抵抗剪切变形；

评价指标：运动粘度、条件粘度、针入度等；与工程关系：粘性高，高温稳定性好，强度高，不易发生过大的永久变形但低温易开裂。粘度应适当。3.强的粘附性，提供足够的粘附力；

评价指标：粘附性，水煮法；与工程关系：与沥青混合料的水稳定性有关1.5.1沥青材料的选择沥青的选择主要从路用性能考虑：4.良好的耐久性，减轻沥青的老化，延长路面的使用寿命。

评价指标：室内加速老化试验、自然老化试验、薄膜烘箱试验；与工程关系：耐久性好的沥青，路面的使用寿命长，不易出老化损坏。5.延性，在外力作用下发生拉伸变形而不破坏的能力，评价指标：延度；与工程关系：直接影响低温变形能力。6．脆性；沥青材料在低温下承受变形而不脆裂的性质；评价指标：弗拉斯脆点；与工程关系：蜡少，地沥青质少，脆点低脆点低的沥青路面不易出现低温裂缝。1.5.1普通沥青本项目道路石油沥青的技术要求-（90#A级）试验项目技术指标试验规程针入度（25℃，5s，100g）（0.1mm）80～100T0604针入度指数PI-1.5~+1.0T0604延度（5cm/min，15℃）不小于（cm）100T0605软化点（环球法）（℃）不小于44T0606溶解度（三氯乙烯）不小于（%）99.5T0607旋转薄膜烘箱老化质量变化不大于（％）±0.8T0609针入度比（25℃）不小于（％）57T0604残留延度（10℃）不小于（cm）8T0605闪点（COC）不小于（℃）245T0611含蜡量（蒸馏法）不大于（％）2.2T0615密度（15℃）（g/cm3）实测T060360℃动力粘度不小于（Pa.S）140T06201.5.2改性沥青

基质沥青中添加改性剂以改善沥青的路用性能我国目前常用的沥青改性剂品种主要有1、SBS（热塑性橡胶类）：

苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物2、SBR（橡胶类）：丁苯橡胶3、EVA及PE类热塑性树脂类：乙烯－乙酸乙烯共聚物、聚乙烯1.5.2改性沥青本项改性沥青的技术要求-（SBSI-C类）试验项目技术指标试验规程针入度（25℃，5s，100g）（0.1mm）60～80T0604针入度指数PI，不小于-0.4T0604延度（5cm/min，5℃）不小于（cm）30T0605软化点（环球法）（℃）不小于55T0606135℃动力粘度不大于（Pa.S）3T0620溶解度（三氯乙烯）不小于（%）99.0T0607闪点，不小于230T0611弹性恢复，25℃，不小于65T0662储存稳定性，离析，48h软化点差，不大于2.5T0661旋转薄膜烘箱老化质量变化不大于（％）±1.0T0609针入度比（25℃）不小于（％）60T0604残留延度（10℃）不小于（cm）20T06051.5.3乳化沥青

透层：位于基层和面层之间的结构薄层，主要作用一是防止面层水下渗进入基层，对基层起到保护作用；二是在基层与面层之间起到一定粘结作用。透层乳化沥青需要透入基层一定深度，需要一定的渗透时间，因此透层用乳化沥青必须是慢裂型。对于无机结合料稳定集料基层渗透深度宜不小于5mm，每平方米的沥青用量应视基层表面粗造度来确定，半刚性基层，一般控制在1.0~1.2L/m2范围内。

粘层：位于沥青面层之间的薄层，主要是粘结作用，粘层一般在上一结构层铺筑前1h左右施工，因此粘层必须是快裂型，粘层乳化沥青的用量一般控制在0.6~0.8L/m2。1.5.3乳化沥青本项目透层、粘层用改性乳化沥青技术要求用途透层粘层改性剂种类SBS类改性SBS类改性破乳速度慢裂快裂或中裂筛上剩余量(1.18mm筛)不大于（％）0.10.1粒子电荷阳离子（＋）阳离子（＋）粘度沥青标准粘度计C25.3（S）8～208～208～25恩格拉度E251～61～61～10蒸发残留物含量不小于（%）505050蒸发残留物性质针入度[25℃]（0.1mm）50～30045～15040～120软化点[℃]505053延度[15℃]，不小于（cm）404020(5℃)溶解度，不小于（%）97.597.597.5贮存稳定性5d不大于（%）5551d不大于（%）111与矿料粘附性，裹覆面积不小于2/32/32/31.6其他材料1.纤维材料

用于大纵坡路段、桥面铺装层等部位2.沥青抗剥离剂1.6.1纤维材料纤维的分类：

道路工程应用中的纤维一般可分为硬纤维和软纤维两种。硬纤维是由不同工艺制作的拉、拔、轧、切的钢纤维和矿物纤维等；软纤维一般指植物纤维和化学合成纤维，可按材质分为木质素纤维、聚酯纤维、玻璃纤维、尼纶纤维等。以下关于木质素纤维、聚酯纤维的对比介绍。三种纤维形貌特征-扫描电镜木质素纤维聚酯纤维矿物纤维木质素纤维特点：化学上非常稳定、不为一般的溶剂、酸、碱腐蚀，是一种广泛应用于公路工程的粉状增强纤维添加剂，具有较好的分散性与施工性能。由于比表面积大、吸附性强，公路工程上主要用于沥青混凝土表面层，以增加对沥青的吸附性能，增强混合料的耐久性和抗水损害性能。聚酯纤维特点：新型防裂增强材料，以聚酯（聚对苯二甲基甲乙二酯，PET）为主要原料，外观为多根纤维单丝交聚而成的束状结构。较普通聚合物纤维细度大、强度高、易分散，还有突出的耐高温性能。公路工程上主要用于沥青混凝土中、下面层以增强混凝土的抗裂性和抗高温性能。纤维技术性能指标技术指标纤维种类木质素纤维聚酯纤维抗拉强度/MPa－520平均长度/mm1.16.0平均直径/mm0.0450.02密度/g·cm-30.8-1.21.32-1.40熔点/℃＞200248纤维的路用性能要求

良好的分散性

良好的热稳定性足够的吸持沥青能力较高的抗拉性能良好的安全性

路用性能要求1.6.2沥青抗剥离剂使用目的：增强沥青与集料(尤其是酸性石料)之间的粘附能力，使其具有良好的抗热老化性及抗水损害性，延长路面的使用寿命，降低和减少维护成本。

沥青抗剥离剂作用机理：实质上是一种‘介面剂’，与集料表面形成物理吸附或依靠其特殊的化学结构与集料进行化合反应形成强而有力的化学纽带，从而提高了沥青与集料的粘附性。常用的沥青抗剥离剂

有机高分子抗剥离剂

胺类抗剥离剂：早期市场中的液态抗剥离剂产品多属于此类，该类产品存在三大缺陷：一是热稳定性差；二是形成物理吸附，对酸性石料的吸附能力非常有限；三是部分抗剥离剂本身不抗水

含羟基类抗剥离剂：非胺类抗剥离剂，高温稳定性好，具有环保安全（无毒、无刺激性气味）、性能优良、长期有效、使用方便等特点。二、材料的质量管理措施1.拌和站的合理规划

材料堆场、检测室、拌和楼、地磅房、沥青罐、车辆停靠点等等设施的布局2.完整的材料检测程序

来样、取样、检测、留样、批准、卸车3.详细的资料管理拌和站全景图2.1拌和站合理规划2.1.1材料堆场的规范管理2.不同规格集料间以砖砌或者石砌的隔墙隔开（厚度不小于24cm、高不低于1.5m，至少经的起装载机的磕碰），不建议用编制袋装碎石的简易隔离方法1.拌和厂集料必须分类堆放、明码标识24cm厚、1.5m高隔墙3.细集料以简易雨棚或者采用苫布覆盖

统计表明：一个项目因建一个雨棚而节省的燃油费至少可以建5个雨棚！！2.1.1材料堆场的规范管理细集料搭棚细集料苫布覆盖沥青的储存罐体要求：1）密闭性能良好2）具有热循环系统3）必须具有外循环系统4）自身的内循环系统（搅拌装置）2.2原材料管理2.2.1.沥青材料的进场取样与储存1.取