沥青路面施工技术及颗粒配比

沥青路面施工技术及颗粒配比2023/3/14

第一节基本概念一、沥青结合料1、定义：在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料(含添加的外掺剂、改性剂等)的总称。沥青材料是一种有机胶凝材料，其内部组成是一些十分复杂的碳氢化合物及其非金属衍生物的混合物。2、分类：1）、地沥青：天然沥青（石油渗出地表经长期暴露

和蒸发后的残留物）、石油沥青（石油加工后产品）2）、焦油沥青：包括煤沥青、页岩沥青和木沥青

煤（木材、页岩）→（干馏）焦油，焦油蒸馏后残留在蒸馏釜内的黑色物质。含苯，剧毒，但粘附性好。2023/3/143、石油沥青的组成和结构1）、元素组成Cn。H２n+a．Ob．Sc．Nd其中C占80—87%，H占10%--15%2）、石油沥青的化学组分将沥青分为油分、树脂、沥青质三个组分其中酸性树脂：是一种表面活性物质，能增强沥青与砂质材料表面的粘附性含蜡量：高温时，石蜡变软，导致沥青路面的高温稳定性降低，出现车辙，另一方面，低会使沥青变脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝，且蜡会使石料与沥青之间的粘附性降低，使路面石子与沥青产生剥落，石蜡的存在还会降低沥青路面的抗滑性能2023/3/1434、石油沥青的生产和分类1）、石油沥青生产工艺原油提炼成汽油、煤油、柴油和润滑油，然后再加工成沥青材料2）、石油沥青的分类（1）、按原油成分分类①石蜡基沥青②环烷基沥青③中间基沥青（2）、按加工方法分类①直馏沥青：常压基馏减压蒸馏或深拔装置②氧化沥青：吹入250℃—300℃空气，数小时产生氧化反应③溶剂沥青：用溶剂提取一部分石蜡（3）、按沥青在常温下的稠度分类①针入度>300，液体沥青②针入度≦300，粘稠沥青，又分为固体沥青（<40）和半固体沥青(40--300)粘稠石油沥青的质量等级与适用范围，表4.2.1-2液体石油沥青适用于透层、粘层及拌制冷拌沥青混合料。根据使用目的与场所，可选用快凝、中凝、慢凝的液体石油沥青。

二、乳化沥青：1、定义:石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下经乳化加工制得的均匀的沥青产品，也称沥青乳液。2、乳化沥青品种与场合2023/3/14三、改性沥青1、定义:沥青中掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。2、聚合物改性沥青品种

SBSSBRPE(EVA)3、要求：（1）制造改性沥青的基质沥青应与改性剂有良好的配伍性，其质量宜符合A级或B级道路石油沥青的技术要求。供应商在提供改性沥青的质量报告时应提供基质沥青的质量检验报告或沥青样品。（2）改性沥青宜在固定式工厂集中制作，也可在拌和厂现场边制造边使用。（3）工厂制作的成品改性沥青到达施工现场后存贮在改性沥青罐中，改性沥青罐中必须加设搅拌设备并进行搅拌，使用前改性沥青必须搅拌均匀。在施工过程中应定期取样检验产品质量，发现离析等质量不符要求的改性沥青不得使用。2023/3/147四、沥青混合料：由矿料与沥青结合料拌和而成的混合材料的总称。1、按矿料级配分类1）连续级配沥青混合料：是采用标准筛对某一混合料进行筛分试验，所得级配曲线平顺圆滑，具有连续性。2）间断级配沥青混合料：是在矿质混合料中剔徐其中一个分级或几个分级而形成的不连续的混合料。标准筛方孔756337.531.526.519169.54.754.752.361.18.0.6.0.30.150.075圆孔

80634031.52520161051052.51.250.630.3150.162023/3/1482、按照空隙率分类1）密级配沥青混合料：按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料，与沥青结合料拌和而成，设计空隙率较小（3—6%）的密实式沥青混凝土混合料（以AC表示）和密实式沥青稳定碎石混合料(以ATB表示)。按关键性筛孔通过率的不同又可分为细型、粗型密级配沥青混合料等。

沥青玛蹄脂碎石混合料：由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛蹄脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙（3—4%），组成一体形成的沥青混合料，简称SMA。2）半开级配沥青碎石混合料：由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青结合料拌和而成，经马歇尔标准击实成型试件的剩余空隙率在6％～12％的半开式沥青碎石混合料（以AM表示）。3）开级配沥青混合料：矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较少，设计空隙率18％的混合料。排水式沥青磨耗层OGFC、排水式沥青碎石基层ATPB2023/3/1493、按公称最大粒径的大小可分为特粗式(公称最大粒径等于或大于31.5mm)、粗粒式(公称最大粒径26.5mm)、中粒式(公称最大粒径16或19mm)、细粒式(公称最大粒径9.5或13.2mm)、砂粒式(公称最大粒径小于4.75mm)沥青混合料。4、按制造工艺分热拌沥青混合料；冷拌沥青混合料；再生沥青混合料等。2023/3/1410五、沥青青路面1、定义：：用沥青青材料作作结合料料粘结矿矿料修筑筑面层与与各类基基层和垫垫层所组组成的路路面结构构。2、沥青路路面的工工程特点点：表面平整整、无接接缝、行行车舒适适、耐磨磨、振动动小、噪噪声低、、施工期期短、养养护维修修简便、、适宜分分期修建建3、沥青路路面按施工工工艺分类类：层铺法法、路拌拌法、厂厂拌法三三类层铺法:沥青表面面处治、、沥青贯贯入式路拌法：：路拌沥沥青碎（（砾）石石路拌沥青青混凝土土厂拌法：：沥青碎碎石、沥沥青混凝凝土、沥沥青玛蹄蹄脂2023/3/711热拌沥青青混合料料路面按按结构特特点分为为三类：：1）悬浮密密实结构构：沥青青混凝土土AC、沥青稳定定碎石ATB连续型密密级配2）骨架空空隙结构构：沥青青碎石混混合料AM、排水式沥沥青磨耗耗层OGFC、排水式沥沥青碎石石基层ATPB间断型开开级配3）骨架密密实结构构:沥青玛蹄蹄脂碎石石SMA间断型密密级配2023/3/712第2节沥青青路面的的原材料料技术性性质一、沥青材料料粘稠石油油沥青主主要技术术指标：：针入度，，软化点点，延度度（这是衡衡量沥青青路用性性能的三三大指标标），加加热稳定定性、与与矿料粘粘附性，，以及含含蜡量，，闪点，，溶解度度等。粘粘稠石油油沥青按按针入度度分7个标号液态沥青青反映稠稠度指标标粘度：：道路标准准粘度，，液体石石油沥青青按粘度度划分标标号。恩各拉粘粘度布氏（布布洛克菲菲尔德））旋转粘粘度2023/3/7132023/3/7142023/3/7152023/3/7162023/3/7171、针入度：在在外力作用下下抵抗变形能能力，用针入入度(25℃,5s,100g)表示。在规定定温度、荷重重、时间的条条件下，以0.1mm表示。针入度度用于划分沥沥青的标号，，针入度越小小表示沥青越越稠，反之亦亦然。针入度指数P:不同温度下针针入度；T:试验温度；K、A:回归方程系数数A称为感温系数数，A越大，则材料料越感温针入度指数PI=(20-500A)/(1+50A)PI与感温性之间间的关系：越越大则材料温度稳定定性越好2023/3/7182、塑性—用延度表示。。在一定的温温度下（25、15、10、5），按一定的速速度（5cm/min）拉伸至断裂裂。低温延度度值大，在低低温环境下沥沥青的开裂性性相对较小。。2023/3/7193、温度敏敏感性—以软化点点表示：：是沥青青材料热热稳定性性的指标标。达到一定定黏度时时的条件件温度。。用把确定定质量的的钢球3.5g,d=9.53mm,置于填满满试样的金属属环上，，从50c开始在规规定的升温条条件下(50c/min)，钢球进入入试样，，从一定定的高度（25.4mm）下落，，当钢球触及及底层金金属挡板时的温温度。2023/3/7204、加热稳稳定性-抗老化性性，老化化的影响响因素，，氧化、、挥发、、接触时时间、光光照、加加热。1）沥青蒸蒸发损失失试验（盛样皿皿d=55mm,h=35mm）2个50g试样，烘烘箱163℃℃5h测质量损损失、、针入度比比2023/3/7212）薄膜加加热试验验（盛样皿皿d=140mm,9.5-10mm）薄膜加热热烘箱加加热：4个50g试样加热热163℃℃5h旋转薄膜膜加热试试验（盛样瓶瓶h=139.7mm,d=64mm）旋转加热热烘箱加加热8个以上35g试样163℃℃75min测定1、质量损损失百分分率2、针入度度比3、延度（（15℃）(cm)4、延度（（10℃）(cm)2023/3/7225、粘附性性与沥青及及集料性性质有关关，一般般应优先先使用碱碱性集料料测定方法法：1、水浸法法D≦13.2mm2、水煮法法D>13.2mm水煮法：：取13.2—19mm颗粒5个，烘干干，加热热，置于于热沥青青中，冷冷却5min，水煮微微沸，3min后取出观观察沥表表剥落情情况，评评价等级级，5—1级，5级最好，，1级最差水浸法：：集料过过筛，取取9.5——13.2颗粒100g加5.5g沥青拌和和，取20颗裹有沥沥青的集集料放入入80度水槽30min后，取出出放入冷冷水中观观察剥落落情况，，评价等等级2023/3/7232023/3/7246、溶解度度指石油沥沥青在三三氯乙烯烯中溶解解的百分分率，一一般来说说，不溶溶物为一一些有害害物质7、含水量量含水危害害：1、影响施施工速度度2、加热时时“溢锅锅”易引引起火灾灾8、粘度2023/3/725二、集料料技术性性质一）、定定义与分分类1、定义：：在混合合料中起起骨架和和填充作作用的粒粒料。工工程上以以粒径的的大小为为界，通通常将集集料分粗粗集料及及细集料料。2、分类粗集料：：碎石、、砾石、、矿渣等等细集料：：天然砂砂、人工工砂、石石屑砂按照来来源可以以分为：：天然砂：由岩石石在自然然条件下下风化形形成的。。（1）河砂：：性质较较好，多多用。（2）山砂：：含泥量量及有机机杂质多多。（3）海砂：：混有贝贝壳和盐盐分等有有害杂质质。人工砂：由岩石石轧碎而而成的颗颗粒，表表面有棱棱角，较较洁净，，但但价价格较高高，无特特殊情况况多不采采用。二）、粗粗集料的的技术性性质（一）物物理性质质矿质实体体msm0mVsVnVVi质量m体积VVo开口孔隙隙闭口孔隙隙空隙Vv1、物理常常数1）表观密密度2)毛体积密密度3）松方密密度4）空隙率率1）沥青路路面及各各类基层层集料用用标准筛筛均以方方孔筛为为准，相相应的筛筛孔尺寸寸依次为为:0.0750.150.30.61.182.364.759.513.22）水泥混混凝土用用集料标标准筛的的以圆孔孔筛为标标准，相相应标准准筛的筛筛孔尺寸寸依次为为：75635337.531.526.51916单位(mm)0.0750.160.3150.631.252.5510161008063504031.52520单位(mm)2、级配粗集料中中各组成成颗粒的的分级和和搭配成成为级配配级配通过过筛分试试验确定定集料最大大粒径：指集料料的100％都要求求通过的的最小的的标准筛筛筛孔尺尺寸。集料的公公称最大大粒径：指集料料可能全全部通过过或允许许有少量量不通过过(一般容许许筛余不不超过10％)的最小标标准筛筛筛孔尺寸寸。通常常比集料料最大粒粒径小一一个粒级级。筛分参数数计算①通过0.075筛孔的的集料料含量量（含含泥量量）②分计计筛余余百分分率③累计计筛余余百分分率④通过过百分分率3.坚固性性每级集集料用用Na2SO4溶液干干湿循循环5次后，，测定定试样样质量量损失失。质质量损损失百百分率率：Qi=(Mi-Mi/)/Mi*100%Q=ΣaiQi/Σai4、针片片状颗颗粒指粗集集料中中细长长的针针状颗颗粒与与扁平平的片片状颗颗粒。。当颗颗粒形形状的的诸方方向中中的最最小厚厚度(或直径径)与最大大宽度度(或长度度)的尺寸寸之比比小于于规定定比例例时，，属于于针片片状颗颗粒。。粒级(方孔筛)(㎜)4.75～9.59.5～1616～1919～26.526.5～31.531.5～37.5针状规准仪上相对应的立柱之间的间距宽(㎜)17.1(B1)30.6(B2)42.0(B3)54.6(B4)69.6(B5)82.8(B6)片状规准仪上相时应的孔宽(㎜)2.8(A1)5.1(A2)7.0(A3)9.1(A4)11.6(A5)13.8(A6)（二））力学学性质质1、粗集集料压压碎值值：按规定定方法法测得得的石石料抵抵抗压压碎的的能力力，以以压碎碎试验验后小小于规规定粒粒径的的石料料质量量百分分率表表示。。高速面面层:26%,其他层层28%,其他道道路：：30%2、石料料磨耗耗损失失：：按规定定方法法测得得的石石料抵抵抗磨磨耗作作用的的能力力，其其测定定方法法分别别有洛洛杉矶矶法、、狄法法尔法法。高速面面层:28%,其他层层30%,其他道道路：：35%Q=(M1-M2)/M13、粗集集料磨磨光值值:按照规规定方方法测测得的的石料料抵抗抗轮胎胎磨光光作用用的能能力。。测定方方法：：先将将试样样12个与标标准试试件2个安放放在加加速磨磨光机机上运运转6h磨光，，取下下测定定摆值值，给给定的的换算算表格格，经经换算算后得得磨光光值PSV面层要要求：：一级级公路路、高高速公公路PSV42（潮））40（湿））38（半干干）36（干））磨光值值越高高，表表示其其抗滑滑性能能越好好4、软弱弱颗粒粒：碎石、、砾石石及破破碎砾砾石中中软弱弱颗粒粒含量量。颗粒粒粒径大大于31.5㎜㎜，则称称4㎏，过筛筛分成成4.75㎜㎜～9.5㎜，9.5㎜～16㎜㎜、16㎜㎜以上各各1份；将将每份份中每每一个个颗粒粒大面面朝下下稳定定平放放在压压力机机平台台中心心，按按颗粒粒大小小分别别加以以0.15kN、0.25kN、0.34kN荷载，，破裂裂之颗颗粒即即属于于软弱弱颗粒粒，将将其弃弃去，，称出出未破破裂颗颗粒的的质量量(m2)。三）、、细集集料技技术性性质2023/3/7351、粗度度粗度是是评价价砂的的粗细细程度度的一一种指指标，，用细度模模数表示砂的粗粗度分分类：：为粗砂砂为中砂砂为细砂砂2、含泥泥量：：细集集料中中小于于0.075mm的尘屑屑、淤淤泥和和粘土土的含含量。。水洗洗法测测出0.075筛上的的重量量，按按下式式计算算。Q=(m0-m1)/m0*100%3、棱角性性(流动时时间):一定量量的细细集料料全部部通过过标准准漏斗斗所需需要地地时间间S。粗糙糙度试试验。。2023/3/7364、砂当当量：：细集集料中中粘性性土或或杂质质的含含量，，评价价集料料的洁洁净程程度。。SE表示。。在透明明规定定规格格的圆圆柱试试筒（（塑料料）中中，把把规定定质量量的集集料，，注入入规定定浓度度的氯氯化钙钙溶液液，按按照规规定的的方法法震荡荡，放放20min后测定定集料料沉淀淀物高高度h2与絮状状物沉沉淀物物总高高度h2，按下下式计计算SE=h2/h1*100%高速公公路≦60其他公公路≦502023/3/7375、亚甲甲蓝值值（色色晕试试验））原理是是向集集料与与水搅搅拌制制成的的悬浊浊液中中不断断如入入亚甲甲蓝溶溶液，，每加加入一一定量量的亚亚甲蓝蓝溶液液后，，亚甲甲蓝为为细集集料中中的粉粉料所所吸附附，用用玻璃璃棒沾沾取少少许悬悬浊液液滴到到滤纸纸上观观察是是否有有游离离的亚亚甲蓝蓝放射射出的的浅蓝蓝色色色晕，，判断断集料料对染染料溶溶液的的吸附附情况况。当当出现现游离离的亚亚甲蓝蓝(以浅蓝蓝色色色晕宽宽度1㎜左右作作为标标准)时，计计算亚亚甲蓝蓝值MBV，计算算结果果表示示为每每1000g试样吸吸收的的亚甲甲蓝的的克数数。高速公公路≦25g/kg砂当量量试验验简单单适用用，但但是普普遍认认为砂砂当量量是测测定粘粘土尺尺寸的的颗粒粒相对对含量量(一般指指0.02mm以下颗颗粒物物质)，包括括了有有害物物质，，也包包含了了非有有害物物质，，如一一些细细的非非活性性粉料料如果果其颗颗粒太太小会会对砂砂当量量产生生极大大的影影响。。2023/3/738三、矿粉技技术性质矿粉亲水系系数:矿粉在水介介质中膨胀胀的体积与与在煤油介介质中膨胀胀的体积之之比。亲水水系数大于于1的矿粉，表表示矿粉对对水的亲和和力大于对对沥青的亲亲和力。试验：用相相同重量的的矿粉5g，加入相同同体积的水水或煤油，，研磨5min，然后将悬悬浮液洗入入量筒50ml。静置颗粒粒沉淀，沉沉淀体积不不变为止，，其体积比比及亲水系系数。2023/3/739第三节热拌拌热铺沥青混合合料技术性质1、高温稳定性：高温条件下沥沥青混合料抵抗抗车辆反复作用用，不产生明显显永久变形的能能力，特别是对对高等级公路渠渠化交通条件下下抵抗车辙性能能的能力。评价方法：马歇歇尔稳定度试验验及动稳定度试试验即抗车辙试试验1）马歇尔试验①稳定度：指标标准尺寸试件（（d=101.6mm,h=63.5mm）在规定温度下下（60）和加荷速度下下（50mm/min），在马歇尔试试验仪中最大的的破坏荷载（KN）（粘稠石油沥青）②流值：达到最最大破坏荷重时时，试件的垂直直变形，以0.1mm计③马歇尓模数稳定度：应力环环中百分表读数数流值：流值计中读数大试件d=152.4mm,h=95.3mm小试件d=101.6mm,h=63.5mm2023/3/7412023/3/7422）、车辙试验标准成型方法，，制成300*300*50--100mm的试件（试件密密度为马歇尔标标准密度的100%±1%），在60℃的温度条件下，，以一定的荷重重的轮子（d=200mm,b=50mm,轮压0.7MPa）在同一轨迹上上作一定时间的的反复行走，形形成一定的车辙辙深度，然后计计算试件变形1mm所需车轮行驶次次数，试验时间间45—60min,即为动稳定度影响混合料高温温稳定性的因素素：沥青用量、、沥青的粘度、、矿料的级配、、矿料尺寸、形形状2023/3/7442、低温抗裂性：冬季低温条件件下，特别是急急剧降温时沥青青混合料抗抗开开裂的能力。引起原因：混合合料低温脆化、、低温缩裂、温温度疲劳引起评价指标：低温温破坏强度、破破坏应变、破坏坏劲度模量；密级配沥青混合合料轮碾成型后制成成250*30*35mm的小梁，跨径200mm，在温度-10℃、加载速率50mm/min的条件下进行弯弯曲试验，测定定破坏强度、破破坏应变、破坏坏劲度模量，并并根据应力应变变曲线的形状，，综合评价沥青青混合料的低温温抗裂性能。RB=（3*L*PB）/（2*b*h2）εB=（6*h*d）/L2SB=RB/εB措施：设计时选选择沥青要稠度度较低、温度敏敏感性低、抗老老化能力强2023/3/7452023/3/7463、耐久性指在长期的荷载载作用和自然因因素影响下，保保持正常使用状状态而不出现剥剥落和松散等损损坏的能力影响因素：沥青青的化学性质、、矿料的矿物成成分、混合料的的组成结构、混混合料的空隙率率控制指标：残留留稳定度、空隙隙率、饱和度（（沥青填隙率））、渗水系数（1）残留稳定度MS0=MS1/MS*100%MS:标准马歇尔稳定定度（试件浸水水45—60min）MS1:浸水马歇尔稳定定度（试件浸水水48h）(2)、空隙率——压实沥青混合料料中空隙体积占占整个混合料体体积百分率。通通常密级配沥青青混合料的空隙隙率在3～6％之间；Vv=(V-VS)/V=1-VS/V=1-(G/γt)/(G/γf)=(1-γf/γt)*100%2023/3/7482023/3/749（3）、饱和度——压实沥青混合料料中沥青体积占占矿料骨架以外外空间体积的百百分率。通常是是50～75％之间.VMA=（V-VK）/V=1-VK/V=1-（G*PS/γsb）/（G/γf）=（1-γf*PS/γsb）*100%VFA=（VMA-VV）/VMA（4）、渗水系数数：是指在规定的的水头压力下，水水在单位时间间内通过一定面积积的路面渗入入下层的数量，单单位为mL/min。（SMA路面要求200ml/min其他沥青混凝凝土路面300ml/min）2023/3/751图12渗水仪结构图图（单位：mm）1-透明有机玻璃筒筒；2-螺纹连接；3-顶板；4-阀；5-立柱支架；6-压重铁圈；7-把手；8-密封材料4、抗滑性：有助于车辆行行驶安全的性性能。评价指标：路路面构造深度度、摩擦系数数影响因素：矿矿质集料的微微表面性质、、混合料级配配、沥青用量量、含蜡量、、石料磨光值（（PSV）表征抗磨光光的性能（1）路面构造深度度:手工铺砂法、、电动铺砂法法、激光构造造深度仪法铺砂法：将已知体积的的砂，摊铺在在所要测试路路表的测点上上，量取摊平平覆盖的面积积。砂的体积积与所覆盖平平均面积的比比值，即为构构造深度。激光构造深度度仪法：中子源发射的的许多束光线线，照射到路路表面的不同同深度处，用用200多个二极管接接收返回的光光束，利用二二极管被点亮亮的时间差算算出所测路面面的构造深度度2023/3/7522023/3/753a）量砂筒；b）摊平板（2）摩擦系数:横向力系数摩擦摆值BPN测试车上安装装有两只标准准试验轮胎，，它们对车辆辆行驶方向偏偏转一定的角角度。汽车以以一定速度在在潮湿路面上上行驶时，试试验轮胎受到到侧向摩阻作作用。此摩阻阻力除以试验验轮上的载重重，即为横向向力系数摆式仪的摆锤锤底面装一橡橡胶滑块，当当摆锤从一定定高度自由下下摆时，滑块块面同试验