路面相关试验及施工控制要点-第一讲(路面原材)

路面相关试验及施工控制要点试验室：胡秋海沥青路面相关试验路面成品性能检验矿料原材沥青材料外掺剂沥青混合料性能矿料原材-粗集料沥青混合料用粗集料，高速、一级公路可以采用碎石、破碎砾石、钢渣等。应洁净、干燥、表面粗糙、无风化、不含杂质。在力学性质方面，压碎值和洛杉矶磨耗损失应符合相应公路等级的要求。对于表面层沥青混合料用的粗集料，则应选用坚硬、耐磨、韧性好的碎石或碎砾石。经检验属于酸性岩石的石料(如花岗岩、石英岩等)用于沥青混合料时，宜使用针入度较小的沥青，并采用下列抗剥离措施中的一种或两种，使其沥青粘附性符合要求（沥青混合料的水稳定性符合要求）。

1、加入干燥的生石灰或消石灰粉、水泥，其用量宜为矿料总量的1%一2%

2、在沥青中掺加耐热、耐水、长期性能好的抗剥离剂

3、将粗集料用石灰浆处理后使用。矿料---石料破碎生产线鄂式破碎机反击式破碎机矿料---生产工艺矿料---碎石场现场

矿料原材-粗集料试验参数

a.粗集料：试验参数高速公路、一级公路表面层指标要求遵曹设计文件要求试验方法压碎值≤26%≤25%T0316磨耗值≤28%≤25%T0317磨光值PSV（湿润区）≥40≥42T0321表观相对密度≥2.5≥2.5T0304吸水率≤2%0.3%～1.6%T0304坚固性≤12%≤3%T0314针片状颗粒含量≤15（混合料）≤15（混合料）T0312软石含量≤3%≤2%T0320与沥青粘附性≥4级≥4级T0616含泥量≤1%≤0.5%T0620矿料---针片状含量控制矿料----针片状粗集料---磨耗值试验粗集料----压碎值试验粗集料---磨光值试件制作集料摆放，吹砂环氧树脂拌合砂粘接集料粗集料---磨光值试件及环氧树脂粘结剂磨光值试件脱模后模样环氧树脂及固化剂粗集料---磨光试验过程中粗集料---磨光值试件粗、细轮后，测试摆值粗集料---粘附性试验粗集料---粘附性试验碎石浸沥青后悬挂冷却水煮法试验过程中粗集料---粘附性试验改性沥青—水煮试验过程中煮后冷却放入烧杯常温水中观察评价矿料---细集料

沥青混合料用细集料宜采用优质的天然砂、机制砂、石屑，在缺砂地区，也可使用石屑。细集料应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并应有适当的级配。细集料应与沥青有良好的粘结能力，高速公路使用与沥青粘结性能差的天然砂及用花岗岩、石英岩等酸性岩石破碎的人工砂或石屑时，应采用前述粗集料的抗剥离措施。细集料的级配在沥青混合料中的适用性，应以其与粗集料和填料配制成混合料后，判定其是否符合矿质混合料的级配要求来决定。当一种细集料不能满足级配要求时，可采用两种或两种以上的细集料掺合使用。矿料----细集料b.细集料：T0616试验参数高速公路、一级公路表面层指标要求遵曹设计文件要求试验方法表观相对密度≥2.6≥2.5T0328坚固性≤12%≤5%T0340砂当量≥60%≥65%T0334亚甲蓝值≤25g/kg≤2.5g/kgT0349棱角性（流动时间）≥30s≥25sT0345含泥量≤3%≤2%T0333细集料—砂当量试验砂当量试验初始阶段砂当量试验接近结束阶段矿粉---填料

沥青混合料的填料宜采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石（憎水性石料），经磨细得到的矿粉。原石料中泥土含量应小于3%，并不得有其它杂质。其质量应符合技术要求，矿粉要求干燥、洁净，当采用水泥、石灰、粉煤灰作填料时，其用量不宜超过矿料总量的2%。粉煤灰作为填料使用时，烧失量应小于12%，塑性指数应小于4%，其余质量要求与矿粉相同。粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50%，并应经试验确认与沥青有良好的粘附性，沥青混合料的水稳性能满足要求。高速、一级不建议采用。矿料----矿粉C.矿粉：试验参数高速公路、一级公路表面层指标要求遵曹设计文件要求试验方法表观密度≥2.5≥2.5T0352含水量≤1%≤1%T0103烘干法外观无团粒结块无团粒结块目测亲水系数＜1＜0.8T0353塑性指数＜4%＜4%T0354加热安定性实测记录实测记录T0355粒度范围（%）＜0.6mm100100T0351＜0.15mm90-10090-100＜0.075mm75-10075-100矿料----矿粉岩类强基性基性中性酸性SiO2含量%＜4545~5252~65＞65主要矿物成分橄榄石辉石角闪岩辉石斜长石斜长石钾长石角闪石黑云母钾长石斜长石石英黑云母角闪石热拌沥青混合料的填料大部分是通过0.075㎜筛的非塑性矿物质粉末，规范要求使用石灰石粉；为了增强沥青与酸性石料的粘结力，可以掺加一部分消石灰粉、水泥。如果矿粉中混入粘土成分，塑性指数将明显增加。塑性指数高的石粉，吸水性和吸油性较大，并由此发生膨润，将使沥青混合料的强度降低，或者在水的作用下发生剥离，导致沥青路面的损坏。

因此，填料使用最基本的要求是塑性指数必须小于4％矿料----矿粉外掺剂a.粉末状掺和料

水泥、消石灰等：主要作用是替代部分矿粉提高沥青与矿料的粘附性进而改善混合料的水稳定性能。原材保证符合相应规范要求，保证干燥无结块。混合料性能主要验证是否能够提高沥青混合料的水稳定性（浸水马歇尔残留稳定度试验、冻融劈裂残留强度比）b.纤维类添加剂

木质素纤维、聚丙烯纤维、玄武岩纤维等：在沥青混合料中主要起加筋作用，可提高强度和高温稳定性。常用于SMA沥青玛蹄脂混合料。纤维主要检测长度（考虑到拌和时候的分散均匀性）、高温稳定性（考虑高温拌和时的纤维安定性）等。外掺剂木质素纤维玄武岩纤维外掺剂C.高模量剂（抗车辙剂）主要作用提高沥青混合料的高温稳定性，质量较好的兼顾低温稳定性和水稳定性。目前以法国PR.AK效果最佳。d.抗剥落剂主要作用提高沥青混合料的水稳定性，提高抗剥落性能，增加沥青与（酸性）集料的粘附性沥青-沥青的分类来源：天然沥青、石油沥青、焦油沥青、煤沥青、页岩沥青。其中石油沥青产量最大，应用最广加工方法：蒸馏沥青、氧化沥青、溶剂沥青、调和沥青原油性质：石蜡基沥青、环烷基沥青（优质的重交通沥青）、中间基沥青（普通道路沥青）沥青用途：道路沥青、建筑沥青、机场沥青、其他沥青沥青试验-沥青的组成二组分：沥青质和软沥青质三组分：沥青质、油分和树脂四组分：沥青质、胶质、芳香分、饱和分。沥青质：含量增加，稠度提高，软化点上升。优质沥青必须含有一定数量的沥青质。胶质：对沥青延性、粘结力有很大影响芳香分和饱和分：都属油分，起润滑和柔软作用，含量增加，软化点降低，针入度变大，稠度降低五组分：沥青质、氮基、第一酸性分、第二酸性分、链烷分沥青试验-道路石油沥青的技术指标意义a.道路石油沥青（基质沥青）1.密度：其大小和化学组成有关，一般密度大的沥青其性能较好。实质上是沥青质含量高，饱和分含量低。2.针入度：划分沥青标号，越小说明沥青稠度越大。3.软化点：反映的是沥青的黏度，与沥青标号有关；还可反映沥青的温度敏感度，一般认为软化点高，其等黏温度也高，或温度稳定性好4.延度：反映沥青的柔韧性，越大说明沥青柔韧性越好。如低温下延度大，说明沥青抗裂性能好。一般来说，延度大的沥青含蜡量低，黏结性和耐久性都好5.溶解度：表明沥青的有效成分，溶剂：三氯乙烯、二甲苯6.闪点：与沥青中轻质油分有关。7.薄膜烘箱试验：反映沥青的耐老化性能8.含蜡量：对沥青温度稳定性和黏结性有较大影响沥青---密度试验沥青---三大指标试验沥青---三大指标试验沥青---三大指标试验沥青试模—8字模、一字模沥青试验---沥青的适用范围道路石油沥青的适用范围我国道路石油沥青采用针入度作为分级标准，提出三个等级。在技术指标中增加了反映沥青感温性能的指标—针入度指数PI，沥青高温性能指标--60℃黏度，并选择10℃延度作为评价沥青低温性能的指标。沥青等级适用范围A级沥青各个等级的公路，适用于任何场合和层次B级沥青1、高速公路、一级公路沥青下面层及以下的层次，二级及二级以下公路的各个层次；2.用做改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青C级沥青三级及三级以下公路的各个层次沥青试验---沥青标号的选择沥青标号选择：

宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法等，结合当地施工经验，经技术论证后确定。

例：1.对高速公路、一级公路，夏季温度高、高温持续时间长、重载交通、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路段，尤其是汽车荷载剪应力大的层次，宜采用稠度大、60℃动力粘度大的沥青，也可以提高高温气候分区的温度水平选用沥青等级；2.对冬季寒冷的地区或交通量小的公路、旅游公路宜选用稠度小、低温延度大的沥青；3.对温度日温差、年温差大的地区宜注意选用针入度指数大的沥青。沥青—针入度指数感温指标：针入度指数（针入度）基质沥青的技术指标以改性沥青的针入度作为分级的主要依据，改性沥青的性能以改性后沥青感温性的改善程度，即针入度指数PI的变化为关键性评价指标，一般的非改性沥青的PI值基本上不超过-1，改性后要求大于-1，从改善温度敏感性的要求出发，改性后希望在沥青软化点提高的同时，针入度不要降低太多。

道路沥青的感温性是沥青性能的核心指标，沥青的感温性(即温度敏感性)是指在给定温度变化下，沥青的针入度的变化。如果沥青结合料能承受从低温到高温的范围越宽，它就越能抵抗夏季酷暑和冬季严寒，既不会高温软化发生永久车辙变形，也不会在冬季发生低温开裂。现在通常采用针入度指数PI值进行评价。沥青试验---沥青针入度指数针入度指数举例：温度（℃）针入度平均值P（0.1mm）123lgP152524.825.1251.397256565.165651.813309393.293.293.51.970Algpen0.03865514k0.8248回归相关系数0.998PI（针入度指数）0.2沥青试验---沥青针入度指数沥青试验---沥青试验的检测参数道路石油沥青的检测参数如下表（以70号A级基质沥青气候分区1-3为例）参数规范规定遵曹设计文件规定试验方法针入度（25℃，0.1mm）60-8060-80T0604针入度指数PI-1.5～+1.0-1.5～+1.0T0604软化点（℃）≥46.0≥46.0T060660℃动力粘度（Pa·s）≥180≥180T062010℃延度（cm）≥20≥20T060515℃延度（cm）≥100≥100T0615蜡含量（%）≤2.2≤2.2T0615闪点（℃）≥260≥260T0611溶解度（%）≥99.5≥99.5T0607密度（15℃）实测记录实测记录T0603薄膜试验后质量变化（%）±0.8±0.6T0610或T0609残留针入度比（%）≥61≥61T0604残留延度（10℃）≥6≥6T0605残留延度（15℃）≥15≥15沥青路面---气候分区气候分区的高温指标：采用最近30年内年最热月的平均日最高气温的平均值作为反映高温和重载条件下出现车辙流动变形的气候因子，并作为气候区划的一级指标。全年高于30℃的保温及连续高温的持续时间可作为辅助参考值。气候分区的低温指标：采用最近30年内的极端最低气温作为反映路面温缩裂缝的气候因子，并作为气候区划的二级指标。温降速率、冰冻指数可作为辅助参考值。气候分区的雨量指标：采用最近30年内的年降雨量的平均值作为反映沥青路面受雨（雪）水影响的气候因子，并作为气候区划的三级指标。沥青路面---气候分区确定高温分区指标：低温分区指标：设计雨量分区指标：高温气候区123气候区名称夏炎热区夏热区夏凉区最热月平均最高气温（℃）>3020-30<20低温气候区1234气候区名称冬严寒区冬寒区冬冷区冬温区极端最低气温（℃）<-37.0-37.0～-21.5-21.5～-9.0>-9.0雨量气候区1234气候区名称潮湿区湿润区半干区干旱区年降雨量（mm）＞10001000-500500-250＜250沥青路面气候分区图（温度）沥青路面气候分区图（雨量）沥青---改性沥青所谓改性沥青，也包括改性沥青混合料，是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结料”。1.湿法改性沥青制作工艺常见---将改性剂投入已经加热的A级或B级基质沥青经溶胀、剪切、发育三个阶段，将剪切至微细的改性剂均匀预混在基质沥青中得到改善基质沥青的路用性能。2.干法改性常见于生产沥青混合料，主要流程是---先将改性剂与加热至施工温度的粗细集料拌和，拌合均匀后加入规定用量的基质沥青，拌合均匀后再投入矿粉至拌合均匀，成品即为改性沥青混合料。沥青---改性剂种类改性剂是指“在沥青或沥青混合料中加人的天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或裹覆在集料表面上)的材料”。橡胶类：分为丁苯橡胶(SBR)，天然橡胶(NR),氯丁橡胶(CR)。橡胶粉(DR)等，它的功能主要是提高软化点，改善低温流动性，提高低温抗变形能力热塑性树脂类：聚乙烯(PE)，乙烯一醋酸乙烯((EVA)。它主要改善耐高温性能。热塑性橡胶类：分为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物((SBS)等。它主要改善沥青抗永久变形，一定程度改善沥青低温性能兼顾高温性能，目前使用效果最好的改性沥青。热固性树脂类：环氧树脂(EP)，它与沥青掺配可以形成高强度、高刚度的混凝土，主要用于桥面铺装。改性沥青—改性剂SBS改性剂线性聚乙烯—PE类改性剂改性沥青—改性助剂糠醛抽出油—物理增溶剂改性沥青稳定剂改性沥青---室内制作用剪切机剪切机剪切机--转子改性沥青---室内改性沥青制作用改性沥青制作过程中—剪切搅拌机搅拌—发育沥青---不同改性沥青的比较作为主要评价改性效果好坏的感温性指标-针入度指数PI值：SBS使PI值增大最明显，其次是EVA，再次是PE高温稳定性指标：SBS使软化点提高最大，其次是SBR，而PE与EVA大体上相仿，3%的SBS可以达到6%的PE或EVA的效果；60℃粘度SBS增大最多，3%的SBS可以达到6%的PE的效果，而EVA,SBR剂量增大对粘度增大效果较小低温抗裂性能指标：SBS使5℃延度大幅度增大，而PE使延度降低，EVA则略有增加，但剂量太大又使延度降低，SBR的最大特点是低温延度特别大弹性恢复性能：SBS改性沥青的弹性恢复性能极好，PE几乎没有弹性，EVA有一定的弹性恢复，但8%的弹性恢复还不如2-3%的SBS的弹性恢复好。沥青----同剂量改性沥青比较星型SBS的改性效果优于线型的SBS，而SBS的改性效果优于其它品种6%SBS掺量使针入度显著减少，25℃针入度从92变为44.4，减少了47.6；而软化点从48.5℃提高到80.5℃，提高了22℃，薄膜加热后软化点从53.5℃提高到79℃，也提高了25.5℃，远远高于PE,EVA和SBS+PE高、低温性能：SBS经改性后，针入度指数PI值从原样的-0.27提高到2.20，同时当量软化点从47.8℃提高到68.0℃，当量脆点从-20℃降低到-28.8℃，温度塑性范围从原样的67.8℃扩大到96.8℃；5℃延度从5.0cm增加到40.2cm增加了8倍多，这说明了改性后不仅仅提高了高温性能，而且提高了低温性能3%SBS+3%PE综合改性沥青，尽管剂量相同，但效果却远不如单独6%SBS的好，尤其是软化点、弹性恢复、延度等重要指标沥青----同剂量改性沥青比较弹性恢复：

SBS在使软化点大幅度提高的同时，低温延度也明显地改善，而且弹性恢复率也特别地大，SBS改性后在25℃下拉伸10cm剪断后放置1h，几乎能全部恢复变形(93.3%)，这更是PE等无法相比的。抗老化性能：

薄膜加热后的针入度比保留在90%以上，软化点比薄膜加热前减少了1.5℃，尤其是5℃低温延度损失很小，这说明SBS的抗老化性能良好。沥青-聚合物改性沥青的技术要求改性的检测参数如下表（以SBS改性沥青沥青Ⅰ-D为例）指标单位40～60T0604针入度（25℃，5s，100g）0.1mm40～60T0604针入度指数PI0T0604软化点（R&B），不小于℃60T06065℃延度，5cm/min不小于cm20T0605运动粘度135℃，不大于%3T0625闪点，不小于℃230T0611溶解度，不小于%99T0607弹性恢复25℃，不小于%75T0662贮存稳定性离析，48h软化点差，不大于℃2.5T0661TFOT（或RTFOT）后质量变化，不大于%±1.0T0610或T0609针入度比（25℃），不小于%65T0604延度5℃，不小于cm15T0605沥青---乳化沥青、改性乳化沥青1.乳化沥青制作工艺：采用基质沥青与一定规格用途的乳化剂配制成的皂液通过乳化设备的胶体磨强力将沥青磨成1-10微米的微粒被皂液分散包裹，形成水包油的乳液，满足常温施工的条件。2.改性乳化沥青制作工艺：

改性沥青的制作工艺常见有两种：一种是将基质沥青改性后再乳化，目前SBR改性乳化沥青工艺较成熟，优质的SBS改性乳化沥青的制作工艺正在发展。另一种是将SBR改性剂制成胶乳（提前把改性剂做成乳状），在基质沥青乳化后加入搅拌均匀制成。沥青—乳化沥青分类乳化沥青品种及适用范围分类品种及代号破乳速度适用范围阳离子乳化沥青PC-1快裂表处、贯入式路面及下封层用PC-2慢裂透层油及基层养生用PC-3快裂或中裂粘层油用BC-1慢裂或中裂稀浆封层或冷拌沥青混合料用阴离子乳化沥青PA-1快裂表处、贯入式路面及下封层用PA-2慢裂透层油及基层养生用PA-3快裂或中裂粘层油用BA-1慢裂或中裂稀浆封层或冷拌沥青混合料用非离子乳化沥青PN-2慢裂透层油用BN-1慢裂与水泥稳定集料同时使用（基层路拌或再生）沥青—改性乳化沥青分类改性乳化沥青的品种及适用范围：品种代号适用范围改性乳化沥青(均为阳离子）喷洒型改性乳化沥青PCR粘层、封层、桥面防水粘结层用拌和用乳化沥青BCR改性稀浆封层和微表处用改性乳化沥青---拌合型乳化沥青微表处沥青---乳化沥青的一些特点乳化沥青选择：

乳化沥青类型根据集料品种及使用条件选择。阳离子乳化沥青可适用于各种集料品种，阴离子乳化沥青适用于碱性石料。乳化沥青的破乳速度、粘度宜根据用途与施工方法选择。乳化沥青制备及基础沥青要求：

制备乳化沥青用的基质沥青，对高速公路和一级公路，宜符合道路石油沥青A、B级沥青的要求，其他情况可采用C级沥青。乳化沥青储存：乳化沥青宜存放于立式罐中，并保持适当搅拌。贮存期以不离析、不冻结、不破乳为度。沥青---液体石油沥青、煤沥青液体石油沥青：适用于透层、粘层及拌制冷拌沥青混合料。

优点：常温施工，对环境要求较低。

制作方法：采用针入度较大的石油沥青，使用前按先加热沥青后加稀释剂的顺序，掺配煤油或轻柴油，经适当的搅拌、稀释制