浅析影响沥青混合料质量的因素档

浅析影响沥青混合料质量的因素来源：考试大【考试大：中国最优秀的考试信息平台】2011年4月13日沥青混合料的组成设计对混合料的质量起着非常大的作用，现在混合料的设计手段和方法日趋合理，但在现实生产中仍然存在一些误区和容易被忽略的方面。主要表现在：(1)选择沥青标号千篇一律。沥青混合料中沥青标号的选择应根据公路所在地的气候，混合料的类型及混合料铺筑厚度与层面位置综合考虑，而现阶段有的设计人员对沥青标号的选择千篇一律。沥青面层分2-3层时，应采用不同标号的沥青，表面层用稀的沥青，下层宜用较稠的沥青。这样沥青面层整体来看，既有较好的抗裂缝能力，又有较好的抗车辙能力和抗疲劳抗破坏能力。既使同一地区也应当根据施工季节的气温适当调整所用的沥青标号。(2)认为细粒式沥青混合料透水性小于粗粒式沥青混合料。有些设计人员认为细粒式沥青混合料的透水性小，所以在设计路面结构时往往人为设计一层薄的细粒式面层，甚至3cm的沥青混合料也要分二次铺筑，这给混合料的生产和施工带来很大麻烦，路面的质量也不容易控制和保证。应当说粗粒式和中粒式混合料的构造深度优于细粒式沥青混合料，理论上讲它们都可以做成透水性小的面层，也都可以做成透水性大的面层，其前提是混合料要均匀且少离析，如果现场离析严重，则粗粒式沥青混合料的透水性将大于细粒式混合料，所以当采用相同的沥青标号且能满足压实度的要求和保证拌和均匀不离析的情况下，沥青的结构层越少越好。做0.5cm的下封层加上2.5cm的沥青表处无论从经济角度还是路面质量均优于二层铺筑3cm沥青面层。(3)沥青用量控制。受传统思想影响，工程设计人员一般爱把混合料的沥青用量控制在高限，认为这样不容易出质量问题。其实现阶段随着沥青质量、拌和设备精确度及拌和质量的提高，沥青用量不再是影响混合料质量的关键因素，只要完全按照混合料的组成设计用量，混合料的各项技术指标均能达到要求，相反沥青用量的提高容易给路面带来负面影响。所以混合料的沥青用量应严格按照生产配合比设计的符合要求的OAC值。(1)沥青应选用重交通道路沥青。沥青的质量对沥青混合料有很大的影响，不管是高速公路，一级公路还是二、三级公路，在条件允许的情况下应优先使用重交通道路石油沥青。用重交通道路石油沥青铺筑的沥青路面在高温稳定性、抗裂性和耐久性能方面都有明显的优势，虽然优质沥青在价格上高出普通沥青20%，但使用它所带来的经济收益还是十分明显的。(4)粗集料应保持颗粒组成的一致性。用作沥青混合料的粗集料应符合规范要求外，还应当注意保持颗粒组成的一致性，这对于保持沥青混合料级配组成的一致性和各个技术指标的稳定性有非常重要的意义。所以在生产中，对于接受的粗集料应控制其组成的容许变化±10%之间，细集料的容许变化±5%之间。(5)应推广机制砂的使用。现阶段在细集料的选择上，相当多的施工单位选择小石屑(也称石粉)即石料破碎过程中表面剥落或撞下的棱角，可以说是碎石场下脚料，它的强度低且扁片含量及碎土比例很大，在使用过程中易进一步压碎细化，对混合料的质量影响很大。因其含尘量过大，在拌和过程中往往会给拌和设备带来不利影响，故其使用应加以限制。天然砂因其与沥青粘附性差及其圆滑无棱角的特点，会对混合料的稳定度与高温稳定性产生不良影响，所以其用量不宜超矿料的15%。综合所述在细集料的选择上应首选机制砂，它洁净，有棱角且其规格一致，大小也可以在生产中调整，虽然成本较高，但对沥青混合料的质量提高有很大益处。(6)沥青混凝土的填料。在填料的选用上，有些单位用砸石和筛分场得到的石粉，或拌和厂干燥简抽出的粉料，其实这两种材料的含泥量很大，使用到混合料中会对路面产生不良影响，并且因为它们的细度不够，所以在使用过程中填加的量非常大，对于除尘设备不完善的拌和机会有不利的影响，造成管道堵塞，或大量微小的颗粒流失。最常见的矿粉应选用磨细石灰石粉，它的价格较低，容易管理。也可以选择干燥的高钙粉煤灰，它的性能优于石灰石粉。沥青砼俗称沥青混凝土，经人工选配具有一定级配组成的矿料（碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等）与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。编辑本段分类沥青混凝土按所用结合料不同，可分为石油沥青的和煤沥青的两大类；有些国家或地区亦有采用或掺用天然沥青拌制的。按所用集料品种不同，可分为碎石的、砾石的、砂质的、矿渣的数类，以碎石采用最为普遍。按混合料最大颗粒尺寸不同,可分为粗粒(35～40毫米以下)、中粒（20～25毫米以下）、细粒(10～15毫米以下)、砂粒(5～7毫米以下)等数类。按混合料的密实程度不同，可分为密级配、半开级配和开级配等数类，开级配混合料也称沥青碎石。其中热拌热铺的密级配碎石混合料经久耐用，强度高，整体性好，是修筑高级沥青路面的代表性材料，应用得最广。各国对沥青混凝土制订有不同的规范，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；混合料的物理力学指标有稳定度、流值和孔隙率等。编辑本段配料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0.074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。配合矿料有多种方法，可以用公式计算，也可以凭经验规定级配范围，中国目前采用经验曲线的级配范围。沥青混合料中的沥青适宜用量，应以试验室试验结果和工地实用情况来确定，一般在有关规范内均列有可资参考的沥青用量范围作为试配的指导。当矿料品种、级配范围、沥青稠度和种类、拌和设施、地区气候及交通特征较固定时，也可采用经验公式估算。编辑本段制作工艺热拌的沥青混合料宜在集中地点用机械拌制。一般选用固定式热拌厂，在线路较长时宜选用移动式热拌机。冷拌的沥青混合料可以集中拌和，也可就地路拌。沥青拌和厂的主要设备包括：沥青加热锅、砂石贮存处、矿粉仓、加热滚筒、拌和机及称量设备、蒸汽锅炉、沥青泵及管道、除尘设施等，有些还有热集料的重新分筛和贮存设备(见沥青混合料拌和基地)。拌和机又可分为连续式和分批式两大类。在制备工艺上，过去多采用先将砂石料烘干加热后，再与热沥青和冷的矿粉拌和。近来，又发展一种先用热沥青拌好湿集料，然后再加热拌匀的方法，以消除因集料在加热和烘干时飞灰。采用后一种工艺时，要防止残留在混合料中的水分影响沥青混凝土使用寿命，最好能同时采用沥青抗剥落剂，以增强抗水能力。沥青混合料主要由集料（粗集料、细集料）填充料（矿粉）外掺料（木质素等）和胶结料（沥青）组成。沥青混合料的主要类型有AC（密集配沥青混合料）、SMA（沥青玛蹄酯混合料）、SUP（超级沥青混合料）、OGFC（排水式沥青混合料）、ATB（柔性沥青碎石基层）分类Classification级配类型Grade-mate最大粒径Max-grainsizex(mm)密级配沥青混凝土Dense-gradedAsphaltConcrete粗粒式AC－25CAC－25F26.5中粒式AC－20CAC－20F19.0AC－16CAC－16F16.0细粒式AC－13CAC－13F13.2AC－10CAC－10F9.5半开级配沥青碎石中粒式AM－2019.0AM－1616.0细粒式AM－1313.2AM－109.5沥青玛蹄脂碎石StoneMatrixasphaltSMA－1616.0SMA－1313.2SMA－109.5SMA－54.75彩色沥青产品ColorasphaltproductsAC－109.5AC－54.75乳化沥青产品Emulsifiedasphaltproducts阳离子乳化沥青Cationemulsifiedasphalt9.5改性沥青产品Modifiedasphalt可掺加PE、SBS、EVA、APAP、APP等多种改性剂进行单一或复合改性9.5开级配排水式磨耗层中粒式OGFC－1616.0OGFC－1313.2细粒式OGFC－109.5密级配沥青稳定碎石特粗式ATB-4037.5ATB-3031.5粗粒式ATB-2526.5开级配沥青稳定碎石特粗式ATPB-4037.5ATPB-3031.5粗粒式ATPB-2526.5冷拌沥青混凝土产品弹性沥青混凝土产品改性乳化、彩色改性乳化产品一、沥青混合料配合比设计方法沥青混合料配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证等三个阶段，通过配合比设计决定沥青混合料的材料品种、矿料级配及沥青用量。1．材料准备按相关试验规程规定的取样方法，取足够数量的具有代表性沥青及矿料试样。按《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-2004）材料质量的技术要求试验各项性质，当检验不合格时，不得用于试验。2．矿质混合料的配合比组成设计矿质混合料配合比组成设计的目的是选配一个具有足够密实度并且有较高内摩阻力的矿质混合料，可以根据级配理论，计算出需要的矿质混合料的级配范围。但是为了应用已有的研究成果和实践经验，通常是采用规范推荐的矿质混合料级配范围来确定。按现行规范规定。按下列步骤进行：（1）确定沥青混合料类型沥青混合料类型根据道路等级、路面类型、所处的结构层位选定。（2）确定矿料的最大粒径规范对沥青混合料的最大粒径（D）同路面结构层最小厚度的关系均有规定，为此结构层厚度人与最大粒径口之比应控制在h／D＞2.5。只有控制了结构层厚度与最大粒径之比，才能拌和均匀，易于达到要求的密实度和平整度,保证施工质量。（3）确定矿质混合料的级配范围根据已确定的沥青混合料类型，查阅规范推荐的矿质混合料级配范围。（4）矿质混合料配合比例计算①组成材料的原始数据测定。根据现场取样，对粗集料）细集料和矿粉进行筛析试验。按筛析结果分别绘出各组成材料的筛分曲线，同时测出各组成材料的相对窃度”供计算物理常数备用。②计算组成材料的配合比，根据各组成材料的筛析试验资料，采用图解法或电算法，计算符合要求级配范围的各组成材料用量比例。③调整配合比。计算得的合成级配应根据下列要求作必要的配合比调整。a.通常情况下，合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限,尤其应使0.075、2.36和4.75删筛孔的通过量尽量接近设计级配范围中限。b．对高速公路、一级公路、城市快速路、主干路等交通量大、轴载重的道路，宜偏向级配范围的下（粗）限。对一般道路、中小交通量或人行道路等宜偏向级配范围的上（细）限。c、合成的级配曲线应接近连续或有合理的间断级配，不得有过多的犬牙交错，当经过再三调整、仍有两个以上的筛孔超过级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。3.通过马歇尔试验确定沥青混合料的最佳沥青用量沥青混合料的最佳沥青用量可以通过各种理论计算的方法求得。但是由于实际材料性质的差异，按理论公式计算得到的最佳沥青用量仍然要通过试验方法修正，因此理论方法只能得到一个供试验参考的数据。采用试验方法确定沥青最佳用量目前最常用的方法有维姆法和马歇尔法。我国现行《公路沥青路面施工技术规范》（JTJ032-2004）规定的方法，是在马歇尔法和美国沥青学会方法的基础上，结合我国多年研究成果和生产实践总结发展起来的更为完善的方法，该法确定沥青最佳用量按下列步骤。1）制备试样（1）按确定的矿质混合料配合比计算各种矿质材料的用量。（2）根据相关材料推荐的沥青用量范围（或经验的沥青用量范围），估计适宜的沥青用量（或油石比）。2）测定物理、力学指标以估计沥青用量为中值，以0.5％间隔上下变化沥青用量制备马歇尔试件不少于5组。然后在规定的试验温度及试验时间内用马歇示仪测定稳定度和流值，同时计算空隙率、饱和度及矿料间隙率。3）马歇尔试验结果分析（1）绘制沥青用量与物理力学指标关系图，以沥青用量为横坐标，以视密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值为纵坐标。将试验结果绘制成沥青用量