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”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。asphaltconcrete

　　1、按沥青混合料集料的粒径分类：

　　细粒式沥青混凝土：AC—9.5mm或AC—13.2mm。

　　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—16mm或AC—19mm。

　　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—26.5mm或AC—31.5mm。

　　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：沥青面层集料的更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更大粒径不宜超过层厚1/2，中、下面层集料的更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%)

　　AM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，AM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（SMA)

　　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（包括欧洲一些亦如此），其结果是路面磨耗十分严重（1年可减薄4cm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SMA结构的初形。1984年德国交通部门正式制定了一个SMA路面的设计及施工规范，SMA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SMA）。1991、1992年开始加以研究、推广SMA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SMA这种结构形式做路面。

　　3.2沥青玛蹄脂碎石混合料路面（SMA）的组成原理及特点

　　沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA）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。

　　SMA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：①SMA是一种间断级配的沥青混合料，5mm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（更好采用改性沥青）

　　SMA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（SMA）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，效果更好，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。