1、沥青混凝土面层原材料技术要求与质量控制,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,1.1 沥青混合料的材料组成：一般由集料、填料、胶结料三大部分组成！,一、原材料的优选与技术要求,有特殊要求的沥青混合料还包括：外掺剂消石灰、纤维、沥青抗剥离剂等材料。,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（%）,1.2、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,玄武岩主要化学成分（%）,玄武岩是一种地下岩浆从火山中喷出或从地表裂隙中溢出凝结形成的火成岩。主要成分是硅铝酸钠或硅铝酸钙，还含有较高的氧化铁和氧化镁。,阿古拉山柱状橄榄玄武岩,1.2.2 玄武岩沥青混合料的铺筑效果,1.2.3 辉绿岩,辉绿岩主要化学成分（%）,主要由铁、铝硅酸盐组成，具有较高的耐酸性。常用作高强混凝土的骨料、耐酸混凝土骨料、道路路面的抗滑表层等。,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,花岗岩主3、要化学成分（%）,主要由长石、石英和云母组成，具致密的结晶结构和块状构造。颜色一般为灰白、微黄、淡红等；孔隙率和吸水率小，抗压强度120-250Mpa；抗冻性达100-200次冻融循环；耐风化，使用期约为75-200年；对硫酸和硝酸的腐蚀具有较强的抵抗性。工程中常用于基础、闸坝、桥墩、台阶、墙石和勒脚及纪念性土建结构物。在高温下，花岗岩内的石英膨胀引起石材破坏，耐火性不好。,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4、,砂岩主要化学成分（%）,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5、匀致密，抗压强度大（100200Mpa），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,用于道路沥青面层的碎石集料应具有良好的颗粒形状，常采用反击式破碎机破碎，有立轴破碎和卧轴破碎两种放式，南方以卧轴破碎更为6、常见；北方以立轴破碎比较多。,1.3 集料的生产控制技术,1.3.2 集料的生产-碎石设备,二级颚破内部结构（立轴式）,振动筛分料筛分示意图,1.3.3料场规划-碎石场全景图,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-1,1.3.3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,1.3.3料场生产过程的细部控制-3,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7、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,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),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),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！,工程上比较常用的几种级配的实验室分级(分五级),1.3.4 集料分级(4/5),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),碎石场布筛,拌和楼布筛,8、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）,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,1.4 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9、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。,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10、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 Natural asphalt 石油沥青 petroleum asphalt 焦11、油 Tar,沥青材料简介2,石油沥青分类1.湖沥青-湖沥青(Lake asphalt)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(rock asphalt)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12、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 8288%；氢 811%；硫 06%；氧 01.5%；氮 0l%。,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13、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14、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）,1.5.2 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,1.5.215、 改性沥青,本项改性沥青的技术要求-（SBS I-C类）,1.5.3 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1.01.2L/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0.60.8L/m2。16、,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,1.6 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17、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,纤维的路用性能要求,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18、。,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19、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20、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.取样方法（主要针对改性沥青）严格的遵守上（3/4h）、中（1/2h）、下(1/4h)三层取样法（T0601-2000）充分混合后再进行试验（从罐顶开口处取样、最好不在沥青卸料口）；2.检测指标：老化前的针入度、软化点、延度；采用旋转薄膜烘箱（85型）老化（163、85min）后的针入度、延度；,2.2原材料管理,2.2.1.沥青材料的进场取样与储存,合格，留样、卸车；不合格，重新取样复测，还不合格，坚决退回！,2.2 原材料管理,2.2.1.沥青材料的进场取样与储存,沥青的储存时间1.普通、改性21、沥青常温/低温储存时间规范无明确说明，一般来讲普通沥青不超过6个月，改性沥青不超过3个月（某高速要求）2.普通沥青高温存放（110-130）不超过10天，改性沥青（130-150）存放不超过7天（施工时按照要求升温到合适温度）,2.2 原材料管理,材质要求：矿粉必须是采用石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。（1）矿粉要求干净、洁净，能自由地从粉料仓流出，质量符合规范要求。（2）矿粉可以采用水泥厂粉磨生产，但是水泥厂必须采用熟料磨生产，坚决不准采用生料磨生产，因为水泥厂采用生料磨生产水泥生料时，生料中含有20%多的粘土，还有大量的煤矸石、铁粉等组分22、。另外矿粉也可采用单独粉磨加工工艺。（3）对于袋装矿粉应建库存放，并保持库房干燥，以防雨水淋湿受潮影响生产。,2.2.2 矿粉的选择与管理,2.2 原材料管理,本项目透层、粘层用改性乳化沥青材料宜现改现用，集中供应，不宜长时间储存（一般不超过48h），以保证质量。改性乳化沥青使用前，经施工单位、监理单位检测合格后方可使用。,2.2.2 改性乳化沥青,2.3 沥青面层材料的管理要点,1.集料 石料料源选择、加工工艺、进场后的堆放管理2.沥青材料；基质沥青质量、改性沥青生产过程控制、沥青的存储3.填料；选用碱性石料磨制，合适的活性外加剂掺量4.纤维；根据使用部位的不同，合理选择纤维品种与最佳纤维掺量5.资料管理 做到资料管理的程序化、规范化,控制材料源头！强化生产过程！,谢谢大家！敬请指正！,