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1、瀝青混凝土面層原材料技術要求與質量控制,主要內容,一、原材料的優選與技術要求二、材料的質量管理措施,1.1 瀝青混合料的材料組成：一般由集料、填料、膠結料三大部分組成！,一、原材料的優選與技術要求,有特殊要求的瀝青混合料還包括：外摻劑消石灰、纖維、瀝青抗剝離劑等材料。,一、原材料的優選與技術要求,1.2 工程上幾種用作瀝青混合料用集料的巖石石灰巖、玄武巖（輝綠巖）、安山巖、花崗巖（砂巖）,1.2.1 石灰巖,俗稱灰石或青石。主要成分為CaCO3。主要礦物成分是方解石。常含有白云石、菱鎂硬礦、石英、蛋白石、含水量鐵礦物及粘土等。石灰巖通常為青灰色、灰白色和淺白色。,石灰巖主要化學成分（%）,1.2、2.1 石灰巖瀝青混合料的鋪筑效果,路面早期水損害唧漿，并不是用了石灰巖泛白！,1.2.2 玄武巖,玄武巖主要化學成分（%）,玄武巖是一種地下巖漿從火山中噴出或從地表裂隙中溢出凝結形成的火成巖。主要成分是硅鋁酸鈉或硅鋁酸鈣，還含有較高的氧化鐵和氧化鎂。,阿古拉山柱狀橄欖玄武巖,1.2.2 玄武巖瀝青混合料的鋪筑效果,1.2.3 輝綠巖,輝綠巖主要化學成分（%）,主要由鐵、鋁硅酸鹽組成，具有較高的耐酸性。常用作高強混凝土的骨料、耐酸混凝土骨料、道路路面的抗滑表層等。,1.2.3 輝綠巖瀝青混合料的鋪筑效果,輝綠巖在南方各省的高速公路表面層中的用量非常大，占40%以上,1.2.4 花崗巖,花崗巖主3、要化學成分（%）,主要由長石、石英和云母組成，具致密的結晶結構和塊狀構造。顏色一般為灰白、微黃、淡紅等；孔隙率和吸水率小，抗壓強度120-250Mpa；抗凍性達100-200次凍融循環；耐風化，使用期約為75-200年；對硫酸和硝酸的腐蝕具有較強的抵抗性。工程中常用于基礎、閘壩、橋墩、臺階、墻石和勒腳及紀念性土建結構物。在高溫下，花崗巖內的石英膨脹引起石材破壞，耐火性不好。,1.2.4 花崗巖在公路表面層中的應用效果,雖然表面油膜已經被磨掉，但是表面層的構造深度依然明顯，說明花崗巖的耐磨性是經得起考驗的！但是花崗巖的抗剝離措施仍然需要進一步研究！,某高速公路使用8年以后的效果,1.2.5 砂巖4、,砂巖主要化學成分（%）,主要由石英砂或石灰巖等細小碎屑經沉積并重新膠結而成。主要礦物為石英，次要礦物有長石、云母及粘土等，它的性質決定于膠結物的種類及膠結的致密程度。以氧化硅膠結而成為硅質砂巖；以碳酸鈣膠結而成為石灰質砂巖；還有鐵質砂巖和粘土質砂巖。,硅質砂巖性能接近花崗巖，密度大、強度高、硬度大、加工較困難，可用于紀念性工程及耐酸工程；鈣質砂巖類似于石灰巖，抗壓強度為60-80Mpa，加工較易，可作基礎、踏步、人行道等，但不耐酸的侵蝕；鐵質砂巖的性能比鈣質砂巖差，粘土質砂巖浸水易軟化，工程中一般不用。,1.2.5 砂巖在公路表面層中的應用效果,石英巖：是由硅質砂巖變質而成，晶體結構。巖體均5、勻致密，抗壓強度大（100200Mpa），耐久性。但硬度大、加工困難。常用作耐磨耐酸的裝飾材料。,某一級路新鋪路面,一、原材料的優選與技術要求,1.3 集料的生產控制技術,1.料場的選擇 材質、人員素質、管理水平2.設備的型號 反擊破、顎破、振動篩3.細部控制 料場規劃、雜質清理4.材料分級 設計文件需要,宕口的選擇：（1）覆蓋層?。?）開采容易（3）選擇向陽面,1.3 集料的生產控制技術,1.3.1 料源控制-宕口、材質,源石的處理：（1）分區堆放（2）除雜處理（3）安全,用于道路瀝青面層的碎石集料應具有良好的顆粒形狀，常采用反擊式破碎機破碎，有立軸破碎和臥軸破碎兩種放式，南方以臥軸破碎更為6、常見；北方以立軸破碎比較多。,1.3 集料的生產控制技術,1.3.2 集料的生產-碎石設備,二級顎破內部結構（立軸式）,振動篩分料篩分示意圖,1.3.3料場規劃-碎石場全景圖,在一級顎破下方設置除塵篩,一級顎破下方設置過土篩,設置過土篩的效果,1.3.3料場生產過程的細部控制-1,1.3.3料場生產過程的細部控制-2,在顎破下方設置過土篩以后在反擊破處設置二次除塵-需要否？,優點：保證了細集料的砂當量缺點：細集料斷檔,1.3.3料場生產過程的細部控制-3,分級原則：1.設計文件規定的瀝青混合料級配類型2.施工方的瀝青拌和樓實際情況綜合確定材料的分級方法,1.3.4 集料分級(1/5),合理的分7、級是優化材料組成設計的前提，也是減小施工過程中級配變異性的重要因素,按瀝青路面設計規范要求，0-2.36mm和2.36-4.75mm是必需的每檔集料所包括的關鍵篩孔不宜多于兩個！,工程上比較常用的幾種級配的實驗室分級(分四級),1.3.4 集料分級(2/5),碎石場振動篩與拌和樓振動篩的篩網布置（分四檔）,1.3.4集料分級(3/5),碎石場布篩,拌和樓布篩,根據工程實體需要安排篩網規格，以上布篩規格僅供參考！,工程上比較常用的幾種級配的實驗室分級(分五級),1.3.4 集料分級(4/5),碎石場振動篩與拌和樓振動篩的篩網布置（分四檔）,1.3.4 集料分級(5/5),碎石場布篩,拌和樓布篩,8、根據工程實體需要安排篩網規格，以上布篩規格僅供參考！,1.3.5集料質量技術要求（1/2）,粗集料技術要求,1.3.5 集料質量技術要求（2/2）,細集料技術要求,1.4 填料（1/3）,填料：在瀝青混合料中，瀝青和填料以及集料中0.15mm以下顆粒共同形成瀝青膠漿裹覆在集料表面，起著粘附粗、細集料顆粒，使瀝青混合料凝聚在一起的作用。瀝青只有吸附在礦粉表面形成膠漿才能與其他粗、細集料產生吸附和粘結作用，形成具有一定強度和變形能力的瀝青混合料。因此,雖然礦粉的用量在瀝青混合料中所占的比重并不大，但其與瀝青形成的瀝青膠漿卻是影響混合料性能的關鍵因素。瀝青膠漿中瀝青與礦粉的相對比例影響著瀝青膠漿的性9、質，進而影響著瀝青混合料的高溫、低溫等路用性能。,填料質量的優劣直接影響路面的使用壽命！,1.4 填料（2/3）,研究表明：礦粉的粒度范圍、密度、礦物組成和比表面積幾項指標中，對膠漿高溫性能影響程度的由大到小排列順序：粒度范圍、礦物組成、密度和比表面積。粒度范圍對它組成膠漿的路用性能影響最大，礦物組成其次，隨后是密度。,礦粉技術要求-規范要求,1.4 幾種其他種類的改性填料介紹（3/3）,消石灰填料：用2以內的消石灰作為填料替代部分礦粉，減少(酸性)集料表面負電荷，減小集料親水性。增強瀝青與填料的親和力，提高瀝青混合料的粘聚性。水泥填料：使用方法與消石灰的基本相同，用水泥部分替代礦粉，增加填料10、的堿性，提高瀝青混合料的粘聚性與高溫穩定性。注意：水泥摻量應控制在礦料總量的2以內。當摻量超過3%后，很大程度上改變了瀝青混凝土的回彈模量、泊松比，路面的受力模式可能會變化。,1.5 瀝青材料,1.普通道路石油瀝青2.改性瀝青3.乳化瀝青 透層用；粘層用,瀝青材料簡介1,瀝青是石油工業副產品，由天然或各種有機物經加工后得到的產品，由復雜的碳氫化合物和非金屬取代碳氫化合物中的H生成新的化合物的衍生物所組成。主要由烷烴、環烷烴、縮合的芳香烴組成。石油瀝青基屬分類 石蠟基瀝青 中間基瀝青 環烷基瀝青瀝青的分類 天然瀝青 Natural asphalt 石油瀝青 petroleum asphalt 焦11、油 Tar,瀝青材料簡介2,石油瀝青分類1.湖瀝青-湖瀝青(Lake asphalt)是使用最廣泛且最為人熟知的一種天然瀝青?？梢栽谝灾牡孛嫣N藏處取得，最著名的是位于特立尼達。2.巖瀝青-巖瀝青(rock asphalt)是由石灰巖或砂巖等石灰質巖石被滲流的天然瀝青浸透后形成的。3.焦油-焦油(tar)又稱煤焦油瀝青或煤瀝青，它是在生產煤或無煙固體燃料中提煉出來的，兩者經常被混同。4.石油瀝青-石油瀝青(bitumen)是從原油制造的。,瀝青材料簡介3,瀝青化學結構的主要術語1.飽和分(開鏈化合物的一種)：碳原子相互結合成一條或長或短張開的鏈子。2.碳環化合物：含有完全由碳原子組成的環分。包12、括脂環烴和芳香烴。3.烷烴：碳原子以單鏈相連(CnH2n+2)。十七個碳原子以上是固體，易氧化反應。4.脂環烴：飽和的稱環烷烴，不飽和則稱環烯烴或環炔烴。環烷烴(CnH2n)高溫下易氧化。5.芳香烴：分子中具有苯環結構的苯系芳烴。苯環不易被氧化。,瀝青材料簡介4,瀝青的元素組成碳 8288%；氫 811%；硫 06%；氧 01.5%；氮 0l%。,優質石油瀝青的要求 優質路用瀝青應該是化學組分比例適當，蠟含量少，化學結構環數多，特別是芳環多，烷側鏈少，膠體結構是溶凝膠結構,1.5.1 瀝青材料的選擇,瀝青的選擇主要從路用性能考慮：1.良好的感溫性，保證高溫時不過于軟化，低溫不至于過分脆化；評價13、指標：針入度指數PI等；與工程關系：瀝青化學組分中的瀝青質含量多，蠟含量少，則感溫性低，用感性低的瀝青修筑路面不易發生車轍，推移和裂縫。2.足夠的粘性，足以抵抗剪切變形；評價指標：運動粘度、條件粘度、針入度等；與工程關系：粘性高，高溫穩定性好，強度高，不易發生過大的永久變形但低溫易開裂。粘度應適當。3.強的粘附性，提供足夠的粘附力；評價指標：粘附性，水煮法；與工程關系：與瀝青混合料的水穩定性有關,1.5.1 瀝青材料的選擇,瀝青的選擇主要從路用性能考慮：4.良好的耐久性，減輕瀝青的老化，延長路面的使用壽命。評價指標：室內加速老化試驗、自然老化試驗、薄膜烘箱試驗；與工程關系：耐久性好的瀝青，路面14、的使用壽命長，不易出老化損壞。5.延性，在外力作用下發生拉伸變形而不破壞的能力，評價指標：延度；與工程關系：直接影響低溫變形能力。6脆性；瀝青材料在低溫下承受變形而不脆裂的性質；評價指標：弗拉斯脆點；與工程關系：蠟少，地瀝青質少，脆點低脆點低的瀝青路面不易出現低溫裂縫。,1.5.1 普通瀝青,本項目道路石油瀝青的技術要求-（90#A級）,1.5.2 改性瀝青,基質瀝青中添加改性劑以改善瀝青的路用性能 我國目前常用的瀝青改性劑品種主要有 1、SBS（熱塑性橡膠類）：苯乙烯丁二烯苯乙烯嵌段共聚物 2、SBR（橡膠類）：丁苯橡膠 3、EVA及PE類熱塑性樹脂類：乙烯乙酸乙烯共聚物、聚乙烯,1.5.215、 改性瀝青,本項改性瀝青的技術要求-（SBS I-C類）,1.5.3 乳化瀝青,透層：位于基層和面層之間的結構薄層，主要作用一是防止面層水下滲 進入基層，對基層起到保護作用；二是在基層與面層之間起到一定粘結作用。透層乳化瀝青需要透入基層一定深度，需要一定的滲透時間，因此透層用乳化瀝青必須是慢裂型。對于無機結合料穩定集料基層滲透深度宜不小于5mm，每平方米的瀝青用量應視基層表面粗造度來確定，半剛性基層，一般控制在1.01.2L/m2范圍內。粘層：位于瀝青面層之間的薄層，主要是粘結作用，粘層一般在上一結構層鋪筑前1h左右施工，因此粘層必須是快裂型，粘層乳化瀝青的用量一般控制在0.60.8L/m2。16、,1.5.3 乳化瀝青,本項目透層、粘層用改性乳化瀝青技術要求,1.6 其他材料,1.纖維材料 用于大縱坡路段、橋面鋪裝層等部位2.瀝青抗剝離劑,1.6.1 纖維材料,纖維的分類：道路工程應用中的纖維一般可分為硬纖維和軟纖維兩種。硬纖維是由不同工藝制作的拉、拔、軋、切的鋼纖維和礦物纖維等；軟纖維一般指植物纖維和化學合成纖維，可按材質分為木質素纖維、聚酯纖維、玻璃纖維、尼綸纖維等。,以下關于木質素纖維、聚酯纖維的對比介紹。,三種纖維形貌特征-掃描電鏡,木質素纖維,聚酯纖維,礦物纖維,木質素纖維,特點：化學上非常穩定、不為一般的溶劑、酸、堿腐蝕，是一種廣泛應用于公路工程的粉狀增強纖維添加劑，具有較17、好的分散性與施工性能。由于比表面積大、吸附性強，公路工程上主要用于瀝青混凝土表面層，以增加對瀝青的吸附性能，增強混合料的耐久性和抗水損害性能。,聚酯纖維,特點：新型防裂增強材料，以聚酯（聚對苯二甲基甲乙二酯，PET）為主要原料，外觀為多根纖維單絲交聚而成的束狀結構。較普通聚合物纖維細度大、強度高、易分散，還有突出的耐高溫性能。公路工程上主要用于瀝青混凝土中、下面層以增強混凝土的抗裂性和抗高溫性能。,纖維技術性能指標,纖維的路用性能要求,1.6.2 瀝青抗剝離劑,使用目的：增強瀝青與集料(尤其是酸性石料)之間的粘附能力，使其具有良好的抗熱老化性及抗水損害性，延長路面的使用壽命，降低和減少維護成本18、。,瀝青抗剝離劑作用機理：實質上是一種介面劑，與集料表面形成物理吸附或依靠其特殊的化學結構與集料進行化合反應形成強而有力的化學紐帶，從而提高了瀝青與集料的粘附性。,常用的瀝青抗剝離劑 有機高分子抗剝離劑 胺類抗剝離劑：早期市場中的液態抗剝離劑產品多屬于此類，該類產品存在三大缺陷：一是熱穩定性差；二是形成物理吸附，對酸性石料的吸附能力非常有限；三是部分抗剝離劑本身不抗水 含羥基類抗剝離劑：非胺類抗剝離劑，高溫穩定性好，具有環保安全（無毒、無刺激性氣味）、性能優良、長期有效、使用方便等特點。,二、材料的質量管理措施,1.拌和站的合理規劃 材料堆場、檢測室、拌和樓、地磅房、瀝青罐、車輛?？奎c等等設施19、的布局2.完整的材料檢測程序 來樣、取樣、檢測、留樣、批準、卸車3.詳細的資料管理,拌和站全景圖,2.1 拌和站合理規劃,2.1.1 材料堆場的規范管理,2.不同規格集料間以磚砌或者石砌的隔墻隔開（厚度不小于24cm、高不低于1.5m，至少經的起裝載機的磕碰），不建議用編制袋裝碎石的簡易隔離方法,1.拌和廠集料必須分類堆放、明碼標識,24cm厚、1.5m高隔墻,3.細集料以簡易雨棚或者采用苫布覆蓋 統計表明：一個項目因建一個雨棚而節省的燃油費至少可以建5個雨棚！,2.1.1 材料堆場的規范管理,細集料搭棚,細集料苫布覆蓋,瀝青的儲存罐體要求：1）密閉性能良好2）具有熱循環系統3）必須具有外循環20、系統4）自身的內循環系統（攪拌裝置）,2.2 原材料管理,2.2.1.瀝青材料的進場取樣與儲存,1.取樣方法（主要針對改性瀝青）嚴格的遵守上（3/4h）、中（1/2h）、下(1/4h)三層取樣法（T0601-2000）充分混合后再進行試驗（從罐頂開口處取樣、最好不在瀝青卸料口）；2.檢測指標：老化前的針入度、軟化點、延度；采用旋轉薄膜烘箱（85型）老化（163、85min）后的針入度、延度；,2.2原材料管理,2.2.1.瀝青材料的進場取樣與儲存,合格，留樣、卸車；不合格，重新取樣復測，還不合格，堅決退回！,2.2 原材料管理,2.2.1.瀝青材料的進場取樣與儲存,瀝青的儲存時間1.普通、改性21、瀝青常溫/低溫儲存時間規范無明確說明，一般來講普通瀝青不超過6個月，改性瀝青不超過3個月（某高速要求）2.普通瀝青高溫存放（110-130）不超過10天，改性瀝青（130-150）存放不超過7天（施工時按照要求升溫到合適溫度）,2.2 原材料管理,材質要求：礦粉必須是采用石灰巖或巖漿巖中的強基性巖石等憎水性石料經磨細得到的礦粉，原石料中的泥土雜質應除凈。（1）礦粉要求干凈、潔凈，能自由地從粉料倉流出，質量符合規范要求。（2）礦粉可以采用水泥廠粉磨生產，但是水泥廠必須采用熟料磨生產，堅決不準采用生料磨生產，因為水泥廠采用生料磨生產水泥生料時，生料中含有20%多的粘土，還有大量的煤矸石、鐵粉等組分22、。另外礦粉也可采用單獨粉磨加工工藝。（3）對于袋裝礦粉應建庫存放，并保持庫房干燥，以防雨水淋濕受潮影響生產。,2.2.2 礦粉的選擇與管理,2.2 原材料管理,本項目透層、粘層用改性乳化瀝青材料宜現改現用，集中供應，不宜長時間儲存（一般不超過48h），以保證質量。改性乳化瀝青使用前，經施工單位、監理單位檢測合格后方可使用。,2.2.2 改性乳化瀝青,2.3 瀝青面層材料的管理要點,1.集料 石料料源選擇、加工工藝、進場后的堆放管理2.瀝青材料；基質瀝青質量、改性瀝青生產過程控制、瀝青的存儲3.填料；選用堿性石料磨制，合適的活性外加劑摻量4.纖維；根據使用部位的不同，合理選擇纖維品種與最佳纖維摻量5.資料管理 做到資料管理的程序化、規范化,控制材料源頭！強化生產過程！,謝謝大家！敬請指正！,