沥青软化点越高针入度(城市道路工程沥青面层沥青混合料的材料组成及结构类型)

Posted 2023-05-31

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沥青软化点越高针入度(城市道路工程沥青面层沥青混合料的材料组成及结构类型)

沥青混合料材料组成及结构类型

这次课讲市政建造师城市道路工程沥青面层 沥青混合料的有关内容，包括沥青混合料的材料组成，基本分类，结构类型。

这一部分内容主要在一建市政教材上

1K411014 沥青混合料组成与材料

材料组成，沥青混合料是由不同质量和数量的沥青、粗集料、细集料、矿粉、有的还有木纤维素、聚合物拌合而成的。

沥青，城镇道路面层宜优先采用A级沥青，不宜使用煤沥青。煤沥青除了温度稳定性，塑性，大气稳定性差之外，它含有对人体有害的成分比较多，臭味较重。

沥青可分为：道路石油沥青，液体石油沥青，乳化石油沥青，软煤沥青。其中乳化石油沥青根据凝固速度可分为快凝，中凝，慢凝三种类型，适用于沥青表面处置，沥青贯入式路面，常温沥青混合料面层和透层、粘层、封层。

沥青的主要技术性能一建教材讲了5个，

分别是：1.粘结性，2.感温性，3.耐久性，4.塑性，5.安全性。

粘结性，即沥青的粘度，是沥青粒子抵抗变形的能力，也可用稠度或者针入度表示。

沥青的针入度是在规定的温度（25℃）和时间（5s）内，附加一定重量（100g）的标准针垂直贯入试样的深度，以0.1mm表示。

沥青的针入度越大，它的稠度就越小，表示沥青越软。实际上，针入度是测定沥青稠度的一种指标，通常稠度高的沥青它的粘度也高。

二建教材上讲的这个性能指标就是稠度。

交通量大，髙温时间长，车速度慢的路段宜采用稠度大（针入度小）的沥青；

交通量小，寒冷地区的路段宜选用稠度小的沥青。

对日温差、年温差大的地区宜选用针入度指数大的沥青。

因为针入度大，沥青软，能够减少温度应力导致的沥青路面的疲劳破坏。

感温性，是指沥青材料的粘度随温度变化的感应性。

就是二建教材上讲的是温度稳定性，表现为夏天不软，冬天不脆裂。

表征指标之一是软化点，软化点是指沥青试件受热软化而下垂时的温度。

高等级道路，夏季高温持续时间长的地区、重载交通、停车站、有信号灯控制的交叉路口、车速较慢的路段或部位需选用软化点高的沥青，反之，则用软化点较小的沥青。

对日温差、年温差大的地区宜选用针入度指数大的沥青。

耐久性，沥青应有足够的抗老化性能（即耐久性）。

对应二建教材上的大气稳定性和水稳性。

相关规范规定，采用薄膜烘箱加热试验，测老化后沥青的质量变化、残留针入度比、残留延度（10℃或 5℃)等来反映其抗老化性。

薄膜烘箱加热试验是用厚度3.2mm的试样，在规定的温度下（一般为163℃），加热一定的时间来测定沥青在实验前后的质量变化、残留针入度比、残留延度以评定沥青的耐老化性能。

通过水煮法试验，测定沥青和集料的粘附性，反映其抗水损害能力，等级越髙，粘附性越好。

水煮法试验是将裹有沥青膜并已冷却的集料试块悬于盛煮沸水的烧杯中浸煮，测定的是沥青和集料的粘附性，反应的是其抗水损害的能力。

塑性，沥青材料在外力作用下发生变形而不被破坏的能力，即反映沥青抵抗开裂的能力，以“延度”表示，

对应二建教材上的塑性

一般认为，低温延度越大，抗开裂性能越好。

在冬季低温或高、低温差大的地区，要求采用低温延度大的沥青。

安全性，确定沥青加热熔化时的安全温度界限，使沥青安全使用有保障。用闪点确定它的安全使用范围。

沥青在使用过程中，加热到一定温度时，沥青材料中挥发的油分蒸气，遇空气组成混合气体，这种气体遇到火焰会发生闪火现象，继续加热，就会引发火灾。

沥青越软（标号高），闪点越小。如沥青标号110- 160号，闪点不小于230℃,标号90号不小于245℃。

助记：年久熟，感安全

粘结性耐久性塑性

感温性安全性

沥青稠度越大，针入度值越小，因为越粘稠针越难扎入。

沥青稠度越大，软化点会越高，因为越粘稠，同样的温度升高越不容易使其变软呈流态。

沥青稠度越大，闪点越高，因为粘稠沥青里面含可挥发组分少，所以闪点会越高。

沥青稠度越大，标号也越小，因为标号是根据针入度确定的。

总之，沥青稠度大，性能好。

二建教材讲的沥青的5个性能，

分别是，1.具有适当的稠度，

2.具有较大的塑性，

具有足够的温度稳定性，

4.具有较好的大气稳定性，

5.具有较好的水稳性。

虽然与一建讲的沥青性能名称不同，但是本质上表示的性质是一样的。

具有适当的稠度，对应一建的 1.粘结性。
具有较大的塑性，对应一建的 4.塑性。
具有足够的温度稳定性，对应一建的 2.感温性。
具有较好的大气稳定性，5.具有较好的水稳性，对应一建的对应一建的 3.耐久性

对这个内容有个了解就行了。

粗集料，沥青混合料中的粗级料，一般是碱性石料加工而成的。

粗集料应具有较大的表观相对密度，较小的压碎值、洛杉矶磨耗损失、吸水率、针片状颗粒含量以及水洗法小于0.075mm颗粒含量和软石含量，如城市快速路、主干路表面层粗集料压碎值不大于26%、吸水率不大于2.0%等。

粗集料与沥青的粘附性应有较大值，城市快速路、主干路的集料对沥青的粘附性应大于或等于4级，次干路及以下道路应大于或等于3级。

细集料，细集料一般采用天然砂或人工砂或石屑。

热拌密级配沥青混合料中天然砂用量不宜超过集料总量的20%,SMA、OGFC不宜使用天然砂。

天然砂干净，针片状少，还具有较高的强度。这里为什么要求SMA、OGFC不宜使用天然砂呢？

这是因为天然砂颗粒表面光滑，颗粒接近圆形，磨阻力小，与沥青的粘附性就差，导致高温稳定性差，抗车辙能力差。

矿粉，是沥青混合料中填料的一种，矿粉采用的是石灰岩等憎水性石料磨成。注意，城市快速路、主干路的沥青面层不宜采用粉煤灰作填料。因为粉煤灰属于软质骨料，不能满足快速路主干路，坚硬，耐磨，抗冲击好的性能要求。

木纤维素、聚合物，不宜使用石棉纤维。因为石棉纤维易对环境和人体造成损害。

沥青混合料的结构：包括沥青结构，矿物骨架结构，沥青-矿粉分散系统结构。

结构类型，分为按嵌挤原则构成和按密实级配原则构成2大结构类型。这两类的结构强度构成是相反的。

按嵌挤原则构成的沥青混合料是以较粗的、颗粒尺寸均匀的矿物质颗粒构成骨架，沥青结合料填充其空隙，粘结成整体。

它的结构强度，是以矿物质颗粒之间的嵌挤力和内摩阻力为主、沥青结合料的粘结作用为辅，所以它的结构强度受自然因素（温度）的影响较小。

按密实级配原则构成的沥青混合料是以沥青与矿料之间的粘结力为主，矿物质颗粒间的嵌挤力和内摩阻力为辅构成的，所以它的结构强度受温度的影响较大。

按级配原则构成的沥青混合料，有3中结构组成：

分别是悬浮-密实结构，骨架-空隙结构，骨架-密实结构三种形式。

悬浮-密实结构

粗级料被细（次）集料和沥青胶分隔开来，粗级料之间不能直接相互嵌锁形成骨架，所以它的内摩擦角小。

沥青胶把粗、细集料粘结在一起，因此它的粘聚力较大，高温稳定性差。

粗、细集料悬浮在沥青之中，所以叫悬浮-密实结构。

典型代表：AC型沥青混合料（密级配、连续级配）

骨架-空隙结构

这种结构粗集料多，粗集料之间相互嵌锁形成骨架，因此它的嵌挤能力强，内摩擦角高，但是细集料少，不能完全填充粗集料之间形成的较大空隙，因此它的粘聚力较低。

典型代表：沥青碎石混合料（AM)（半开级配）

和OGFC排水沥青混合料。（开级配、间断级配）

骨架-密实结构

这种结构粗集料相互嵌锁形成骨架，因此它的内摩擦角较高，细集料和沥青填充骨架之间的空隙，因此它的粘聚力也较高。

典型代表：沥青玛褅脂混合料(简称SMA )（密级配、间断级配）

大家注意，虽然SMA是骨架-密实结构，但是它是间断级配，间断的是细集料。

基本分类

按材料组成及结构分为连续级配和间断级配。

按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配，半开级配，开级配。

好多学员不太明白这两种分类的区别，这里我们简单介绍一下，大家有一个大体的了解就可以啦。

级配就是混合料在各个连续筛孔的分布情况，也就是集料大、中、小各个粒级的分配。

连续级配是混合料中的粒料颗粒大、中、小各个粒级都有，每一粒级的颗粒占适当的比例，各个粒级是连续分布的。

间断级配是在混合料中的粒料颗粒分布中，剔除了一个或者是几个粒级的颗粒，形成不连续分布的级配。

密级配，半开级配和开级配主要从混合料的按空隙率来看，开级配的空隙率大（大于15%），密集配的空隙率小（小于10%），介于他们之间的就是半开级配。

一般开级配粗集料多，细集料和填料少，所以它的空隙率就大。

虽然连续级配，间断级配；密级配，半开级配和开级配分类依据不同，但是它们之间的是有交集的。

比如说AC（普通沥青混合料）属于连续级配，也属于密级配。SMA（沥青玛蹄脂碎石）属于间断级配，但他也属于密集配。

为防止地下渗水影响路基，排水基层下应设置由水泥稳定粒料或密级配粒料组成的不透水底基层。

沥青混合料按公称最大粒径的大小分为：

特粗式（公称最大粒径等于或大于37.5mm)，

粗粒式（公称最大粒径26.5mm或31.5mm)，

中粒式（公称最大粒径16mm或19mm )，

细粒式（公称最大粒径9.5mm或13.2mm )，

砂粒式（公称最大粒径小于等于4.75mm )。

二建教材有个表，可以看出面层从下到上，粒径从大到小。

沥青混合料按生产工艺分为：热拌沥青混合料，冷拌沥青混合料，再生沥青混合料等。

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