改性沥青施工与控制技术

改性沥青施工与控制技术内容摘要：

于改性沥青混合料面层的粗集料，宜采用碎石或碎砾石，其粒径和质量要求 应符合《公路沥青路面施工技术规范》 JTG F402020 的规定 粗集料应洁净、干燥、无风化、无有害杂质，且具有一定的硬度和强度 . 粗集料应具有良好的颗粒形状，破碎砾石用于高速公路、一级公路，应采用大砾石破碎，并至少应有两个以上的破碎面；酸性石料用于铺筑路面时，应按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ JTJ0522020）的方法检验其与改性沥青的粘附性，如果不符和要求则需采取必要的抗剥落措施（例如掺加沥青重量 4%左右的沥青抗剥落剂，以改善沥青和石料，特别是酸性石料的粘附性）。 一般认为橡胶类和热塑性橡胶类 改性沥青与酸性石料的粘附性都很好，但树脂类改性沥青对某些酸性石料的粘附性改善并不明显。 对于抗滑表层集料应选择硬质岩 (中性或基性火成岩 )。 由于硬质岩石与沥青的粘接力存在着较大差异，粗集料与沥青粘接力小于 4 级。 对于 35mm 石屑部分由于含量低，并且该部分对沥青混合料形成衔接结构有一定的作用，建议用硬质岩石屑。 细集料 细集料包括人工砂、天然砂。 沥青路面面层宜采用人工砂作为细集料，细集料、无风化、无有害杂质，有适宜的颗粒组成，其规格和组成应符合《公路沥青路面施工技术规范》的规定，有利于与改性沥青有良 好的粘附性，天然砂由于质量变化大（大部分为中粗砂），形状较圆滑，与沥青的粘附性差，对于高速辽宁省交通高等专科学校毕业论文 10 公路、一级公路沥青混合料，天然砂的含量不宜超过 20%，可用 03mm 石屑粉代替天然砂。 [1]天然砂与人工砂、石屑使用性能的差别 天然砂与人工砂、石屑用于沥青混合料时，使用性能有很大的差别。 由于天然砂经过亿万年的风化、搬运，一般比较坚硬，尤其是海砂，大部分是石英颗粒，往往有良好的耐久性。 但是天然砂与沥青粘附性较差，但其颗粒形状基本近于球形，故对于高温抗车辙性能极为不利。 相反，石屑由于是破碎石料的下脚料，基本上是石料中最 为薄弱的部分首先变成石屑剥落下来，其扁平颗粒的含量特别大，其强度较差。 所以，对于石屑应有限制的使用。 但由于石屑经破碎获得，表面特别粗糙，对于马歇尔稳定度效果特别名显，所以缺乏机制砂（人工砂）时可考虑用质量好的石屑代替天然砂使用。 机制砂是细集料的首选材料。 其理由是因为机制砂采用坚硬岩石反复破碎制成，有良好的棱角性和嵌挤性能，对提高沥青混合料高温稳定性有好处。 有专家建议我国 SMA 路面细集料的质量技术要求，在原基础上再增加一项细集料棱角性要求，即棱角性不小于 45%。 关于棱角性定义，美国全国碎石协会“细集料棱角性试 验方法”（ AASHTO TP33）规定为：通过 筛孔集料的未压实空隙率。 填充料 （ JTG F402020）用于改性沥青混合料面层填料应洁净、干燥，其质量应符合《公路沥青路面施工技术规范》的规定外还特别强调： 改性沥青混合料的填料必须为石灰岩或岩浆岩中的强基性岩石等增水性石料经磨细得到矿粉，矿粉中不应含有泥土等杂质。 采用水泥、消石灰粉作填料时，其用量不宜超过矿料总量的 2%。 采用沥青混合料拌和厂的回收粉尘作填料时，回收粉尘必须干净、无杂质，塑性指数应小于 4 且用量不得超过填料总量的 50%。 使用要点：少量使用消石灰粉、水泥对改善混合料水稳定性有明显的好处，还能减缓沥青的老化，提高混合料耐久性。 但是，由于在使用消石灰粉、水泥后会与水分、空气发生反应，变为极性氧化物，进而形成水泥石和碳酸钙，掺如过多，会使沥青混合料变脆，所以要限制使用，规范规定其用量不宜超过矿第三章 配合比设计 11 料总量的 2%。 在沥青混合料生产过程中将排除大量的粉尘，充分利用这些粉尘不仅有利于保护环境，而且有利于降低生产成本，但回收粉尘的质量往往难以达到规定要求。 为此， JTG F402020 采用回收粉尘作为填料作了严格规定，要求必须有充分的试 验依据方可使用。 改性沥青混合料对矿粉要求见下表 22。 改性沥青混合料矿粉质量要求（ＪＴ G Ｆ４０－2020） 项目 单位 高速公路一级公路 其它等级路 试验方法 表观密度，不小于 t/m3 Ｔ０ 3 5 2 含水量，不大于 ％ 1 1 Ｔ０１０３烘干法 粒度范围＜０ .６ｍｍ ％ 100 100 Ｔ０３５３ ＜１ .１５ｍｍ ％ ９０～１００ ９０～１００ ＜０ .０７５ｍｍ ％ ７５～１００ ７０～１００ 外观 无团结颗粒 亲水系数 ＜１ Ｔ０３５３ 塑性指 数 ＜４ Ｔ０３５４ 加热安定性 实测记录 Ｔ０３５５ 改性沥青技术要求 针入度 25 0C， 100g， 5 s（ ）最小 60 针入度指数 PI 最小 [1] 延度 5oC 5cm/min（ cm） 最小 30 软化点 TR167。 B（ oC）最小 55 含蜡量（蒸馏法）（ %）最大 3 运动粘度 135 oC（ ） 最大 [2] 3 闪点 （ oC） 最小 230 溶解度 （ %）最小 99 离析，软化点差（ oC）最大 [3] 弹性恢复 25 oC（ %） 最小 65 旋转薄膜烘箱 （ RTFOT）后残留物 [4] 辽宁省交通高等专科学校毕业论文 12 质量损失（ %）最大 针入度比 25 oC（ %） 最小 60 注： [1]针入度指数 PI 由 15 oC、 25 oC 、 30 oC 等三个以上不同温度的针入度，按式 1Gp=aT+K 进行线形回归，再计算获得参数 A 后由下式求得，直线回归的相关系数 R不得低于。 PI=（ 20500A） /（ 1+50A） [2]表中 135 oC 的运动粘度可采用《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（ JTJ0522020）中的“沥青粘度测定法（勃洛克菲尔德粘度计法）” 进行测定。 若不改变改性沥青物理力学性质并符合安全条件温度下易于泵送和拌和，或经试验证明适当提高泵送和拌和温度时能保证改性沥青的质量，容易施工，可不要求测定。 有条件时应测定改性沥青 60 oC时的运动粘度，用毛细管法测定。 [3]改性沥青在现场制作后立即使用或在贮存期间不断搅拌或泵送循环时，对离析试验指标可不作要求。 [4]老化试验应采用旋转薄膜烘箱试验（ FTFOT）方法为准；允许采用薄膜烘箱加热试验（ TFOT）代替，但必须在报告中注明，且不得作为仲裁结果。 纤维稳定剂 用于 SMA 的纤维稳定剂包括木 质素纤维、矿物纤维、聚合物化学纤维等，以改善沥青混合料性能，吸附沥青，减少析漏。 木质素纤维的质量，应符合表22 的技术要求其他纤维品种的质量可参照国内外相关的技术要求执行，其长度不宜大于 6mm。 纤维能承受 250oC以上的环境温度不变质，且对环境不造成公害，不危害身体健康。 改性沥青试验中应注意的问题 试验样品的取样 在施工过程中所有的改性沥青每车都必须检验。 取样一定要均匀，具有代表性。 对每份试样应加热后一次浇满所需的试模，不宜重复加热使用。 试验浇模的温度必须达到 160oC 以上，并且 浇模和混合料的制备之前，必须充分搅拌第三章 配合比设计 13 均匀。 做软化点试验时，必须按试验规程将试样加热至充分流动后，浇注试样环，不允许使用其他方法填满试样环，否则试验结果误差很大。 改性沥青混合料配合比设计 改性沥青混合料的配合比设计，应遵循《公路沥青路面施工技术规范》中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺的三个阶段，确定矿料级配及最佳沥青用量。 级配 沥青混合料配合比设计级配应采用贝雷法进行设计，级配选择原则： AC13I型混合料 以下筛孔通过量应取级 配下限以达到密实、嵌挤。 我国沥青玛蹄脂碎石混合料矿料级配建议范围 表２－３ 筛孔（ｍｍ） 规格（按公称最大粒径分） ＳＭＡ－１６ ＳＭＡ－１３ ＳＭＡ－１０ 19 100 16 ９０～１００ 100 ６５～８５ 90～ 100 100 ４５～６５ 50～ 75 90～ 100 ２０～３２ 20～ 32 22～ 36 １５～２４ 15～ 26 18～ 28 １４～２２ 14～ 24 14～ 26 １２～１８ 12～ 20 12～ 22 10～ 11 10～ 16 10～ 18 ７～１４ 8～ 15 8～ 16 ７～１２ 8～ 12 8～ 12 适用的层厚 ３２～４５ 27～ 40 20～ 30 选择初试级配时以这些标准级配为基础，以４ .７５ｍｍ通过率为变化点 辽宁省交通高等专科学校毕业论文 14 粉料比 小于 含量的多少对沥青混合料体积指标和路用性能影响很大，混合料级配中小于 的含量必须考虑粗集料本应含有的粉尘部分。 要求矿粉含量不超过沥青含量，小于 部分与沥青含量之间的比值即粉料比应存在 之间，对沥青 面层混合料矿粉含量宜取 %。 混合料技术指标 为有效的提高沥青路面的性能，表面层沥青混合料一方面要满足泌水条件，另一方面，又要防止出现超密现象。 因此，需要对沥青混合料的体积指标进行进一步限制，如下表 2－ 4所示： 改性沥青混合料技术指标 表 24 试验项目 技术要求 备注 击实次数（次） 双面各 75 沥青混合料的理论最大相对密度以实测法为准 稳定度（ KN） 〉 流值（ ） 2040 空隙率 AV（ %） 3— 6 饱和度 VFA（ %） 7085 矿料间隙 VMA（ %） 根据最大粒径参照规范 击实温度（ oC） 160 残留稳定度（ %） 〉 80 车辙试验动稳定度（次 /mm） 〉 2020 注意事项 改性沥青混合料的设计过程中以下问题值得注意。 沥青混合料温度控制 混合料的拌合和击实温度应根据改性沥青路面施工技术规范和根据沥青胶结料的粘温关系曲线进行确定，进行室内配合比设计时拌合、击实温度应与拌合厂拌合温度、现场碾压温度一致。 建议温度如下： 第三章 配合比设计 15 拌和温度不小于 160oC 初压温度不小于 150 oC 复压温度不小于 140 oC 终 压温度不小于 120 oC 试验取样和拌合时要保证沥青胶结料的均匀性，应将制备好的胶结料拌合均匀后进行取样和混合料制备。 混合料体积指标的测定要统一，对于密级配沥青混合料试件密度的测定应统一采用表干法。 改性沥青混合料的水稳定性应符合以下两个指标要求，达不到要求时应采取抗剥落措施： [1]采用“沥青混合料马歇尔稳定度试验”方法测定的 48h 浸水马歇尔稳定度试验残留稳定度不应小于 80%。 [2]采用“沥青混合料冻融劈裂试验”方法测定的劈裂强度比不应小于 80%。 本节主要介 绍改性沥青混合料的原材料的要求以及沥青混合料的配合比设计。 为了使设计的混合料达到实施效果，需要从材料上要求。 改性沥青混合料的配合比设计，应遵循《公路沥青路面施工技术规范》中关于热拌沥青混合料配合比设计的目标配合比、生产配合比及试拌试铺的三个阶段，确定矿料级配及最佳沥青用量，使其达到预期的目的。 辽宁省交通高等专科学校毕业论文 16 第四章 施工工艺 材料质量控制 经常检查集料规格、品种、扁平细长颗粒、含泥量、风化石含量等。 如果外观检查认为颗粒组成不正常，则进行必要的筛分试验。 经常检查矿粉的色泽是否正常，有无团结块和明显的粗颗粒 情况。 进场材料要按规范进行检验，尽可能加大抽检密度，不合格的材料坚决退场。 堆料场要进行场地硬化，避免将堆料场的土混入碎石中。 不同规格的堆料间设置隔离墙，以免不同规格碎石混杂在一起。 堆料要有明显标示，防止上料时装错料。 改性沥青制作 改性沥青采用两台奥地利 Novophalt 改性设备进行现场制作。 其主要工艺如下： 在加热基质沥青并泵入改性设备前掺入抗剥落剂，应保证掺量符合设计要求。