深度探析认知沥青混合料的特点与应用

【任务描述】

本任务是认知沥青混合料的用途、特点、分类及技术性质。

【学习目标】

①熟悉沥青混合料的定义并能叙述其用途及特点。

②熟悉沥青混合料的分类；熟悉AC，ATB，SMA的含义。

③熟悉沥青混合料的技术性质。

1.沥青混合料的定义

沥青混合料是经人工合理选择级配组成的矿质混合料(如碎石、石屑、砂等)，与适量沥青结合料拌和而成的混合料的总称。其中矿料起骨架作用，沥青起胶结填充作用。

2.沥青混合料的用途及特点

沥青路面是我国高等级公路的主要路面形式，沥青混合料作为最主要的路面材料，是因为它具有许多其他建筑材料无法比拟的优越性，具体表现如下：

①沥青混合料是一种弹塑性黏性材料，因而它具有一定的高温稳定性和低温抗裂性。它不需设置施工缝和伸缩缝，路面平整且有弹性，行车比较舒适。

②沥青混合料路面有一定的粗糙度，雨天具有良好的抗滑性，能保证路面一定的平整度，而且沥青混合料路面为黑色，无强烈反光，行车比较安全。

③施工快速方便，养护期短，能及时开放交通。

④沥青混合料路面可分期改造和再生利用。随着道路交通量的增大，可以对原有的路面拓宽和加厚。对旧有的沥青混合料，可以运用现代技术，再生利用，以节约原材料。

当然，沥青混合料也存在一些问题，如因老化现象会使路面表层产生松散，引起路面破坏。另外，温度稳定性差，夏季高温时易软化，路面易产生车辙、波浪等现象；冬季低温时易脆裂，在车辆重复荷载作用下易产生裂缝。

3.沥青混合料的分类

1）按公称最大粒径分类

沥青混合料按矿料公称最大粒径可分为以下几种：

①特粗式沥青混合料：公称最大粒径大于31.5 mm的沥青混合料。

②粗粒式沥青混合料：公称最大粒径大于或等于26.5 mm的沥青混合料。

③中粒式沥青混合料：公称最大粒径为16 mm或19 mm的沥青混合料。

④细粒式沥青混合料：公称最大粒径为9.5 mm或13.2 mm的沥青混合料。

⑤砂粒式沥青混合料：公称最大粒径小于9.5 mm的沥青混合料。

2）按矿质材料组成及结构分类

沥青混合料按矿质材料的组成分为连续级配沥青混合料和间断级配沥青混合料。

（1）连续级配沥青混合料

沥青混合料中矿料是按级配原则，从大到小各级粒径都有，按比例互相搭配组成的连续级配混合料，典型代表是密级配沥青混凝土，以AC表示。

（2）间断级配沥青混合料

矿料级配组成中缺少1个或几个粒径档次(或用量很少)而形成的沥青混合料。典型代表是沥青玛脂碎石混合料。沥青玛脂碎石混合料由沥青结合料与少量的纤维稳定剂、细集料以及较多量的填料(矿粉)组成的沥青玛脂，填充于间断级配的粗集料骨架的间隙，形成一体的沥青混合料，简称SMA。(www.xing528.com)

3）按矿料级配组成及空隙率大小分类

沥青混合料按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配沥青混合料、半开级配沥青混合料、开级配沥青混合料。

（1）密级配沥青混合料

按密实级配原理设计组成的各种粒径颗粒的矿料，与沥青结合料拌和而成，设计空隙率较小(为3%～6%)的密实式沥青混凝土混合料(以AC表示)和密实式沥青稳定碎石混合料(以ATB表示)。密实式沥青混凝土按关键性筛孔通过率的不同又可分为粗型(C型)和细型(F型)两种，见表6.1。

表6.1　粗型和细型密级配沥青混凝土的关键性筛孔通过率

（2）半开级配沥青碎石混合料

由适当比例的粗集料、细集料及少量填料(或不加填料)与沥青拌和而成，经马歇尔标准击实成型试件的剩余空隙率在6%～12%的半开式沥青碎石混合料(以AM表示)。

（3）开级配沥青混合料

矿料级配主要由粗集料嵌挤组成，细集料及填料较少，设计空隙率大于18%的混合料。代表性结构有排水式大孔隙沥青混合料磨耗层(OGFC)。

4）按沥青混合料生产工艺分类

按沥青混合料生产工艺，分为热拌沥青混合料、冷拌沥青混合料和再生沥青混合料等。热拌沥青混合料(HMA)是沥青混合料中最典型的品种，通常是指将沥青加热至150～170℃，矿料加热至160～180℃，在热态下进行摊铺压实的混合料，适用于各种等级公路的沥青路面。热拌沥青混合料按照集料公称最大粒径、矿料级配、空隙率进行分类，见表6.2。

表6.2　热拌沥青混合料种类

目前，我国在沥青路面中采用最多的类型是以石油沥青作为结合料，采用连续级配的密实式热拌热铺型沥青混合料(AC和ATB)。

4.沥青混合料的技术性质及评价指标

沥青混合料的技术性质包括物理性质、高温稳定性、低温抗裂性、耐久性和施工和易性等。

（1）物理性质

反映沥青混合料物理性质的指标主要有密度及体积性质的指标包括空隙率、矿料间隙率、沥青饱和度等。

（2）高温稳定性

沥青混合料的高温稳定性是指混合料在高温(通常为60℃)条件下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生车辙和波浪等病害的性能。

我国现行国家标准规定：高温稳定性的评价方法采用马歇尔稳定度试验来评价沥青混合料高温稳定性；对高速公路、一级公路、城市快速路、主干路所用沥青混合料，还应通过动稳定度试验来检验其抗车辙能力。

（3）低温抗裂性

沥青混合料抵抗低温收缩裂缝的能力称为低温抗裂性。评价沥青混合料低温变形能力的常用方法有低温劈裂试验、低温弯曲试验等。

（4）耐久性

沥青混合料的耐久性是指其抵抗长时间自然因素(风、日光、温度、水分等)和行车反复作用，能基本保持原有性能的能力。

（5）施工和易性

沥青混合料施工和易性是指沥青混合料在施工中是否容易拌和、摊铺和压实的性能。《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004)规定，各层沥青混合料应满足所在层位的功能性要求，便于施工，不容易离析。