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瀝青及瀝青混凝土知識

　　瀝青混凝土：，中國制定的熱拌熱鋪瀝青混合料技術規范，以空隙率10%及以下者稱為瀝青混凝土，又細分為Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型的孔隙率為3（或2）～6%，屬密級配型；Ⅱ型為6～10%，屬半開級配型；空隙率10%以上者稱為瀝青碎石，屬開級配型；

　　瀝青混合料的強度主要表現在兩個方面。一是瀝青與礦粉形成的膠結料的粘結力；另一是集料顆粒間的內摩阻力和鎖結力。礦粉細顆粒（大多小于0.075毫米）的巨大表面積使瀝青材料形成薄膜，從而提高了瀝青材料的粘結強度和溫度穩定性；而鎖結力則主要在粗集料顆粒之間產生。選擇瀝青混凝土礦料級配時要兼顧兩者，以達到加入適量瀝青后混合料能形成密實、穩定、粗糙度適宜、經久耐用的路面。

　　1傳統的瀝青混凝土面層（AC)ps：普通密級配瀝青混凝土

　　《公路瀝青路面設計規范》JTJ014—97，根據“七五”科技攻關研究及修訂該規范的專題研究，統一將瀝青混合料中集料粒徑標準由圓孔篩標準改為方孔篩標準。

　　其主要原因為：①計量標準向ISO國際標準靠近；

　　②便于參考國外同類結構形式的級配標準；

　　③世行項目增多，便于國際招標、監理及質量檢驗；

　　④許多國外拌和設備均以方孔篩為標準。瀝青混凝土的符號由原LH改為AC。asphaltconcrete

　　1、按瀝青混合料集料的粒徑分類：

　　細粒式瀝青混凝土：AC—9.5mm或AC—13.2mm。

　　在文獻資料，考試卷紙中常以AC—9或AC—13形式出現

　　中粒式瀝青混凝土：AC—16mm或AC—19mm。

　　在文獻資料，考試卷紙中常以AC—16或AC—19形式出現

　　粗粒式瀝青混凝土：AC—26.5mm或AC—31.5mm。

　　在文獻資料，考試卷紙中常以AC—26或AC—31形式出現

　　其組合原則是：瀝青面層集料的更大粒徑宜從上層至下層逐漸增大。上層宜使用中粒式及細粒式，且上面層瀝青混合料集料的更大粒徑不宜超過層厚1/2，中、下面層集料的更大粒徑不宜超過層厚的2/3。

　　2、按瀝青混合料壓實后的孔隙率大小分類：

　　Ⅰ型密級配瀝青混凝土：孔隙率為（3%～6%)

　　Ⅱ型密級配瀝青混凝土：孔隙率為（4%～10%)

　　AM型開級配熱拌瀝青碎石：孔隙率為（大于10%)

　　其組合原則是：瀝青面層至少有一層是Ⅰ型密級配瀝青混凝土，以防水下滲。若上面層采用Ⅱ型瀝青混凝土，中面層須采用Ⅰ型瀝青混凝土，AM型開級配瀝青碎石不宜作面層，僅可做聯結層。2多碎石瀝青混凝土面層（SAC)

　　2.1產生背景

　　較大流量的車輛在高速公路上安全、舒適高速地通行，瀝青面層必須具有良好的抗滑性能。這就要求瀝青面層不但要有較大的磨擦系數，而且要有較深的表面構造深度（構造深度是高速行車減低噪音和減少水漂、濺水影響司機視線的主要因素）。研究成果表明：“瀝青面層的抗滑性能是由面層結構的微觀構造和宏觀構造兩部分形成。其中宏觀構造來源于瀝青混合料的配合比，主要由骨料的粗細、級配形式決定”。

　　80年代中期中國開始修筑高等級公路，從瀝青面層的結構形式來看：Ⅰ型瀝青混凝土，空隙率3%～6%，透水性小，耐久性好，表面層的摩擦系數能達到要求，但表面構造深度較小，遠不能達到要求。Ⅱ型瀝青混凝土空隙率6%～10%，表面構造深，抗變形能力較強，但其透水性、耐久性較差。為了解決瀝青面層的抗滑性能（特別是表面層在構造深度較大的情況下，又具有良好的防水性的結構形式），多碎石瀝青混凝土面層被加以研究和使用。

　　2.2多碎石瀝青混凝土面層的特點

　　多碎石瀝青混合料是采用較多的粗碎石形成骨架，瀝青砂膠填充骨架中的孔隙并使骨架膠合在一起而形成的瀝青混合料形式。具體組成為：粗集料含量69%～78%，礦粉6%～10%，油石比5%左右。經幾條高等公路的實踐證明，多碎石瀝青混凝土面層既能提供較深的表面構造，又具有傳統Ⅰ型瀝青混凝土那樣的較小空隙及較小透水性，同時又具有較好的抗形變能力（動穩定度較高）。換言之，“多碎石瀝青混凝土既具有傳統Ⅰ型瀝青混凝土的優點，又具有Ⅱ型瀝青混凝土的優點，同時又避免了兩種傳統瀝青混凝土結構形式的不足。”

　　3瀝青瑪蹄脂碎石混合料面層（SMA)

　　3.1形成背景

　　60年代的德國交通十分發達，根據本國的氣候特點（夏季氣溫20℃左右，冬季不太冷），習慣修筑“澆筑式瀝青混凝土”路面。這種結構中瀝青含量12%左右，礦粉含量高。使用中發現路面的車轍十分嚴重，另外當時該的汽車為了防滑的需要，經常使用帶釘的輪胎（包括歐洲一些亦如此），其結果是路面磨耗十分嚴重（1年可減薄4cm左右）。為了克服日益嚴重的車轍，減少路面的磨耗，公路工作者對瀝青混合料的配合比進行調整，增大粗集料的比例，添加纖維穩定劑，形成了SMA結構的初形。1984年德國交通部門正式制定了一個SMA路面的設計及施工規范，SMA路面結構形式基本得以完善。這種新型的路面結構先后在德國、歐洲一些逐漸被推廣、運用。90年代初，美國公路界認為其公路路面質量不如歐洲的路面質量好。經考察發現存在兩個方面的差距：①在改性瀝青的運用上；②在路面的結構形式上（即SMA）。1991、1992年開始加以研究、推廣SMA這種結構形式，最典型的是：1995年亞特蘭大市為舉辦奧運會對公路網進行改建和新建，全部采用了SMA這種結構形式做路面。

　　3.2瀝青瑪蹄脂碎石混合料路面（SMA）的組成原理及特點

　　瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）是一種以瀝青、礦粉及纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂結合料，填充于間斷級配的礦料骨架中，所形成的骨架密實混合料。其組成特征主要包括兩個方面：①含量較多的粗集料互相嵌鎖組成高穩定性（抗變形能力強）的結構骨架；②細集料礦粉、瀝青和纖維穩定劑組成的瀝青瑪蹄脂將骨架膠結一起，并填充骨架空隙，使混合料有較好的柔性及耐久性。

　　SMA的結構組成可概括為“三多一少，即：粗集料多、礦粉多、瀝青多、細集料少”。具體講：①SMA是一種間斷級配的瀝青混合料，5mm以上的粗集料比例高達70%～80%，礦粉的用量達7%～13%，（“粉膠比”超出通常值1.2的限制）。由此形成的間斷級配，很少使用細集料；②為加入較多的瀝青，一方面增加礦粉用量，同時使用纖維作為穩定劑；③瀝青用量較多，高達6.5%～7%，粘結性要求高，并希望選用針入度小、軟化點高、溫度穩定性好的瀝青（更好采用改性瀝青）

　　SMA的特點：瀝青瑪蹄脂碎石混合料是當前國際上公認（使用較多）的一種抗變形能力強，耐久性較好的瀝青面層混合料。由于粗集料的良好嵌擠，混合料有非常好的高溫抗車轍能力，同時由于瀝青瑪蹄脂的粘結作用，低溫變形性能和水穩定性也有較多的改善。添加纖維穩定劑，使瀝青結合料保持高粘度，其攤鋪和壓實效果較好。間斷級配在表面形成大孔隙，構造深度大，抗滑性能好。同時混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，從而全面提高了瀝青混合料的路面性能。

　　澆筑式瀝青混凝土：

　　環氧瀝青：是一種由環氧樹脂、固化劑與基質瀝青經復雜的化學改性所得的混合物，屬于改性瀝青。環氧改性瀝青是由A組分（環氧樹脂）和B組分（順酐化瀝青、羧酸類固化劑、功能性高聚物、乳化機及固化反應催化劑共混合制得的性能穩定的混合物）發生化學反應生成的具有三維立體互穿網絡結構的熱固性瀝青復合材料。環氧瀝青混凝土因其優異的耐疲勞性能、耐久性以及接近于水泥混凝土的強度與剛度，近年來在國內外被廣泛用作鋼橋面鋪裝、高速公路路面鋪裝以及其他特殊路面鋪裝的材料。目前世界上鋼橋面瀝青鋪裝體系主要有澆注式瀝青混凝土、環氧瀝青混凝土和瀝青瑪蹄脂碎石（SMA）三種。實踐證明，除環氧瀝青鋪裝使用情況良好外，其余二種鋪裝均在路面建成3年內出現危害，4年左右開始翻修。因此環氧改性瀝青混合料是鋼橋面鋪裝的材料。

　　改性瀝青：現在較廣泛的有橡膠類SBR改性瀝青和熱塑性橡膠類SBS改性瀝青。還有新型的膠粉改性瀝青和硅藻土改性瀝青。目前使用最廣，效果更好，最穩定的應該是SBS改性瀝青。

　　SBS改性瀝青：在生產過程中用了SBS（苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物）對瀝青進行了改性，使瀝青的物理指標得到明顯改善，由這樣瀝青制成改性瀝青。

　　瀝青：是由石油分離出來的，石油分離出柴油，汽油等，最后剩下的就是瀝青了，瀝青主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青三種：

　　一、煤焦瀝青：煤焦瀝青是煉焦的付產品，即焦油蒸餾后殘留在蒸餾釜內的黑色物質。它與精制焦油只是物理性質有分別，沒有明顯的界限，一般的劃分方法是規定軟化點在26．7℃（立方塊法）以下的為焦油，26．7℃以上的為瀝青。溫度的變化對煤焦瀝青的影響很大，冬季容易脆裂，夏季容易軟化。

　　二、石油瀝青：石油瀝青是原油蒸餾后的殘渣。根據提煉程度的不同，在常溫下成液體、半固體或固體。石油瀝青色黑而有光澤，具有較高的感溫性。由于它在生產過程中曾經蒸餾至400℃以上，因而所含揮發成分甚少，但仍可能有高分子的碳氫化合物未經揮發出來，這些物質或多或少對人體健康是有害的。

　　三、天然瀝青：天然瀝青儲藏在地下，有的形成礦層或在地殼表面堆積。這種瀝青大都經過天然蒸發、氧化，一般已不含有任何毒素。

　　工程中采用的瀝青絕大多數是石油瀝青，石油瀝青是復雜的碳氫化合物與其非金屬衍生物組成的混合物。通常瀝青閃點在240℃~330℃之間，燃點比閃點約高3℃~6℃度，因此施工溫度應控制在閃點以下。