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第七章沥青及沥青混合料沥青:能溶于汽油、二硫化碳等有机溶剂,但几乎不溶于水,属憎水材料。 与矿物材料有较强的粘结力,具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性。沥青分类:天然沥青地沥青固体石油沥青 石油沥青半固体石油沥青沥青液体石油沥青页岩沥青焦油沥青木沥青低温煤沥青 煤沥青中温煤沥青高温煤沥青 天然沥青为石油浸入岩石或流出地表后,经地球物理因素的长期作用,轻质组分挥发和缩聚而成的沥青类物质。 石油沥青是用石油炼制其它油品后的残渣加工而得到的产品。焦油沥青是将各种有机物(煤、泥炭、木材等)干馏加工得到的焦油,经再加工而得到的产品。第一节沥青材料一、石油沥青(一)石油沥青的组成与结构1石油沥青的组分石油沥青中各组分的含量与性状如表 7-1。第 3 页 共 21 页表 7-1石油沥青的组分及特性组分 名称颜色状态密度g/cm3分子量含量(%)特点作用油分淡黄 至红 褐色透明 液体0.71.03005004560溶于苯等有 机溶剂, 不溶 于酒精赋予沥青以流动性, 但含量多时, 沥青的 温度稳定性差。树脂黄色 至黑 褐色粘性 半固 体1.01.160010001530溶于汽油等 有机溶剂, 难 溶于酒精和 丙酮赋予沥青以塑性,树 脂组分含量高,不但 沥青塑性好,粘性也 好。沥青 质深褐 色至 黑色脆性 固体 微粒1.11.510006000530溶于三氯甲 烷, 二硫化碳, 不溶于酒精赋予沥青温度稳定性 和粘性,沥青质含量 高,温度稳定性好, 但其塑性降低,沥青 的硬脆性增加。2石油沥青的胶体结构(1)溶胶型结构。沥青质组分少,胶团之间距离较大,相互吸引力很小,形成高度 分散的溶胶型结构。液体沥青多属溶胶型胶体结构。(2)凝胶型结构。沥青质组分多,胶团之间的距离小,吸引力大,形成凝聚型结构。 氧化沥青多属凝胶型胶体结构。(3)溶凝胶型结构。沥青质和树脂含量适当,则可形成介于溶胶和凝胶之间的结构,即溶凝胶型结构。(二)石油沥青的技术性质1粘滞性 粘滞性是沥青材料抵抗外力作用下发生粘性变形的能力。(1)针入度。针入度是表示粘稠石油沥青粘度的指标。在一定温度条件下,在规定 时间内,标准针垂直贯入沥青试件的深度(以 0.1mm 计)称为针入度。针入度试验通常规定试验温度为 25,标准针质量 100g,贯入时间 5s,可表示为 P(25,100g,5s)。 针入度值越大,沥青的粘度越小。(2)标准粘度。液体沥青的粘度须用流出型粘度计测定。使一定温度(20、25、30、50或 60)的沥青试样,通过一定孔径(3mm、5mm 或 10mm)的孔口流 出 50ml 所经历的时间(s),即为其标准粘度。试验温度越高,流孔直径越大,流出时间越长,则表示沥青的粘度越大。2耐热性耐热性是指粘稠沥青在高温下不软化、不流淌的性能。 用软化点(t软)表示。软化点通常用环球法测定。 将沥青注入标准铜环内制成试件,试件中央放一质量 3.5g 的铜球,并置于水(或甘油)中,以 5/min 的升温速度加热,沥青逐渐软化下垂,当其与下金属板接触时的水 温(或甘油温度),即为软化点(以为单位)。软化点高的沥青耐热性好。3温度稳定性温度稳定性是指沥青的粘度受温度变化影响的程度。 由高弹态向玻璃态转化的温度为沥青的脆化点t脆(相当于针入度为 1.2 时的温度),而由高弹态向粘流态转化的温度为软化点t软(相当于针入度为 800 时的温度)。令T=t软t脆T为粘弹性温度区域软化点愈高,温度稳定性愈好。 沥青针入度的对数与温度有直线关系,直线的斜率表示沥青粘度(以针入度的对数表示)对温度的变化率,斜率愈大,温度稳定性愈差。因此,可用此斜率(A)作为沥 青温度稳定性的评定指标,并称之为针入度温度感应系数。1g800 1gp(25,100g,5s)A=t软 25(7-1)由于 A 值常为一小数,使用不便,故引入针入度指数 P.I。取 P.I 为 A 的函数,并使其变化范围为-10+20,且典型溶-凝胶型沥青(A =0.04)的 P.I 值为 0。则针入度指数 P.I=30 101 + 50 A(7-2)P.I 值愈大,沥青温度稳定性愈好。根据 P.I 值可以对沥青的胶体结构类型作出判断:溶胶型沥青 P.I-2 溶凝胶型沥青 -2P.I10010010010080软化点(环球法)40504151425244544555闪点(COC)230含蜡量(蒸馏法)%3密度(15)g/cm3实测记录溶解度(三氯乙烯)%99.0薄膜加热试 验 1635h质量损失%1.31.21.00.84548505558延度(25) cm7575755040延度(15) cm实测记录注:在有条件时,应测定沥青在 60动力粘度(Pas)、135运动粘度(mm2/s),并在检验报告中 注明。如有需要用户可对表中密度及薄膜加热试验后的 15延度向供方提出要求。第 6 页 共 21 页2建筑石油沥青建筑石油沥青针入度较小(粘性较大),软化点较高(耐热性较好),但延伸度较小(塑性较小)。 主要用作制造油纸,油毡,防水涂料和沥青嵌缝油膏。3普通石油沥青普通石油沥青中含蜡较多(有害成分),一般含量大于 5%,有的高达 20%以上,故 又称多蜡石油沥青。普通石油沥青含有较多的蜡,温度敏感性较大,达到液态时的温度与其软化点相差 很小;与软化点大体相同的建筑石油沥青相比,针入度较大即粘性较小,塑性较差。二、煤沥青煤沥青又称焦油沥青,在烟煤炼焦或制煤气时,从干馏所挥发的物质中冷凝出煤焦 油,再将煤焦油继续蒸馏得轻油、中油、重油和蒽油所剩的残渣即为煤沥青。根据煤干馏时的温度不同,煤焦油分为高温煤焦油和低温煤焦油。 根据煤焦油蒸馏深度的不同,又分为软煤沥青和硬煤沥青两类。表 7-4软煤沥青技术指标项目标号T-1T-2T-3T-4T-5T-6T-7T-8T-9粘度(s)C30,55252670C30,10520215051120121200C50,10107576200C60,102565蒸 馏 试 验 馏 出 量(%)170前33321.51.51.01.01.0270前202020151515101010300前1525153530302525202015300 蒸 馏残 渣软 化点(环球法) 304530453565356535653565407040704070水分(%)3.03.01.01.01.00.50.50.50.5甲苯不溶物(%)202020202020202020含萘量(%)555443.5322焦油酸含量(%)44331.52.51.51.51.5相当 YB/T030-92 煤沥青筑路油标号-ML-1ML-2ML-3ML-4ML-5注:本表根据我国交通行业标准 M0672-93道路用煤沥青技术要求和我国黑色冶金行业标准 YB/T030-92煤沥青筑路油技术标准。(一)煤沥青的组成煤沥青的化学组成主要是芳香族碳氢化合物及其与氧、硫、氮的衍生物的混合物。 按化学性质相似且与技术性质有关划分,其主要组分是:(1)油分 赋予煤沥青流动性,但降低粘性。(2)树脂 树脂有硬树脂和软树脂(可溶树脂)之分。 硬树脂为固态结晶物质,类似于石油沥青中的沥青质,可提高煤沥青的粘性; 软树脂为赤褐色粘塑性物质,稳定性较低,类似于石油沥青中的树脂,使煤沥青具有塑性。(3)游离碳 游离碳是高分子量的有机化合物的固体碳质微粒,不溶于任何有机溶剂,只能在高温下分解,具有良好的稳定性。 此外,煤沥青中尚有少量碱性物质(吡啶、喹啉)和酸性物质(酚),它们都属于表面活性物质,能改善煤沥青与酸、碱性矿物的粘结力。(二)煤沥青的性质特点煤沥青与石油沥青相比,性质上表现出以下特点:(1)温度稳定性较差。(2)塑性较差。(3)大气稳定性差。(4)防腐性较好。(5)粘结性较好。表 7-5石油沥青与煤沥青的简易鉴别方法鉴别方法石油沥青煤沥青密度(g/cm3)1.01.25锤击声哑、有弹性感声清脆、韧性差燃烧烟无色、无刺激性臭味、有松香味烟呈黄色、有刺激性臭味溶液颜色用 30-50 倍汽油或煤油溶化,用玻璃棒滴到滤纸上,斑点均匀散开呈棕色方法同左,但呈现出内外两圈,内圈为黑的斑点,外圈为棕色或黄绿色(三)煤沥青的应用煤沥青具有很好的防腐能力、良好的粘结能力。第 8 页 共 21 页可用于配制防腐涂料、胶粘剂、防水涂料、油膏以及制作油毡等。将煤沥青和石油沥青按适当比例混合可形成一种稳定胶体,称为混合沥青。 混合沥青综合了两种沥青的优点,使得粘性、温度稳定性、塑性均有显著改善。 三、改性沥青(改性石油沥青)在低温条件下应有弹性和塑性; 在高温条件下要有足够的强度和稳定性; 在加工和使用条件下具有抗“老化”能力; 应与各种矿料和结构表面有较强的粘附力; 对构件变形的适应性和耐疲劳性。 橡胶、树脂和矿物填料等通称为石油沥青的改性材料。(一)沥青材料掺配 某一牌号的石油沥青往往不能满足工程技术要求,需用不同牌号沥青进行掺配。 两种沥青掺配时掺配量与软化点之间呈比例关系,通常按直线规律进行两种沥青掺配计算。T TQ = 100 %T2 T1式中Q牌号较低沥青的掺量,%; T掺配后所需的软化点,; T1牌号较高沥青的软化点,; T2牌号较低沥青的软化点,。 牌号较高沥青的掺量:100Q %例 7-1某工程需要用软化点为 85的石油沥青,现有 10 号及 60 号两种沥青,应 如何掺配以满足工程需要?解由试验测得,10 号石油沥青软化点为 95;60 号石油沥青软化点为 45。估算掺配用量为:T 10 号石油沥青用量= T 100 =85 45 100 =80T2 T160 号石油沥青用量=100-80=2095 45根据估算的掺配比例和在其邻近的比例(5%10%)进行试配(混合熬制均匀), 测定掺配后沥青的软化点,然后绘制“掺配比软化点”曲线,即可从曲线上确定所 要求的掺配比例。(二)石油沥青与煤沥青的掺配(混合沥青)选择化学性质及密度均相近的石油沥青和煤沥青,按适当的比例掺合,可能得到稳定的混合沥青,石油沥青的掺量一般应小于 20%或大于 70%。 混合沥青综合了石油沥青和煤沥青的优点,使温度稳定性、延伸性和粘结性均得到改善。(三)液体沥青和乳化沥青液体沥青和乳化沥青在常温下便具有流动性,不需加热即可施工。 液体沥青是将沥青溶解于有机溶剂,也称为稀释沥青; 乳化沥青是将沥青在水中乳化分散而得。 施工后由于溶剂或水分蒸发,又恢复固体沥青的性能。1液体沥青冷底子油冷底子油是将汽油、煤油、柴油、工业苯、煤焦油(回配煤沥青)等有机溶剂与沥青溶合制得的一种液体沥青。 在常温下用于防水工程的底层,故名冷底子油。 液体沥青分为:快凝的、中凝的和慢凝三种。 快凝液体沥青用沸点低的汽油等为稀释剂,也称快凝稀释沥青; 慢凝液体沥青用沸点高的柴油等作稀释剂,也称慢凝稀释沥青; 中凝液体沥青用煤油等作稀释剂,凝固速度介于上述二者之间,称为中凝稀释沥青。 一般在干燥的底层上,宜使用快凝液体沥青,在潮湿底层上宜用中凝液体沥青。2乳化沥青乳化沥青是将热熔沥青,经强力机械作用分散成为沥青微滴(1m6m),分散在含有表面活性物质(乳化剂、 稳定剂)的水溶液中,所构成的稳定的乳状液。(1)乳化及成膜原理 乳化沥青涂刷于材料表面或与骨料拌合成型后,水分逐渐散失,沥青微粒靠拢将乳化剂薄膜挤裂,相互团聚而粘结。这个过程叫乳化沥青成膜。(2)乳化剂的分类沥青乳化剂分为有机的和无机两大类:阴离子乳化剂(如肥皂、洗衣粉、松香皂等)有机乳化剂阳离子乳化剂(如 DT、OT 等)乳化剂非离子乳化剂(聚乙烯醇、OP 等) 膨润土、高岭土无机乳化剂无机氯化物、氢氧化物、不溶性硅酸铝、水溶性硅酸钠(3)乳化沥青的特点及应用第 9 页 共 21 页乳化沥青的一般组分含量为:沥青 50%60%,含有乳化剂、稳定剂的水溶液 40%50%,其中乳化剂等的掺量 约为 1%3%。乳化沥青是一种新型的筑坝、铺路材料。(四)其它改性沥青1矿物填充料改性沥青 为了提高沥青的粘性和温度稳定性,常在沥青中加入一定数量的矿物填充料。(1)矿物填充料常用的有以下几种:)滑石粉 由滑石经粉碎、筛选而制得的。可提高沥青的机械强度和抗老化性能。2)石灰石粉 由天然石灰石粉碎、筛选而制成。与沥青有较强的物理吸附和化学吸附性,是较好的矿物填充料。3)云母粉 天然云母矿经粉碎、筛选而成。 多覆于沥青材料表面,用于屋面防护层时有反射作用,可降低层面温度,反射紫外线防止老化,延长沥青使用寿命。4)石棉粉 由低级石棉经加工而成。 掺入沥青后可提高其抗拉强度和温度稳定性。可用作沥青矿物填充料的还有白云石粉、磨细砂、粉煤灰、水泥、砖粉、硅藻土等。(2)矿物填充料的作用机理。 在沥青中掺入矿物填充料必须具备两个条件: 一是矿物颗粒被沥青所浸润; 二是沥青与矿物颗粒间具有较强的吸附力,并不被水剥离。掺入矿物填充料的数量要适当,以形成恰当的结构沥青膜层。 矿物填充料的种类、细度都对形成结构沥青膜层有影响。2橡胶沥青 和沥青有较好的混熔性,并能使沥青具有橡胶的很多优点。(1)氯丁橡胶沥青。 橡胶的加入改变了分散介质的组成,促进了沥青分子的相互排斥;也改变了分散相第 10 页 共 21 页的组成,易于形成弹性结构网。氯丁橡胶掺入沥青中的方法有溶剂法和水乳法。(2)丁基橡胶沥青。 丁基橡胶沥青具有优异的耐分解性,并有较好的低温抗裂性能和耐热性能,多用于道路路面工程和制作密封材料和涂料。(3)再生橡胶沥青。 可大大提高沥青的气密性,低温柔性,耐光、耐热、耐臭氧性、耐气候性。3合成树脂类改性材料掺树脂的改性沥青又称树脂沥青。可改善沥青的防水性、粘结性和低温性能,尤其对耐热性、温度稳定性的改善效果更为明显。 石油沥青与树脂的相溶性较差,煤沥青与树脂相溶性较好,树脂是煤沥青的重要改性材料。4植物油类改性材料沥青中掺入适量的蓖麻油、鱼油、桐油或桐油渣等,对沥青有一定改性作用。 四、沥青材料使用的注意事项 不同品种和牌号的沥青,应分别堆放,避免相互混杂。 堆放应避开热源,勿使阳光直接照射,以免沥青软化流淌。 防止砂、土等杂质和水分的混入。沥青材料加热温度应控制在软化点以上 100左右。 防烫伤及火灾事故发生。防止中毒事故。第二节 沥青混合料矿物质材料包括粗集料、细集料和填料,统称为矿料。 粗集料系指粒径大于 2.5mm 的矿料;细集料系指粒径 2.5mm0.075mm(或 0.08mm)的矿料; 填料系指粒径小于 0.075mm 的矿料。沥青混凝土按所用矿料的最大粒径分为:粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式。 粗粒式的矿料最大粒径为 35mm 或 30mm;中粒式为 25mm 或 20mm;细粒式为 15mm 或 10mm;砂粒式为 5mm。 沥青混凝土按密实程度分为:密级配、开级配和沥青碎石。第 17 页 共 21 页密级配沥青混凝土的孔隙率小于 5%,主要用作防渗层材料;开级配沥青混凝土的孔隙率大于 5%,主要用作整平胶结层材料; 沥青碎石的孔隙率大于 15%,渗透性强,主要用作排水层材料。沥青混凝土按施工铺筑方法分为:碾压式和浇注式。 碾压式沥青混凝土须用碾压机械压实, 浇注式沥青混凝土具有大的流动性,混合料在自重作用下可自行密实。 沥青混凝土按施工温度不同可分为热铺和冷铺。 热铺沥青混凝土是将材料加热后,在高温下进行拌和和铺筑。 冷铺沥青混凝土采用稀释沥青或乳化沥青配制,可在常温下施工。 一、沥青胶沥青胶也称沥青玛王帝 脂,是用沥青、粉状或纤维状填充料以及改性添加材料等配 制而成。采用普通沥青防水卷材铺设防水层时,沥青胶和冷底子油是与之配合使用的粘结剂。 沥青胶还可用作嵌缝材料、防水涂层以及沥青砂浆防水层的底层等。根据溶剂的不同,可分为溶剂型沥青胶,无溶剂沥青胶。 根据胶粘剂的胶粘工艺,可分为热粘型沥青胶、冷粘型沥青胶。(一)沥青胶的技术性质沥青胶的技术性质有耐热性、柔韧性和粘结性等。根据国家标准 GB503452004屋 面工程技术规范将沥青胶按耐热度划分为不同标号。表 7-6沥青玛王帝脂的技术要求(GB50345-2004)标号指标名称S-60S-65S-70S-75S-80S-85耐热度用 2mm 厚沥青玛王帝脂粘合两张沥青油纸,于不低于下列温度()中, 11 坡 度上停放 5h 的沥青胶玛王帝脂不应流淌,油纸不应滑动606570758085柔韧性涂在沥青油纸上的 2mm 厚的沥青玛王帝脂,在 182时,围绕下列直径(mm) 的圆棒,以 2s 的时间以均衡速度弯成半周,沥青玛王帝脂不应有裂纹101515202530粘结力用手将两张粘贴在一起的油纸慢慢地一次撕开, 从油纸和沥青玛王帝脂的粘贴面的 任一面的撕开部分,应不大于粘贴面积的 1/2沥青胶标号的选择,可根据结构物的坡度及气温条件。表 7-7沥青胶标号的选择(GB50345-2004)沥青胶类别屋面坡度(%)历年室外极端最高气温()沥青胶标号沥青玛王帝脂133838414145S-60S-65S-703153838414145S-65S-70S-7515253838414145S-75S-80S-85注:卷材层上有块体保护层或整体刚性保护层,沥青玛王帝脂标号可按上表降低 5 号;屋面受其它热源影响(如高温车间等)或屋面坡度超过 25时,应将沥青玛王帝脂的标号适当提高。(二)影响沥青胶性质的因素沥青胶性质取决于沥青、矿物填充料的性质及两者之配合比。耐热度是沥青胶的主要技术指标,可通过选择适宜软化点的沥青及适当填充料的方法来满足设计要求。 沥青软化点高,配制的沥青胶耐热性好,夏季受热不易流淌,若软化点过高,沥青胶的柔韧性会降低; 沥青延度大,沥青胶柔韧性好,变形后不易开裂,软化点过低则耐热度不足。 矿物填充料的掺入,不仅可节约沥青用量,而且可以改善沥青的某些性质。矿物填充料的细度愈大,总表面积就愈大,由表面吸附作用所产生的有利影响也愈大。 当掺入的矿粉呈碱性时,能与沥青发生一定化学作用,使矿粉表面的沥青膜粘结得很牢固,用于防潮、防水工程的沥青胶,一般采用石灰石粉等作矿物填充料。 用于耐腐蚀的工程时,应采用酸性较强的石英粉、花岗岩粉等作为矿物填充料。 为提高沥青胶的柔韧性,还可掺入纤维状的填料。(三)沥青胶的配制及应用无溶剂热用沥青胶的配制是先将矿物填充料加热到 100110,然后慢慢倒入已 熔化脱水的沥青中,充分搅拌均匀,保温至 200即可。冷沥青胶配制是将沥青用有机溶剂稀释,再与填充料等材料配合。 配制沥青胶时,常掺加硬脂酸、蒽油或桐油等,以改善其塑性。 二、水工沥青混凝土(一)水工沥青混凝土的组成材料1石油沥青对于气候较热的地区,受荷载较大的建筑物,细粒式或砂粒式的混合料,应选用牌 号较低的沥青;反之,则选用牌号较高的沥青。一般较重要的工程宜采用 AH-70 或 AH-90 重交通道路石油沥青;沥青混凝土面板封 闭层宜采用 AH-50 沥青;整平胶结层的沥青质量标准可以适当放宽。一些中小型工程和 浇筑式沥青混凝土工程可以选用道路沥青 60 甲或 100 甲,温和地区用 60 甲,寒冷地区 宜用 100 甲,但均需通过试验和技术经济论证。2矿料(粗、细集料) 矿料应质地坚硬,密实、清洁、不含过量的有害杂质,级配良好,与沥青材料有较好的粘结性。(1)粗集料的粘附力将粗集料表面用热熔沥青裹覆,再悬挂于烧杯中煮沸 3min。由于沸水的作用,沥青 膜将发生剥离现象。水工沥青混凝土粗集料的粘结力要求不低于 4 级。(2)细集料的水稳定性等级 将裹覆沥青膜的细集料分别放入上述不同浓度的溶液中煮沸 1min,部分集料表面的沥青膜被剥落。当未剥落的试样量不少于原试样量 50%时,所对应的溶液浓度,即为细 集料水稳定性等级。水工沥青混凝土细集料的水稳定性等级要求不低于 4 级。表 7-8粗集料粘结力等级评定表颗粒表面沥青膜的特征粘结力等级沥青膜保持完整5沥青膜稍稍被水所移动,其厚度不均匀,但颗粒仍未露出4沥青膜在个别地点显著被水所破坏,但沥青仍粘附在颗粒表面3沥青膜全部被水破坏,颗粒外露,但还有点滴沥青尚未脱离上浮2沥青膜全部被水破坏,颗粒表面无沥青粘附,全部沥青上浮至水面1表 7-9碳酸钠溶液浓度及对应的水稳定性等级碳酸钠溶液浓度1 1 11 1 1 1 1 1(mol/L)025612864 32 16 8 4 21mol/L 溶液不 分离者为 10 级水稳定性等级0123456789(3)填料的亲水系数填料是粒径小于 0.075mm的矿料,0.075mm筛通过率75%,将等量的填料分别放 入水和煤油中,充分搅拌后让其沉淀,测定填料在水中的沉淀体积V水和在煤油中的沉淀体积V油,亲水性系数=V水/V油。 水工沥青混凝土填料的亲水系数要求小于 1。3掺料 改善沥青混凝土的某些技术性质。例如:为了提高矿料与沥青的粘附性,增强抗剥离的能力,可掺入消石灰、水泥; 为了提高沥青混凝土的耐热性和低温抗裂能力,可掺入橡胶或合成高分子材料; 为了提高沥青混凝土的温度稳定性,可掺入石棉。(二)水工沥青混凝土的技术要求1抗掺性 沥青混凝土抗渗性用渗透系数来评定。渗透系数常用变水头或常水头渗透试验来测定。防渗用密级配沥青混凝土的渗透系数一般为 10-6mm/s10-9mm/s,排水层开级配沥 青混凝土的渗透系数可达 1.0mm/s0.1mm/s。2稳定性稳定性主要包括结构稳定性、温度稳定性(高温不流淌、低温不脆裂)和水稳定性.指沥青混凝土在高温条件下及外荷长期作用下不发生严重变形或流淌的性质,又称为高 温稳定性。沥青混凝土的稳定性可用高温抗压强度、热稳定性系数或斜坡流淌值及马歇尔试验 来评定。(1)沥青混凝土高温抗压强度及热稳定性系数热稳定性系数=f20/f50式中f2020时沥青混凝土抗压强度值;f5050时沥青混凝土抗压强度值。 热稳定性系数越小,稳定性越好。(2)斜坡流淌值将100mm63mm 的试件,置于与坝面坡度相同的斜坡上(一般取 11.7),在可 能达到的最高温度下(一般为 70)保持 48h,测出距试件底部高度为 50mm 处的位移(以 0.1mm 计),即为斜坡流淌值。(3)马歇尔试验将101.6mm 63.5mm 的圆柱试件侧放在试验机加荷压头内,试验机以(50 5)mm/min 的变形速率加荷,试件破坏时达到的最大荷载即为稳定度(以 N 计),试件达 到最大荷载时所发生的变形即为流值(以 0.1mm 计)。为了提高沥青混凝土的稳定性,应选用:软化点较高、温度稳定性较好的沥青,并选用级配良好的碱性岩石的碎石作集料;混合料中沥青用量不能过多,否则将使其稳定性降低; 混合料中填充料的掺量应适当。3柔性 柔性是指沥青混凝土(以及沥青砂浆)在自重或外力作用下,能适应变形而不产生裂缝的性能。 柔性主要取决于沥青的性质和用量,矿质混合料的级配,填充料与沥青用量的比值。 提高柔性,应选用针入度较大,低温延伸度较大的沥青。但沥青的软化点必须能保证耐热性的要求。在满足耐热性的前提下多用沥青,以增加柔性。 随着沥青用量的增多,沥青混凝土的温度变形又要随之增大,受温度影响而产生裂缝的可能性也要增加。 连续级配或颗粒偏细的沥青混合料,比间断级配或颗粒偏粗的沥青混合料柔性好。 填充料和沥青用量的比值(质量比)过大,将使其柔性降低,应控制在 1.5 左右。 4耐久性 评定沥青混凝土耐久性的指标有:水稳定性系数和残留稳定度等。水稳定系数= 真空饱水后沥青混凝土抗压强度 未浸水的沥青混凝土抗压强度水稳定性系数越大,沥青混凝土耐久性越好。水工沥青混凝土防渗层要求水稳定性系数不小于 0.85。残留稳定度= 浸水饱和后马歇尔稳定度 未浸水的马歇尔稳定度耐久性合格的沥青混凝土,残留稳定度应不小于 0.85。5施工和易性 沥青混合料的和易性是指它在拌和、运输、摊铺及压实过程中具有与施工条件相适应,既保证质量又便于施工的性能。表 7-10水工沥青混凝土主要技术要求部 位项目碾压式沥青混凝土面板碾压式心墙浇筑式面板或心墙防渗层整平胶结层排水层孔隙率(%)2424渗透系数(mm/s)0.1110-60.850.850.85热稳定性系数-4.54.5斜坡流淌值(0.1mm)8其他性质满足设计要求的强度、柔性低温 抗裂性满足力学性质 和柔性抗流变性好混合料 不分离沥青含量(%)7.59.04.06.03.05.06.07.510.016.0(三)水工沥青混凝土配合比设计水工沥青混凝土配合比设计,是经过合理选材、初步选择配合比参数,然后通过室 内和现场试验,选出满足设计提出的各项技术要求、且经济合理的配比。沥青混凝土配合比两个参数:矿料级配和沥青用量。配合比设计方法及基本步骤:1矿料级配的确定(1)矿料设计级配的选定 配合比设计时可在级配范围选择几条设计级配曲线,通过对沥青混凝土技术性质的对比试验,找出适宜的矿料级配。也可用矿料级配范围作为试算法计算合成级配的依据。表 7-11水工沥青混凝土矿料级配范围级配 类别筛孔尺寸(mm)沥青用量(%)352520151052.51.20.60.30.150.074总通过率 (%)开级配10068.4-80.610053.1-69.974.9-84.710038.4-58.351.5-68.566.1-78.824.3-45.330.4-51.136.9-56.711.1-29.812.4-31.513.6-33.05.0-20.05.0-20.05.0-20.02.1-13.61.9-13.01.7-12.60.9-9.80.7-9.30.6-8.80.4-7.50.3-7.00.2-6.80.1-6.00.1-5.80.1-5.60-5.00-5.00-5.03.0-4.03.5-4.54.0-5.0粗粒式 级配10084.7-90.010068.5-78.678.8-85.910051.1-65.156.7-69.567.8-77.831.5-47.533.0-48.935.8-51.520.0-35.020.0-35.020.0-35.013.3-25.812.6-25.211.9-24.29.3-19.68.8-19.08.2-18.07.0-15.36.8-14.86.4-14.05.8-12.25.6-11.95.5-11.65.0-10.05.0-10.05.0-10.04.0-5.04.5-5.55.0-6.0密级配10090.0-93.610078.6-86.085.9-90.910065.1-76.269.5-79.477.8-85.347.5-61.948.9-63.151.5-65.135.0-50.035.0-50.035.0-50.025.8-39.725.2-39.124.2-38.119.6-31.719.0-30.918.0-29.715.3-25.114.8-24.414.0-23.412.2-19.611.9-19.211.6-18.610.0-15.010.0-15.010.0-15.06.0-8.06.5-8.57.5-9.0细粒式 级配10093.9-96.510086.6-92.191.3-94.910077.0-85.980.1-87.885.8-91.462.4-75.463.6-76.265.7-77.650.0-65.050.0-65.050.0-65.038.9-54.338.2-53.737.1-52.729.9-44.329.1-43.427.7-42.122.2-34.421.5-33.620.3-32.415.7-24.715.3-24.714.6-23.410.0-15.010.0-15.010.0-15.06.0-8.06.5-8.57.5-9.0碎石薄 层沥青10096.6-98.510092.3-96.595.0-97.810086.2-93.488.1-94.491.6-90.075.6-87.376.4-87.777.9-88.565.0-80.065.0-80.065.0-80.053.7-70.853.1-70.452.1-69.743.0-60.342.1-59.740.7-58.632.1-47.931.3-47.229.9-46.021.2-33.120.6-32.519.8-31.610.0-15.010.0-15.010.0-15.06.0-8.06.5-8.57.5-9.0注:沥青用量按矿料总量的百分率计第 19 页 共 21 页表 7-12矿料合成级配计算项目筛 孔 尺 寸(mm)151052.51.20.60.30.150.074总通过率(%)矿料设计级配范围10077.8-85.351.5-65.135.0-50.024.2-38.118.0-29.714.0-23.411.6-18.610.0-15.0矿料自然级配15mm10mm 碎石1004.12.800000010mm5 mm 碎石10010016.41.600000天然河砂10010098.086.270.341.525.611.52.4矿物粉10010010010010010095.090.578.6第一次试算 合成比例15mm10mm 碎石 25%25.01.00.700000010mm5 mm 碎石 25%25.025.04.10.400000天然河砂30%30.030.029.425.721.112.57.73.50.7矿物粉20%20.020.020.020.020.020.019.018.115.7矿料合成级配1007654.246.141.132.526.721.616.4合成级配与设计级配范围比较-1.8+3.0+2.8+3.3+3.0+1.4第二次试算 合成比例15mm10mm 碎石 20%20.00.80.600000010mm5 mm 碎石 30%30.030.04.90.500000天然河砂38%38.038.037.232.826.715.89.74.40.9矿

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