从试验检测角度分析沥青混凝土路面用原材料管控重点
摘要
关键词
试验检测;沥青混凝土路面;原材料管控
正文
一、沥青
沥青常作为沥青混凝土中的结合料使用,其质量对于沥青混凝土性能具有极大的影响,如何评价、控制非常重要。沥青有很多种类,这里我们重点讨论高速公路上最常见的道路石油沥青和聚合物改性沥青。
1.公路上的沥青,应以A类的沥青为首选,这样才能适应任何等级,任何场合。以针入度、软化点和延度为主要指标,根据《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004的规定进行了试验研究。
用于沥青混合料的沥青应具有下述性能:
(1)具有较大的稠度:以“软化点”表示,表征粘结性大小,即一定温度条件下的稠度。
(2)可塑性高:可以用“延度”来表达,也就是它可以承受特定的温度或外部压力而不发生断裂。
(3)具备充分的高温稳定性能:必须保证沥青的高温敏感性较小,夏季不松散、冬季不易开裂。
(4)环境安定性好:耐热和耐光老化性能好。
(5)水稳定性能好:对水破坏有很高的抵抗力。
2.在所有的聚合物改性沥青中, SBS改性沥青是应用最广的一种,在各种沥青改性剂中, SBS可以对沥青的高、低温性能和感温性能进行同时提高,因此它是目前被研究和应用最多的一种。SBS改性沥青是由道路石油沥青与SBS改性剂混溶,辅以一定比例的稳定剂加工而成。
经SBS改性后的沥青具有较好的高温和低温性能,并具有较好的回弹性。因此,我们应选择软化点、5℃的低温延度和回弹率来作为重要测试指标。
SBS改性沥青应该具备以下性质:
(1)温度差异大的区域具有良好的耐高温和耐低温性能。
(2)具有良好的抗车辙性能,且具有良好的回弹、韧度。
(3)增强沥青混合料的耐久性,尤其在交通流量大、超载严重的道路上,可延长道路使用寿命。
(4)具有较好的附着力,对道路受水后的抗张性能有显著提高,对沥青的水稳性也有显著提高。
(5)降低由 UV照射引起的铺装材料的老化。
二、粗集料
粗集料规格、性质的均匀、一致性尤为重要,是级配设计和混合料质量控制的关键。
在当前的道路施工过程中,集料级配不均一,岩石质地不均匀,粉尘多,针片状颗粒含量高等问题尤为突出。沥青混合料的粒径分布不均匀,致使实际的施工级配与配合比设计级配差别较大,从而引起沥青混凝土路面过早损伤。
在技术标准对集料的规定中,按照其属性可以划分为两种类型:一种是由石料的原产地所决定的“资源特性”,或者说自然属性,如:密度、压碎值、磨光值、软石含量等;第二种是“加工特性”,它体现了石材的技术等级,包括石材的级配、针状颗粒含量、砂当量、亚甲蓝值、细粉含量等。
在标准所确定的工艺参数中,加工特性起着两种功能。首先,它是对每个矿场所出产的集料进行质量检测,用于检测集料质量,不符合标准的即为不合格品。但是对于建设项目,可以理解为项目所采用的集料混合物。只要各综合能达到要求,就可以投入到项目中去。
粗集料的性能要达到《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004的规定,主要控制内容有:
1.粗集料必须干净,干燥,表面要粗糙,湿润的集料会对混凝土的受热产生不利的作用。而对混凝土的密实度和吸水性都有一定的要求,岩石质地硬而致密,且吸水性低,则具有更好的耐磨性和耐久性。然而,这并非意味着更高的集料密度就更好,过于致密的集料碎裂表面更平滑,无法吸收更多的沥青,导致沥青薄膜的薄化,从而降低了混凝土的耐久性能。
2.粗集料应具有良好的颗粒形状,接近立方体,多棱角,较低的针片状、压碎值和吸水率:较高针片状和压碎值的集料在受碾压时极易破碎,破碎的集料会让一颗大集料变成N多个小集料,并且这些小集料之间无任何结合料处于花白料嵌挤状态,导致级配破坏和混合料强度降低。
3.根据对已建成的众多高速公路施工情况进行总结分析后发现,除了符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中规定的单级配之外,还必须保证其粒度不能过小,这种情况多在9.5-19(mm)、4.75-9.5(mm)这种集料中出现,即4.75-9.5(mm)规格的集料不能出现过多小于4.75mm规格以下的颗粒,其他规格集料亦是如此。单档粗集料偏细会导致沥青混合料中大集料少小集料过多,从而出现碾压成型路面虽然看着细,但又多孔不密实的情况。
三、细集料
细集料有机制砂和石屑。机制砂具有粗糙度高,清洁度好,棱角分明。石屑是在石头被击碎的时候,从上面脱落下来或者是被撞击下来的下脚料,里面有很多棱角和细粉。其可用于工程的施工性能很低,不容易被压实,路面剩余空隙率大,在实际应用中,这些石头会不断地被磨成粉末。所以,应该严格控制石屑的用量,建议选用机械砂。
高速公路和一级公路在使用细集料时应选择0-2.36(mm)的机制砂,0-4.75(mm)的石屑可在沥青稳定碎石基层(ATB、AM)或其他等级公路中使用。其中要控制的主要内容有:
细集料应洁净、干燥、无风化、无杂质,最重要的一点是要洁净。对于不同的细集料级配,要采取相应的控制参数,机制砂采用亚甲蓝指标进行控制;石屑采用砂当量指标进行控制,而小于0.075mm含量是初选材料时的一个参考性指标,我们可以说小于0.075mm含量过大可能含泥量也会偏大,但是不能说小于0.075mm含量过大含泥量一定大,这二者不成线性关系。
注:1.细集料的洁净指的不是0.075mm以下含量低,而是细集料里的淤泥、黏土和杂质少,0.075mm以下不仅有淤泥、黏土和杂质还有大量细粉即矿粉和超细粒砂,因此单以小于0.075mm含量来判断是否洁净是错误的,应使用亚甲蓝试验和砂当量试验更精确地分析出细集料中的含泥量。
四、抗剥落剂
抗剥落剂主要作用是增强沥青与集料(酸性石料,如玄武岩)之间的黏附力及抗水损害的能力,延长路面的使用寿命。市场常见的抗剥落剂主要有消石灰、水泥、胺类抗剥落剂和非胺类抗剥落剂,其中消石灰是目前高等级公路运用最广泛的抗剥落剂种类。
消石灰各项数据指标需符合《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40-2004中的规定,其中有效钙镁含量、粒度范围是关键指标,掺加时不得使用镁质石灰,应使用钙质石灰。
在工程实践中,有的工程施工中,即便是采用了石灰石,也要在其中加入消石灰。但在加入消石灰后,因其比表面积远大于石粉,故其最佳油石比一般应提高0.3%-0.4%。
五、纤维稳定剂
纤维稳定剂普遍使用于SMA混合料,在SMA混合料中起吸附沥青、增强结合料的粘结力和稳定作用,目前常见的有木质素纤维、聚酯纤维、矿物纤维,通常使用的是木质素纤维。
木质素纤维是一种植物纤维,属于有机纤维,颜色与其材料有关,一般为灰色、絮状,也有颗粒状。颗粒状木质素纤维便于运输、储存,在没有机械靠人掺加的情况下,颗粒纤维的掺加要方便得多,但施工拌合不易分散,不宜选用。
其主要检测指标有:纤维长度、灰分含量、吸油率、含水率、耐热性。纤维必须在混合料拌合过程中能充分分散均匀。在运输,贮存及使用时,要防止潮湿和结块。
掺量按照沥青混合料总质量的百分比来进行掺加,SMA路面一般掺加量为0.3%-0.4%。其掺量的容许偏差一般在5%以内。
六、结语
以上是沥青混凝土原材料控制要点的分析,造成原材料不合格的环节有如下三处,在施工过程质量问题排查时应予以考虑:生产和供货环节,储存使用和质量管理环节,标准和检测环节。
参考文献
[1]陈志红. PQI在沥青路面检测中的应用及影响因素分析[J]. 交通世界,2023,(24):23-25.
[2]李晓哲. 公路沥青混凝土路面试验检测技术与质量提升措施分析[J]. 工程技术研究,2023,8(14):140-142.
[3]马明驰. 沥青混凝土路面非均匀性的定量检测与评价[J]. 交通世界,2023,(20):90-92.
...