沥青混合料的结构
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沥青胶体结构类型
沥青的胶体结构类型主要有以下三种:
1. 溶胶型结构:沥青中沥青质含量很少,且完全胶溶于油分介质中。
胶团之间没有明显的吸引力,符合牛顿流体特性,剪切力与剪变速率呈直线关系,几乎没有弹性效应。
2. 溶-凝胶型结构:沥青中沥青质含量适中,并含有芳香度较高的胶质。
胶
团数量较多、浓度较大,胶团之间有一定的吸引力。
这类沥青在常温时,在变形的最初阶段,表现为非常明显的弹性效应,但在变形增加到一定数值后,则表现为牛顿流体。
这种结构的沥青粘弹性和触变性较好,也称为弹性溶胶。
3. 凝胶型结构:沥青中沥青质含量较高,可溶质的芳香族组分较少,分散介质的溶解能力不足。
沥青胶体溶液中的胶团较大,大量分子聚集形成空间网状结构,具有非牛顿流体的性质。
这类沥青具有较好的感温性,但低温变形能力较差。
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几种典型沥青混合料性能的比较几十年来,为了提高沥青路面的使用性能,延长使用寿命,克服车辙、水损坏等常见的沥青路面损坏现象,人们对沥青混合料组成采取了各种措施,控制孔隙率、采取S形级配,使用改性沥青,添加纤维是近年来最常见的方法。
而改性沥青、纤维的广泛使用,使得从混合料结构组成来判断路面使用性能是很有必要的。
标签:沥青混合料;组成结构;S形级配空隙率1 几种典型沥青混合料依据沥青混合料组成结构理论,沥青混合料组成结构类型可主要分为悬浮密实结构、骨架密实结构、骨架空隙结构三种类型。
这三种结构类型在现今被人们所熟知的有:AC、SMA、SAC、Superpave混合料、OGFC、ATB、AK、ATPB等等。
几种混合料的级配见表1。
(1)AC是传统连续密级配沥青混凝土,在《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)中属于悬浮密实结构。
在《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中这种沥青混合料舍弃了原来II型级配混合料,通过对关键筛孔通过率的控制分为粗型和细型。
粗型实际上是AK系列A型的调整型,加强压实度的控制,减小空隙率,级配向骨架密实型靠近。
(2)SMA在我国被称为沥青玛蹄脂碎石混合料,属于骨架密实结构。
它由大比例碎石构成坚固的骨架结构,并由丰富的沥青玛蹄脂填充骨架空隙进行稳定。
(3)SAC为我国自主开发的沥青混合料结构类型,因SAC-16矿料中大于4.75mm的颗粒含量为59%(范围中值),比《公路沥青路面设计规范》(JTJ 014-97)的AC-16I矿料中大于4.75mm的颗粒含量42.5%多16.5%,故命名为多碎石沥青混凝土。
4.75mm以上碎石含量小于60%的SAC,属于悬浮密实结构;4.75mm以上碎石含量在70%左右,属于骨架密实结构。
(4)Superpave是一种沥青混合料设计法,是美国为寻找一个新的设计体系来克服马歇尔和维姆设计体系造成路面存在的车辙和裂缝这一普遍问题而提出的公路研究计划(SHRP)的一个重要成果。
第七章沥青混合料的组成设计沥青混合料从颗粒均匀预涂沥青的沥青涂层碎石(coated stone)到沥青玛碲脂(mastic asphalt)其成分变化无穷。
然而,沥青混合料大体上可以分为沥青混凝土(asphalt)和沥青碎石(macadam)两大类。
沥青混凝土与碎石的主要区别如下:●沥青混凝土的集料级配一般由颗粒大致均匀的粗集料加上大量的细集料和很少量的中等大小的集料组成。
●沥青混凝土的强度与砂/填料/沥青成份的劲度即沥青砂浆有关;为了砂浆要有足够的劲度,制造沥青混凝土时要用比较硬的沥青和含量高的填料;至于沥青碎石的强度,主要是依靠摩擦和集料颗粒间的机械互锁力,因此可以用较软等级的沥青。
●由于沥青混凝土含的填料比例很大,也即是集料有大幅的表面积要用沥青裹覆,因而沥青用量较高;而沥青碎石含细小的集料少,因此用以裹覆集料的沥青少量也够了;沥青碎石内的沥青主要功能是在压实时作为润滑剂和在使用过程中粘结着集料颗粒。
●沥青混凝土的空隙率低,基本上不透水并且用予繁重交通的道路上非常耐久;沥青碎石的空隙率相对较高而具透水性,并不如前者耐久。
从沥青涂层碎石到沥青玛蹄脂各种沥青合料中,使用的沥青等级愈来愈硬,沥青、矿料和砂的含量增加,粗集料含量减少。
图7-1 各种沥青混合料的典型级配曲线§7.1道路沥青混合料的种类与性质7.1.1沥青混凝土用不同粒径的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以及最佳密实级配原则设计、在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。
这种混合料的矿料部分应有严格的级配要求。
它们经过压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时称作沥青混凝土。
沥青混凝土的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的,但它们在常温或高温下都具有一定的塑性。
沥青混凝土的高密实度使得它水稳性好,因此有较强的抗自然侵蚀能力,故寿命长、耐久性好,适合作为现代高速公路的柔性面层。
从国外以及国内的工程实践来看,以沥青混凝土作为高等级公路或城市道路的路面材料已经相当普遍。
材料多选题1、在沥青混合料设计中,沥青混合料类型一般是根据(A、C、D)选定。
A、道路等级B、气侯条件C、路面类型D、所处的结构层位2、通常沥青混合料的组成结构有(A、B、C)。
A、悬浮-密实结构B、骨架-空隙结构C、密实-骨架结构D、悬浮-空隙结构3、沥青的三大技术指标是(B、C、D)。
A、含蜡量B、针入度C、软化点D、延度4、选择混凝土用砂的原则是(B、C、D)。
A、粒径小一些B、粒径大一些C、空隙率小D、级配好5、针入度试验的条件分别是( A、B、C)。
A、温度B、时间C、针质量D、沉入速度6、导致水泥安定性不良的成分是(B、D)。
A、铝酸三钙B、游离过火CaOC、硅酸三钙D、MgO7、评定石料等级的依据是(B、C)。
A、压碎指标值B、极限抗压强度C、磨耗率D、冲击值8、施工所需的混凝土拌和物流动性大小,主要由(B、D)来选取。
A 、水灰比和砂率 B、捣实方式C、集料的性质、最大粒径和级配D、构件的截面尺寸大小、钢筋疏密9、为保证混凝土耐久性,在混凝土配合比设计中要控制(A、C)。
A、水灰比B、砂率C、水泥用量D、强度10、最佳沥青用量初始值OAC1是根据马歇尔试验(A、B C、D)指标确定的。
A、密度B、沥青饱和度C、空隙率D、稳定度11、硅酸盐水泥的水化产物占90%以上的两种产物是(A、D)。
A、水化硅酸钙B、水化铁铝酸钙C、钙矾石D、氢氧化钙12、在生产硅酸盐水泥时,设法提高(A、D)的含量,可以制得高抗折强度的道路水泥。
A、C3SB、C2SC、C3AD、C4AF13、矿渣硅酸盐水泥的适用范围是(A、B、C)。
A、地下、水中和海水工程B、高温受热和大体积工程C、蒸汽养护砼工程D、冬期施工砼工程14、选用的砼外加剂应有供货单位提供的(A、B、C)技术文件。
A、产品说明书(应标有主要成分)B、出厂检验报告及合格证C、掺外加剂砼性能检验报告D、集料试验报告E、水质分析报告15、混凝土工程可以采用以下三种膨胀剂(A、C、D)。
沥青混合料层的结构和混合料配合比设计摘要:文章结合沥青混合料生产及实际应用过程,探讨沥青混合料物理和体积特性以及配合比的设计方法,并对相应设计方法的主要步骤进行了阐述。
主要包括HVEEM方法、马歇尔方法及SUPERPAVE方法等。
实际应用表明,掌握沥青混合料的物理和体积特性能有效推动配合比设计顺利进行,有利于确保沥青的综合性能。
关键词:沥青混合料、物理特性、结构设计、配合比设计一、概述沥青路面以其良好的行车舒适性和安全性而成为高等级路面的代名词,目前世界各国新建的高速公路路面90%以上采用沥青路面或是沥青混合料上面层结构。
沥青混合料通常由胶结料、沥青、集料、填料、添加剂等组成。
其中,沥青与填料(矿粉)结合形成胶浆,起到将离散的集料粘结成整体的作用。
沥青与填料的比例及总量的多少直接决定了沥青胶浆的性质是粘稠还是稀薄,决定沥青膜的厚度,进而对沥青混合料的路用性能起到重要的控制作用。
集料根据粒径大小的不同分为粗集料和细集料,在沥青混合料结构中,粗集料起到形成混合料骨架的作用,对混合料的力学强度起到重要作用,而细集料的作用则主要是填充粗集料形成的骨架空隙,使整个混合料变得密实,空隙率控制在一定范围。
因此,沥青混合料结构是一种复杂的复合材料多相体系,其各项性能与各粗分材料自身的性能有关,与各组分材料的参量也有关。
二、沥青混合料的物理和体积特性在沥青混合料设计中,物理和体积特性被广泛使用,因为它们可以帮助我们将重量转换成体积,反之亦然。
当不可能进行测试或无法获得实际测试数据时,在结构设计中也会使用体积特性与结构特性之间的相关性。
图1显示了压实沥青混合料的简化示意图。
在沥青加入集料之前,集料结构中只有集料和一些空隙。
部分空隙被沥青结合料填满,其余空隙仍然是空隙。
在沥青结合料中,部分是被集料吸收的,部分仍然是集料表面的有效沥青结合料。
图1压实沥青混合料的简化示意图沥青混合料的的空隙率(VTM):在密实的沥青混合料中,沥青裹覆集料之间空气的总体积,以混合料总容积的百分比表示。
沥青混合料的组成结构与强度摘要:对沥青混合料的组成结构进行分类,并对其各自的优缺点进行分析。
另外对沥青混合料的关键指标强度提出有利的结构类型及其他改进措施。
关键词:沥青混合料组成结构强度提高措施改革开放三十年来,我国公路市场建设取得了长足的进步与发展,成为拉动国民经济增长瞩目的重点。
公路施工工艺水平和施工技术更是得到了进一步的发展和提高,由以前量的发展变换成为现在质的飞跃。
做为公路行车最直观、最具代表性的沥青路面施工技术,更是成为了广大工程技术人员研究的焦点。
而沥青路面质量的好坏除了与现场施工控制、成品料的拌制运输等生产环节有着密切的关联外,前期的混合料的设计与组成,以及混合料本身所具有的物理性质也起着决定性的作用。
作为一名工程技术人员,我想从沥青混合料的组成结构及其结构形成的强度方面,谈谈我的认识与研究。
沥青混合料是由矿质骨架和沥青胶结物所构成的、具有空间网络结构的一种多相分散体系。
沥青混合料的结构取决于下列因素:矿物骨架结构、沥青的结构、矿物材料与沥青相互作用的特点、沥青混合料的密实度及其毛细—孔隙结构的特点。
而对于沥青混合料的矿料骨架具体分析来说:首先是矿物骨架结构。
矿物骨架结构是指沥青混合料成分中矿物颗粒在空间的分布情况。
由于矿物骨架本身承受大部分的内力,因此骨架由相当坚固的颗粒所组成,并且是密实的。
沥青混合料的强度,在一定程度上也取决于内摩阻力的大小,而内摩阻力又取决于矿物颗粒的形状、大小及表面特性等。
其次,形成矿物骨架的材料结构,也在沥青混合料结构的形成中起很大作用。
应把沥青混合料中沥青的分布特点,以及矿物颗粒上形成的沥青层的构造综合理解为沥青混合料中的沥青结构。
为使沥青能在沥青混合料中起到自己应有的作用,应均匀地分布到矿物材料中,并尽可能完全包裹矿物颗粒。
矿物颗粒表面上的沥青层厚度,以及填充颗粒间空隙的自由沥青的数量,具有重要的作用。
自由沥青和矿物颗粒表面所吸附沥青的性质,对沥青混合料的结构产生影响。
第六章沥青混合料的强度构成机理§沥青混合料的组成结构及强度原理沥青混合料的组成结构沥青混合料是一种复杂的多种成分的材料,其“结构”概念同样也是极其复杂的。
因为这种材料的各种不同特点的概念,都与结构概念联系在一起。
这些特点是:矿物颗粒的大小及其不同粒径的分布;颗粒的相互位置;沥青在沥青混合料中的特征和矿物颗粒上沥青层的性质;空隙量及其分布;闭合空隙量与连通空隙量的比值等。
“沥青混合料结构”这个综合性的术语,是这种材料单一结构和相互联系结构的概念的总和。
其中包括:沥青结构、矿物骨架结构及沥青-矿粉分散系统结构等。
上述每种单一结构中的每种性质,都对沥青混合料的性质产生很大的影响。
随着混合料组成结构的研究的深入,对沥青混合料的组成结构有下列两种互相对立的理论。
(1)表面理论按传统的理解,沥青混合料是由粗集料、细集料和填料经人工组配成密实的级配矿质骨架,此矿质骨架由稠度较稀的沥青混合料分布其表面,而将它们胶结成为一个具有强度的整体。
这种理论认识可图解如下:(2)胶浆理论近代某些研究从胶浆理论出发,认为沥青混合料是一种多级空间网状胶凝结构的分散系。
它是以粗集料为分散相而分散在沥青砂浆的介质中的一种粗分散系;同样,砂浆是以细集料为分散相而分散在沥青浆介质中的一种细分散系;而胶浆又是以填料为分散相而分散在高稠度的沥青介质中的一种微分散系。
这种理论认识可图解如下:分散相—粗集料沥青混合料(粗分散系)分散相—细集料分散介质—砂浆(细分散系)分散相—填料分散介质—沥青胶结物(微分散系)分散介质—沥青这3级分散系以沥青胶浆(沥青—矿粉系统)最为重要,典型的沥青混合料的弹-粘-塑性,主要取决于起粘结料的作用的沥青-矿粉系统的结构特点。
这种多级空间网状胶凝结构的特点是,结构单元(固体颗粒)通过液相的薄层(沥青)而粘结在一起。
胶凝结构的强度,取决于结构单元产生的分子力。
胶凝结构具有力学破坏后结构触变性复原自发可逆的特点。