长春沥青混凝土材料性质、制备方法、结构形式等知识

以下是关于长春沥青混凝土的详细介绍：

基本概念：长春沥青混凝土，俗称沥青砼，是人工选配具有一定级配组成的矿料，如碎石或轧碎砾石、石屑或砂、矿粉等，与一定比例的路用沥青材料，在严格控制条件下拌制而成的混合料。

分类

按所用结合料不同：可分为石油沥青的和煤沥青的两大类，有些国家或地区亦有采用或掺用天然沥青拌制的。

按所用集料品种不同：可分为碎石的、砾石的、砂质的、矿渣的数类，以碎石采用最为普遍。

按混合料最大颗粒尺寸不同：可分为粗粒（35-40毫米以下）、中粒（20-25毫米以下）、细粒（10-15毫米以下）、砂粒（5-7毫米以下）等数类。

按矿料的级配不同：可分为密级配、半开级配和开级配等数类，开级配混合料也称沥青碎石。

按矿料的组成不同：可分为密实-悬浮结构（如AC-Ⅰ）、骨架-空隙结构（如OGFC）和密实-骨架结构（如SMA）。

一、长春沥青混凝土材料性质

长春沥青混凝土是一种由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料，具有以下多种材料性质：

物理性质

密度：长春沥青混凝土的密度一般在2.35-2.45g/cm³之间，其大小与所用集料的密度、级配以及沥青的用量等因素有关。

孔隙率：通常孔隙率较低，一般在3%-6%左右。良好的级配和合适的沥青用量可使孔隙率处于合理范围，从而保证长春沥青混凝土的耐久性等性能。

水稳定性：具有一定的抗水损害能力。沥青与集料的黏附性好，在有水的环境下，能抵抗水对沥青膜的剥落作用，减少因水的侵入而导致的强度下降等问题。

力学性质

强度

抗压强度：在常温下，长春沥青混凝土的抗压强度较高，一般能达到10MPa以上，具体数值与集料的强度、沥青的性能、配合比以及施工质量等有关。

抗剪强度：依靠集料之间的嵌挤作用和沥青的黏结作用，长春沥青混凝土具有较好的抗剪强度，能承受车辆荷载等产生的剪切力。

弹性与塑性

弹性：在荷载作用下，长春沥青混凝土会产生一定的弹性变形，在荷载去除后能恢复部分变形。其弹性模量一般在1000-3000MPa之间，随温度和加载速率等因素变化。

塑性：当荷载较大或温度较高时，长春沥青混凝土会表现出一定的塑性变形能力，能在不发生脆性破坏的情况下适应一定的变形。

疲劳性能：在反复荷载作用下，长春沥青混凝土会逐渐产生疲劳损伤。其疲劳寿命与材料的组成、结构、荷载大小、加载频率以及环境温度等因素有关，良好的配合比设计和施工质量可提高其疲劳性能，延长使用寿命。

热学性质

热稳定性：在高温环境下，长春沥青混凝土能保持一定的稳定性，不发生过度的软化和流淌。通常采用软化点等指标来衡量其热稳定性，一般长春沥青混凝土的软化点在45-60℃之间。

温度敏感性：长春沥青混凝土的性能对温度较为敏感。温度升高时，其强度和模量会降低，变形能力增加；温度降低时，会变硬变脆，容易产生开裂等问题。

导热性：长春沥青混凝土的导热系数相对较低，一般在0.8-1.2W/(m・K)之间，能在一定程度上起到隔热的作用。

耐久性

抗老化性：在长期使用过程中，沥青会与空气、阳光等接触发生老化，导致性能下降。通过添加抗老化剂等措施，以及合理的配合比设计，可提高长春沥青混凝土的抗老化性能。

抗滑性：通过选择合适的集料和级配，长春沥青混凝土路面可以具有良好的抗滑性能，为车辆行驶提供安全保障。通常用摆值、构造深度等指标来衡量其抗滑性能。

二、长春沥青混凝土制备方法

长春沥青混凝土的制备方法一般包括以下步骤：

原材料准备

沥青：根据工程要求选择合适的沥青品种和标号，如道路石油沥青、改性沥青等。检查沥青的各项性能指标，如针入度、软化点、延度等，确保其符合质量标准。

集料：集料包括粗集料和细集料。粗集料通常采用碎石或砾石，要求具有足够的强度、耐磨性和良好的颗粒形状，粒径一般在2.36mm以上。细集料可选用天然砂或机制砂，应洁净、干燥、无风化、无杂质，粒径小于2.36mm。此外，还需要准备矿粉，作为填充料，一般采用石灰岩等碱性石料磨细而成，应干燥、洁净，能与沥青有良好的粘结力。

添加剂：根据需要可添加一些添加剂，如抗剥落剂、纤维稳定剂等，以改善长春沥青混凝土的性能。

配合比设计

目标配合比设计：通过试验确定各种原材料的比例，使长春沥青混凝土满足设计的性能要求，如高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等。一般采用马歇尔试验方法，确定最佳沥青用量，并对其进行性能验证。

生产配合比设计：根据目标配合比，在试验室内进行试拌，调整冷料仓的进料比例和速度，使热料仓的集料比例符合目标配合比要求。同时，确定沥青的加热温度、集料的加热温度和拌和时间等生产参数。

生产配合比验证：在正式生产前，进行试生产，按照生产配合比进行拌和，取拌和好的长春沥青混凝土进行性能检测，如马歇尔稳定度、流值、空隙率等，验证生产配合比的合理性。

集料加热与筛分

集料加热：将准备好的集料送入加热设备中进行加热，加热温度一般控制在160-180℃之间，具体温度根据沥青品种和集料特性确定。加热后的集料应保持温度均匀，避免局部过热或过冷。

集料筛分：加热后的集料通过热料仓进行筛分，将其按粒径大小分成不同的规格，分别储存在不同的热料仓中。筛分设备的筛孔尺寸应与配合比设计中的集料粒径范围相匹配，确保集料的级配符合要求。

沥青加热与储存

沥青加热：将沥青放入沥青加热罐中进行加热，加热温度一般控制在150-170℃之间，使沥青具有良好的流动性，便于与集料均匀拌和。加热过程中应注意控制加热速度，避免沥青过热老化。

沥青储存：加热后的沥青储存在沥青储存罐中，保持一定的温度和液位，以便随时供应拌和使用。储存罐应具有良好的保温性能和搅拌装置，防止沥青沉淀和离析。

拌和

将加热后的集料和沥青按设计比例送入搅拌机中进行拌和：一般先干拌10-15秒，使集料充分混合均匀，然后加入沥青湿拌30-45秒，使沥青与集料充分裹覆，形成均匀的长春沥青混凝土。拌和过程中应严格控制拌和时间和温度，确保拌和质量。

在拌和过程中，根据需要可加入适量的添加剂：如抗剥落剂、纤维等，以改善长春沥青混凝土的性能。添加剂应在沥青加入后或与沥青同时加入搅拌机中，确保其与沥青和集料充分混合。

运输

采用专用的长春沥青混凝土运输车辆进行运输：运输车辆应具有良好的保温性能和密封性能，防止长春沥青混凝土在运输过程中热量散失和雨淋。在装料前，应将车厢清理干净，并涂刷一层隔离剂，防止长春沥青混凝土粘在车厢上。

运输过程中，应尽量减少颠簸和急刹车：避免长春沥青混凝土发生离析现象。同时，根据运输距离和气温情况，合理安排运输车辆的数量和发车时间，确保长春沥青混凝土在规定的时间内运至施工现场，并保持一定的温度。

质量检测

在长春沥青混凝土制备过程中，应定期进行质量检测：检测项目包括沥青含量、集料级配、马歇尔稳定度、流值、空隙率、饱和度等。通过检测及时发现问题，调整配合比和生产参数，确保长春沥青混凝土的质量符合设计要求。

对制备好的长春沥青混凝土进行外观检查：观察其颜色是否均匀、有无花白料、有无结团现象等。如有异常，应分析原因并采取相应的措施进行处理。

以上是长春沥青混凝土制备的一般方法，在实际生产过程中，应根据具体的工程要求、原材料特性和设备条件等，灵活调整制备工艺和参数，以确保长春沥青混凝土的质量和性能。

三、长春沥青混凝土结构形式

长春沥青混凝土按级配原则构成的结构形式主要有悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构三种，具体介绍如下：

悬浮密实结构

结构特点：采用连续级配的矿料，细集料含量较多，粗集料数量较少，粗集料以悬浮状态存在于细集料之间，形成均匀且密实的混合物。该结构具有较大的黏聚力，但内摩擦角较小，高温稳定性较差。

典型代表：AC型密级配长春沥青混凝土。

优点：由于次级细集料充分填充，混合料具有较高的密实度和强度，有助于提高路面的耐久性；高密度结构有助于抵抗水分渗透，提高路面的抗水损害能力；连续级配的结构有助于在低温下保持一定的柔性，减少裂缝的产生；混合料易于摊铺和压实，施工性较好。

不足：高温稳定性较差，在高温下容易变形出现车辙等现象；在低温或重载条件下，可能容易产生裂缝，抗裂性有限。

适用范围：适用于交通量较大、荷载较重的道路，尤其是那些需要较高稳定性和耐久性的道路，也可用于路面的表面层，以提供良好的行驶舒适性。

骨架空隙结构

结构特点：粗集料颗粒能够相互接触并形成骨架，而细集料颗粒数量较少，通过粗骨料之间的紧密嵌锁形成骨架结构，内摩擦角较大，但黏聚力较低。

典型代表：沥青碎石混合料（AM）和排水沥青混合料（OGFC）。

优点：粗骨料之间的嵌锁作用使混合料抗剪强度高，有效减缓车辙；骨料间的空隙有助于水分排出，减少路面积水；粗骨料形成的骨架稳定性好，在高温下耐热表现好，不易发生流动变形。

不足：细集料数量较少，沥青与矿料的黏结力相对较小，容易影响混合料的整体强度；较多的空隙可能导致沥青老化加速或矿料粘附性变差，进而影响混合料的耐久性；空隙结构的混合料施工技术要求精细，以确保粗骨料的正确嵌锁；由于空隙的存在，容易被杂物和灰尘堵塞，且车辆行驶时相对容易产生较高的噪音。

适用范围：适用于城市主要交通干道，以及需要快速排除路面积水的低洼或多雨地区，或者高温地区的道路建设，也可用于道路的基层或底基层，以提供必要的承载能力和耐久性。

骨架密实结构

结构特点：较多数量的断级配粗骨料形成空间骨架，发挥嵌挤锁结作用，同时由适当数量的细骨料和沥青填充骨架间的空隙，形成既嵌紧又密实的结构，内摩擦角和黏聚力均较高。

典型代表：沥青碎石玛蹄脂混合料（SMA）。

优点：由于粗骨料的嵌锁作用和细骨料的填充作用，具有较高的强度和较好的高温稳定性；密实结构减少了水分和空气的渗透，耐久性好；抗变形能力强，能有效抵抗交通荷载引起的变形。

缺点：技术要求高，需要精确控制集料的级配和沥青的含量，以确保骨架结构的形成；需要使用较多的粗集料和特定的级配设计，材料成本较高。

适用范围：适用于承受重载交通的高速公路、主要交通干道，或者对路面性能有高要求的机场跑道、港口设施等场合，同时也是路面中面层和上面层的理想选择。

四、长春沥青混凝土特点

长春沥青混凝土是一种常见的路面材料，由集料、矿粉和沥青按一定比例配制而成，具有以下特点：

路用性能方面

良好的力学性能

高强度：长春沥青混凝土中的集料相互嵌挤，沥青作为胶结料将集料牢固地粘结在一起，使其具有较高的抗压强度，能承受车辆等荷载的反复作用，适用于各种交通流量的道路。

抗疲劳性：在车辆荷载的多次重复作用下，长春沥青混凝土表现出较好的抗疲劳性能，能够经受住长期的交通压力而不易出现疲劳开裂等破坏现象，延长路面的使用寿命。

抗滑性能好

表面构造：通过合理选择集料的级配和形状，可以使长春沥青混凝土路面形成一定的表面构造深度，增加轮胎与路面之间的摩擦力，即使在潮湿条件下，也能保证车辆具有良好的制动性能和行驶稳定性，提高行车安全性。

防水性能优异

密水性：长春沥青混凝土具有良好的密水性，沥青材料填充了集料之间的空隙，形成了连续的防水膜，能够有效阻止雨水等水分渗透到路面结构内部，保护路基和基层不受水的侵蚀，从而保证道路结构的稳定性和耐久性。

使用及施工方面

施工便捷

易成型：在施工过程中，长春沥青混凝土在一定的温度条件下具有良好的流动性和可塑性，能够很容易地摊铺和压实，形成平整的路面表面。而且施工速度较快，可以在较短的时间内完成大面积的路面铺设工作，减少对交通的影响。

可修复性好：对于局部出现损坏的长春沥青混凝土路面，修复相对容易。可以采用局部挖补等方法，将损坏部分挖除，重新铺设新的长春沥青混凝土，修复后的路面与原路面能够较好地结合，恢复路面的使用性能。

适用性强

气候适应性：通过选择合适的沥青材料和配合比，长春沥青混凝土可以适应不同的气候条件。在寒冷地区，可采用低温性能好的沥青，防止路面在低温下出现开裂；在炎热地区，可采用高温稳定性好的沥青，避免路面出现车辙等病害。

道路类型适应性：长春沥青混凝土适用于各种类型的道路，包括高速公路、城市道路、乡村道路等，还可用于机场跑道、停车场等场所的路面铺设。

其他方面

降噪效果好

吸声特性：长春沥青混凝土路面具有一定的吸声作用，能够吸收车辆行驶过程中产生的部分噪声，降低道路交通噪声对周围环境的影响，改善城市居民的生活环境。

美观性好

平整光洁：长春沥青混凝土路面摊铺后表面平整、光洁，颜色均匀，给人一种整洁、美观的感觉，能够提升城市道路的整体形象，与周围的环境相协调。

可再生利用

材料回收：废弃的长春沥青混凝土可以通过回收再利用技术，将旧料进行破碎、筛分、添加新的沥青和集料等处理后，重新用于路面的铺设，有利于节约资源和保护环境，符合可持续发展的要求。