巖石屬性對于瀝青混合料性能影響

巖石屬性對于瀝青混合料性能影響第一頁，共24頁。1.巖石1.1巖石分類深成巖：花崗巖正長巖輝長巖火成巖噴出巖：玄武巖安山巖輝綠巖火山巖：火山灰火山砂浮石巖石沉積巖：石灰?guī)r頁巖砂巖變質(zhì)巖：大理石巖石英巖片麻巖第二頁，共24頁。1.2石料的物理性能1）物理常數(shù)真實(shí)密度：烘干石料礦質(zhì)實(shí)體單位真實(shí)體積的質(zhì)量密度表觀密度：烘干石料單位表觀體積的質(zhì)量毛體積密度：烘干石料單位毛體積的質(zhì)量孔隙率：石料空隙體積占石料總體積的百分率。2）吸水性：石料吸入水分的能力指標(biāo)：吸水率飽水率飽水系數(shù)第三頁，共24頁。1.3石料的力學(xué)性能1）石料的抗壓強(qiáng)度按標(biāo)準(zhǔn)方法對試件進(jìn)行飽水處理后，按規(guī)定加荷速度施加荷載直至破壞2）磨耗性砂石材料磨耗性是指其抵抗撞擊、邊緣剪力和摩擦等聯(lián)合作用的能力，用磨耗率表示1.4石料的耐久性、抗凍性石料在長期使用過程中抵抗各種自然因素及有害介質(zhì)的作用，保持其原有性能而不變質(zhì)和不被破壞的能力稱為石料的耐久性第四頁，共24頁。1.5常用巖石類型花崗巖石灰?guī)r砂巖大理巖玄武巖輝長巖石英巖片麻巖...（其理化性能各有不同，實(shí)在是記不住，自己翻書看）路用石料按其所屬巖石類型分為4類4級，見下表第五頁，共24頁。2.瀝青混合料適當(dāng)比例的粗集料、細(xì)集料及填料組成的符合規(guī)定級配的礦料與瀝青結(jié)合料拌合而成的混合料的總稱第六頁，共24頁。2.1.結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的構(gòu)成τ=σtg?+Cτ——抗剪強(qiáng)度（MPa）σ——法向壓應(yīng)力（MPa）?——內(nèi)摩阻角（o）C——粘結(jié)力（MPa）第七頁，共24頁。2.2瀝青混合料結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的影響因素瀝青的粘度礦質(zhì)混合料的性能礦料比面瀝青用量可以注意到其中礦料混合料的性能與礦料比表面積這兩個影響因素與巖石屬性有極大相關(guān)第八頁，共24頁。⑵礦質(zhì)混合料的性能粒徑：最大粒徑↑→?↑C↓級配：連續(xù)密級配——C大?小連續(xù)開級配——C小?大間斷級配——C大?大顆粒表面特征：多棱角、表面粗糙→顆粒相互嵌緊→?較大瀝青與礦料的化學(xué)性質(zhì)：交互后，由于物理吸附，選擇性化學(xué)吸附和電性吸附，礦料表面對瀝青組分的選擇性吸收等作用，形成結(jié)構(gòu)瀝青，具有更高的C第九頁，共24頁。⑶礦料比面的影響礦料比面（比表面積）——單位質(zhì)量集料的總表面積A/G粗集料（d<5mm）：比面為0.5~3m2/kg細(xì)集料（d<5mm）：比面為300~2000m2/kg礦料比面積↑→瀝青膜減薄→結(jié)構(gòu)瀝青↑→C值↑第十頁，共24頁。2.2瀝青混合料的路用性能高溫穩(wěn)定性低溫抗裂性疲勞特性耐久性（水、疲勞、老化）表面功能（抗滑、降噪、排水）影響因素：瀝青的質(zhì)量，瀝青與石料相互作用的特性，礦料的級配，荷載，溫度等第十一頁，共24頁。3.巖石屬性對于瀝青混合料性能的影響綜上所述，石料的理化性質(zhì)，力學(xué)性能以及耐久性對于瀝青混合料的性能都有舉足輕重的影響。 不同巖石的路用性能各不相同，有的適用于中下面層，有的適用于上面層，有的不經(jīng)處理不能應(yīng)用，而有的石料卻各方面的指標(biāo)都非常好，適用于各層。路用石料的主要指標(biāo)為壓碎值、磨耗值、磨光值、粘附性、吸水率、視密度等。對于這些指標(biāo)，各種石料之間有著很大的區(qū)別，巖石的這些固有指標(biāo)確定了各種巖石在瀝青路面中的適用范圍。第十二頁，共24頁。 我國在JTJ032-94《瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》中對石料有下述的要求

第十三頁，共24頁。1）石料的理化性質(zhì)（1）酸堿性瀝青與石料粘附性好壞直接影響著瀝青混合料的耐久性．如果石料選擇不當(dāng)且不摻外加劑，這就很難得到穩(wěn)定的瀝青混合料礦料在混合料中與瀝青起著復(fù)雜的物理化學(xué)作用,礦料的化學(xué)性質(zhì)在很大程度上影響著混合料的物理力學(xué)性質(zhì),礦料的酸堿性會影響石料與瀝青粘附性,一般認(rèn)為堿性較強(qiáng)的石料與石油瀝青結(jié)合較好,酸性石料與石油瀝青結(jié)合較差（參見《石料堿值對瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響》第十四頁，共24頁。（2）孔隙率（不知道說的對不對）當(dāng)石料的孔隙率較高，特別是與外界相通且較粗大的開口空隙發(fā)達(dá)時，則石料的表觀密度和毛體積密度減小，相應(yīng)的吸水性加大，對石料的耐久性能和力學(xué)性能都會產(chǎn)生不良影響，相應(yīng)對瀝青混合料的耐久性也產(chǎn)生不良影響而石料的孔隙率也會直接影響到瀝青混合料的孔隙率，從而影響到瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性（引起轍槽和推移）和抗?jié)B性第十五頁，共24頁。（3）幾何性狀，表面特性集料對瀝青混合料的性能有著重要的作用，集料的幾何特性及其在混合料中的結(jié)構(gòu)形態(tài)，骨架性能和填充性能直接影響瀝青混合料性能和質(zhì)量(參見《瀝青混合料集料幾何特性與結(jié)構(gòu)研究》）研究結(jié)果表明：粗集料表面紋理與內(nèi)摩擦角、動穩(wěn)定度呈線性關(guān)系，表面紋理越大，動穩(wěn)定度越高；平均棱角性系數(shù)大于14．5％時，瀝青混合料動穩(wěn)定度提高幅度明顯；粗集料扁平顆粒含量越高，其混合料的高溫穩(wěn)定性越差，同時不同級配條件下，扁平顆粒含量對混合料高溫性能影響程度不同，骨架型級配最為敏感。（參見《粗集料性能對瀝青混合料性能的影響》）第十六頁，共24頁。（4）石料的礦物成分，化學(xué)穩(wěn)定度集料的礦物成分，化學(xué)特性影響著礦料的濕潤性，附著性和剝落性。多數(shù)天然集料都由多種礦物組合而成。影響集料在瀝青混合料中使用與礦物學(xué)有關(guān)的因素是礦料表面涂覆物與其他有害物質(zhì)的存在。這些有害物質(zhì)包括粘土、頁巖、淤泥、鐵氧化物、石膏、水溶鹽和影響與瀝青良好結(jié)合的其他軟質(zhì)顆粒。有害材料還可增加瀝青混合料的水敏感性。含有有害物質(zhì)的集料一般不能用于瀝青混合料，除非清洗或用其他方法減少雜質(zhì)。第十七頁，共24頁。（5）硬度如瀝青混合料中的骨料結(jié)構(gòu)應(yīng)選用較高硬度的石料。（6）密度2）石料的力學(xué)性能（1）磨耗性（2）石料的抗壓強(qiáng)度瀝青混合料用粗集料，可以采用碎石、破碎礫石和礦渣等。瀝青混合料用粗集料應(yīng)該潔凈、干燥、無風(fēng)化、不含雜質(zhì)、具有足夠的力學(xué)性能。作為面層材料，要求則更高。 對用于抗滑表層瀝青混合料用的粗集料，應(yīng)該選用堅硬、耐磨、韌性好的碎石或碎礫石，篩選礫石、礦渣、軟質(zhì)集料不得用于防滑表層第十八頁，共24頁。4.如何改進(jìn)石料的各種性質(zhì)對于瀝青混合料的性能起著至關(guān)重要的作用，如何才能揚(yáng)長避短，將其發(fā)揮到極致呢？例1花崗巖在我國儲藏豐富，而且石材堅硬，耐磨性好，但花崗巖石料是酸性石料，與瀝青的粘附性比較差,導(dǎo)致混合料的路用性能難以滿足工程要求（水穩(wěn)定性等）。如何改進(jìn)？《改善花崗巖瀝青混合料性能措施試驗(yàn)研究》??！--艾老師第十九頁，共24頁。摻加抗剝落劑對花崗巖瀝青混合料的水穩(wěn)定性、低溫抗裂性的改善效果優(yōu)于摻加消石灰,而其強(qiáng)度特性、高溫穩(wěn)定性的改善效果卻比摻加消石灰差。當(dāng)同時摻加抗剝落劑與消石灰后,花崗巖瀝青混合的強(qiáng)度特性、水穩(wěn)定性、高溫穩(wěn)定性及低溫抗裂性的改善效果均優(yōu)于單獨(dú)摻加的方案,特別對提高花崗巖瀝青混合料的抗凍融水損害性能與抗低溫收縮開裂性能效果更為顯著。同類研究可參見艾老師另一篇論文《石灰改善花崗巖瀝青混合料水穩(wěn)定研究》第二十頁，共24頁。例2目前中國高速公路瀝青路面抗滑表層所用粗集料主要為玄武巖或花崗巖等高強(qiáng)、耐磨的碎石，但多數(shù)地區(qū)均缺乏這種硬質(zhì)石料。因此，如何將當(dāng)?shù)厥蠎?yīng)用于高速公路瀝青路面工程是亟待解決的問題！艾老師是怎么做的？！在《石灰?guī)r與玄武巖混合粗集料壓碎特性分析》一文中，提出了混參的概念，不僅在路用性能上得到了保障而且解決了如何充分利用當(dāng)?shù)厥牡膯栴}，帶來了相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益！第二十一頁，共24頁。為揭示石灰?guī)r與玄武巖混合粗集料的壓碎特性，將其按不同比例混合摻配成５組粗集料，并進(jìn)行壓碎試驗(yàn)。通過壓碎力學(xué)指標(biāo)及各篩檔質(zhì)量剩余百分率分析，確定了在壓碎過程中各篩檔集料承受作用力的分布規(guī)律，揭示了混合粗集料中不同巖性集料在壓碎受力模式方面存在明顯的“棄弱保強(qiáng)”關(guān)系。試驗(yàn)表明：混合粗集料更易于形成“楔體效應(yīng)”，該效應(yīng)有利于礦質(zhì)混合料骨架嵌擠作用的形成，對提高混合料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性有利。研究成果為石灰?guī)r與玄武巖集料的摻配使用提供了試驗(yàn)支撐，驗(yàn)證了該摻配方案在路面工程應(yīng)用中的可行性。第二十二頁，共24頁。5.結(jié)論與建議也沒啥可以建議的，其實(shí)