沥青混凝土原材料优化设计方案

沥青混凝土原材料设计包括：沥青、骨料、填料三种，其中骨料按粒径组成又分为粗骨料（粒径2.36～19mm）、细骨料（粒径0.075～2.36mm）。其他的材料根据沥青混凝土使用部位和要求的不同需使用的辅助材料，包括：阳离子乳化沥青、塑性材料、加筋材料—加强网格、细粒料沥青混凝土、沥青玛脂（含砂子沥青玛脂）等。

1.沥青

沥青分普通沥青和改性沥青，原材料的主要性能指标分为加热前和加热后两类。

沥青加热前的特性指标有：针入度、软化点、延度、含蜡量、密度、溶解度、含灰量、闪点等。沥青加热后的特性指标有：质量损失、软化点升高、针入度比、脆点、延度等。

（1）SBS改性沥青的高温、低温性能都比较好，主要特性指标有老化前后软化点、低温延度和老化后的低温延度、针入度比等指标。

2009年12月1日颁布实施的《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计规范》（DL/T 5411—2009）在5.0.2条提出了水工沥青的技术要求。条文说明中对该技术指标的解释为：“……可作为水电工程选择沥青的依据。选择沥青时可参考重交通道路石油沥青及中、轻道路石油沥青的国家标准，也可参照我国目前已有的水工沥青行业标准和企业标准，亦可参考2004年交通部行业标准《公路沥青路面施工技术规范》中提出的‘道路石油沥青技术要求’，或可采用国外沥青及相应的标准……”，从该部分条文说明可以看出，第5.0.2条非强制性条文，水工沥青技术标准可参照条文说明中提到的标准。

（2）本工程根据国内外沥青情况并结合上水库沥青混凝土面板的相应技术要求，普通沥青来源比较了辽河石化总厂的欢喜岭水工沥青B 90号和B-70号、克拉玛依炼油厂的水工沥青70号、中海石油的水工沥青1号和2号、新加坡壳牌的壳牌沥青90号；改性沥青比较了辽河石化总厂的水工改性沥青、新加坡壳牌的SBS改性沥青。

（3）通过对上述沥青厂家的沥青进行的指标检验，并经过沥青混凝土配合比设计验证，在类比其他工程的基础上提出普通沥青和改性沥青的设计技术指标，要求上水库主坝沥青混凝土面板宜采用直馏沥青，封闭层可采用改性沥青，相关设计技术指标见表6.3-1和表6.3-2。

表6.3-1　沥青技术指标表

表6.3-2　改性沥青技术标准

（4）上水库主坝沥青混凝土面板施工期根据对原材料的检验对比最终采用的沥青是盘锦中油辽河沥青有限公司生产的欢喜岭-90号直馏沥青，封闭层采用的沥青是盘锦中油辽河沥青有限公司生产的SBS改性沥青。

2.骨料

（1）骨料按粒径组成分为粗骨料（粒径2.36～19mm）、细骨料（粒径0.075～2.36mm），细骨料也称砂，有人工砂和天然砂两种。沥青混凝土骨料应采用坚硬、致密、新鲜的、破碎的碱性岩石，保证骨料与沥青有较好的黏附性，骨料应具有合适的粒形和级配，针片状过高将影响骨料的坚固性，并且在施工过程中宜破碎，影响到沥青混凝土的力学性质。

（2）本工程骨料主要来自据坝址5.0km处流水沟料场，料场岩性为寒武系毛庄鲕状灰岩，由业主负责加工成200～300mm的半成品骨料提供沥青混凝土标（C2标）承包商，部分半成品骨料自距坝址35km处庞冯营骨料场直接购的，庞冯营骨料为奥陶系鲕状灰岩。

人工半成品骨料、粗骨料和细骨料（天然砂、人工砂）技术指标表见表6.3-3～表6.3-6。

表6.3-3　人工半成品骨料品质指标

表6.3-4　粗骨料技术指标表

表6.3-5　天然砂技术指标表

表6.3-6　人工砂技术指标表(www.xing528.com)

（3）半成品骨料经骨料加工系统加工破碎成19～13mm、13～8mm、8～5mm、5～2mm、2～0mm五级成品骨料，经沥青混凝土拌和设备进入沥青混凝土配比。

（4）细骨料采用承包商自制的人工砂和承包商采购的天然砂，施工天然砂采用当地建材贸易有限公司水洗砂，总量按不大于26%的细骨料总量控制。

3.填料

填料指粒径小于0.075mm的矿料，适量的填料可以提高包裹骨料颗粒的沥青薄膜的黏度，从而提高沥青混凝土的强度，同时还可用作填充细骨料及粗骨料的空隙。填料可采用石灰岩粉、白云岩粉，成品填料应满足表6.3-7的指标要求。

表6.3-7　填料技术指标表

填料主要来自加工沥青混凝土骨料剩余料进行现场加工成石粉。

4.沥青混凝土辅助材料

沥青混凝土的辅助材料包括加筋材料—加强网格、塑性填料、乳化沥青等。

（1）加强网格。加强网格是水工沥青混凝土的一种加筋材料，类似于水泥混凝土中的受拉筋。沥青混凝土是一种柔性混凝土，自身适应变形性能较好，但抗拉强度较低；在沥青混凝土基础不均匀变化处、沥青混凝土与其他刚性结构连接处等变形较大的部位，在沥青混凝土面板中局部增设一道变形能力大，抗拉强度高的加强网格，提高沥青混凝土面板的抗变形能力，使连接部位不致开裂。网格材料可为聚酯、聚乙烯树脂纤维或其他性能更好的同类产品。加强网格技术指标要求见表6.3-8。

表6.3-8　加强网格技术指标表

断裂伸长率指标，玻纤为3%左右，聚酯为10%～14%，承包商现场经试验研究发现：在沥青混凝土出现裂缝时，玻纤能更好地预防裂缝的发展。所以实际在本工程中采用了玻璃纤维土工格栅作为加强网格使用。该产品按照《中华人民共和国交通行业标准 交通工程土工合成材料 土工格栅》（JT/T 480—2002）进行检测，质量合格。

（2）塑性填料。塑性填料由沥青或橡胶和填充料配制而成，具有适应沥青混凝土高温施工、高延伸能力的一种塑性止水材料。为确保沥青混凝土与常规混凝土之间有效黏结，并提供一定滑移性能，在沥青混凝土和常规混凝土之间铺设一道塑性材料作为过渡。

塑性止水材料技术指标要求见表6.3-9。

表6.3-9　塑性止水材料技术指标表

（3）乳化沥青。乳化沥青是一种沥青水溶液，是将沥青材料的细颗微粒分散在含有乳化剂的水溶液中。沥青混凝土下卧排水垫层固坡、沥青混凝土和常规混凝土之间、沥青混凝土结合层间均要求喷洒乳化沥青。

参照《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF 40—2004）相关规定，采用喷洒用中裂、慢裂阳离子乳化沥青，其技术指标见表6.3-10。按规范《土石坝沥青混凝土面板和心墙设计准则》（SLJ 01—88）规定垫层固坡乳化沥青喷洒量约为0.5～2.0kg/m2，防渗层间喷洒量一般为0.5～2.0kg/m2。类比其他工程经验，上水库排水垫层固坡乳化沥青喷洒量控制在2.0kg/m2，防渗层间喷洒量控制为0.5～1.0kg/m2。

表6.3-10　乳化沥青性能指标

（4）高分子防水卷材。高分子防水卷才主要用于沥青混凝土和混凝土对接部位上部封层，保护沥青混凝土和混凝土对接嵌缝料沥青玛脂外流，同时也起到接头处明止水的作用。

防水卷材主要采用APP（SBS）改性沥青防水卷材。