土木工程材料第11-12章瀝青與瀝青混合料課件

第11-12章瀝青與瀝青混合料瀝青的概述瀝青的主要特性瀝青的分類及土木工程中常用的瀝青111.1石油瀝青(1)石油瀝青的組分(按分子量分組)1)油分2)樹脂(瀝青脂膠)3)地瀝青質瀝青中的蠟含量2(2)石油瀝青的結構（1）溶膠結構。瀝青質含量較少，膠團間完全沒有引力或引力很小，在外力作用下隨時間發(fā)展的變形特性與粘性液體一樣。（2）

凝膠結構。瀝青質含量很多，膠團間由吸引力而形成立體網(wǎng)狀，在外力作用下彈性效應明顯。（3）溶一凝膠結構。介于溶膠與凝膠之間，并有較多的樹脂，膠團間有一定吸引力，在常溫下受力變形的最初階段呈現(xiàn)出明顯的彈性效應，當變形增加到一定數(shù)值后，則變?yōu)橛凶枘岬恼承粤鲃?。大部分?yōu)質道路瀝青均配成溶-凝膠型結構，具有粘彈性和觸變性，故亦稱彈性溶膠。32)塑性技術指標：延度3)溫度敏感性技術指標：軟化點54)大氣穩(wěn)定性表示方法5)其它性質溶解度閃點燃點6(4)石油瀝青的技術標準及選用1)石油瀝青的技術標準石油瀝青的牌號P246表11-372)石油瀝青的選用3)石油瀝青的摻配與稀釋8④因為含表面活性物質較多，所以與礦料表面粘附力較強。⑤防腐性好。1011.3改性石油瀝青礦物填料改性瀝青摻入礦物填料的前提條件：①瀝青能潤濕礦物填料；②瀝青與礦物填料之間具有較強的吸附力，并不為水所剝離。12

樹脂改性瀝青

聚乙烯改性瀝青聚氯乙烯改性瀝青聚丙烯改性瀝青無規(guī)聚丙烯改性瀝青苯乙烯—丁二烯嵌段共聚物改性瀝青

1411.4瀝青及改性瀝青基防水材料防水材料的分類按形狀和用途分為防水涂料防水卷材、片材密封材料防水材料的發(fā)展趨勢向橡膠基和樹脂基防水材料或高聚物改性瀝青系列發(fā)展；油氈的胎體由紙?zhí)ハ虿＠w或化纖方面方向發(fā)展；密封材料和防水材料由低塑性產(chǎn)品向高彈性、高耐外性產(chǎn)品的方向發(fā)展；防水層的構造由多層向單層發(fā)展；施工方法由熱熔法向冷貼法發(fā)展15按基本成分分為瀝青基防水材料改性瀝青基防水材料高聚物基防水材料1611.4.1防水涂料

施工方法：熱施工、冷施工（常溫）一、瀝青基防水涂料1)冷底子油、乳化瀝青2)瀝青膠（瑪蹄脂）17二、改性瀝青防水涂料再生橡膠改性瀝青防水涂料氯丁橡膠改性瀝青防水涂料SBS改性瀝青防水涂料聚氨酯防水涂料硅橡膠防水涂料丙烯酸酯防水涂料1811.4.2瀝青及改性瀝青防水卷材

按胎體分類：有胎—原紙、無紡布、玻璃絲布無胎瀝青防水卷材是用纖維織物、纖維氈等胎體浸涂瀝青，表面撒布粉狀、粒狀或片狀材料制成的可卷曲的片狀防水材料。20高聚物改性瀝青防水卷材定義：以合成高分子聚合物改性瀝青為涂蓋層，纖維織物或纖維氈為胎體，粉狀、粒狀、片狀或薄膜材料為覆面材料制得的可卷曲片狀防水材料。（1）SBS改性瀝青防水卷材（2）APP改性瀝青防水卷材（3）其他品種高聚物改性瀝青防水卷材21防水卷材的基本性能要求1）不透水性2）溫度穩(wěn)定性3）強度、抗斷裂性及延伸性4）低溫柔韌性5）大氣穩(wěn)定性2311.4.3密封材料

定義：在土木工程中，常出現(xiàn)大量的建筑結構縫和施工縫，為保證建筑物的水密性和氣密性，需對這些縫隙填充有一定彈性、粘結性及密封性的材料。24常用密封材料（1）聚氨酯密封膏（2）聚硫橡膠密封膏（3）丙烯酸類密封膏（4）有機硅橡膠（硅酮）密封膏（5）聚氯乙烯膠泥（PVC膠泥）2611.4瀝青混合料一、分類1)按膠結材料種類分石油瀝青混合料(A)煤瀝青混合料(T)272)按施工溫度分①熱拌熱鋪混合料，即瀝青與礦質骨料(簡稱礦料)在熱態(tài)下拌和，熱態(tài)下鋪筑。②常溫瀝青混合料，即采用乳化瀝青或稀釋瀝青與礦料在常溫下拌和、鋪筑。284)按混合料密實度分①密級配瀝青混合料，壓實后剩余空隙率小于10％。C型為3%～6%F型為4%～10%。②開級配瀝青混合料，指級配主要由粗骨料組成，細骨料較少，骨料相互撥開，壓實后剩余空隙率大于18％的開式混合料。③半開級配瀝青混合料，填料較少或不加填料，壓實后剩余空隙率在6％～12％的半開式瀝青混合料，也稱為瀝青碎石混合料。305)按骨料最大粒徑分①粗粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑為26.5mm或31.5mm的混合料。②中粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑為16mm或19mm的混合料。③細粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑為9.5mm或13.2mm的混合料。④砂粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑等于或小于4.75mm的混合料。31二、瀝青混合料組成材料①瀝青主要是道路石油瀝青。瀝青的選用應根據(jù)氣候條件、交通性質、混合料類型和施工條件來確定。例如：較冷地區(qū)交通繁重情況下應選用標號較高的瀝青，低溫時有較好的變形能力，但夏季高溫穩(wěn)定性不足。32②粗骨料碎石、破碎礫石和鋼渣、礦渣等。石料應潔凈、干燥、表面粗糙、無風化、耐磨、與瀝青間粘附性好。應采用堿性或中性石料。石料的酸堿性與礦物成分有關(SiO2)。提高瀝青與石料間粘附力(抗剝落性）應采取下列措施：a.采用干燥的磨細消石灰或生石灰粉、水泥作為填料的一部分，其用量為礦料總量的1％～2％。b.在瀝青中摻加抗剝離劑。c.將粗骨料用石灰漿處理后使用。33③細骨料天然砂（河沙、海砂）、機制砂、石屑。干燥、潔凈、無風化、富有棱角、具有一定級配。用于抗滑表層時，瀝青混合料中石屑用量不超過砂用量。34④填料粒徑小于0.075mm的礦質粉末稱為填料。干燥、潔凈、泥土少。巖石粉、水泥、石灰、粉煤灰。用量不宜超過礦料總量的2%。礦粉過細，施工和易性差。35三、瀝青混合料組成結構①懸浮一密實結構②骨架一空隙結構③密實一骨架結構36四、瀝青混合料的性能1)高溫穩(wěn)定性①馬歇爾穩(wěn)定度試驗②車轍試驗2)低溫抗裂性373)耐久性4)抗滑性5)施工和易性38五、瀝青混合料的技術指標1）穩(wěn)定度與殘留穩(wěn)定度馬歇爾穩(wěn)定度（MS)：圓柱型試件在60℃水中30～40min，以50mm/min速度加荷，破壞時最大的荷載(KN）。殘留穩(wěn)定度（MSo):浸水48h后穩(wěn)定度與標準穩(wěn)定度的百分比。392）流值：馬歇爾實驗中達到最大破壞荷載時試件的垂直變形(以0.1mm計)。

評價瀝青混合料抗塑性變形能力的指標。403）空隙率（VV）%評價瀝青混合料密實程度的指標。指壓實瀝青混合料中空隙體積占瀝青混合料總體積的百分率?？障堵蚀螅够院透邷胤€(wěn)定性好，但強度低、抗?jié)B性低、耐久性低。414）飽和度（VFA）%

也稱瀝青填隙率，是瀝青體積占礦料間隙體積的百分率。飽和度小，瀝青不能充分裹覆礦料，影響瀝青混合料的粘聚性。飽和度過大，瀝青混合料的空隙率小，夏季瀝青體積膨脹，引起泛油，降低瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。42課程結束43瀝青的主要特性瀝青是一種有機混合物；瀝青屬憎水性，具有良好的不透水性；具有較強的抗化學腐蝕性和電絕緣性；具有很好的粘結性和抗沖擊性；具有很好的塑性，能適應基材的變形。44瀝青的分類土木工程中常用的主要是石油瀝青和少量煤瀝青。45石油瀝青石油瀝青是石油原油經(jīng)蒸餾提煉出各種輕質油及潤滑油后的殘留物加工后得到；分為：道路石油瀝青、建筑石油瀝青、防水、防潮石油瀝青和普通石油瀝青。46石油瀝青的油分淡黃色或紅褐色的油狀液體。分子量最小、密度最小的組分。含量為45%～60％。油分賦予瀝青以流動性。47石油瀝青的樹脂(瀝青脂膠)紅褐至黑褐色粘稠狀物質（半固體）。分子量比油分大。含量為15%～30％。使瀝青具有良好的塑性和粘結性。48瀝青質（地瀝青質）深褐色至黑色固態(tài)顆粒物質。分子量最大。含量在5%～30％。降低石油瀝青的溫度敏感性和塑性，增加粘性和硬脆性。49石油瀝青的粘滯性粘滯性又稱粘性或稠度，反映瀝青材料內部阻礙其相對流動和抵抗剪切變形的能力。組分對粘性的影響：油分多，粘性小。溫度對粘性的影響：一定溫度范圍內，溫度升高，粘性降低。50針入度用于固態(tài)或半固態(tài)石油瀝青。用針入度儀測定。針入度是在25±0.1℃條件下，以規(guī)定質量的標準針，在5s內貫入試樣中的深度，以0.1mm為單位表示。51標準粘度用于液體石油瀝青。用標準粘度計測定。標準粘度是在20℃、25℃、30℃或60℃、3mm、5mm或10mm的孔口流出50cm3瀝青所需的時間秒數(shù)，用符號“”表示，d為流孔直徑，t為試樣溫度，T為流出50cm3瀝青所需的時間。52石油瀝青的塑性用延度來表示。延度測定：把瀝青制成“∞”形標準試件，置于延度儀內(25±0.5)℃水中，以(5±0.25)cm／min的速度拉伸，用拉斷時的伸長度(cm)表示。延度越大，塑性越好。防止開裂；減小噪聲。53石油瀝青的溫度敏感性指石油瀝青的粘性和塑性隨溫度的變化而變化的程度。54石油瀝青的軟化點液化點與固化點之間溫度間隔的87.21%為軟化點。瀝青軟化點一般采用環(huán)球法測定。把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內，上置一直徑為9.5mm、質量為(3.50±0.05)g的標準鋼球，浸入水或甘油中，以規(guī)定的速度升溫(5℃／min)，當瀝青軟化下垂至規(guī)定距離(25.0mm)時的溫度即為軟化點，以℃計。55石油瀝青的大氣穩(wěn)定性大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等因素的長期綜合作用下抵抗老化的性能，即瀝青材料的耐久性。老化：塑性降低、粘性增強、硬脆開裂原因：輕質油分揮發(fā)。低分子化合物轉變?yōu)楦叻肿游镔|，即油分和樹脂逐漸減少，地瀝青質逐漸增多。56大氣穩(wěn)定性的表示方法以加熱蒸發(fā)損失百分率和加熱前后針入度比來評定。其測定方法是：先測瀝青試樣的質量及其針入度，然后將試樣置于烘箱中，在160℃下加熱蒸發(fā)5h，待冷卻后再測定其質量及針入度。計算出蒸發(fā)損失質量占原質量的百分數(shù)，稱為蒸發(fā)損失百分率；標出蒸發(fā)后針入度占原針入度的百分數(shù)，稱為蒸發(fā)后針入度比。57石油瀝青的溶解度指石油瀝青在有機溶劑(如三氯乙烯、四氯化碳等)中溶解的百分率，表示石油瀝青中有效物質的含量，即純凈程度。58石油瀝青的閃點也稱閃火點，指加熱瀝青至揮發(fā)出的可燃氣體與空氣的混合物在規(guī)定條件下與火焰接觸，初次閃火(有藍色閃光)時的瀝青溫度(℃)。59石油瀝青的燃點也稱著火點，指加熱瀝青產(chǎn)生的氣體與空氣的混合物，與火焰接觸能持續(xù)燃燒5s以上，此時瀝青的溫度即為燃點(t)。燃點溫度比閃點溫度高約10℃。60石油瀝青的牌號道路石油瀝青、建筑石油瀝青和普通石油瀝青按針入度指標劃分牌號。例如針入度指標為25～40的建筑石油瀝青，其牌號為30（即30號瀝青）。防水、防潮石油瀝青按針入度指數(shù)劃分牌號，還增加了保證低溫變形性能的脆點指標。61石油瀝青的選用根據(jù)工程性質(道路、房屋、防腐等)及當?shù)貧夂驐l件，所處工程部位(屋面或地下等)來選用不同品種和牌號的瀝青。道路石油瀝青用于道路工程。建筑石油用于建筑防水和防腐工程。防水、防潮石油瀝青用于防水工程。62石油瀝青的摻配P1——較軟石油瀝青用量，％；P2——較硬石油瀝青用量，％；T——摻配后的石油瀝青軟化點，℃；T1——較軟石油瀝青軟化點，℃；T2——較硬石油瀝青軟化點，℃。63石油瀝青的稀釋石油瀝青采用汽油、煤油、柴油等石油產(chǎn)品系列的輕質油料作稀釋劑。煤瀝青采用煤焦油、重油、蒽油等煤產(chǎn)品系列的油料作稀釋劑。64煤瀝青煤瀝青是生產(chǎn)焦炭和煤氣的副產(chǎn)物。煙煤在干餾過程中的揮發(fā)物質，經(jīng)冷凝而成黑色粘生液體稱為煤焦油，再經(jīng)分餾加工提取輕油、中油、重油及蒽油之后所得殘渣即為煤瀝青。65煤瀝青與石油瀝青的鑒別66礦物填料改性瀝青礦物填料有粉狀和纖維狀兩種，常用的填料有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉絨、云母粉、磨細砂、粉煤灰、水泥、高嶺土、白堊粉等。提高瀝青的粘性和耐熱性，減小瀝青的溫度敏感性。67瀝青混合料瀝青混合料是瀝青混凝土混合料和瀝青碎石混合料的總稱。由適當比例的粗骨料、細骨料及填料與瀝青拌和、壓實，剩余空隙率小于10％的混合料，簡稱瀝青混凝土(AC)；剩余空隙率在10％以上的混合料，簡稱瀝青碎石(AM)。68懸浮一密實結構連續(xù)型密級配骨料各級骨料懸浮于次級骨料及瀝青膠漿之間密實度與強度較高，溫度敏感性強，高溫穩(wěn)定性差69骨架一空隙結構連續(xù)型開級配骨料。較粗骨料緊密相接，形成骨架；細骨料很少，甚至沒有；較粗骨料緊密相接，形成骨架。粘結力較弱，受瀝青影響小，溫度穩(wěn)定性好。70骨架一密實結構粗骨料間斷級配形成空間骨架，又有相當數(shù)量的細骨料填充骨架空隙。較強的粘結力，較高的抗剪強度。因間斷級配而易離析。71高溫穩(wěn)定性指在夏季高溫(通常取60℃)條件下，經(jīng)車輛荷載反