土木工程材料課件第11-12章瀝青與瀝青混合料

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(lèi)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(shù)脂(瀝青脂膠)3)地瀝青質(zhì)瀝青中的蠟含量2(2)石油瀝青的結(jié)構(gòu)（1）溶膠結(jié)構(gòu)。瀝青質(zhì)含量較少，膠團(tuán)間完全沒(méi)有引力或引力很小，在外力作用下隨時(shí)間發(fā)展的變形特性與粘性液體一樣。（2）

凝膠結(jié)構(gòu)。瀝青質(zhì)含量很多，膠團(tuán)間由吸引力而形成立體網(wǎng)狀，在外力作用下彈性效應(yīng)明顯。（3）溶一凝膠結(jié)構(gòu)。介于溶膠與凝膠之間，并有較多的樹(shù)脂，膠團(tuán)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(yīng)，當(dāng)變形增加到一定數(shù)值后，則變?yōu)橛凶枘岬恼承粤鲃?dòng)。大部分優(yōu)質(zhì)道路瀝青均配成溶-凝膠型結(jié)構(gòu)，具有粘彈性和觸變性，故亦稱(chēng)彈性溶膠。3(3)石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（重點(diǎn)）1)粘性粘性大小的指標(biāo)：針入度、標(biāo)準(zhǔn)粘度粘性大小的測(cè)定針入度(粘稠石油瀝青)標(biāo)準(zhǔn)粘度(液體石油瀝青)42)塑性技術(shù)指標(biāo)：延度3)溫度敏感性技術(shù)指標(biāo)：軟化點(diǎn)54)大氣穩(wěn)定性表示方法5)其它性質(zhì)溶解度閃點(diǎn)燃點(diǎn)6(4)石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及選用1)石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石油瀝青的牌號(hào)P246表11-372)石油瀝青的選用3)石油瀝青的摻配與稀釋811.2煤瀝青與石油瀝青相比，煤瀝青的性能特點(diǎn)如下：①溫度敏感性較大②大氣穩(wěn)定性較差③塑性較差9④因?yàn)楹砻婊钚晕镔|(zhì)較多，所以與礦料表面粘附力較強(qiáng)。⑤防腐性好。10煤瀝青與石油瀝青簡(jiǎn)易鑒別方法表瀝青與石油瀝青簡(jiǎn)易鑒別方法1111.3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(rùn)濕礦物填料；②瀝青與礦物填料之間具有較強(qiáng)的吸附力，并不為水所剝離。12橡膠改性瀝青氯丁橡膠改性瀝青丁基橡膠改性瀝青再生橡膠改性瀝青13

樹(shù)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(wú)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(lèi)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(shì)向橡膠基和樹(shù)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(gòu)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18防水涂料的基本性能要求(1)固體含量(2)耐熱度(3)柔性(4)不透水性(5)延伸性1911.4.2瀝青及改性瀝青防水卷材

按胎體分類(lèi)：有胎—原紙、無(wú)紡布、玻璃絲布無(wú)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常見(jiàn)高聚物改性瀝青防水卷材的特點(diǎn)和適用范圍卷材名稱(chēng)特點(diǎn)適用范圍施工工藝SBS改性瀝青卷材耐高、低溫性有明顯提高，卷材的彈性和耐、疲勞性明顯改善單層鋪設(shè)的屋面防水復(fù)合使用，適用于寒冷地區(qū)和結(jié)構(gòu)變形頻繁的建筑冷施工或熱熔鋪貼APP改性瀝青防水卷材具有良好的強(qiáng)度、延伸性、耐熱性、耐紫外線(xiàn)照射及耐老化性能單層鋪設(shè)，適合于紫外線(xiàn)輻射強(qiáng)烈及炎熱地區(qū)屋面熱熔或冷貼法鋪設(shè)PVC改性焦油防水卷材有良好的耐熱及耐低溫性能，最低開(kāi)卷溫度為-18℃有利于在冬季負(fù)溫下施工熱、冷施工均可再生膠改性水卷材有一定的延伸性，且低溫柔性較好，有一定的防腐能力，價(jià)格低廉變形較大，檔次較低的防水工程熱瀝青粘貼廢橡塑改性瀝青聚乙烯防水卷材綜合性能優(yōu)異：較高的彈性、延伸性、強(qiáng)度、熱可塑性、防水性、耐久性；對(duì)基層伸縮和局部變形的適應(yīng)能力強(qiáng)屋面、地下室、立交橋、水庫(kù)、游泳池等及各類(lèi)儲(chǔ)庫(kù)的防水、防潮、防滲熱、冷施工均可鋁箔橡塑改性瀝青防水著卷材綜合性能好，鋁箔水密性、氣密性、耐候性和陽(yáng)光反射性的很好的保護(hù)層作用，低溫柔性較好工業(yè)與民用建筑屋面的單層外露防水層熱、冷施工均可22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(qiáng)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(jié)構(gòu)縫和施工縫，為保證建筑物的水密性和氣密性，需對(duì)這些縫隙填充有一定彈性、粘結(jié)性及密封性的材料。24密封材料的基本性能要求（1）擠出性：用擠注槍施工時(shí)，應(yīng)擠出流暢，以保證施工省力、省時(shí)，充滿(mǎn)接縫。（2）抗下垂性：在填充垂直縫和頂板縫時(shí)，要求密封膏不流淌、不坍落、不下墜。（3）自流平性：在填注水平接縫時(shí)，密封膏應(yīng)有流平及充滿(mǎn)縫隙的性能。25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(lèi)密封膏（4）有機(jī)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(lèi)1)按膠結(jié)材料種類(lèi)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(zhì)骨料(簡(jiǎn)稱(chēng)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。283)按骨料級(jí)配類(lèi)型分①連續(xù)級(jí)配瀝青混合料，即混合料中的礦質(zhì)骨料是按級(jí)配原則，從大到小各級(jí)粒徑按比例搭配組成的。②間斷級(jí)配瀝青混合料，即骨料級(jí)配組成中缺少一個(gè)或若干個(gè)粒徑檔次。294)按混合料密實(shí)度分①密級(jí)配瀝青混合料，壓實(shí)后剩余空隙率小于10％。C型為3%～6%F型為4%～10%。②開(kāi)級(jí)配瀝青混合料，指級(jí)配主要由粗骨料組成，細(xì)骨料較少，骨料相互撥開(kāi)，壓實(shí)后剩余空隙率大于18％的開(kāi)式混合料。③半開(kāi)級(jí)配瀝青混合料，填料較少或不加填料，壓實(shí)后剩余空隙率在6％～12％的半開(kāi)式瀝青混合料，也稱(chēng)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(xì)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(yīng)根據(jù)氣候條件、交通性質(zhì)、混合料類(lèi)型和施工條件來(lái)確定。例如：較冷地區(qū)交通繁重情況下應(yīng)選用標(biāo)號(hào)較高的瀝青，低溫時(shí)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(yīng)潔凈、干燥、表面粗糙、無(wú)風(fēng)化、耐磨、與瀝青間粘附性好。應(yīng)采用堿性或中性石料。石料的酸堿性與礦物成分有關(guān)(SiO2)。提高瀝青與石料間粘附力(抗剝落性）應(yīng)采取下列措施：a.采用干燥的磨細(xì)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(xì)骨料天然砂（河沙、海砂）、機(jī)制砂、石屑。干燥、潔凈、無(wú)風(fēng)化、富有棱角、具有一定級(jí)配。用于抗滑表層時(shí)，瀝青混合料中石屑用量不超過(guò)砂用量。34④填料粒徑小于0.075mm的礦質(zhì)粉末稱(chēng)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(guò)礦料總量的2%。礦粉過(guò)細(xì)，施工和易性差。35三、瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)①懸浮一密實(shí)結(jié)構(gòu)②骨架一空隙結(jié)構(gòu)③密實(shí)一骨架結(jié)構(gòu)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(yàn)②車(chē)轍試驗(yàn)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(shù)指標(biāo)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(shí)最大的荷載(KN）。殘留穩(wěn)定度（MSo):浸水48h后穩(wěn)定度與標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定度的百分比。392）流值：馬歇爾實(shí)驗(yàn)中達(dá)到最大破壞荷載時(shí)試件的垂直變形(以0.1mm計(jì))。

評(píng)價(jià)瀝青混合料抗塑性變形能力的指標(biāo)。403）空隙率（VV）%評(píng)價(jià)瀝青混合料密實(shí)程度的指標(biāo)。指壓實(shí)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?，抗滑性和高溫穩(wěn)定性好，但強(qiáng)度低、抗?jié)B性低、耐久性低。414）飽和度（VFA）%

也稱(chēng)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(guò)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(jié)束43瀝青的主要特性瀝青是一種有機(jī)混合物；瀝青屬憎水性，具有良好的不透水性；具有較強(qiáng)的抗化學(xué)腐蝕性和電絕緣性；具有很好的粘結(jié)性和抗沖擊性；具有很好的塑性，能適應(yīng)基材的變形。44瀝青的分類(lèi)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(zhì)油及潤(rùn)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(dòng)性。47石油瀝青的樹(shù)脂(瀝青脂膠)紅褐至黑褐色粘稠狀物質(zhì)（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(jié)性。48瀝青質(zhì)（地瀝青質(zhì)）深褐色至黑色固態(tài)顆粒物質(zhì)。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(chēng)粘性或稠度，反映瀝青材料內(nèi)部阻礙其相對(duì)流動(dòng)和抵抗剪切變形的能力。組分對(duì)粘性的影響：油分多，粘性小。溫度對(duì)粘性的影響：一定溫度范圍內(nèi)，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(cè)定。針入度是在25±0.1℃條件下，以規(guī)定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針，在5s內(nèi)貫入試樣中的深度，以0.1mm為單位表示。51標(biāo)準(zhǔn)粘度用于液體石油瀝青。用標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)測(cè)定。標(biāo)準(zhǔn)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(shí)間秒數(shù)，用符號(hào)“”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(shí)間。52石油瀝青的塑性用延度來(lái)表示。延度測(cè)定：把瀝青制成“∞”形標(biāo)準(zhǔn)試件，置于延度儀內(nèi)(25±0.5)℃水中，以(5±0.25)cm／min的速度拉伸，用拉斷時(shí)的伸長(zhǎng)度(cm)表示。延度越大，塑性越好。防止開(kāi)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(diǎn)液化點(diǎn)與固化點(diǎn)之間溫度間隔的87.21%為軟化點(diǎn)。瀝青軟化點(diǎn)一般采用環(huán)球法測(cè)定。把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(nèi)，上置一直徑為9.5mm、質(zhì)量為(3.50±0.05)g的標(biāo)準(zhǔn)鋼球，浸入水或甘油中，以規(guī)定的速度升溫(5℃／min)，當(dāng)瀝青軟化下垂至規(guī)定距離(25.0mm)時(shí)的溫度即為軟化點(diǎn)，以℃計(jì)。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(yáng)光、氧氣和潮濕等因素的長(zhǎng)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(qiáng)、硬脆開(kāi)裂原因：輕質(zhì)油分揮發(fā)。低分子化合物轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿游镔|(zhì)，即油分和樹(shù)脂逐漸減少，地瀝青質(zhì)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(lái)評(píng)定。其測(cè)定方法是：先測(cè)瀝青試樣的質(zhì)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(cè)定其質(zhì)量及針入度。計(jì)算出蒸發(fā)損失質(zhì)量占原質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)為蒸發(fā)損失百分率；標(biāo)出蒸發(fā)后針入度占原針入度的百分?jǐn)?shù)，稱(chēng)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(jī)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(zhì)的含量，即純凈程度。58石油瀝青的閃點(diǎn)也稱(chēng)閃火點(diǎn)，指加熱瀝青至揮發(fā)出的可燃?xì)怏w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(lán)色閃光)時(shí)的瀝青溫度(℃)。59石油瀝青的燃點(diǎn)也稱(chēng)著火點(diǎn)，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(shí)瀝青的溫度即為燃點(diǎn)(t)。燃點(diǎn)溫度比閃點(diǎn)溫度高約10℃。60石油瀝青的牌號(hào)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(biāo)劃分牌號(hào)。例如針入度指標(biāo)為25～40的建筑石油瀝青，其牌號(hào)為30（即30號(hào)瀝青）。防水、防潮石油瀝青按針入度指數(shù)劃分牌號(hào)，還增加了保證低溫變形性能的脆點(diǎn)指標(biāo)。61石油瀝青的選用根據(jù)工程性質(zhì)(道路、房屋、防腐等)及當(dāng)?shù)貧夂驐l件，所處工程部位(屋面或地下等)來(lái)選用不同品種和牌號(hào)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(diǎn)，℃；T1——較軟石油瀝青軟化點(diǎn)，℃；T2——較硬石油瀝青軟化點(diǎn)，℃。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(zhì)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(guò)程中的揮發(fā)物質(zhì)，經(jīng)冷凝而成黑色粘生液體稱(chēng)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?jiān)礊槊簽r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(xì)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(chēng)。由適當(dāng)比例的粗骨料、細(xì)骨料及填料與瀝青拌和、壓實(shí)，剩余空隙率小于10％的混合料，簡(jiǎn)稱(chēng)瀝青混凝土(AC)；剩余空隙率在10％以上的混合料，簡(jiǎn)稱(chēng)瀝青碎石(AM)。68懸浮一密實(shí)結(jié)構(gòu)連續(xù)型密級(jí)配骨料各級(jí)骨料懸浮于次級(jí)骨料及瀝青膠漿之間密實(shí)度與強(qiáng)度較高，溫度敏感性強(qiáng)，高溫穩(wěn)定性差69骨架一空隙結(jié)構(gòu)連續(xù)型開(kāi)級(jí)配骨料。較粗骨料緊密相接，形成骨架；細(xì)骨料很少，甚至沒(méi)有；較粗骨料緊密相接，形成骨架。粘結(jié)力較弱，受瀝青影響小，溫度穩(wěn)定性好。70