土木工程材料課件第11-12章瀝青與瀝青混合料

1、1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211.1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(zhì)瀝青中的蠟含量3(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(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)橛凶枘岬恼承粤鲃印?大部分

2、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，故亦稱彈性溶膠。4 (3) 石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（重點）1)粘性粘性大小的指標(biāo)：針入度、標(biāo)準(zhǔn)粘度粘性大小的測定 針入度(粘稠石油瀝青) 標(biāo)準(zhǔn)粘度(液體石油瀝青)52)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64)大氣穩(wěn)定性表示方法5)其它性質(zhì)溶解度閃點燃點7 (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P246 表11-382)石油瀝青的選用3)石油瀝青的摻配與稀釋911.2煤瀝青與石油瀝青相比，煤瀝青的性能特點如下：溫度敏感性較大大氣穩(wěn)定性較差塑性較差10因為含表面活性物質(zhì)較多，所以與礦料表面粘附力較強(qiáng)。防

3、腐性好。11 煤瀝青與石油瀝青簡易鑒別方法 表 瀝青與石油瀝青簡易鑒別方法1211.3 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： 瀝青能潤濕礦物填料； 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。13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14樹脂改性瀝青 聚乙烯改性瀝青聚乙烯改性瀝青 聚氯乙烯改性瀝青聚氯乙烯改性瀝青 聚丙烯改性瀝青聚丙烯改性瀝青 無規(guī)聚丙烯改性瀝青無規(guī)聚丙烯改性瀝青 苯乙烯苯乙烯丁二烯嵌段共聚物改性瀝青丁二烯嵌段共聚物改性瀝青 1511.4 瀝青及改性瀝青基防水材料防水材料的分類防水材料的分類按形狀和用途分為按形狀和用途分為 防水涂

4、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(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16 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1711.4.1 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）18二、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19防

5、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2011.4.2 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。21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22 常見高聚物改性瀝青防水卷材的特點和適用范圍 卷材名稱 特 點 適用范圍施

6、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 紫外線照射及耐老化性能單層鋪設(shè)，適合于紫外線輻射強(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

7、久性；對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、游泳池等及各類儲庫的防水、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23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2411.4.3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，需對這些縫隙填充有一定彈性、粘結(jié)性及密封性的材料。25密封材料的基本性能要求（1）擠出性：用擠注槍施工時，應(yīng)擠出流

8、暢，以保證施工省力、省時，充滿接縫。（2）抗下垂性：在填充垂直縫和頂板縫時，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，密封膏應(yīng)有流平及充滿縫隙的性能。26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(jī)硅橡膠（硅酮）密封膏（5）聚氯乙烯膠泥（PVC膠泥）2711.4 瀝青混合料一、分類1)按膠結(jié)材料種類分石油瀝青混合料(A)煤瀝青混合料(T)28 2)按施工溫度分熱拌熱鋪混合料，即瀝青與礦質(zhì)骨料(簡稱礦料)在熱態(tài)下拌和，熱態(tài)下鋪筑。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。29 3)按骨料級配類型分連續(xù)級配瀝青混

9、合料，即混合料中的礦質(zhì)骨料是按級配原則，從大到小各級粒徑按比例搭配組成的。間斷級配瀝青混合料，即骨料級配組成中缺少一個或若干個粒徑檔次。30 4)按混合料密實度分 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%。 開級配瀝青混合料，指級配主要由粗骨料組成，細(xì)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。 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612的半開式瀝青混合料，也稱為瀝青碎石混合料。31 5)按骨料最大粒徑分粗粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑為26.5mm或31.5mm的混合料。中粒式瀝青混合料，指骨料最大粒徑為16mm

10、或19mm的混合料。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。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。32二、瀝青混合料組成材料瀝青 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)、混合料類型和施工條件來確定。例如：較冷地區(qū)交通繁重情況下應(yīng)選用標(biāo)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。33 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)

11、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12。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。34 細(xì)骨料天然砂（河沙、海砂）、機(jī)制砂、石屑。干燥、潔凈、無風(fēng)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。35 填料粒徑小于0.075mm的礦質(zhì)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(xì)，施工和易性差。36 三、瀝青混合料組成結(jié)構(gòu)懸浮一密實結(jié)構(gòu)骨架一空隙結(jié)構(gòu)密實一骨架結(jié)構(gòu)37四、瀝青混合料的性能1)高溫穩(wěn)定性馬歇爾穩(wěn)定度試驗車轍試驗2)低溫抗裂性383)耐久性4)抗滑性5)施工和易性

12、39五、瀝青混合料的技術(shù)指標(biāo)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3040min，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(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)定度的百分比。402）流值：馬歇爾實驗中達(dá)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(biāo)。413）空隙率（VV）% 評價瀝青混合料密實程度的指標(biāo)。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。 空隙率大，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。424）飽和度（VFA）% 也稱瀝青填隙率，是瀝青體積占礦

13、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。43課程結(jié)束44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。45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。頁巖瀝青煤瀝青焦油瀝青石油瀝青天然瀝青地瀝青瀝青46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

14、油瀝青和普通石油瀝青。47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。48石油瀝青的樹脂(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。49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。50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(nèi)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(nèi)，溫度升高，粘性降低。

15、51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250.1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。52標(biāo)準(zhǔn)粘度 用于液體石油瀝青。 用標(biāo)準(zhǔn)粘度計測定。 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。TCdt53石油瀝青的塑性 用延度來表示。 延度測定：把瀝青制成“”形標(biāo)準(zhǔn)試件，置于延度儀內(nèi)(250.5)水中，以(50.25)cmmin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

16、裂；減小噪聲。54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。55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(nèi)，上置一直徑為9.5mm、質(zhì)量為(3.500.05)g的標(biāo)準(zhǔn)鋼球，浸入水或甘油中，以規(guī)定的速度升溫(5min)，當(dāng)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。56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(qiáng)、硬脆開裂原因： 輕質(zhì)油分揮發(fā)。 低分子化合物

17、轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿游镔|(zhì)， 即油分和樹脂逐漸減少，地瀝青質(zhì)逐漸增多。57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(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，待冷卻后再測定其質(zhì)量及針入度。 計算出蒸發(fā)損失質(zhì)量占原質(zhì)量的百分?jǐn)?shù)，稱為蒸發(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)，稱為蒸發(fā)后針入度比。58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。59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?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

18、火(有藍(lán)色閃光)時的瀝青溫度()。60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。61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(biāo)劃分牌號。例如針入度指標(biāo)為2540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(biāo)。62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

19、防腐工程。 防水、防潮石油瀝青用于防水工程。63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，。212121p100%p100pTTTT64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。65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(zhì)，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。66煤瀝青與石油瀝青的鑒別鑒別方法 石油瀝青 煤瀝青

20、 密度法 近似于 1.0gcm3 大于 1.10gcm3 錘擊法 聲啞，有彈性、韌性感 聲脆，韌性差 燃燒法 煙無色，基本無刺激性臭味 煙呈黃色，有刺激性臭味 溶液比色法 用 3050 倍汽油或煤油溶解后，將溶液滴于濾紙上，斑點呈棕色 溶解方法同左。斑點有兩圈，內(nèi)黑外棕 67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。68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(dāng)比例的粗骨料、細(xì)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)。69懸浮一密實結(jié)構(gòu) 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(qiáng)度較高，溫度敏感性強(qiáng)，高溫穩(wěn)定性差70骨架一空隙結(jié)構(gòu) 連續(xù)型開級配骨料。 較粗骨料緊密相接，形成骨架；細(xì)骨料很少，甚至沒有；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。71骨架一密實結(jié)構(gòu) 粗骨料間斷級配形成空間骨架，又有相當(dāng)數(shù)量的細(xì)骨料填充骨架空隙