瀝青和瀝青混合料特點(diǎn)及應(yīng)用

1、瀝青和瀝青混合料特點(diǎn)及應(yīng)用（一）瀝青 瀝青是一種有機(jī)膠凝材料，常溫下呈黑色或黑褐色的固體、半固體或粘稠性液體，能溶于汽油、二硫化碳等有機(jī)溶劑，但幾乎不溶于水，屬憎水材料。 概 述（二）瀝青的特點(diǎn)與用途 與礦物材料有較強(qiáng)的粘結(jié)力，具有良好的防水、抗?jié)B、耐化學(xué)侵蝕性。 在交通、建筑、水利等工程中，廣泛用作路面、防水、防潮和防護(hù)材料。（三）瀝青的種類瀝青石油瀝青地瀝青(按產(chǎn)源)天然瀝青焦油瀝青煤瀝青木瀝青頁巖瀝青 工程上使用的瀝青材料主要為石油瀝青和煤瀝青，石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)優(yōu)于煤瀝青，故應(yīng)用最廣。 石油瀝青 用石油煉制其它油品后的殘?jiān)?加工而得到的產(chǎn)品。 煤瀝青(俗稱柏油) 由煤干餾所得的煤焦 油

2、，經(jīng)再加工后得到的瀝青。7.1 瀝青材料7.1.1 石油瀝青1、定義 石油瀝青是石油(原油)經(jīng)蒸餾等方法提煉出各種輕質(zhì)油(如汽油、煤油、柴油等)及潤滑油以后的殘留物，或經(jīng)再加工而得的產(chǎn)品。2、石油瀝青的生產(chǎn)過程及特點(diǎn)（1）將石油瀝青經(jīng)常壓蒸餾和減壓蒸餾后，在蒸餾塔底所剩的黑色粘稠物稱為渣油，當(dāng)渣油技術(shù)性質(zhì)能達(dá)到某標(biāo)號(hào)瀝青的要求，即得到直餾瀝青；（2）渣油經(jīng)過再減壓蒸餾工藝，進(jìn)一步提出各種重質(zhì)油品，可得到不同稠度的直餾瀝青；（3）渣油經(jīng)過不同深度的氧化后，可以得到不同稠度的氧化瀝青或半氧化瀝青；（4）將渣油用溶劑法處理，使蠟質(zhì)溶解，瀝青脫出，稱為溶劑瀝青。(一)石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)1. 石油瀝青

3、的組成 組成及組成元素 由多種碳(8087%) 氫(1015%)化合物, 及少量非金屬衍生物(氧、硫、 氮元素等 3%)組成的混合物。(2) 主要組分 將瀝青分離為物理化學(xué)性質(zhì)相近，而且與瀝青性質(zhì)又有一定聯(lián)系的幾個(gè)組，這些組稱為組分。 瀝青中主要組分：油分、樹脂（瀝青脂膠）、瀝青質(zhì)（地瀝青質(zhì)）。(3) .石油瀝青的組分特性（表71） (a) 油分：賦予瀝青以流動(dòng)性，降低瀝青粘度與軟化點(diǎn)，含量 適當(dāng)還能增大瀝青粘度。含量過大時(shí)溫度穩(wěn)定性差。 (b) 樹脂（瀝青脂膠）：賦予瀝青具有良好的塑性和粘結(jié)性。 (c) 瀝青質(zhì)（地瀝青質(zhì)）：賦予瀝青溫度穩(wěn)定性和粘性的重要組 成。其含量愈高，則軟化點(diǎn)愈高，粘性

4、愈大，愈硬脆。2. 石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)1-瀝青質(zhì)； 2-膠質(zhì)； 3-油分(二) 石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)粘滯性耐熱性塑性溫度穩(wěn)定性耐久性其它技術(shù)指標(biāo)1. 粘滯性l粘滯性是指瀝青在外力作用下抵抗變形的能力, 反映了瀝青的軟硬程度和膠結(jié)能力. l 瀝青質(zhì)含量越多, 瀝青的粘滯性越高, 其粘結(jié)性越好. l在施工拌和中, 粘滯性高, 不易拌和均勻. 因此, 施工時(shí)常用加熱或摻入溶劑的方法降低瀝青的粘滯性。針入度及其測(cè)定l 針入度是粘稠石油瀝青的粘度指標(biāo)，表示瀝青材料抵抗剪切變形的能力。l 在一定溫度條件下，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，標(biāo)準(zhǔn)針垂直貫入瀝青試件的深度(以ll0mm計(jì))稱為針入度。 針人度值表示瀝青材料抵抗剪切

5、變形的能力。針人度 值越大，瀝青的粘度越小。針入度值P(25, 100g, 5s) 越小, 表示瀝青的粘滯性越大。l 石油瀝青的牌號(hào)就是按針入度值的大小來劃分的。針入度測(cè)定 針人度試驗(yàn)通常規(guī)定：試驗(yàn)溫度為25 oC，標(biāo)準(zhǔn)針質(zhì)量為l00g，貫人時(shí)間為5s，表示為P (25 oC，l00g，5s)。標(biāo)準(zhǔn)粘度及其測(cè)定l 標(biāo)準(zhǔn)粘度是表示液體瀝青粘度的指標(biāo)。用流出型粘度計(jì)測(cè)定。l 一定溫度(20、25、30、50或60 oC)的瀝青試樣，通過一定孔徑(3、5或10mm)的孔口流出50mL所經(jīng)歷的時(shí)間(s)，即為其標(biāo)準(zhǔn)粘度。l 標(biāo)準(zhǔn)粘度表示為C td T，上標(biāo)d代表流孔的直徑，下標(biāo)t代試驗(yàn)溫度，T代表流出

6、時(shí)間。l 試驗(yàn)溫度越高，流孔直徑越大，流出時(shí)間越長，則表示瀝青的粘度越大。2. 耐熱性l 耐熱性是指粘稠瀝青在高溫下不軟化、不流淌的性能. 可用軟化點(diǎn)(t軟)表示。 l 軟化點(diǎn)是瀝青達(dá)到特定粘性流動(dòng)狀態(tài)時(shí)的溫度,試驗(yàn)證明瀝青在軟化點(diǎn)溫度下的針入度值約為800。 l 軟化點(diǎn)越高, 瀝青的耐熱性越好。l 瀝青材料的軟化點(diǎn)應(yīng)與環(huán)境溫度相適應(yīng), 不能太低, 也不能太高.軟化點(diǎn)的測(cè)定測(cè)定方法：環(huán)球法3.5g 鋼球， 50C/min 加熱，下垂。 加熱速度過快，測(cè)定值偏高。3. 塑性l 塑性是 指瀝青材料在外力作用下，產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，仍能保持變形后形狀的性質(zhì)。l 瀝青材料采用延伸度(簡(jiǎn)稱延度

7、)表示塑性。l延度越大，表示瀝青的塑性越好。塑性好的瀝青材料能隨著構(gòu)件的變形而變形，不致產(chǎn)生裂縫，這對(duì)水工建筑物的防水作用有著重要意義. 延度的測(cè)定將一定溫度(25、15或0)的瀝青標(biāo)準(zhǔn)試件, 以一定的拉伸速度(50或100 mm/min)延伸, 試件拉斷時(shí)延伸的長度即為延伸度, 單位以cm計(jì)。通常采用的試驗(yàn)條件為溫度25, 拉伸速度50mm/min. 試驗(yàn)時(shí)拉伸速度快，瀝青延度偏小。 其它技術(shù)指標(biāo)l 溫度穩(wěn)定性l 耐久性l 脆點(diǎn)l 溶解度l 閃點(diǎn)和燃點(diǎn)(三) 石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 我國石油瀝青產(chǎn)品主要分為：（三類）l道路石油瀝青l(xiāng)建筑石油瀝青l(xiāng)普通石油瀝青 是土建及水利工程中應(yīng)用的主要瀝青產(chǎn)品

8、。 三類石油瀝青都是按針人度指標(biāo)來劃分牌號(hào)的，每個(gè)牌號(hào)還應(yīng)保證相應(yīng)的延度和軟化點(diǎn)。 針入度、軟化點(diǎn)和延伸度三個(gè)指標(biāo)是確定試驗(yàn)瀝青牌號(hào)的主要依據(jù), 常被稱為瀝青的三大技術(shù)指標(biāo). 見表72技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1道路石油瀝青 道路石油瀝青有七個(gè)牌號(hào)，牌號(hào)越高，粘性越小(即針人度越大)、塑性越好(即延度越大)、溫度敏感性越大(即軟化點(diǎn)越低)。l主要用于道路路面或車間地面等工程，一般拌 制成瀝青混凝土或?yàn)r青砂漿等拌和料使用。l 還可作密封材料和粘結(jié)劑以及瀝青涂料等。此 時(shí)一般選用粘性較大和軟化點(diǎn)較高的瀝青，如 A一60甲。 l 采用重交通量道路石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，表73。有五個(gè)牌號(hào)，對(duì)針人度、軟化點(diǎn)、延度等要求更

9、高，并提出了其它指標(biāo)(蠟含量、密度等)要求。l 較重要水利工程宜采用 AH一70、AH一90號(hào)。 2建筑石油瀝青l(xiāng) 建筑石油瀝青針人度較小(粘性較大)，軟化點(diǎn)較高(耐熱性較好)，但延伸度較小(塑性較小)。l主要用于制造油紙、油氈、防水涂料和瀝青嵌縫油膏等。它們絕大部分用于屋面及地下防水、溝槽防水及管道防腐蝕等工程。 3普通石油瀝青 l 普通石油瀝青含有害成分的蠟較多，一般含量大于5，有的高達(dá)20以上，故又稱多蠟石油瀝青。l由于含有較多的蠟，針人度較大(即粘性較小)，塑性較差。故在建筑工程上不宜直接使用。7.1.2 煤瀝青1. 定義 煤瀝青又稱焦油瀝青。在煙煤煉焦或制煤氣時(shí)，從所揮發(fā)的物質(zhì)中冷凝

10、出煤焦油，再將煤焦油繼續(xù)蒸餾出輕油、中油、重油和蒽油后所剩的殘?jiān)礊槊簽r青。2. 應(yīng)用 煤瀝青具有很好的防腐能力、良好的粘結(jié)能力。用于配制防腐涂料、膠粘劑、防水涂料、油膏以及制作油氈等。 (一)煤瀝青的組成煤瀝青主要組分如下：1. 油分 油分主要由較低分子量的液態(tài)芳香族碳?xì)浠衔锼M成。它賦予煤瀝青流動(dòng)性，但降低粘性。2. 樹脂 油可提高煤瀝青的粘性；使煤瀝青具有塑性。3. 游離碳 游離碳有利于提高煤瀝青的粘性和溫度穩(wěn)定性。但超過一定限度，將使煤瀝青變得硬脆。(二)煤瀝青的性質(zhì)特點(diǎn) 煤瀝青與石油瀝青相比，其性質(zhì)具有以下特點(diǎn)：(1)溫度穩(wěn)定性較差：溫度敏感性較大，夏天易軟化流淌，冬 天易脆裂。(

11、2)塑性較差：煤瀝青由于含有較多的游離碳，塑性降低，易 因變形而開裂。(3)大氣穩(wěn)定性差：在熱、陽光、氧氣等長期綜合作用下，其 組分容易變化，故易老化而硬脆。(4) 防腐性較好： 煤瀝青中含有蒽、酚等具有毒性和臭味的物質(zhì)，故其防腐能力較好。適用于木材等材料的防腐處理。(5) 粘結(jié)性較好：煤瀝青中含有較多的表面活性物質(zhì)，與礦物材料表面有較強(qiáng)的粘結(jié)力。l 根據(jù)煤瀝青和石油瀝青的某些特征，可按表75所列方法識(shí)別兩種瀝青。7.2 瀝青混合料 1定義 以瀝青為膠凝材料，并與級(jí)配合適的礦物質(zhì)材料(礦料)拌和均勻，經(jīng)鋪筑、成型后制成瀝青混凝土、瀝青砂漿、瀝青膠等統(tǒng)稱為瀝青混合料。 礦物質(zhì)材料又稱為礦料，包括

12、： l粗骨料指粒徑大于的礦料；l細(xì)骨料指粒徑的礦料；l 填料指粒徑小于0.075mm(或0.08mm)的礦料。 概 述 2分類(1)瀝青混凝土按所用礦料的最大粒徑分為：l 粗粒式礦料最大料徑為35mm或30mm；l 中粒式礦料最大料徑為25mm或20mm；l 細(xì)粒式礦料最大料徑為15mm或10mm；l 砂粒式礦料最大料徑為5mm。 水工瀝青混凝土礦料多選擇D max 1525mm，即細(xì)粒式和中粒式。(2) 瀝青混凝土按密實(shí)程度分為：l密級(jí)配瀝青混凝土的孔隙率小于5，主要用作防滲層材料；l開級(jí)配瀝青混凝土的孔隙率大于5，主要用作整平膠結(jié)層材料；l 瀝青碎石瀝青碎石的孔隙率大于15，滲透性強(qiáng)，主要

13、用作排水層材料。 (3) 瀝青混合料按施工方法分為：l 碾壓式瀝青混合料須用碾壓機(jī)械壓實(shí)；l 澆筑式瀝青混合料具有大的流動(dòng)性，混合料在自重作用下可自行密實(shí)。 碾壓式和澆筑式瀝青混合料在防滲墻工程中均被采用。（4）瀝青混合料按施工溫度分為：l 熱鋪瀝青混合料-是將材料加熱后，在高溫下進(jìn)行拌和、攤鋪和壓實(shí)。l 冷鋪瀝青混合料-采用稀釋瀝青或乳化瀝青配制，可在常溫下施工。3應(yīng)用 主要用途：鋪路、水工防滲、建筑防水。 水利工程中，瀝青混合料主要用作防滲和防護(hù)材料，在堤壩、渠道、貯水池等工程中廣泛應(yīng)用。l 瀝青混凝土面板 自下而上由排水層瀝青混凝土(瀝青碎石)、整平膠結(jié)層瀝青混凝土(開級(jí)配)、防滲層瀝青

14、混凝土(密級(jí)配)及封閉層瀝青膠或?yàn)r青砂漿組成。l 瀝青混凝土防滲墻 碾壓式瀝青混凝凝土和澆筑式瀝青混凝土兩種心墻。l 瀝青膠：用于混凝土壩伸縮縫或沉陷縫。 7.2.1 瀝青膠1、定義： 瀝青膠是用瀝青、粉狀或纖維狀填充料及改性添加材料配制而成。2、用途： 瀝青防水卷材鋪設(shè)防水層的粘結(jié)劑；嵌縫材料、防水涂層、瀝青砂漿防水層的底層。7.2.2 水工瀝青混凝土(瀝青砂漿)(一) 組成材料1、石油瀝青 應(yīng)根據(jù)氣候條件、建筑物工作條件、瀝青混凝土種類和施工方法等來選擇瀝青材料。l氣候炎熱地區(qū)，受荷載較大的建筑物，細(xì)粒或砂?；旌狭希瑧?yīng)選用牌號(hào)較低的瀝青；反之選用牌號(hào)較高的瀝青。l 較重要的工程宜采用AH-

15、70或AH-90重交通量道路石油瀝青；l 瀝青混凝土面板封閉層宜采用AH-50瀝青；l澆筑式瀝青混凝土工程，溫和地區(qū)宜用A60甲，寒冷地區(qū)宜用A-100甲乙，均需通過試驗(yàn)和技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證。 2. 礦料 (粗、細(xì)骨料) 瀝青混凝土礦料應(yīng)質(zhì)地堅(jiān)硬、密實(shí)、清潔、不含過量的有害雜質(zhì)，級(jí)配良好，與瀝青材料有較好的粘結(jié)性。 礦料與瀝青材料粘結(jié)能力的評(píng)定方法：粗骨料的粘附力-根據(jù)瀝青膜剝離現(xiàn)象，將骨料粘結(jié)力分為5個(gè)等級(jí)(表7-8)。水工要求不低于4級(jí)細(xì)骨料水穩(wěn)定等級(jí)-根據(jù)瀝青膜被剝落，所對(duì)應(yīng)的碳酸鈉溶液濃度，為細(xì)骨料水穩(wěn)定等級(jí)，分為10級(jí)(表7-9)。水工要求不低于4級(jí)3. 摻料 摻料是為了改善瀝青混凝土的某

16、些技術(shù)性質(zhì)而摻人的材料。l 為了提高礦料與瀝青的粘附性，增強(qiáng)抗剝離的 能力，可摻入消石灰，水泥；l 為了提高瀝青混凝土的耐熱性和低溫抗裂能力， 可摻入橡膠或合成高分子材料；l 為了提高瀝青混凝土的溫度穩(wěn)定性，可摻入石 棉。(二) 水工瀝青混凝土的技術(shù)要求 水工瀝青混凝土的主要技術(shù)要求有抗?jié)B性、穩(wěn)定性、柔性、耐久性及施工和易性等。 1抗?jié)B性 瀝青混凝土抗?jié)B性用滲透系數(shù)來評(píng)定。 防滲用密級(jí)配瀝青混凝土的滲透系數(shù)一般為10-6 10-9 mms， 排水層開級(jí)配瀝青混凝土的滲透系數(shù)可達(dá)s。 瀝青混凝土抗?jié)B性可用瀝青混凝土孔隙率來評(píng)定。當(dāng)孔隙率小于4時(shí)，滲透系數(shù)可小于10-6 mms。 瀝青混凝土抗?jié)B性

17、還隨所受壓力的增加而增大。2穩(wěn)定性穩(wěn)定性指瀝青混凝土在高溫條件下及外荷長期作用下不發(fā)生嚴(yán)重變形或流淌的性質(zhì)，又稱為高溫穩(wěn)定性。 穩(wěn)定性包括l 瀝青混凝土的穩(wěn)定性可用高溫抗壓強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性系數(shù)或斜坡流淌值及馬歇爾試驗(yàn)來評(píng)定。 常用馬歇爾試驗(yàn)的穩(wěn)定度和流值作為評(píng)定瀝青混凝土穩(wěn)定性指標(biāo)。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性溫度穩(wěn)定性(高溫不流淌、低溫不開裂)水穩(wěn)定性馬歇爾試驗(yàn)將的圓柱試件側(cè)放在加荷壓頭內(nèi)，使試件在試驗(yàn)機(jī)上以505mmmin的變形速率加荷，試件破壞時(shí)達(dá)到的最大荷載即為穩(wěn)定度(以N計(jì))，試件達(dá)到最大荷載時(shí)所發(fā)生的變形即為流值(以1/10mm計(jì))。l 水工瀝青混凝土用馬歇爾試驗(yàn)對(duì)其配合比進(jìn)行初步選擇，并用馬歇爾試驗(yàn)

18、作為施工質(zhì)量控制的主要方法。l 為提高穩(wěn)定性，應(yīng)選用軟化點(diǎn)較高、溫度穩(wěn)定性較好的瀝青，并選用級(jí)配良好的堿性巖石碎石作骨料。l 溫度升高時(shí)，瀝青材料體積膨脹，膨脹的瀝青會(huì)造成礦料顆粒間距增大，穩(wěn)定性降低。當(dāng)孔隙率大于2時(shí)，可保證瀝青混凝土具有較好的穩(wěn)定性。 初步設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)孔隙率 24 穩(wěn)定度 大于4kN流值 40 60 (0.1mm)3柔性l 柔性是指瀝青混凝土(或砂漿)在自重或外力作用下，能適應(yīng)變形而不產(chǎn)生裂縫的性能。l 柔性好的瀝青混凝土，能適應(yīng)變形而不易裂縫，即使產(chǎn)生裂縫，在高水頭壓力作用下裂縫也能自行封閉(自愈)。l 為了提高瀝青混合料的柔性，應(yīng)選用針人度較大、低溫延伸度較大的瀝青，但瀝青的軟化點(diǎn)必須能保證耐熱性的要求。4耐久性 瀝青混凝土耐久性指水飽和狀態(tài)下瀝青混凝土抗壓強(qiáng)度、馬歇爾穩(wěn)定度不嚴(yán)重降低，用水穩(wěn)定性系數(shù)和殘留穩(wěn)定度作為評(píng)定指標(biāo)。水工瀝青混凝土防滲層要求水穩(wěn)定系數(shù)不小于.。耐久性合格的瀝青混凝土，殘留穩(wěn)定度應(yīng)不小于。 5施工和易性施工