建筑材料講稿瀝青

建筑材料講稿瀝青第1頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)瀝青1.石油瀝青石油瀝青是由石油原油經(jīng)蒸餾提煉出各種輕質油（如汽油、柴油等）及潤滑油以后的殘留物，再經(jīng)過加工而得的產(chǎn)品。1.1石油瀝青的組分石油瀝青是由許多高分子碳氫化合物及其非金屬（主要為氧、硫、氮等）衍生物組成的復雜混合物。將瀝青中化學成分及性質極為接近，并且與物理力學性質有一定關系的成分，劃分為若干個組，這些組就稱為“組分”。

第2頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月

瀝青中各組分的主要特性簡述如下：（１）油分。油分為淡黃色至紅褐色的油狀液體，是瀝青中分子量最小和密度最小的組分，密度介于0.7～1.0ｇ／cm3之間。在170°Ｃ較長時間加熱，油分可以揮發(fā)。油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳和丙酮等有機溶劑中，但不溶于酒精。油分賦予瀝青以流動性。第3頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月(２)樹脂（瀝青脂膠）。瀝青脂膠為黃色至黑褐色粘稠狀物質（半固體），分子量比油分大（600～1000），密度為1.0～1.1g／cm3。瀝青脂膠中絕大部分屬于中性樹脂。中性樹脂能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有機溶劑，但在酒精和丙酮中難溶解或溶解度很低，它賦予瀝青以良好的粘結性、塑性和可流動性。中性樹脂含量增加，石油瀝青的延度和粘結力等品質愈好。另外，瀝青樹脂中還含有少量的酸性樹脂，即地瀝青酸和地瀝青酸酐，是瀝青中的表面活性物質。它改善了石油瀝青對礦物材料的浸潤性，特別是提高了對碳酸鹽類巖石的粘附性，并有利于石油瀝青的可乳化性。瀝青脂膠使石油瀝青具有良好的塑性和粘結性。第4頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（３）地瀝青質（瀝青質）。地瀝青質為深褐色至黑色固態(tài)無定形物質（固體粉末），分子量比樹脂更大（1000以上），密度大于1g／cm3，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力強，對光的敏感性強，感光后就不能溶解。地瀝青質是決定石油瀝青溫度敏感性、粘性的重要組成部分，其含量愈多，則軟化點愈高，粘性愈大，即愈硬脆。另外，石油瀝青中還含２～３％的瀝青碳和似碳物，是石油瀝青中分子量最大的。它降低石油瀝青的粘結力。石油瀝青中還含有蠟，它會降低石油瀝青的粘結性和塑性，同時對溫度特別敏感（即溫度穩(wěn)定性差）。所以蠟是石油瀝青的有害成分。第5頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2石油瀝青的膠體結構油分、樹脂和地瀝青質是石油瀝青的三大組分，其中油分和樹脂可以互相溶解，樹脂能浸潤地瀝青質，并在地瀝青質的超細顆粒表面形成樹脂薄膜。所以石油瀝青的結構是以地瀝青質為核心，周圍吸附部分樹脂和油分的互溶物而構成膠團，無數(shù)膠團分散在油分中而形成膠體結構。根據(jù)瀝青中各組分的相對比例不同，膠體結構可分為溶膠型、凝膠型和溶凝膠型三種類型。第6頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）溶膠結構。地瀝青質含量較少，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。直餾瀝青的結構多為溶膠結構。（2）

凝膠結構。凝膠結構地瀝青質含量很多，膠團間有引力形成立體網(wǎng)狀，地瀝青質分散在網(wǎng)格之間，在外力作用下彈性效應明顯。氧化瀝青多屬于凝膠結構。（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。第7頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.3石油瀝青的技術性質（1）粘滯性石油瀝青的粘滯性又稱粘性。粘滯性應以絕對粘度表示，但因其測定方法較復雜，故工程中常用相對粘度（條件粘度）來表示粘滯性，對使用粘稠（半固體或固體）的石油瀝青用針入度表示，對液體石油瀝青則用粘滯度表示。第8頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月粘稠石油瀝青的針入度是在規(guī)定溫度（25℃）條件下，以規(guī)定質量（100ｇ）的標準針，在規(guī)定時間（５s）內貫入試樣中的深度來表示，單位以1/10mm計。針入度反映了石油瀝青抵抗剪切變形的能力。針入度值越小，表明粘度越大。（P317附圖6-1）粘滯度是將一定量的液體瀝青，在某溫度下經(jīng)一定直徑的小孔流出50cm3所需的時間，以秒表示。常用符號“CdtT”表示粘滯度，其中ｄ為小孔直徑（mm），ｔ為試樣溫度，Ｔ為流出50cm3瀝青的時間。ｄ有10、５、３mm三種，ｔ通常為25℃或60℃。第9頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）塑性塑性指石油瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，仍能保持變形后的形狀的性質。瀝青的塑性對沖擊振動荷載有一定吸收能力，并能減少摩擦時的噪聲，故瀝青是一種優(yōu)良的道路路面材料。石油瀝青的塑性用延度表示。延度愈大，塑性愈好。延度測定是把瀝青制成“８”字形標準試件，置于延度儀內25℃水中，以5cm／min的速度拉伸，用拉斷時的伸長度來表示，單位用cm計。（P319附圖6-2）第10頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（３）溫度敏感性溫度敏感性是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。由于瀝青是一種高分子非晶態(tài)熱塑性物質，故沒有一定的熔點。瀝青的粘滯性和塑性隨溫度變化而變化。石油瀝青中地瀝青質含量較多時，其溫度敏感性較小。在工程中使用時往往加入滑石粉、石灰石粉等礦物填料，以減小其溫度敏感性。瀝青中含蠟量較多時，則會產(chǎn)生溫度較高（60℃左右）時就發(fā)生流淌，在溫度較低時又易變硬開裂。第11頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月溫度敏感性以軟化點指標表示。由于瀝青材料從固態(tài)至液態(tài)有一定的變態(tài)間隔，故規(guī)定以其中某一狀態(tài)作為從固態(tài)轉變到粘流態(tài)的起點，相應的溫度則稱為瀝青的軟化點。瀝青軟化點一般采用‘環(huán)與球法’測定。它是把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸（直徑15.88mm，高６mm）的銅環(huán)內，試樣上放置一標準鋼球（直徑9.53mm，質量3.5ｇ），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（25.4mm）時的溫度即為其軟化點，以攝氏度（℃）計。（P321附圖6-3）第12頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月另外，瀝青的脆點是反映溫度敏感性的另一個指標，它是指瀝青從高彈態(tài)轉到玻璃態(tài)過程中的某一規(guī)定狀態(tài)的相應溫度，該指標主要反映瀝青的低溫變形能力。寒冷地區(qū)應用的瀝青應考慮瀝青的脆點。瀝青的軟化點愈高，脆點愈低，則瀝青的溫度敏感性越小。第13頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（４）大氣穩(wěn)定性石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等大氣因素的長期綜合作用下抵抗老化的性能，稱為大氣穩(wěn)定性。也是瀝青材料的耐久性。在大氣因素的綜合作用下，瀝青中各組分會發(fā)生不斷遞變，低分子化合物將逐步轉變成高分子物質，即油分和樹脂逐漸減少，而地瀝青質逐漸增多。石油瀝青隨著時間的進展，流動性和塑性將逐漸減小，硬脆性逐漸增大，直至脆裂。這個過程稱為石油瀝青的“老化”。所以大氣穩(wěn)定性即為瀝青抵抗老化的性能。第14頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月石油瀝青的大氣穩(wěn)定性以加熱蒸發(fā)損失百分率和加熱前后針入度比來評定。其測定方法是：先測定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；測得蒸發(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。蒸發(fā)損失百分數(shù)愈小和蒸發(fā)后針入度比愈大，則表示瀝青的大氣穩(wěn)定性愈好，即‘老化”愈慢。以上四種性質是石油瀝青材料的主要性質，前三項是劃分石油瀝青牌號的依據(jù)。此外，為評定瀝青的品質和保證施工安全，還應了解石油瀝青的溶解度、閃點和燃點等性質。第15頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.4石油瀝青的技術標準及應用（１）石油瀝青的技術標準根據(jù)我國現(xiàn)行石油瀝青標準，在工程建設中常用的石油瀝青分道路石油瀝青、建筑石油瀝青和普通石油瀝青等，各品種按技術性質劃分牌號。不同石油瀝青的技術指標要求見表10-1、10-2、10-3。從表10-1、10-2、10-3可以看出，道路石油瀝青、建筑石油瀝青和普通石油瀝青都是按針入度指標來劃分牌號的。在同一品種石油瀝青材料中，牌號愈小，瀝青愈硬；牌號愈大，瀝青愈軟。同時隨著牌號增加，瀝青的粘性減?。ㄡ樔攵仍黾樱苄栽黾樱ㄑ佣仍龃螅?，而溫度敏感性增大（軟化點降低）第16頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第17頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第18頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第19頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）石油瀝青的應用在選用瀝青材料時，應根據(jù)工程性質（房屋、道路、防腐）及當?shù)貧夂驐l件、所處工程部位（屋面、地下）來選用不同品種和牌號的瀝青。道路石油瀝青牌號較多，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、瀝青拌合料或瀝青砂漿等使用。建筑石油瀝青粘性較大，耐熱性較好，但塑性較小，主要用作制造油氈、油紙、防水涂料和瀝青膠。它們絕大部分用于屋面及地下防水溝槽防水、防腐蝕及管道防腐等工程。對于屋面防水工程，應注意防止過分軟化。第20頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月為避免夏季流淌，屋面用瀝青材料的軟化點還應比當?shù)貧鉁叵挛菝婵赡苓_到的最高溫度高20℃以上。但軟化點也不宜選擇過高，否則冬季低溫易發(fā)生硬脆甚至開裂。對一些不易受溫度影響的部位，可選用牌號較大的瀝青。普通石油瀝青含蠟較多，其一般含量大于5％，有的高達20％以上（稱多蠟石油瀝青），因而溫度敏感性大，故在工程中不直單獨使用，只能與其他種類石油瀝青摻配使用。第21頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.5石油瀝青的摻配與稀釋當不能獲得合適牌號的瀝青時，可采用兩種牌號的石油瀝青摻配使用，但不能與煤瀝青相摻。兩種石油瀝青的摻配比例可用下式估算：式中 Ｑ1——較軟石油瀝青用量（％）； Ｑ2——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（℃）。以估算的摻配比例和其鄰近的比例（５％～10％）進行試配（混合熬制均勻），測定摻配后瀝青的軟化點，然后繪制“摻配比一軟化點”關系曲線，即可從曲線上確定出所要求的摻配比例。第22頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.煤瀝青煤瀝青是煉焦廠或煤氣廠的副產(chǎn)品。煙煤在干餾過程中的揮發(fā)物質，經(jīng)冷凝而成黑色粘性液體稱為煤焦油，煤焦油經(jīng)分餾加工提取輕油、中油、重油、蒽油以后，所得殘渣即為煤瀝青。2.1煤瀝青的特性煤瀝青的主要組分為油分、脂膠、游離碳等，常含有少量酸、堿物質。由于煤瀝青的組分和石油瀝青不同，故其性能也不同，主要表現(xiàn)在溫度敏感性大，大氣穩(wěn)定性較差，塑性較差。煤瀝青中的酸、堿物質都是表面活性物質，由于含表面活性物質較多，故與礦料表面的粘附力較好；防腐性好。因含酚、蒽等有毒物質，防腐蝕能力較強，故適用于木材的防腐處理。第23頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2煤瀝青與石油瀝青的鑒別方法2.3煤瀝青的應用煤瀝青具有很好的防腐能力、良好的粘結能力。因此可用于配制防腐涂料、膠粘劑、防水涂料，油膏以及制作油氈等。第24頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.改性石油瀝青3.1礦物填料改性瀝青在瀝青中加入一定數(shù)量的礦物填充料，可以提高瀝青的粘性和耐熱性，減小瀝青的溫度敏感性，同時也減少了瀝青的耗用量，主要適用于生產(chǎn)瀝青膠。（１）常用礦物填料礦物填料有粉狀和纖維狀兩種，常用的有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉絨和云母粉等。第25頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（２）礦物填充料改性機理由于瀝青對礦物填充料的潤濕和吸附作用，瀝青可以單分子狀態(tài)排列在礦物顆粒（或纖維）表面，形成結合力牢固的瀝青薄膜，稱之為“結構瀝青”。結構瀝青具有較高的粘性和耐熱性等，但是礦物填充料的摻入量要適當，一般摻量為２０％～４０％時，可以形成恰當?shù)慕Y構瀝青膜層。3.2樹脂改性瀝青用樹脂改性石油瀝青，可以改善瀝青的耐寒性、耐熱性、粘結性和不透氣性。在生產(chǎn)卷材、密封材料和防水涂料等產(chǎn)品時均需應用。常用的樹脂有：古馬隆樹脂，聚乙烯，聚丙烯，酚醛樹脂及天然松香等。第26頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.3橡膠改性瀝青（１）氯丁橡膠改性瀝青石油瀝青中摻入氯丁橡膠后，可使其氣密性、低溫柔性、耐化學腐蝕性、耐光、耐臭氧性、耐候性和耐燃性等得到大大改善。氯丁橡膠摻入的方法有溶劑法和水乳法。溶劑法是先將氯丁橡膠溶于一定的溶劑（如甲苯）中形成溶液，然后摻入液態(tài)瀝青中并混合均勻即可。水乳法是將橡膠和石油瀝青分別制成乳液，然后混合均勻即可使用。第27頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）丁基橡膠改性瀝青丁基橡膠瀝青的配制方法與氯丁橡膠瀝青類似。（３）熱塑性丁苯橡膠（SBS）改性瀝青SBS熱塑性橡膠兼有橡膠和塑料的特性，常溫下具有橡膠的彈性，在高溫下又能像塑料那樣熔融流動，成為可塑的材料。所以采用ＳＢＳ橡膠改性瀝青，其耐高、低溫性能均有較明顯提高。（４）再生橡膠改性瀝青再生橡膠摻入石油瀝青中，同樣可大大提高石油瀝青的氣密性，低溫柔性，耐光、熱和臭氧性，以及耐候性，且價格低廉。第28頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第二節(jié)瀝青基防水材料1.瀝青防水卷材凡用原紙或玻璃布、石棉布、棉麻織品等胎料浸漬石油瀝青（或焦油瀝青）制成的卷狀材料，稱為浸漬卷材（有胎卷材）。將石棉、橡膠粉等摻入瀝青材料中，經(jīng)碾壓制成的卷狀材料稱為輥壓卷材（無胎卷材）。這兩種卷材通稱瀝青防水卷材。1.1普通原紙?zhí)セ蜌趾陀图埐捎玫蛙浕c瀝青浸漬原紙所制成的無涂蓋層的紙?zhí)シ浪聿慕杏图?，當再用高軟化點瀝青涂蓋油紙的兩面，并撒布隔離材料后，則稱為油氈。按原紙1m2的質量克數(shù)，油氈分為200、350和500三種標號，油紙分為200和350兩種標號。第29頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月1.2新型有胎瀝青防水卷材新型有胎瀝青防水卷材主要有麻布油氈、石棉布油氈、玻璃纖維布油氈、合成纖維布油氈等。這些油氈的制法與紙?zhí)ビ蜌窒嗤?，但抗拉強度、耐久性等都比紙?zhí)ビ蜌趾玫枚?，適用于防水性、耐久性和防腐性要求較高的工程。SBS改性瀝青柔性油氈是近年來生產(chǎn)的一種彈性體瀝青防水卷材，它以聚酯纖維無紡布為胎體，以ＳＢＳ橡膠改性瀝青為面層，以塑料薄膜為隔離層，油氈表面帶有砂粒。它的耐撕裂強度比玻璃纖維胎油氈大15～17倍，耐刺穿性大15～19倍，可用氯丁粘合劑進行冷粘貼施工，也可用汽油噴燈進行熱熔施工，是目前性能最佳的油氈之一。第30頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.瀝青基防水涂料2.1乳化瀝青乳化瀝青是瀝青以微粒（粒徑１μm左右）分散在有乳化劑的水中而成的乳膠體。配制時，首先在水中加入少量乳化劑，再將瀝青熱熔后緩緩倒入，同時高速攪拌，使瀝青分散成微小顆粒，均勻分布在溶有乳化劑的水中。由于乳化劑分子一端強烈吸附在瀝青微小顆粒表面，另一端則與水分子很好地結合，產(chǎn)生有益的橋梁作用，使乳液獲得穩(wěn)定。第31頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月乳化劑是一種表面活性劑。工程中所用的陰離子乳化劑有鈉皂或肥皂、洗衣粉等。陽離子乳化劑有雙甲基十八烷溴胺和三甲基十六烷溴胺等。非離子乳化劑有聚乙烯醇，平平加（烷基苯酚環(huán)氧乙烷縮合物）等。礦物膠體乳化劑有石灰膏及膨潤土等。乳化瀝青涂刷于基材表面，或與砂、石材料拌和成型后，其中水分逐漸散失，瀝青微?？繑n而將乳化劑薄膜擠破，從而相互團聚而粘結，這個過程稱乳化瀝青成膜。乳化瀝青可涂刷或噴涂在材料表面作為防潮或防水層，也可粘貼玻璃纖維氈片（或布）作屋面防水層，或用于拌制冷用瀝青砂漿和瀝青混凝土。第32頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.2．橡膠瀝青防水涂料及水性瀝青基薄質防水涂料橡膠瀝青防水涂料是以瀝青為基料，加入改性材料橡膠和稀釋劑及其他助劑等而制成的粘稠液體。橡膠瀝青防水涂料的特點是耐水性強。由于橡膠的加入改善了瀝青涂膜的性質，故在水的長期作用下，涂膜不脫落，不起皮，抗?jié)B性好，抗裂性優(yōu)異，有較好的彈性和延伸性，尤其是低溫下的抗裂性能更好，故適用于基層易開裂的屋面防水層。又因其耐化學腐蝕性好，故也可作木材、金屬管道等的防腐涂層。以化學乳化劑配制的乳化瀝青為基料，摻入氯丁膠乳或再生橡膠等形成的防水涂料，稱為水性瀝青基薄質防水涂料。第33頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.瀝青膠與冷底子油3.1瀝青膠瀝青膠又稱瀝青瑪瑅脂，它是在熔（溶）化的瀝青中加入粉狀或纖維狀的填充料經(jīng)均勻混合而成。填充料粉狀的如滑石粉、石灰石粉、白云石粉等，纖維狀的如石棉屑、木纖維等。瀝青膠的常用配合比為瀝青70%～90%，礦粉10％～30％。如采用的瀝青粘性較低，礦粉可多摻一些。一般礦粉越多，瀝青膠的耐熱性越好，粘結力越大，但柔韌性降低，施工流動性也變差。第34頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月瀝青膠有熱用和冷用的兩種，一般工地施工是熱用。配制熱用瀝青膠時，先將礦粉加熱到100～110℃，然后慢慢地加入已熔化的瀝青中，繼續(xù)加熱并攪拌均勻即成。熱用瀝青膠用于粘結和涂抹石油瀝青油氈。冷用時需加入稀釋劑將其稀釋后于常溫下施工應用，它可以涂刷成均勻的薄層。第35頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.2．冷底子油冷底子油是用汽油、煤油、柴油、工業(yè)苯等有機溶劑與瀝青材料溶合制得的瀝青涂料。它的粘度小，能滲入到混凝土、砂漿、木材等材料的毛細孔隙中，待溶劑揮發(fā)后，便與基材牢固結合，使基面具有一定的憎水性，為粘結同類防水材料創(chuàng)造了有利條件。因它多在常溫下用作防水工程的打底材料，故名冷底子油。冷底子油常隨配隨用，通常是采用30％～40％的30號或10號石油瀝青，與60%～70%的有機溶劑（多用汽油）配制而成。第36頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4.建筑防水瀝青嵌縫油膏建筑防水瀝青嵌縫油膏是以石油瀝青為基料，再加入改性材料廢橡膠粉和硫化魚油、稀釋劑（松焦油、松節(jié)重油和機油）及填充料（石棉紡和滑石粉）等，經(jīng)混拌制成膏狀物，為最早使用的冷用嵌縫材料。瀝青嵌縫油膏的主要特點是炎夏不易流淌，寒冬不易脆裂，粘結力較強，延伸性、塑性和耐候性均較好，因此廣泛用于一般屋面板和墻板的接縫處，也可用作各種構筑物的伸縮縫、沉降縫等的嵌填密封材料。第37頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月第三節(jié)瀝青混合料1.瀝青混合料的定義瀝青混合料是將石子、砂（５～0.15mm）和礦粉（＜0.15mm）經(jīng)人工合理選擇級配組成的礦質混合料與適量的瀝青材料經(jīng)拌和所組成的混合物。將瀝青混合料經(jīng)攤鋪后碾壓成型，即成為各種類型的瀝青混合料路面。瀝青混合料主要包括瀝青混凝土混合料和瀝青碎（礫）石混合料兩類，一般經(jīng)碾壓密實后前者的剩余空隙率不大于10％稱為瀝青混凝土，后者的剩余空隙率大于10％的稱為瀝青碎（礫）石混合料。第38頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月2.瀝青混合料的組成結構瀝青混合料是由瀝青、粗細集料和礦粉按照一定的比例拌和而成的多組分材料。由瀝青混合料修筑的路面，有兩種不同的強度理論。表面理論認為，瀝青混合料是由粗、細集料和礦粉，大小不同粒徑組成密實礦質混合料的骨架，利用瀝青膠結料的粘聚力，在加熱狀態(tài)下施工，使瀝青包裹在礦料的表面，經(jīng)過壓實固結后，將松散的礦質顆粒膠結成具有一定強度的整體。第39頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月膠漿理論認為，瀝青混合料是一種具有空間網(wǎng)絡狀結構的多級分散體系。它是以粗集料為分散相，瀝青砂漿為分散介質的粗分散系；瀝青砂漿又以細漿料為分散相，瀝青膠結物為分散介質的細分散系；而瀝青膠結物又以礦粉為分散相，瀝青為分散介質的微分散系。兩種理論的主要區(qū)別是，表面理論重點突出礦質骨料的骨架作用，強度的關鍵首先是礦質骨料的強度和密實度；而膠漿理論則突出瀝青膠結構在混合料中的作用，以及瀝青與填充料之間的關系，這對瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性的影響尤為重要。第40頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月瀝青混合料按礦質骨架的結構狀況，可將其組成結構分為下述三個類型：（1）懸浮密實結構。當采用連續(xù)密級配的瀝青混合料時，材料從大到小連續(xù)存在，由于粗集料的數(shù)量較小而細集料的數(shù)量較多，粗集料被細集料擠開，而以懸浮狀態(tài)存在于細集料之間。這種結構的瀝青混合料密實度及強度較高，而穩(wěn)定性較差。一般的瀝青混凝土路面都采用這種連續(xù)級配型的結構。第41頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）骨架空隙結構。當采用連續(xù)密級配的瀝青混合料時，粗集料較多，彼此緊密相接，細集料的數(shù)量較少，形成較多空隙。這種結構的瀝青混合料，骨料之間的嵌擠力和內摩阻力起重要作用，因此這種瀝青混合料受瀝青材料性質的變化影響較小，因而熱穩(wěn)定性較好，但瀝青與礦料粘結力小、空隙率大、耐久性差。（３）骨架密實結構。采用間斷級配的瀝青混合料，綜合以上兩種結構之長，既有一定數(shù)量的粗骨料形成骨架，又根據(jù)粗集料空隙的多少加入細集料，形成較高的密實度。這種結構的瀝青混合料的密實度、強度和穩(wěn)定性都較好，是較理想的結構類型。第42頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月3.瀝青混合料的技術性質（1）高溫穩(wěn)定性瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是指在夏季高溫條件下，瀝青混合料承受多次重復荷載作用而不發(fā)生過大的累積塑性變形的能力。瀝青混合料路面在車輪作用下受到垂直力和水平力的綜合作用，能抵抗高溫而不產(chǎn)生車轍和波浪等破壞現(xiàn)象的為高溫穩(wěn)定性符合要求。在國內外的瀝青混凝土技術規(guī)范中，多數(shù)采用高溫強度與穩(wěn)定性作為主要技術指標。第43頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月我國國家標準采用馬歇爾穩(wěn)定度試驗法作為高溫穩(wěn)定性的測試評定方法。馬歇爾試驗法是將選定級配組成的礦質混合科，加入適量的瀝青，在規(guī)定條件下拌制成均勻混合料，擊實成直徑101.6mm，高63.5mm的圓柱形試件，按規(guī)定條件保溫，然后把試件迅速臥放在弧形加荷頭內，以50.5mm／min的速度加壓。當試件達到破壞時的最大荷載即為穩(wěn)定度（kN），此時對應的壓縮變形量稱為流值(0.1mm)。除測定穩(wěn)定度和流值外，還要測定瀝青混合料的密度、空隙率和飽和度，用這五個指標共同控制混合料的技術性質。(2)低溫抗裂性瀝青混合料為彈性一粘性一塑性材料，其物理性質隨溫度而有很大變化。瀝青混合料在低溫下抵抗斷裂破壞的能力，稱為低溫抗裂性能。第44頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）耐久性瀝青混合料的耐久性是指其在修筑成路面后，在車輛荷載和大氣因素（如陽光、空氣和雨水等）的長期作用下，仍能基本保持原有性能的能力。瀝青混合料的耐久性與組成材料的性質有密切關系，在大氣因素下，瀝青的化學組成會產(chǎn)生轉化，油分減少，瀝青質增加，使瀝青的塑性逐漸消失而脆性增加，路面使用品質下降，產(chǎn)生龜裂破壞，通常稱為“老化”。路面老化的速度，在一定程度上反映了路面材料抵抗自然因素作用的能力，常用氣候穩(wěn)定性來表示。一般采用馬歇爾試驗測定瀝青混合料試件的空隙率、飽和度和殘留穩(wěn)定度等指標，來評價瀝青混合料的耐久性。第45頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（4）抗滑性隨著公路等級的提高和車輛行駛速度的加快，對瀝青混凝土路面的抗滑性提出了更高的要求。路面的抗滑能力與瀝青混合料的粗糙度、級配組成、瀝青用量和礦質集料的微表面性質等因素有關。面層集料應選用質地堅硬具有棱角的碎石，通常采用玄武巖。采取適當增大集料粒徑，適當減少一些瀝青用量及嚴格控制瀝青的含蠟量等措施，均可提高路面的抗滑性。第46頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（5）施工和易性影響瀝青混合料施工和易性的因素很多，如當?shù)貧鉁?、施工條件以及混合料性質等。單純從混合料材料性質而言，影響施工難易性的首先是混合料的級配情況。此外，當瀝青用量過少，或礦粉用量過多時，混合料容易產(chǎn)生疏松，不易壓實；反之，如瀝青用量過多，或礦粉質量不好，則容易使混合料粘結成塊，不易攤鋪。間斷級配混合料的施工和易性就較差。第47頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月4.瀝青混合料組成材料的技術要求（1）瀝青材料不同型號的瀝青材料，具有不同的技術指標，適用于不同等級、不同類型的路面，在選擇瀝青材料的時候，要考慮到氣候條件、交通量、施工方法等情況。寒冷地區(qū)宜選用稠度較小，延度較大的瀝青，以免冬季裂縫；較熱地區(qū)選用稠度較大，軟化點高的瀝青，以免夏季泛油、發(fā)軟。一般路面的上層宜用較稠的瀝青，下層和聯(lián)結層宜用較稀的瀝青。第48頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）粗集料瀝青混合料的粗集料要求潔凈、干燥、無風化、無雜質，并且具有足夠的強度和耐磨性。一般選用高強、堿性的巖石軋制成接近于立方體、表面粗糙、具有棱角的顆粒。瀝青混合料對粗集料的級配不單獨提出要求，只要求它與細集料、礦粉組成的礦質混合料能符合相應的瀝青混合料的礦料級配范圍。每種混合料按空隙率分為I型(空隙率為３％～６％)和II型（空隙率為6％～10％）兩種。一種粗集料不能滿足要求時，可用兩種以上、不同級配的粗集料摻合使用。第49頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）細集料瀝青混合料的細集料可根據(jù)當?shù)貤l件及混合料級配要求選用天然砂或人工砂，在缺少砂的地區(qū)，也可用石屑代替。細集料同樣應潔凈、粘土含量不大于３％。（4）礦粉礦粉是由石灰?guī)r或巖漿巖中的憎水性巖石磨制而成的，也可以利用工業(yè)粉末、廢料、粉煤灰等代替，但用量不宜超過礦料總量的２％。其中粉煤灰的用量不宜超過填料總量的50％，粉煤灰的燒失量應小于12％，塑性指數(shù)應小于４％。礦粉表觀密度應不小于2.50g/cm3，粗度通過0.075mm篩孔的應大于75％，親水系數(shù)(礦粉在水中體積與在煤油中的體積之比）應小于１，礦粉應干燥、不含泥土雜質和石塊，含水量應不大于１％。第50頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月5.瀝青混合料配合比設計瀝青混合料配合比設計的主要任務就是確定粗集料、細集料、礦粉和瀝青材料相互配合的最佳組成比例，使之既能滿足瀝青混合料的技術要求（如強度、穩(wěn)定性、耐久性和平整度等）又符合經(jīng)濟的原則。瀝青混合料配合比設計步驟如下（1）選擇礦質混合料配合比例確定瀝青混合料所用公路等級、路面類型，哪一結構層以及具體要求，選擇瀝青混合料的類型，并參照《公路瀝青路面施工技術規(guī)范》推薦的級配作為瀝青混合料的設計級配；測定礦料的密度、吸水率、篩分情況和瀝青的密度；采用圖解法或數(shù)解法求出已知級配的粗集料、細集料和礦粉之間的比例關系。第51頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）確定瀝青最佳用量采用馬歇爾試驗法來確定瀝青最佳用量，按所設計的礦料配合比配制五組礦質混合料，每組按規(guī)范推薦的瀝青用量范圍加入適量瀝青，并按0.5%的間隔遞增，拌合均勻制成馬歇爾試件，進行試驗，測出試件的密實度、穩(wěn)定度和流值等，并確定出最佳瀝青用量。#第52頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月例7-1某建筑工程屋面防水，需用軟化點為75℃的石油瀝青，但工地僅有軟化點為95℃和25℃的兩種石油瀝青，問應如何摻配？解摻配時較軟石油瀝青（軟化點為25℃）用量為：

較硬石油瀝青（軟化點為95℃）用量為：

Q2=100%-Q1=71.4%以估算的摻配比例和其鄰近的比例（５％～10％）進行試配（混合熬制均勻），測定摻配后瀝青的軟化點，然后繪制“摻配比一軟化點”關系曲線，即可從曲線上確定出所要求的摻配比例。第53頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月例7-2某工地需要使用軟化點為85℃的石油瀝青5ｔ，現(xiàn)有10號石油瀝青3.5ｔ，30號石油瀝青1ｔ和60乙石油瀝青３ｔ。試通過計算確定出三種牌號瀝青各需用多少噸？解由表10-3知10號石油瀝青的軟化點為95℃ 30號石油瀝青的軟化點為70℃由表10-2知60乙石油瀝青的軟化點為50℃第54頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）

10號石油瀝青和30號石油瀝青摻配：30號石油瀝青摻量為：10號石油瀝青摻量為Q2=100%-Q1=100%－40%=60%設摻配1ｔ30號石油瀝青，需x1t10號石油瀝青，60%×x=40%×1x=0.67t則用30號石油瀝青1ｔ和10號石油瀝青0.67ｔ，可配制1.67t軟化點為85℃的石油瀝青。尚需要用10號石油瀝青和60號乙石油瀝青配制5－1.67=3.33t軟化點為85℃的石油瀝青.第55頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）

10號石油瀝青和60號乙石油瀝青摻配60號乙石油瀝青摻量為10號石油瀝青摻量為Q2=100%-Q1==100%－22.2%=77.8%則配制3.33t軟化點為85℃的石油瀝青,60乙石油瀝青需要量為：3.33t×22.2%=0.74t10號石油瀝青需要量為:3.33t×77.8%=2.59t10號石油瀝青合計需要量為：

0.67+2.59=3.26t故配制5t軟化點為85℃的石油瀝青，需10號石油瀝青3.26t,30號石油瀝青1t,60乙石油瀝青0.74t。第56頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月由于10號石油瀝青的軟化點為95℃， 30號石油瀝青的軟化點為70℃， 60乙石油瀝青的軟化點為50℃，故配制軟化點為85℃的石油瀝青，只能采取10號石油瀝青與30號石油瀝青摻配和10號石油瀝青與60乙石油瀝青摻配兩種方式。#第57頁，課件共59頁，創(chuàng)作于2023年2月例7-3試述石油瀝青的三大組分及其特性。石油瀝青的組分與其性質有何關系？解石油瀝青的三大組分及其特性如下：（1）油分。油分為淡黃色至紅褐色的油狀液體，是瀝青中分子量最小和密度最小的組分，密度介于0.7～1.0ｇ／cm3之間。在170°Ｃ較長時間加熱，油分可以揮發(fā)。油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳和丙酮等有機溶劑中，但不溶于酒精。油分的多少決定了瀝青的流動性。

(２)樹脂（瀝青脂膠）。瀝青脂膠為黃色至黑褐色粘稠狀物質（半固體），分子量比油分大（600～1000），密度為1.0～1.1g／cm3。瀝青脂膠中絕大部分屬于中性樹脂。中性樹脂含量增加，石油瀝青的延度和粘結力等品質愈好。（３）地瀝青質（瀝青質）。地瀝青質為深褐色至黑色固態(tài)無定形物質（固體粉末），分子量比樹脂更大（1000以上），密度大于1g／cm3，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力強，對光的敏感性強，感光后就不能溶解。地瀝青質是決定石油瀝青溫度敏感性、粘性的重要組成部分。石油瀝青的組分與其性質的關系為：油分賦予瀝青以流動性。瀝青脂膠使石油瀝青具有良好的塑性和粘結性。地瀝青質含量愈多，則軟化點愈高，粘性愈大，即愈硬脆。

[評注]石油瀝青的組成元素主要是碳（82~88%）、氫（8~11%），其次是硫（＜6%）、氧（＜1.5%）、氮（＜１％）等和微量的金屬元素。但瀝青的化學成分極為復雜，將其分離為純粹的化合物單體，目前還有一定困難，而且瀝青的元素組成與其物理性質的關系不甚密切，因此通常采用組分分離法將瀝青分離為化學性質相近而且與技術性質有一定聯(lián)系的幾個組，即瀝青的化學組分。例10-2石油瀝青的主要技術性質是什么？各用什么指標表示？解石油瀝青的主要技術性質有：（1）粘滯性石油瀝青的粘滯性又稱粘性。粘滯性應以絕對粘度表示，但因其測定方法較復雜，故工程中常用相對粘度（條件粘度）來表示粘滯性，對使用粘稠（半固體或固體）的石油瀝青用針入度表示，對液體石油瀝青則用粘滯度表示。（２）塑性塑性指石油瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，仍能保持變形后的形狀的性質。石油瀝青的塑性用延度表示。延度愈大，塑性愈好。（３）溫度敏感性溫度敏感性是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。由于瀝青是一種高分子非晶態(tài)熱塑性物質，故沒有一定的熔點。溫度敏感性以軟化點指標表示。由于瀝青材料從固態(tài)至液態(tài)有一定的變態(tài)間隔，故規(guī)定以其中某一狀態(tài)作為從固態(tài)轉變到粘流態(tài)的起點，相應的溫度則稱為瀝青的軟化點。另外，瀝青的脆點是反映溫度敏感性的另一個指標，它是指瀝青從高彈態(tài)轉到玻璃態(tài)過程中的某一規(guī)定狀態(tài)的相應溫度，該指標主要反映瀝青的低溫變形能力。（４）大氣穩(wěn)定性石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等大氣因素的長期綜合作用下抵抗老化的性能，稱為大氣穩(wěn)定性，也是瀝青材料的耐久性。石油瀝青的大氣穩(wěn)定性以加熱蒸發(fā)損失百分率和加熱前后針入度比來評定。[評注]粘稠石油瀝青的針入度是在規(guī)定溫度（25℃）條件下，以規(guī)定質量（100ｇ）的標準針，在規(guī)定時間（５s）內貫入試樣中的深度來表示，單位以1/10mm計。延度測定是把瀝青制成“８”字形標準試件，置于延度儀內25℃水中，以5cm／min的速度拉伸，用拉斷時的伸長度來表示，單位用cm計。瀝青軟化點一般采用‘環(huán)與球法’測定。它是把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸（直徑15.88mm，高６mm）的銅環(huán)內，試樣上放置一標準鋼球（直徑9.53mm，質量3.5ｇ），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（25.4mm）時的溫度即為其軟化點，以攝氏度（℃）計。例10-3怎樣劃分石油瀝青的牌號？牌號大小與瀝青主要技術性質之間的關系怎樣？？解石油瀝青按針入度指標來劃分牌號，牌號數(shù)字約為針入度的平均值。常用的建筑石油瀝青和道路石油瀝青的牌號與主要性質之間的關系是：牌號愈高，其粘性愈?。ㄡ樔攵仍酱螅苄杂螅囱佣仍酱螅?，溫度穩(wěn)定性愈低（即軟化點愈低）。[評注]嚴格地講，石油瀝青的牌號是按瀝青的針入度、延度和軟化點指標來劃分的。例10-4石油瀝青的老化與組分有何關系？瀝青老化過程中性質發(fā)生哪些變化？瀝青老化對工程有何影響？解在石油瀝青的老化過程中，在溫度、空氣、陽光和水的綜合作用下，瀝青中各組分會發(fā)生不斷遞變，低分子化合物將逐步轉變成高分子物質，即油分和樹脂逐漸減少，而瀝青質逐漸增多。在石油瀝青的老化過程中，隨著時間的進展，由于樹脂向地瀝青質轉變的速度更快，使低分子量組成減少，地瀝青質微粒表面膜層減薄，瀝青的流動性和塑性將逐漸減小，硬脆性逐漸增大，直至脆裂，致使瀝青防水層開裂破壞，或造成路面使用品質下降，產(chǎn)生龜裂破壞，對工程產(chǎn)生不良影響。[評注]瀝青經(jīng)若干年后，性質變得脆硬、易于開裂的現(xiàn)象稱為“老化”。瀝青抗老化能力稱為大氣穩(wěn)定性。例10-5某工地運來兩種外觀相似的瀝青，已知其中有一種是煤瀝青，為了不造成錯用，請用兩種以上方法進行鑒別？解煤瀝青與石油瀝青可用以下方法進行鑒別：（１）測定密度。大于1.1者為煤瀝青；（２）燃燒試驗。煙氣呈黃色，并有刺激性嗅味者為煤瀝青；（３）敲擊塊狀瀝青，呈脆性（韌性差）、音清脆者為煤瀝青。有彈性、音啞者為石油瀝青；（４）用汽油或煤油溶解瀝青，將溶液滴于濾紙上，呈內黑外棕色明顯兩圈斑點者為煤瀝青，呈棕色均勻散開斑點者為石油瀝青。[評注]與石油瀝青比較，煤瀝青的塑性差、溫度敏感性大、大氣穩(wěn)定性差，但其粘性大，煤瀝青有嗅味，揮發(fā)物有毒，施工時要注意。例10-8試述采用礦物填充料對瀝青進行改性的機理。解由于瀝青對礦物填充料的潤濕和吸附作用，瀝青與礦粉發(fā)生交互作用，瀝青在礦粉表面產(chǎn)生化學組分的重新排列，在礦粉表面形成一層擴散溶劑化膜，在此膜厚度以內的瀝青稱為“結構瀝青”。如果礦粉顆粒之間接觸處是由結構瀝青膜所聯(lián)結，這樣促成瀝青具有更高的粘度和更大的擴散溶化膜的接觸面積，因而使瀝青可以獲得更大的粘聚力。[評注]結構瀝青的形成主要是由于礦料與瀝青的交互作用，而引起瀝青化學組分在礦料表面的重分布。瀝青可以單分子狀態(tài)排列在礦物顆粒（或纖維）表面，形成結合力牢固的瀝青薄膜，稱之為“結構瀝青”。結構瀝青具有較高的粘性和耐熱性。例10-9乳化瀝青和冷底子油的不同點是什么？解乳化瀝青是瀝青以微粒（粒徑１μm左右）分散在有乳化劑的水中而成的乳膠體。配制時，首先在水中加入少量乳化劑，再將瀝青熱熔后緩緩倒入，同時高速攪拌，使瀝青分散成微小顆粒，均勻分布在溶有乳化劑的水中。由于乳化劑分子一端強烈吸附在瀝青微小顆粒表面，另一端則與水分子很好地結合，產(chǎn)生有益的橋梁作用，使乳液獲得穩(wěn)定。冷底子油是用汽油、煤油、柴油、工業(yè)苯等有機溶劑與瀝青材料溶合制得的瀝青溶液。[評注]瀝青溶液雖然塑性良好，施