《建筑材料》瀝青及瀝青混合料

第七章瀝青及瀝青混合料瀝青橋面攤鋪瀝青瀝青防水卷材防水卷材施工§1石油瀝青1概述2組分3膠體構(gòu)造4技術(shù)性質(zhì)5規(guī)范及選用Back石油瀝青是石油原油經(jīng)蒸餾等提煉出各種輕質(zhì)油及光滑油以后的殘留物或再加工而得的產(chǎn)品。建筑上主要運(yùn)用石油瀝青制成各種防水資料或鋪路資料。概述石油瀝青Back石油瀝青是由許多高分子碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘傺苌锝M成的復(fù)雜混合物，其化學(xué)成分非常復(fù)雜，因此在進(jìn)展分析時(shí)，將瀝青中化學(xué)成分和性質(zhì)極為相近，并且與物理力學(xué)性質(zhì)有一定關(guān)系的成分，劃分為假設(shè)干個(gè)組，稱(chēng)為組分。表1石油瀝青的組分與性能關(guān)系組成名稱(chēng)物理性質(zhì)對(duì)主要技術(shù)性質(zhì)的影響顏色狀態(tài)密度（g/m3）分子量

油分

淡黃

液體0.7～1300～500紅褐

賦予瀝青流動(dòng)性樹(shù)脂（瀝青脂膠）黃色

半固體1.0～1.1600～1000黑褐色（粘稠狀）賦予瀝青良好的粘結(jié)性、塑性和可流動(dòng)性地瀝青質(zhì)深褐

固體大于11000以上黑色

粉末

決定溫度敏感性和粘性石油瀝青的組分石油瀝青的組成與性能關(guān)系如表1所示2～3%的瀝青碳和似碳物，是在高溫裂化等過(guò)程中生成的，是石油瀝青中分子量最大的，它能降低石油瀝青的粘結(jié)力。石蠟：它會(huì)降低石油瀝青的粘結(jié)性、塑性和溫度穩(wěn)定性。所以石蠟是石油瀝青的有害成分。多臘石油瀝青的質(zhì)量低，需進(jìn)展脫蠟處置，使之到達(dá)運(yùn)用要求。其它組分Back在石油瀝青中，油分、樹(shù)脂、地瀝青質(zhì)是石油瀝青的三大主要組分。油分和樹(shù)脂可以相互溶解，樹(shù)脂能浸潤(rùn)地瀝青質(zhì)，而在地瀝青質(zhì)的超細(xì)顆粒外表構(gòu)成樹(shù)脂薄膜。所以石油瀝青的構(gòu)造是以地瀝青質(zhì)為中心，周?chē)讲糠謽?shù)脂和油分，構(gòu)成膠團(tuán)，無(wú)數(shù)膠團(tuán)分散在油分中而構(gòu)成膠體構(gòu)造。瀝青的膠體構(gòu)造圖1膠體構(gòu)造表示圖溶膠型溶凝膠型凝膠型膠體構(gòu)造表示圖如圖1所示,膠體構(gòu)造的類(lèi)型和性質(zhì)如表2所示。結(jié)構(gòu)類(lèi)型

組成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

特性

溶膠型

油分和樹(shù)脂較多，膠團(tuán)外膜較厚，膠團(tuán)之間運(yùn)動(dòng)較自由流動(dòng)性和塑性較好，溫度敏感性強(qiáng)

溶凝膠型地瀝青質(zhì)不如凝膠型多，膠團(tuán)靠的較近，相互之間有一定吸引力介于溶膠型和凝膠型之間

凝膠型

油分和樹(shù)脂含量較少，膠團(tuán)外膜膠薄，膠團(tuán)間移動(dòng)較困難

彈性和粘性較高，溫度敏感性較小，流動(dòng)性和塑性較低表2瀝青膠體構(gòu)造類(lèi)型及特點(diǎn)Back防水性粘性塑性溫度敏感性大氣穩(wěn)定性〔耐久性〕技術(shù)性質(zhì)Back防水性石油瀝青有以下性質(zhì)：憎水性，構(gòu)造致密，附著力強(qiáng)和好的塑性，所以它有很好的防潮和防水性能。Back石油瀝青性質(zhì)憎水性構(gòu)造致密附著力強(qiáng)好的塑性好的防潮和防水資料粘性反映瀝青資料內(nèi)部妨礙其相對(duì)流動(dòng)的一種性質(zhì)，指瀝青在外力作用下抵抗變形的才干。是石油瀝青性質(zhì)的重要目的之一。絕對(duì)粘度粘性用絕對(duì)粘度來(lái)表示，但其測(cè)試方法較復(fù)雜，故工程上常用相對(duì)粘度來(lái)表示。相對(duì)粘度針入度：粘稠瀝青，即固體或半固體瀝青規(guī)范粘度：液體或較稀的石油瀝青目的及測(cè)試方法定義針入度表示粘稠石油瀝青的相對(duì)粘度定義實(shí)驗(yàn)儀器針入度儀如圖2所示圖2針入度儀實(shí)驗(yàn)條件及方法如圖3所示25℃，分量為100g規(guī)范針，5s深化試樣中的深度，單位為1/10mm。讀出針入度值圖3針入度實(shí)驗(yàn)表示圖目的與性質(zhì)間的關(guān)系越硬針入度越小粘度越大針入度與粘度之間的關(guān)系是：針入度越小,粘度越大,石油瀝青越硬。表示液體石油瀝青的相對(duì)粘度。標(biāo)準(zhǔn)粘度規(guī)范粘度計(jì)實(shí)驗(yàn)條件及方法：50cm3的瀝青在規(guī)定溫度〔20、25、30、60℃〕流過(guò)規(guī)定直徑〔3、5、10mm〕的所需時(shí)間〔s〕定義實(shí)驗(yàn)圖4規(guī)范粘度計(jì)Back塑性目的概念石油瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形，除去外力后，仍堅(jiān)持變形后的外形的性質(zhì)。延度實(shí)驗(yàn)在25℃，把瀝青試樣制成∞字型規(guī)范試模〔中間最小截面積為1cm2〕以5cm/min的速度，進(jìn)展拉伸實(shí)驗(yàn)，拉斷時(shí)的長(zhǎng)度即為延度，單位為cm延度大塑性好石油瀝青的粘性和塑性隨溫度升降而變化的性能。用軟化點(diǎn)表示瀝青溫度敏感性定義指標(biāo)溫度敏感性實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備環(huán)球法軟化點(diǎn)儀圖5環(huán)球法軟化點(diǎn)儀軟化點(diǎn)溫度敏感性關(guān)系實(shí)驗(yàn)條件和方法圖6軟化點(diǎn)實(shí)驗(yàn)表示圖將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸(D=16mm,h=6mm)的銅環(huán)內(nèi)，試樣上放置一規(guī)范鋼球(5mm,W=3.5g)，浸入水或甘油中，以規(guī)定的速度〔5℃/min〕加熱，使瀝青下垂，當(dāng)下垂到規(guī)定間隔時(shí)的溫度〔℃〕即為軟化點(diǎn)。溫度敏感性Back石油瀝青長(zhǎng)期在熱、陽(yáng)光、氧氣和潮濕等綜合要素的作用下抵抗老化的性能。目的大氣穩(wěn)定性定義用蒸發(fā)損失和蒸發(fā)后的針入度比來(lái)評(píng)定。實(shí)驗(yàn):瀝青試樣，先測(cè)分量和針入度，于160℃烘箱中蒸發(fā)5h，冷卻后再測(cè)分量和針入度。蒸發(fā)損失越低，穩(wěn)定性越好。蒸發(fā)后的針入度比越大，穩(wěn)定性越好Back大氣穩(wěn)定性規(guī)范與選用關(guān)于石油瀝青的規(guī)范：JTGF40-2004道路石油瀝青<公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范>GB/T494-1998<建筑石油瀝青>牌號(hào)劃分方法石油瀝青都是按針入度目的來(lái)劃分牌號(hào)。每個(gè)牌號(hào)還應(yīng)保證相應(yīng)的延度和軟化點(diǎn)，以及溶解度、蒸發(fā)損失、蒸發(fā)后針入度比、閃點(diǎn)等。建筑石油瀝青分為40號(hào)、30號(hào)和10號(hào)三個(gè)牌號(hào)道路石油瀝青分七個(gè)牌號(hào)(160號(hào)、130號(hào)、110號(hào)、90號(hào)、70號(hào)、50號(hào)、30號(hào)等)，并根據(jù)瀝青的性能目的，再將其分為A、B、C三個(gè)等級(jí)。常用牌號(hào)牌號(hào)與性能的關(guān)系1概述2瀝青混合料的組成構(gòu)造及強(qiáng)度實(shí)際3瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)4瀝青混合料的組成資料5瀝青混合料的技術(shù)規(guī)范6瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)§2瀝青混合料1概述瀝青混合料定義瀝青混合料的分類(lèi)瀝青混合料的特點(diǎn)BackBack瀝青混凝土填料礦質(zhì)集料瀝青混合料壓實(shí)攤鋪瀝青混合料是由礦質(zhì)混合料和瀝青結(jié)合料組成的混合體系。礦料(即礦質(zhì)混合料)+瀝青→瀝青混合料→攤鋪，壓實(shí)→瀝青混凝土或?yàn)r青碎石1〕按瀝青種類(lèi)分為：石油瀝青混合料和煤瀝青混合料。瀝青混合料的分類(lèi)2〕按施工溫度分為：熱拌熱鋪、熱拌冷鋪和冷拌冷鋪瀝青混合料。3〕按集料最大粒徑分為：特粗式瀝青碎石混合料〔≥31.5mm〕及粗粒式(26.5mm)、中粒式(19或16mm)、細(xì)粒式〔13.2或9.5mm)和砂粒式(≤4.75mm)瀝青混合料。4〕按礦料級(jí)配分為:密級(jí)配(孔隙率Ｐ＜10%〕、半開(kāi)級(jí)配(Ｐ＞10%〕、開(kāi)級(jí)配(Ｐ＞15%〕、延續(xù)級(jí)配瀝青混合料等。瀝青混合料的特點(diǎn)粘-彈-塑性好，力學(xué)性質(zhì)優(yōu)良，有高溫穩(wěn)定性和低溫順性。平安性好施工方便經(jīng)濟(jì)耐久可再生利用熱拌熱鋪瀝青混合料它是瀝青混合料中運(yùn)用最廣泛、最典型的資料工程運(yùn)用廣泛Back組成構(gòu)造強(qiáng)度實(shí)際Back2瀝青混合料的組成構(gòu)造及強(qiáng)度實(shí)際瀝青混合料的組成構(gòu)造圖1瀝青混合料的組成構(gòu)造a-懸浮密實(shí)構(gòu)造b-骨架空隙構(gòu)造c-骨架密實(shí)構(gòu)造組成構(gòu)造類(lèi)型如以下圖1所示。瀝青混合料在路面構(gòu)造中有二種破壞方式：

1.庫(kù)侖實(shí)際：在常溫或較高溫度下，粘結(jié)力缺乏引起變形，抗剪強(qiáng)度缺乏引起的破壞。

2.在低溫下，抗拉強(qiáng)度缺乏導(dǎo)致破壞。強(qiáng)度實(shí)際方法:三軸剪切實(shí)驗(yàn)τ—抗剪強(qiáng)度C—粘聚力σ—剪切法向壓應(yīng)力φ—內(nèi)摩擦角結(jié)論：瀝青混合料抗剪強(qiáng)度τ取決于粘聚力C和內(nèi)摩擦阻角φ強(qiáng)度實(shí)際Back高溫穩(wěn)定性低溫抗裂性耐久性抗滑性施工和易性Back3瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)定義：瀝青混合料在高溫條件下，接受多次反復(fù)荷載不產(chǎn)生過(guò)大的累積塑性變形的性質(zhì)。經(jīng)長(zhǎng)期荷載作用不產(chǎn)生車(chē)轍、波浪等景象的性質(zhì)。影響要素：瀝青粘度、瀝青與石料相互作用特征、礦料性質(zhì)。高溫穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)方法車(chē)轍實(shí)驗(yàn)馬歇爾實(shí)驗(yàn)馬歇爾實(shí)驗(yàn)儀馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)設(shè)備：馬歇爾實(shí)驗(yàn)機(jī)方法：稱(chēng)取一定的礦料和瀝青，按規(guī)定條件加熱拌合，夯實(shí)成型，制成D=101.6mm，h=63.5mm的圓柱體，在馬歇爾實(shí)驗(yàn)機(jī)上進(jìn)展測(cè)試穩(wěn)定度及流值。穩(wěn)定度：評(píng)價(jià)高溫穩(wěn)定性的目的。定義：60℃保溫30min以上，以50±5mm/min的速度加荷，試件破壞時(shí)的最大荷載〔N〕即為穩(wěn)定度。流值：表示抵抗塑性變形的才干。測(cè)試Sm的同時(shí)測(cè)定試件流動(dòng)變形，到達(dá)最大荷載瞬間的緊縮變形值〔0.1ｍｍ〕。技術(shù)目的低溫抗裂性定義：溫度較低時(shí)瀝青混合料抵抗收縮變形，不產(chǎn)生開(kāi)裂的性質(zhì)。瀝青路面裂紋緣由：①反復(fù)荷載→疲勞開(kāi)裂②低溫脆化→變形才干↓→開(kāi)裂③低溫收縮影響要素：瀝青質(zhì)量及用量，礦料級(jí)配等實(shí)驗(yàn)：純拉實(shí)驗(yàn):測(cè)圓柱形試件的應(yīng)力、應(yīng)變、抗拉強(qiáng)度和極限變形→求出勁度模量及溫度收縮系數(shù)→估計(jì)瀝青混合料的斷裂溫度低溫抗裂性Back耐久性定義:瀝青混合料抵抗長(zhǎng)時(shí)間的大氣要素的反復(fù)作用和行車(chē)荷載作用的才干。影響要素:瀝青的化學(xué)性質(zhì)礦料成分瀝青混合料的組成構(gòu)造瀝青用量耐久性改善耐久性的措施:采用鞏固礦料提高混合料的密實(shí)度選用細(xì)粒密級(jí)配瀝青混合料添加瀝青用量等實(shí)驗(yàn)：加速老化實(shí)驗(yàn)、馬歇爾實(shí)驗(yàn)?zāi)康模耗途眯钥捎梢韵履康膩?lái)評(píng)價(jià)：孔隙率飽和度〔瀝青填隙率〕殘留穩(wěn)定度抗滑性影響要素：礦料