專業(yè)基礎(chǔ)精講第十二章土木工程材料（七）28

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第頁(yè)/共頁(yè)第六節(jié)瀝青及改性瀝青瀝青是有機(jī)膠凝材料，是一種由許多高分子化合物組成的復(fù)雜混合物。一、石油瀝青石油瀝青的組成石油瀝青是石油原油經(jīng)提煉和加工后所得的副產(chǎn)品。將其中化學(xué)成分相近、物理力學(xué)性能相似的成分分為若干組，即為組分或組叢。石油瀝青的組分有：油分：淡黃色液體，賦予瀝青以流動(dòng)性。樹(shù)脂：黃色到黑褐色的半固體，賦予瀝青以粘性與塑性。地瀝青質(zhì)：黑色固體，是決定瀝青熱穩(wěn)定性與粘性的主要組叢。4、其它組叢—固體石蠟：降低瀝青粘性和塑性，增強(qiáng)對(duì)溫度的敏感性，是瀝青中德有害成分。（二）技術(shù)性質(zhì)：1、粘結(jié)性（黏性）：是瀝青材料軟硬、稀稠程度的反映，反映瀝青內(nèi)部妨礙相對(duì)流動(dòng)的特性。用針入度（1/10mm）來(lái)表示粘結(jié)性的大小，針入度越小，黏性越大。2、塑性：指在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去后，仍能保持變形后的形狀的性質(zhì)。石油瀝青的塑性用延度來(lái)表示。延度越大，塑性越大。3、溫度敏感性（溫度穩(wěn)定性）：反映了瀝青的黏性和塑性隨溫度升降的變化性能。常以軟化點(diǎn)指標(biāo)來(lái)表征石油瀝青的溫度敏感性。軟化點(diǎn)高表示瀝青的耐熱性或溫度穩(wěn)定性好。4、耐久性：也稱抗老化性或大氣穩(wěn)定性，是指石油瀝青抵御各種天然因素和交通荷載的能力。指標(biāo)—蒸發(fā)損失率和蒸發(fā)后針入度比，前者大，后者小，耐久性好，老化慢。瀝青老化是因?yàn)槠渲械慕M分發(fā)生了遞變，即油分—樹(shù)脂—地瀝青質(zhì)，總算瀝青會(huì)變硬，變脆。（三）牌號(hào)：按針入度劃分，延度和軟化點(diǎn)等也需符合要求。牌號(hào)越大，針入度越大（黏性越差）、延度越大（塑性越好）、軟化點(diǎn)越?。囟确€(wěn)定性越差）。在滿意使用要求的前提下，挑選牌號(hào)較大者。二、煤瀝青與石油瀝青相比，煤瀝青塑性差，溫度穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性也較差，但是與礦料的表面粘附性較好，防腐性好。三、改性石油瀝青常用的改性材料有橡膠、樹(shù)脂及礦物填充料等。橡膠是一種有彈性的聚合物，能在-50~150℃范圍內(nèi)保持高彈性，可使改性瀝青低溫暖韌性好，高溫變形小，耐老化。樹(shù)脂可使改性瀝青提高耐寒性、耐熱性、粘性及不透氣性。四、瀝青的應(yīng)用1、冷底子油冷底子油是一種瀝青涂料，將建造石油瀝青（30%～40%）與汽油或其他有機(jī)溶劑（60%～70%）相溶合而成，是常溫下的瀝青溶液。其粘度小，滲透性好。在常溫下將冷底子油刷涂或噴到混凝土、砂漿或木材等材料表面后，即逐漸滲入毛細(xì)孔中，待溶劑揮發(fā)后，便形成一層結(jié)實(shí)的瀝青膜，使在其上做的防水層與基層得以結(jié)實(shí)粘貼。2、乳化瀝青：由瀝青凝聚在乳化劑中而成的冷施工防水涂料。3、瀝青膠（瑪蹄脂）瀝青膠為瀝青與礦質(zhì)填充料的勻稱混合物。填充料可為粉狀的，如滑石粉、石灰石粉；也可為纖維狀的，如石棉屑、木纖維等。瀝青膠分熱用與冷用兩種。在熱用瀝青膠中，填充料摻量普通為10%～30%；而冷用瀝青膠的配比普通是：瀝青40%～50%，綠油25%～30%，礦粉10%～30%，偶爾還參加不到5%的石棉。瀝青膠可用來(lái)粘貼防水卷材，用作接縫材料等。瀝青膠的標(biāo)號(hào)主要按耐熱度劃分，對(duì)柔韌性和粘結(jié)力也作了規(guī)定。應(yīng)按照工程性質(zhì)、屋面坡度和當(dāng)?shù)貧v年最高氣溫來(lái)挑選標(biāo)號(hào)。4、建造防水瀝青嵌縫油膏這是一種冷用膏狀材料。它以石油瀝青為基料，參加改性材料（如廢橡膠粉或硫化魚油）、稀釋劑（如松節(jié)油等）及填充劑（石棉絨、滑石粉等）等混合而成，主要用在屋面、墻面、溝槽等處作防水層的嵌縫材料。施工時(shí)，應(yīng)注重基層表面的清潔與干燥，用冷底子油打底并干燥后，再用油膏嵌縫。油膏表面可加籠罩層（如油氈、塑料等）。5、瀝青防水卷材（1）常用油氈常用油氈指用低軟化點(diǎn)瀝青浸漬原紙，然后以高軟化點(diǎn)瀝青涂蓋兩面，再涂刷或撒布隔離材料（粉狀或片狀）而制成的紙?zhí)シ浪聿?，分為石油瀝青油氈與煤瀝青油氈兩類。油氈按原紙每平方米質(zhì)量克數(shù)劃分標(biāo)號(hào)。有紙?zhí)ァ⒉ＡЮw維粘、黃麻織物等胎（2）瀝青再生膠油氈這是一種無(wú)胎防水卷材，由再生橡膠、10號(hào)石油瀝青及碳酸鈣填充料，經(jīng)混煉、壓延而成。瀝青再生膠油氈具有較好的彈性、不透水性與低溫暖韌性，以及較高的延伸性、抗拉強(qiáng)度與熱穩(wěn)定性。這些優(yōu)點(diǎn)使之適用于水工、橋梁、地下建造物管道等重要防水工程，以及建造物變形縫的防水處理。（3）SBS改性瀝青防水卷材SBS改性瀝青柔性油氈以聚酯纖維無(wú)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，是一種新型防水卷材。這種油氈表面帶有砂粒，具有較高的耐熱性、低溫暖性、彈性及耐疲勞性等。相宜嚴(yán)寒地區(qū)和結(jié)構(gòu)變形頻繁的建造。用10m2卷材標(biāo)稱質(zhì)量作為標(biāo)號(hào)。（4）APP改性瀝青防水卷材：塑性體。相宜于紫外線輻射強(qiáng)烈及炎熱地區(qū)屋面。標(biāo)號(hào)同上。[例題1]瀝青老化后，其組成變化邏輯為：油分增多樹(shù)脂增多地瀝青質(zhì)增多瀝青碳增多解析：瀝青老化后，其組分發(fā)生遞變，即按照油分—樹(shù)脂—地瀝青質(zhì)變化，即變化的結(jié)果是地瀝青質(zhì)增多。答案：D五、練習(xí)題1、石油瀝青的針入度指標(biāo)反映了石油瀝青的：粘滯性塑性溫度敏感性大氣穩(wěn)定性解析：石油瀝青的針入度指標(biāo)反映了石油瀝青的粘滯性。答案：A2、石油瀝青中瀝青質(zhì)含量較高時(shí)，會(huì)使瀝青浮上：A、黏性增強(qiáng)，溫度穩(wěn)定性增強(qiáng)B、黏性增強(qiáng)，溫度穩(wěn)定性減少C、黏性減少，溫度穩(wěn)定性增強(qiáng)D、黏性減少，溫度穩(wěn)定性減少提醒：石油瀝青中地瀝青質(zhì)含量較高時(shí)，瀝青的黏性增大，溫度穩(wěn)定性增大。答案：A3、石油瀝青和煤瀝青在常溫下都是固態(tài)或半固態(tài)，均為黑色，而它們的性能有差異，多采用直接燃燒法加以鑒別，石油瀝青燃燒時(shí)：A、煙無(wú)色，基本無(wú)刺激性臭味B、煙無(wú)色，有刺激性臭味C、煙黃色，基本無(wú)刺激性臭味D、煙黃色，有刺激性臭味提醒：石油瀝青燃燒時(shí)煙無(wú)色，略有松香或石油味，但無(wú)刺激性臭味。煤瀝青燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙較多，煙為黃色，有臭味且有毒。答案：A第七節(jié)木材一、木材的分類木材按照外觀形狀分為針葉樹(shù)（軟木樹(shù)）：變形小，承重構(gòu)件，有松、杉、柏。闊葉樹(shù)（硬木樹(shù)）：紋理優(yōu)美，變形大，相宜作裝點(diǎn)，有水曲柳、樺木、椴木、柚木、樟木、櫸木、榆木等。二、木材的主要性質(zhì)（一）含水量1、水的分類：木材內(nèi)部所含水分為兩種：吸附水（存在于細(xì)胞壁內(nèi)）與自由水（存在于細(xì)胞腔與細(xì)胞間隙中）。纖維飽和點(diǎn)：木材細(xì)胞壁中彌漫吸附水，細(xì)胞腔和細(xì)胞間隙中沒(méi)有自由水時(shí)的含水率為纖維飽和點(diǎn)，為20~35%，平均30%，纖維飽和點(diǎn)是木材物理力學(xué)性質(zhì)發(fā)生改變的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，是含水率影響強(qiáng)度和體積變化的臨界值。濕脹干縮（體積變形）木材的濕脹干縮是由細(xì)胞壁內(nèi)吸附水變化引起的，而自由水含量的變化不會(huì)引起體積變化。即在纖維飽和點(diǎn)之下發(fā)生含水量的變化時(shí)會(huì)引起濕脹干縮，在大于纖維飽和點(diǎn)時(shí)，含水量變化，木材的尺寸不變。按方向講，順紋方向（即順纖維方向）脹縮最小，徑向較大，弦向最大。（三）強(qiáng)度：1、各向異性木材常用的強(qiáng)度有抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。木材的強(qiáng)度有順紋強(qiáng)度和橫紋強(qiáng)度之分。木材的順紋強(qiáng)度比其橫紋強(qiáng)度要大得多，在工程上均充足利用木材的順紋強(qiáng)度。理論上，木材強(qiáng)度以順紋抗拉強(qiáng)度為最大，第二是抗彎強(qiáng)度和順紋抗壓強(qiáng)度。如下表?？估瓘?qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪切度順紋橫紋順紋橫紋順紋使用時(shí)的抗彎性能好順紋橫紋最大最小大小小大2、木材強(qiáng)度的主要影響因素：含水率：隨吸附水增大，強(qiáng)度下降，且對(duì)順紋抗壓及抗彎影響大，對(duì)順紋抗拉無(wú)影響；自由水不會(huì)影響強(qiáng)度。含水率為15%時(shí)的強(qiáng)度為標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度。外力作用時(shí)光：木材持久負(fù)荷強(qiáng)度只為極限強(qiáng)度的50~60%。環(huán)境溫度：使用溫度不能持久超過(guò)50℃。缺陷：木節(jié)等，降低木材的強(qiáng)度，尤其是順紋抗拉強(qiáng)度。三、木材的干燥、防腐與防火1、干燥：目的是防止腐蝕、蟲蛀、開(kāi)裂。干燥至含水率為12%。2、防腐：腐朽菌腐蝕。主意：表面涂刷油漆、用化學(xué)防腐劑（如氟化鈉、雜酚油）處理，如浸泡、注入或噴淋。3、防火：主意：表面涂刷或籠罩難燃材料，防火涂料有膨脹型丙烯酸乳膠防火涂料、溶液浸注，如磷-氮系列及硼化物系列防火劑。[例題1]將木材破碎浸泡，研磨成木漿，參加一定量粘合劑，經(jīng)熱壓成型、干燥處理而制成的人造板材，稱為：A、膠合板B、纖維板C、刨花板D、大芯板提醒：膠合板是用數(shù)張（奇數(shù)張）由原木沿年輪方向旋切的薄片，使其纖維方向互相垂直疊放經(jīng)熱壓而成。纖維板是以植物木纖維（如樹(shù)皮、刨花、樹(shù)枝等）為主要原料，經(jīng)破碎浸泡，研磨成木漿，參加一定量的膠合劑經(jīng)熱壓成型、干躁處理而成。刨花板是天然木材粉碎成顆料狀后，再經(jīng)黏合壓制而成。細(xì)木工板，又稱大芯板，是天然木條拼接而成。答案：B四、練習(xí)題1、木材加工使用前，干燥至：A、平衡含水率B、標(biāo)準(zhǔn)含水率C、纖維飽和點(diǎn)D、飽和含水率提醒：為了減少體積變化，木材加工使用前，應(yīng)該干燥至平衡含水率。答案：A2、木材的力學(xué)性質(zhì)為各向異性，表現(xiàn)為：A抗拉強(qiáng)度，順紋方向最大B抗拉強(qiáng)度，橫紋方向最大C抗剪強(qiáng)度，橫紋方向最小D抗彎強(qiáng)度，橫紋與順紋方向相近解析：木材順紋抗拉強(qiáng)度最大。答案：A3、木節(jié)降低木材的強(qiáng)度，其中對(duì)()強(qiáng)度影響最大。A、抗彎B、抗拉C、抗剪D、抗壓提醒：木節(jié)對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響最大。答案：B4、在工程中，對(duì)木材物理力學(xué)性能影響最大的因素是：質(zhì)量變形含水率可燃性解析：在工程中，對(duì)木材物理力學(xué)性能影響最大的因素是含水率，隨著吸附水增大，體積膨脹，強(qiáng)度降低。答案：C第八節(jié)石材花崗巖花崗巖是一種巖漿在地表以下凝結(jié)冷卻形成的火成巖，也稱巖漿巖主要成分是長(zhǎng)石和石英，屬于酸性巖石?；◢弾r吸水率小，強(qiáng)度高、硬度大，耐磨性好，耐風(fēng)化，耐久性好，耐酸性好，但是耐火性差?？梢杂米鍪覂?nèi)外地面和墻面裝點(diǎn)。二、大理石大理石屬于變質(zhì)巖，由石灰?guī)r與白云巖變質(zhì)而成。主要礦物為方解石（結(jié)晶碳酸鈣）和白云石（結(jié)晶碳酸鈣鎂復(fù)巖），屬于堿性巖石。大理石硬度中等，耐磨性較花崗巖差，耐酸性和耐風(fēng)化性較差，不易用于室外，主要用于室內(nèi)地面和飾面裝點(diǎn)。三、石材強(qiáng)度等級(jí)劃分石材采用邊長(zhǎng)為70.7mm立方體試件在浸水飽和狀態(tài)下的抗壓強(qiáng)度劃分強(qiáng)度等級(jí)。[例題1]地表巖石經(jīng)持久風(fēng)華、破碎后，在外力作用下搬運(yùn)、堆積，再經(jīng)膠結(jié)、壓實(shí)等在造作用而形成的巖石稱為：A、變質(zhì)巖B、沉積巖C、巖漿巖D、火成巖解析：巖石按照形成機(jī)理分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三種。其中地表巖石經(jīng)持久風(fēng)化、破碎后，在外力作用下搬運(yùn)、堆積，再經(jīng)膠結(jié)、壓實(shí)等再造作用形成的巖石稱為沉積巖。答案：B四、練習(xí)題1、大理石屬于：A、巖漿巖B、變質(zhì)巖C、沉積巖D、深成巖解析：大理石屬于變質(zhì)巖。答案：B2、大理石的主要礦物成分是：A、石英B、方解石C、長(zhǎng)石D、石灰石解析：大理石的主要礦物成分是方解石答案：B3、測(cè)定石材的抗壓強(qiáng)度所用的立方體的尺寸為：A、150mm×150mm×150mmB、100mm×100mm×100mmC、70.7mm×70.7mm×70.7mmD、50.5mm×50.5mm×50.5mm提醒：測(cè)定石材抗壓強(qiáng)度所用立方體的尺寸為70.7mm×70.7mm×70.7mm。答案：C第九節(jié)粘土土的組成土是固體顆粒、水和空氣的混合物。土的顆?；ハ嗦?lián)結(jié)形成土的骨架，當(dāng)骨架中的孔隙所有被水占領(lǐng)時(shí)的土為飽和土；當(dāng)土的骨架中的孔隙僅含有空氣時(shí)的土為干土；三相并存時(shí)的土為干土。二、土的性質(zhì)（一）粘性土的稠度：干濕程度，或在某一含水率下抵御外力作用而變形的能力。有三個(gè)界限含水率或稠度界限液限：流態(tài)向可塑狀態(tài)改變的界限含水率。塑限：可塑態(tài)向半固態(tài)改變的界限含水率。縮限：半固態(tài)向固態(tài)改變的界限含水率。（二）影響土的壓實(shí)性的因素1、含