工学沥青及沥青混合料

工学沥青及沥青混合料第1页/共62页2沥青的用途第2页/共62页3沥青物理性质一种有机胶凝材料，常温下呈固体、半固体或稠液体孔隙率构造致密力学性能亲水性抗腐蚀性耐久性憎水材料耐酸碱盐粘弹性材料物理性质第3页/共62页4沥青的分类沥青地沥青焦油沥青由石油系统得到的沥青天然沥青石油沥青煤沥青页岩沥青由有机物（煤、页岩）干馏所得焦油，再加工所得第4页/共62页5沥青的分类天然沥青第5页/共62页6沥青的分类天然沥青矿第6页/共62页7沥青的分类第7页/共62页8沥青的分类岩沥青第8页/共62页97.1.1石油沥青7.1沥青材料1.石油沥青的组成与结构（1）石油沥青的组分(2)树脂(3)地沥青质沥青（1）油分淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分，含量为40％一60％。油分赋予沥青以流动性。第9页/共62页107.1.1石油沥青7.1沥青材料1.石油沥青的组成与结构（1）石油沥青的组分(3)地沥青质(1)油分树脂又称脂胶，为黄色至黑褐色半固体粘稠物质，分子量比油分大，沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。树脂的含量为15％一30％，它使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。(2)树脂第10页/共62页117.1.1石油沥青7.1沥青材料1.石油沥青的组成与结构（1）石油沥青的组分地沥青质为深褐色至黑色固态无定形的超细颗粒固体粉末。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性和粘性的重要组分。沥青中地沥青质含量在10％一30％。(2)树脂(3)地沥青质(1)油分第11页/共62页127.1.1石油沥青7.1沥青材料1.石油沥青的组成与结构（1）石油沥青的组分（4）石蜡降低石油沥青的粘结性和塑性。同时影响温度敏感(即温度稳定性差)。所以蜡是石油沥青的有害成分。第12页/共62页137.1.1石油沥青7.1沥青材料1.石油沥青的组成与结构（2）石油沥青的胶体结构第13页/共62页142.石油沥青的技术性质7.1.1

石油沥青温度敏感性塑性大气稳定性粘滞性防水性第14页/共62页152.石油沥青的技术性质7.1.1

石油沥青防水性：广泛用作土木工程的防潮、防水材料憎水性材料本身结构致密与矿物材料表面有很好的粘结力有一定的塑性，能适应材料或构件的变形第15页/共62页16粘滞性7.1.1

石油沥青石油沥青的粘滞性又称粘性或稠度，它是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，是沥青材料软硬、稀稠程度的反映。表示方法针入度规定温度规定质量规定时间贯入深度第16页/共62页172.石油沥青的技术性质针入度测定第17页/共62页18塑性7.1.1

石油沥青影响因素指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。树脂含量温度厚度沥青塑性的表示方法延度测试方法第18页/共62页19塑性7.1.1

石油沥青沥青的延度测定第19页/共62页20温度敏感性7.1.1

石油沥青影响因素石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能地沥青质含量表示方法软化点测试方法含蜡量第20页/共62页21软化点测定7.1.1

石油沥青沥青软化点测试第21页/共62页22大气稳定性7.1.1

石油沥青沥青的大气稳定性与什么因素有关热、阳光、氧气和水分等的长期作用，石油沥青中低分子组分向高分子组分转化，沥青中油分和树脂相对含量减少，地沥青质逐渐增多，使石油沥青的塑性降低，粘度提高，逐渐变得脆硬，直至脆裂，失去使用功能。沥青质含量较多时，其温度敏感性较小。大气稳定性的评定方法？第22页/共62页23大气稳定性7.1.1

石油沥青测定方法是：先测定沥青试样的质量及其针入度，然后将试样置于加热损失试验专用烘箱中，在160℃下加热蒸发5h，待冷却后再测定其质量和针入度，再按下式计算其蒸发损失百分率和蒸发后针入度比。第23页/共62页24闪点和燃点7.1.1

石油沥青沥青的燃点和闪点第24页/共62页253.石油沥青的技术标准及选用7.1.1

石油沥青石油沥青的分类分类道路石油沥青建筑石油沥青普通石油沥青牌号按针入度指标等来划分同一品种石油沥青材料中，牌号愈小，沥青愈硬；牌号愈大，沥青愈软。随着牌号增加，沥青的粘性减小(针入度增加)，塑性增加(延度增大)，而温度敏感性增大(软化点降低)。第25页/共62页26石油沥青的技术标准及选用7.1.1

石油沥青石油沥青的选用

应根据工程性质(房屋、道路)及当地气候条件、所处工程部位(屋面、地下)来选用不同品种和牌号的沥青。路面道路石油沥青屋面建筑石油沥青第26页/共62页27石油沥青的技术标准及选用7.1.1

石油沥青第27页/共62页28例题7.1.1

石油沥青答案：A:A-60乙

B:A-100甲

C:10号现有A、B、C三种石油沥青，其牌号不详，经性能检测，其结果如下表。试确定其牌号?性能ABC25℃针入度（0）701101825℃延度（cm）50922.5软化点（℃）464698第28页/共62页29例题7.1.1

石油沥青在屋面防水及地下防潮工程中，应如何选择石油沥青的牌号?第29页/共62页30沥青的掺配7.1.1

石油沥青煤沥青与石油沥青。掺混使用产生沉渣变质，失去胶凝性。条件一种牌号的沥青不能满足工程要求同源的沥青方法第30页/共62页31例题7.1.1

石油沥青某防水工程需石油沥青30t，要求软化点不低于80℃，现有60号和10号石油沥青，测得他们的软化点分别是49℃和98℃，问这两种牌号的石油沥青如何掺配？第31页/共62页32例题7.1.1

石油沥青某防水工程需石油沥青30t，要求软化点不低于80℃，现有60号和10号石油沥青，测得他们的软化点分别是49℃和98℃，问这两种牌号的石油沥青如何掺配？第32页/共62页33例题：解答7.1.1

石油沥青若掺配软化点为80℃的石油沥青，须软化点为49℃的石油沥青：即30t石油沥青中应掺入49℃的石油沥青（不大于？不小于？）：

30t×36.7％＝11.0t软化点为98℃的石油沥青掺入（不大于？不小于？）：

30t－11.0t=19t第33页/共62页347.1.2煤焦油简介

煤沥青与石油沥青鉴别7.1.2

煤焦油（１）测定密度。大于1.1者为煤沥青。（２）燃烧试验。烟气呈黄色，并有刺激性臭味者为煤沥青。（３）敲击块状沥青。呈脆性（韧性差）、音清脆者为煤沥青。有弹性、音哑者为石油沥青。（4）用汽油或煤油溶解沥青，将溶液滴于滤纸上，呈内黑外棕色明显两圈斑点者为煤沥青，呈棕色均匀散开斑点者为石油沥青。第34页/共62页357.1.3改性石油沥青7.1.3

改性石油沥青改性沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青混合料。改性的思路改性的方法第35页/共62页361.橡胶改性沥青7.1.3

改性石油沥青加入一定数量的橡胶橡胶是石油沥青的重要改性材料，与石油沥青有很好的混溶性，能使沥青兼具橡胶的很多优点，如高温变形性小，低温柔性好，克服了沥青热淌冷脆的缺点，提高了其强度、延伸率和耐老化性等。第36页/共62页37氯丁橡胶改性沥青7.1.3

改性石油沥青石油沥青中掺人氯丁橡胶后，可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧性、耐候性和耐燃性等得到大大改善。氯丁橡胶掺入的方法有溶剂法和水乳法。加入一定数量的氯丁橡胶以氯丁二烯为主要原料，通过均聚或少量其它单体共聚而成。原料改性效果？第37页/共62页38丁基橡胶改性沥青7.1.3

改性石油沥青加入一定数量的丁基橡胶丁基橡胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成。其制成品不易漏气，一般用来制造汽车、飞机轮子的内胎。第38页/共62页39热塑性丁苯橡胶(SBS)改性沥青7.1.3

改性石油沥青常温下具有橡胶的弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动，成为可塑的材料,耐高、低温性能均有较明显提高，制成的材料耐疲劳性也大大提高，是目前应用最成功和用量最大的一种改性沥青。SBS的掺入量一般为5%-10％，此类改性沥青主要用于制作防水卷材，也可用于制作防水涂料等。加入一定数量的SBSSBS(热塑性丁苯橡胶)是以丁二烯、苯乙烯为单体，采用阴离子聚合制得的嵌段共聚物。

第39页/共62页40再生橡胶改性沥青7.1.3

改性石油沥青可大大提高石油沥青的气密性、低温柔性、耐火性、耐热性、粘结性和不透气性。在生产卷材、密封材料和防水涂料等产品时均有应用。加入一定数量的再生橡胶第40页/共62页412.树脂改性沥青7.1.3

改性石油沥青用树脂改性石油沥青，可以改进沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。树脂和石油沥青相容性差，可用的树脂品种较少。（1）古马隆树脂改性沥青（2）聚乙烯树脂改性沥青第41页/共62页423.橡胶和树脂改性沥青7.1.3

改性石油沥青用橡胶和树脂来改善石油沥青的性质，可使沥青兼具橡胶和树脂的特性。由于树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，故能取得较满意的综合效果。第42页/共62页434.矿物填充改性沥青7.1.3

改性石油沥青提高沥青的粘性和耐热性，减小沥青的温度敏感性，主要适用于生产沥青胶。矿物填料有粉状和纤维状两种，常用的填料有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉绒、云母粉、磨细砂、粉煤灰、水泥、高岭土、白垩粉等。加入一定数量的矿物填充料作用第43页/共62页447.2沥青混合料的组成与性质7.2沥青混合料的组成与性质基本概念（1）沥青混合料

(英:Bituminousmixtures美:Asphaltmixtures)

矿质混合料+粘结材料沥青混合料(粗集料+细集料+填料）（沥青）（2）类型沥青混合料包括：沥青混凝土混合料（AC，AsphaltConcrete）

沥青碎石混合料（AM，AsphaltMacadam）（适当比例拌和）区别？？第44页/共62页45沥青混合料的分类7.2沥青混合料的组成与性质（1）按沥青混合料施工工艺分类：热拌热铺、热拌冷铺、冷拌冷铺沥青混合料（2）按矿质集料级配类型分类：

连续级配沥青混合料、间断级配沥青混合料（3）按沥青混合料密实度（空隙率）分类：密级配沥青混合料：按密实原则设计，常采用连续型密级配沥青混合料，剩余空隙率小于10%（通常≤6%）。开级配沥青混合料：连续型级配混合料，主要以粗集料嵌挤组成，细集料和填料较少，通常设计空隙率为18%。半开级配沥青混合料：介于密级配和开级配之间，由适当比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青拌制而成，剩余空隙率为6%～12%。第45页/共62页46沥青混合料的分类1000500.0750.31.184.7519间断级配开级配密级配半开级配筛孔尺寸（mm）通过百分率（％）第46页/共62页47沥青混合料的分类7.2沥青混合料的组成与性质（4）按公称最大粒径分类特粗式：公称集料最大粒径等于或大于31.5mm。粗粒式：公称集料最大粒径为26.5mm中粒式：公称集料最大粒径为16mm或19mm细粒式：公称集料最大粒径为9.5mm或13.2mm砂粒式（沥青石屑或沥青砂）：公称集料最大粒径小于

4.75mm第47页/共62页487.2.1沥青混合料的组成结构7.2.1沥青混合料的组成结构

a)悬浮-密实结构b)骨架-空隙结构c)密实-骨架结构第48页/共62页497.2.1沥青混合料的组成结构7.2.1沥青混合料的组成结构

通常按其矿质混合料的组成分为三种结构类型：（1）悬浮-密实结构：连续型密级配，细料多，粗料少，粘聚力C高，内摩擦角小。（2）骨架-空隙结构：连续型开级配，细料少，粗料多，粘聚力C低，内摩擦角大。

（3）密实-骨架结构：间断型密级配，粗料、细料较多，粘聚力C较高，内摩擦角较大。第49页/共62页507.2.2沥青混合料的技术性质7.2.2沥青混合料的技术性质

（1）高温稳定性（2）低温抗裂性（3）耐久性（4）抗滑性（5）施工和易性第50页/共62页51高温稳定性7.2.2沥青混合料的技术性质

1）定义是指沥青混合料在夏季高温（通常为60℃）条件下，经车辆荷载长期重复作用后，不产生车辙和波浪等病害的性能。

2）评价方法：马歇尔试验、车辙试验等

3）马歇尔试验：三项指标：马歇尔稳定度、流值和马歇尔模数。第51页/共62页52马歇尔试验7.2.2沥青混合料的技术性质

第52页/共62页53车辙试验7.2.2沥青混合料的技术性质

评价指标：动稳定度动稳定度———将沥青混合料制成30Omm×30Omm×50mm的标准试件，在60℃温度条件下，以一定荷载的轮子

(轮压0.7MPa)，在同一轨迹上作一定时间的反复行走，形成一定的车辙深度，然后计算试件变形1mm所需试验车轮行走的次数。第53页/共62页54车辙试验7.2.2沥青混合料的技术性质

第54页/共62页55沥青混合料的技术性质7.2.2沥青混合料的技术性质

（2）低温抗裂性沥青混合料不出现脆裂、低温缩裂、温度疲劳等现象,

以保证路面在冬季低温时不产生裂缝的性质。（3）耐久性沥青混合料在外界因素长期作用下不破坏的性质。

（阳光、空气、水、车辆荷载）1）影响沥青混合料耐久性的主要因素

沥青性质和用量、矿料性质、沥青混合料组成结构。2）评价方法：浸水马歇尔试验或真空饱水马歇尔试验3）评价指标：采用空隙率、沥青饱和度（或矿料间隙率）和残留稳定度等指标。第55页/共62页56沥青混合料的技术性质7.2.2沥青混合料的技术性质

（4）抗滑性随着现代高速公路的发展，对沥青混合料路面的抗滑性提出更高的要求。抗滑性与集料的表面粗糙度、级配组成、沥青用量等因素有关。（5）施工和易性影响施工和易性的主要因素是混合料的级配和沥青用量。下列情况对于施工和易性有什么问题：粗细集料的颗粒大小相差过大，缺乏中间尺寸的颗粒细集料太少细集料太多沥青用量过少，矿粉用量过多沥青