沥青及沥青混合料主要用途及使用方法

第七章

沥青及沥青混合料主要用途及使用方法

沥青有机胶凝材料。能溶于汽油、二硫化碳等有机溶剂，但几乎不溶于水，属憎水材料。与矿物材料有较强的粘结力，具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性。沥青分类

地沥青

天然沥青：石油浸入岩石或流出地表后，经地球物理因素的长期作用，轻质组分挥发和缩聚而成的沥青类物质。

石油沥青：用石油炼制其它油品后的残渣加工而得到的产品。焦油沥青：将各种有机物（煤、泥炭、木材等）干馏加工得到的焦油，经再加工而得到的产品。

煤沥青页岩沥青木沥青第一节沥青材料一、石油沥青石油经蒸馏等提炼出各种轻质油（如汽油、煤油、柴油等）及润滑油以后的残留物，或再经加工而得的产品。一)石油沥青的组成与结构

由多种碳氢化合物及其非金属衍生物组成的混合物，它是石油中分子量最大、组成和结构最为复杂的部分。JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》：三组分、四组分分析法。三组分组分名称颜色状态密度g/cm3

分子量含量（%）特点作用油分淡黄至红褐色透明液体0.7～1.0300～50045～60溶于苯、丙酮等有机溶剂,不溶于酒精赋予沥青以流动性,降低粘稠度和软化点,增大延度,但含量多时,沥青的温度稳定性差树脂黄色至黑褐色粘性半固体1.0～1.1600～100015～30溶于汽油、苯等有机溶剂,难溶于酒精和丙酮赋予沥青以黏结性、塑性和可流动性。中性树脂：提高延度和粘结力；酸性树脂：提高对碳酸盐岩石的粘附力。沥青质深褐色至黑色脆性固体微粒1.1～1.51000～60005～30溶于三氯甲烷,二硫化碳,不溶于酒精赋予沥青温度稳定性和粘性，沥青质含量高，软化点高，温度稳定性好，但其塑性降低，沥青的硬脆性增加。沥青碳、似碳物：无定形的黑色固体粉末，是石油沥青中分子量最大的成分，会降低粘结力。蜡：降低粘结性和低温塑性，增大温度敏感性。四组分饱和分、芳香分、胶质和沥青质。饱和分：使稠度降低。胶质：使延性增加，黏度提高。沥青质：使黏度提高，降低温度敏感性。分为可溶质（油分和树脂）和沥青质。沥青质为分散相，可溶质为分散体系。以沥青质为胶核，周围吸附的树脂和油分一起构成胶团。胶团内组分按分子量自大至小逐渐向外扩散分布。石油沥青的胶体结构1)溶胶型结构（液体沥青）沥青质组分很少，且分子量与树脂接近。沥青质表面吸附较厚的树脂外膜，只能构成较少量的胶团，胶团间距离大，相互吸引力很小。具有较好的流动性、塑性以及较强的裂缝自愈能力，但温度稳定性差。2)凝胶型结构（氧化沥青）沥青质组分多，沥青质吸附的树脂外膜较薄，胶团数量多，胶团之间的距离小。胶团间吸引力增大，聚集成空间网络。弹性大，流动性和塑性低，温度敏感性低，温度稳定性高。3)溶—凝胶型结构（优质道路沥青）介于溶胶型和凝胶型之间。常温变形时，初期为弹性变形，后表现为黏性液体。二）石油沥青的技术性质

1)黏滞性（黏稠性）黏滞性是沥青材料抵抗外力作用下发生粘性变形的能力。常用针入度和标准粘度来评定。2)耐热性耐热性是指粘稠沥青在高温下不软化、不流淌的性能。用软化点（t软）表示（无熔点）。软化点是沥青达到某特定黏性流动状态（沥青针入度约为800）时的温度。

在软化点以下，沥青材料不会流淌，软化点越高，耐热性越好。3)温度稳定性温度稳定性是指沥青的粘度受温度变化影响的程度。

脆化点（t脆）：沥青由高弹态向玻璃态转化的温度（沥青针入度约为1.2）。

粘弹性温度区域△T=t软-t脆常用粘弹性温度区域△T、软化点和针入度指数P·I来评定。4)塑性塑性是指沥青材料在外力作用下，产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后形状的性质。可用延伸度（简称延度）表示。

受组分、胶体结构类型、温度、拉伸速度影响。塑性越好，自愈能力越好，柔性越好，承受冲击振动荷载能力越好，减小摩擦噪音。5)耐久性沥青材料在施工过程中的长时间高温加热和在使用条件下受到空气、阳光、气温和风雨冰冻等气候因素的综合作用，以及与矿料相互作用等的影响下，内部产生复杂的物理化学变化，导致塑性降低、脆性增加，性能不断恶化，逐步丧失使用功能的过程称为沥青的老化。

沥青材料的耐久性常称为抗老化性，或大气稳定性、耐候性。常以蒸发损失和蒸发后针入度比来评定。6)其他技术指标脆点：温度下降过程中，沥青由粘塑性状态转变为弹脆性状态的温度。是沥青发生脆性破坏的温度界限。溶解度：可溶于苯、四氯化碳、三氯甲烷等有机溶剂的能力。闪点：临近沥青表面的混合气体遇火后发生闪火时的温度。燃点：沥青遇火燃烧不小于5S的温度。三)石油沥青的技术标准

石油沥青产品有：道路沥青类、建筑沥青类、普通沥青及专用沥青（特殊工业如油漆沥青、电缆沥青等）。1)道路石油沥青道路石油沥青有七个牌号，按针入度划分。牌号越高，则粘性越小(即针入度越大)，塑性越好(即延度越大)，温度敏感性越大(即软化点越低)。主要用于道路路面或车间地面等工程。2)建筑石油沥青建筑石油沥青按针入度划分，有三个牌号。牌号越高，则粘性越小(即针入度越大)，塑性越好(即延度越大)，温度敏感性越大(即软化点越低)。

与道路石油沥青相比，针入度较小(粘性较大)，软化点较高(耐热性较好)，但延伸度较小(塑性较小)。主要用于制造油纸、油毡、防水涂料和沥青嵌缝油膏等。3)普通石油沥青普通石油沥青中含蜡较多(有害成分)，一般含量大于5%，有的高达20%以上，故又称多蜡石油沥青。黏性较小，塑性较差，温度敏感性大。二、煤沥青煤沥青又称焦油沥青，在烟煤炼焦或制煤气时，从干馏所挥发的物质中冷凝出煤焦油，再将煤焦油继续蒸馏得轻油、中油、重油和蒽油所剩的残渣即为煤沥青。根据煤焦油蒸馏深度的不同，又分为软煤沥青和硬煤沥青两类。一)煤沥青的组成煤沥青的化学组成主要是芳香族碳氢化合物及其与氧、硫、氮的衍生物的混合物。按化学性质相似且与技术性质有关划分，其主要组分是：油分、树脂和游离碳。油分：由较低分子量的液态芳香族碳氢化合物组成，赋予流动性，降低黏性。树脂：软树脂：赤褐色粘塑性物质，稳定性低，赋予塑性。硬树脂：固态结晶物质，提高黏稠性。游离碳：有机化合物的固体碳粒。有利于提高黏性和温度稳定性。二)煤沥青的性质特点煤沥青与石油沥青相比，性质上表现出以下特点：1)温度稳定性较差。2)塑性较差。3)大气稳定性差。4)防腐性较好。5)粘结性较好。三)煤沥青的应用由于煤沥青具有很好的防腐能力、良好的粘结能力。可用于配制防腐涂料、胶粘剂、防水涂料、油膏以及制作油毡等。将煤沥青和石油沥青按适当比例混合可形成一种稳定胶体，称为混合沥青。混合沥青综合了两种沥青的优点，使得粘性、温度稳定性、塑性均有显著改善。三、改性沥青(改性石油沥青)一)沥青材料掺配某一牌号的石油沥青往往不能满足工程技术要求，需用不同牌号沥青进行掺配。两种沥青掺配时掺配量与软化点之间呈比例关系，通常按直线规律进行两种沥青掺配计算。二)石油沥青与煤沥青的掺配(混合沥青)

选择化学性质及密度均相近的石油沥青和煤沥青，按适当的比例掺合，可能得到稳定的混合沥青，石油沥青的掺量一般应小于20%或大于70%。三)液体沥青和乳化沥青液体沥青和乳化沥青在常温下便具有流动性，不需加热即可施工。1)液体沥青—冷底子油液体沥青是将沥青溶解于有机溶剂，也称为稀释沥青。冷底子油是将汽油、煤油、柴油、工业苯、煤焦油(回配煤沥青)等有机溶剂与沥青溶合制得的一种液体沥青。

作为防水工程的基层处理剂，防止基层水分蒸发而出现“起鼓”现象；有利于黏结其它防水材料。2)乳化沥青乳化沥青是将热熔沥青，经强力机械作用分散成为沥青微滴(1μm～6μm)，分散在含有表面活性物质(乳化剂、稳定剂)的水溶液中，所构成的稳定的乳状。

四)其它改性沥青1)矿物填充料改性沥青提高沥青的黏性和温度稳定性。矿物填充料常用的有以下几种：滑石粉、石灰石粉、云母粉、石棉粉2)橡胶沥青使沥青具有橡胶的很多优点，高温变形性小、低温柔性好。①氯丁橡胶沥青。②丁基橡胶沥青。③再生橡胶沥青。3)合成树脂类改性材料改善沥青的防水性、粘结性、耐热性、温度稳定性。4)植物油类改性材料四、沥青材料使用的注意事项1)不同品种和牌号的沥青，应分别堆放，避免相互混杂。2)堆放应避开热源，勿使阳光直接照射，以免沥青软化流淌。3)防止砂、土等杂质和水分的混入。4)沥青材料加热温度应控制在软化点以上100℃左右。5)防烫伤及火灾事故发生。6)防止中毒事故。第二节沥青混合料沥青材料一般情况下很少单独使用，多数是与级配合适的矿物质材料拌合均匀，经铺筑、成型后制成沥青混凝土、沥青砂浆、沥青胶等，统称为沥青混合料。

矿物质材料包括粗集料、细集料和填料，统称为矿料。粗集料系指粒径大于2.5mm的矿料；细集料系指粒径2.5mm～0.075mm(或0.08mm)的矿料；填料系指粒径小于0.075mm的矿料。沥青混凝土按所用矿料的最大粒径分为：粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式。粗粒式的矿料最大粒径为35mm或30mm；中粒式为25mm或20mm；细粒式为15mm或10mm；砂粒式为5mm。沥青混意凝土按壁密实程碎度分为阵：密级苦配、开页级配和节沥青碎堆石。密级秋配沥蠢青混黄凝土的孔隙摊率小于5%，主栏要用价作防梦渗层狗材料惰；开级处配沥管青混惊凝土的孔请隙率核大于5%，主葵要用足作整维平胶争结层啊材料丢；沥青碎炒石的孔侧隙率归大于15%，渗翼透性绘强，逐主要拒用作僚排水糠层材余料。沥青市混凝卖土按净施工榆铺筑槐方法醉分为标：碾携压式水和浇浆注式贸。碾压式笋沥青混脉凝土须用碾腰压机械宝压实，浇注式榆沥青混衣凝土具有大侮的流动珠性，混纱合料在棕自重作掠用下可录自行密标实。沥青混娃凝土按湖施工温腰度不同翅可分为尚热铺和钢冷铺。热铺乘沥青趣混凝雁土是将材裁料加热识后，在洋高温下廉进行拌哑和和铺滩筑。冷铺优沥青君混凝蛇土采用稀值释沥青待或乳化仙沥青配弓制，可造在常温树下施工顽。一、麦沥青拦胶沥青胶振也称沥练青玛碲子脂，是青用沥青湿、粉状扇或纤维胶状填充隶料以及战改性添爽加材料筋等配制似而成。用作绳铺设融防水剧卷材差的黏禾结剂星；嵌叉缝材仁料；剃防水剖涂层允；沥臣青砂咬浆防孩水层耳的底桶层。一)沥青胶柄的技术荡性质沥青乐胶的屑技术镰性质剑有耐红热性墓、柔乡丰韧性这和粘层结性任等。仔根据碌国家惑标准GB5伍034够5－20伏04丢《屋面工艇程技术元规范》将沥金青胶热按耐钱热度笼划分遇为不捆同标苏号。二)影响贩沥青榆胶性莫质的私因素沥青朝胶性根质取肯决于杨沥青以、矿烈物填匠充料钞的性皂质及茂两者孔之配参合比蛛。1)沥青软邀化点高轧，沥青矮胶耐热辩性好。2)沥青延期度大，液沥青胶翼柔韧性我好，不桃易开裂泽。3)掺入矿乎物填充叙料，可底节约沥体青，提睁高沥青统的黏性暖和温度腹稳定性口。4)掺入纤狠维状填游料，可射提高沥惯青胶的怒柔韧性运。二、寒水工氏沥青策混凝的土（掏及沥旬青砂奔浆）一)组成材离料1)石油沥饰青根据迷气候袍、荷标载条雹件、峡混凝拍土或那砂浆筋种类哗等选辛择。料气候姓较热座、荷层载较竟大、企细粒搬式或赖砂粒湾式的啊混合博料，摘选用罪牌号矮低的培沥青猛。2)矿料(粗、锹细集职料)质地坚嫁硬、密视实、清困洁、不廉含过量气的有害劳杂质、忌级配良嫩好、与看沥青有飞较好的宾粘结性洁。①粗集料宴的粘附叛力②细若集料横的水悬稳定添性等质级③填料宏的亲水刷系数（消憎水性帖强）3)掺料为改即善沥牙青混方合料昏的性订质掺炉入的强材料织。如推石灰卷、水储泥、桌橡胶赶等。二)水工沥唤青混凝浓土的技稠术要求水工猎沥青灶混凝就土主吃要用哀于防阿渗、贪防护胶材料脖，主惑要技潜术要阻求：司和易节性、氧抗渗声性、虏稳定兔性、阵柔性牙及耐破久性康。1)抗掺性沥青混吨凝土抗五渗性用线渗透系勾数来评层定。受紧矿料级两配、沥疫青用量仪、压实剪程度及督所受压越力影响换。2)稳定恐性沥青绕混凝赵土的辩稳定角性包地括结闭构稳肆定性南、温咏度稳工定性脖、水怠稳定害性。片高温往稳定姓性：敞在高剥温条倡件下眯及外狭荷长滔期作久用下喜不发挎生严斧重变阶形或盟流淌子的性药质。①沥青毕混凝土绝高温抗内压强度落及热稳围定性系准数热稳定破性系数=f20/f50,值越小遮，稳定仍性越好砖。②斜专坡流云淌值③马杯歇尔话试验壮（荷趋载）趴（稳估定度钻、流拾值）影响沥芦青混凝贴土稳定晨性的因仗素（1）沥青辜性质：北软化点裳高、温碍度稳定馆性好、蛙适量（2）级配爱良好的眯碱性碎叙石（3）适量挤的填充存料（4）一定邀孔隙率竞，以提也供沥青愁材料遇愉热膨胀尝所需的誓空间。3)柔性柔性是百指沥青蚁混凝土斧（以及装沥青砂蜜浆）在街自重或练外力作模用下，紫能适应泄变形而册不产生链裂缝的联性能。选用针果入度大拉、低温许延伸度尊大、软仰化点适饱中的沥达青；一列般连续司级配或零颗粒细惯的矿料胞；填充艇料和沥联青用量真的比值凤较小。4)耐久性评定沥危青混凝文土耐久萍性的指械标有：搏水稳定撇性系数阻和残留属稳定度勒等。水稳伤定性勺系数=，水庆工沥沟青混串凝土恳防渗序层不鸡小于0.8度5。残留稳密定度=拖≥0.吉855)施工和丈易性沥青榴混合姑料的县和易箭性是摊指它奏在拌暖和、愈运输警、摊彻铺及乘压实给过程足中具耽有与钱施工择条件具相适衡应，瞧既保狠证质织量又敬便于热施工泪的性惠能。三)水工沥拌青混凝熊土配合懂比设计沥青锡混凝恨土配免合比吐两个候参数榴：矿料廉级配和沥青用够量。配合缩慧比设贺计方戚法及晌基本醋步骤颤：1)矿料级腹配的确粒定①矿料劲设计级父配的选昂定（表7-1串1）②矿料救合成级炕配的确懒定2)配合比隔初选试澡验①沥县青用望量的缩慧初步放选择溪。（磁表7-妹11）②马混歇尔傅试验指。（秆稳定撤度、湾流值意、孔林隙率静、表与观密克度）3)配合破比验边证试编验水稳吉定系夸数、浴热稳晓定系痰数、喇渗透裳系数漆、渗后透系杜数、智柔性库、强蚁度。4)配合比泥现场铺传筑试验复习删思道考题1．试述晌石油沥砌青的主照要组分晚及其特释点。组胜分、结极构、性婆质三者矛之间怎椅样互相膜关联?2．石油真沥青的炉老化与若组分有气何关系?沥青性询质在老刘