土木工程材料 建筑材料第十五讲

第七章

沥青和沥青混合料§7.1沥青沥青分为地沥青和焦油沥青，其中地沥青分为天然沥青和石油沥青，焦油沥青分为煤沥青和页岩沥青。§7.1.1石油沥青一、来源：石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油（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。根据石油沥青的生产加工工艺不同，可分别制得蒸馏沥青、氧化沥青、溶剂沥青等。1二、石油沥青的组成石油沥青划分为油分、树脂和地沥青质三个主要组分。不同组分对石油沥青性能的影响不同。油分赋予沥青流动性；树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质则决定沥青的稳定性（包括耐热性、粘性和脆性），其含量愈多，软化点愈高，粘性愈大，愈硬脆。2三、石油沥青的结构石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分，构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。当地沥青质含量相对较少时，油分和树脂含量相对较高，胶团外膜较厚，胶团之间相对运动较自由。这时沥青形成的胶体结构叫溶胶结构。具有溶胶结构的石油沥青粘性小，流动性大，温度稳定性较差3当地沥青质含量较多而油分和树脂较少时，胶团外膜较薄，胶团靠近聚集，移动比较困难，这时沥青形成的胶体结构叫凝胶结构。具有凝胶结构的石油沥青弹性和粘结性较高，温度稳定性较好，但塑性较差。当地沥青质含量适当，并有较多的树脂作为保护膜层时，胶团之间保持一定的吸引力，这时沥青形成的胶体结构叫溶胶－凝胶结构。溶胶－凝胶型石油沥青的性质介于溶胶型和凝胶型两者之间。4§7.1.2石油沥青的技术性质一、粘滞性1.定义：石油沥青的粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。它反映了沥青软硬、稀稠的程度。是划分沥青牌号的主要技术指标。2.表示液体石油沥青的粘滞性用标准粘度指标表示，它表征液体沥青在流动时的内部阻力；半固体或固体的石油沥青则用针入度指标表示，它反映石油沥青抵抗剪切变形的能力。5二、塑性1.定义：塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后的形状不变的性质。2.表示石油沥青的塑性用延度表示。延度值越大，表示沥青塑性越好。沥青中油分和地沥青质含量适当，树脂含量越多，延度越大，塑性越好。温度升高，沥青的塑性随之增大。6三、温度敏感性1.定义：温度敏感性（温度稳定性）是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。2.指标：软化点：沥青材料从固态转变至粘流态有一定的间隔，因此，规定其中某一状态作为从固态转到粘流态（或某一规定状态）的起点，相应的温度称为沥青软化点。针入度指数：7四、大气稳定性1.定义：大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。2.原因：在大气因素（热、阳光、氧气和水分）的综合作用下，沥青中的低分子量组分会向高分子量组分逐步转化，发生递变，即油分→树脂→地沥青质。由于树脂向地沥青质转化的速度远比油分变为树脂的速度快得多，因此，石油沥青会随着使用时间的延长，树脂显著减少，地沥青质显著增加，沥青的塑性降低，脆性增加，亦即“老化”8五、溶解度、闪点和燃点1.定义：溶解度是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳和苯中溶解的百分率。用以限制有害的不溶物（如沥青碳或似碳物）含量。不溶物会降低沥青的粘结性。闪点也称闪火点，是指加热沥青产生的气体和空气的混合物，在规定的条件下与火焰接触，初次产生蓝色闪光时的沥青温度。若按规定继续加热至沥青试样表面发生燃烧火焰，并持续5s以上，此时的温度即为燃烧点（即燃点）。9§7.1.3石油沥青的技术标准与选用一、建筑石油沥青的标准与选用1.建筑石油沥青：划分：按沥青针入度值划分为40号、30号和10号三个标号特点：建筑石油沥青针入度较小、软化点较高，但延度较小。用途：它们主要用于屋面及地下防水、沟槽防水与防腐、管道防腐蚀等工程，还可用于制作油毡、油纸、防水涂料和沥青玛蹄脂等建筑材料。10二、道路石油沥青§7.1.4沥青的掺配及改性一、沥青的掺配定义：施工中，若采用一种沥青不能满足配制沥青所要求的软化点时，可用两种或三种沥青进行掺配。掺配要注意遵循同源原则，即同属石油沥青或同属煤沥青（或煤焦油）的才可掺配。11二、氧化改性氧化也称吹制，是在250～300℃高温下向残留沥青或渣油中吹入空气，通过氧化作用和聚合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度和软化点，从而改善沥青的性能。工程使用的道路石油沥青、建筑石油沥青均为氧化沥青。12三、裕矿物辅填充晋料改雾性为提撕高沥援青的菠粘结冲能力榴和耐捡热性搂，降结低沥邻青的订温度柜敏感讽性，隔经常逝在石荷油沥阀青中微加入造一定索数量作的矿腊物填让充料遍进行胶改性歪。常税用的恶改性纪矿物骂填充桌料大均多是塑粉状赔和纤姜维状抱的，碗主要休有滑讯石粉锻、石亚灰石锁粉和纹石棉映等。13四、究聚合轧物改脸性（一互）SB昏S改性候沥青SB言S是丁赞苯橡督胶的宁一种缺。丁哑苯橡消胶由桂丁二绵烯和叉苯乙掏烯共榆聚制非成，忍品种架很多往。如拆果将洋丁二浙烯与剃苯乙胁烯嵌寻段共斜聚，返形成醉具有桌苯乙吨烯（S）刚－丁二夫烯（B）姜－苯乙粘烯（S）的结贤构，咳则得蠢到一拔种热饲塑性暴的弹棕性体童（简墨称SB吗S）蹈。S等BS具有去橡胶麦和塑类料的殖优点滨，常股温下惭具有受橡胶幸的弹馒性，岔高温横下又顺能像幼塑料厘那样心熔融徒流动小，成务为可余塑性丸材料屯。14SB陈S对沥喇青的睁改性按十分若明显主，它老在沥尚青内冈部形毙成一颠个高评分子位量的另凝胶负网络肿，大假大提争高了狗沥青挥的性吐能。侨与沥洞青相绢比，SB豪S改性邀沥青太具有蚁弹性躁好、渣延伸书率大话，延映度可民达2怪00酱0％剂；低罗温柔基性大熄大改冷善，纱冷脆使点降颤至-默40费℃；完热稳杨定性青高，持耐热亚度可绿达9倦0～凤10厌0℃或；耐之候性箱好等脏优点胞。SB给S改性桨沥青类是目这前最歪成功次和用钩量最肠大的醒一种肾改性怒沥青禾，在糕国内满外己贴得到滤普遍园使用随。15（二险）AP班P改性聋沥青AP稼P改性归石油早沥青慰与石舌油沥愈青相克比，番其软院化点挽高，揉延度简大，充冷脆橡点降遗低，誉粘度返增大毫，具足有优洒异的禽耐热考性和唉抗老档化性郊，尤享其适罚用于圣气温应较高腔的地附区，盗主要没用于麦制造木防水壶卷材冻。16§7.2竖沥搁青混企合料定义驳：沥租青混挤合料酿是指霉矿物减集料势与沥带青拌处合而签成的剩混合吃料的杂总称寺，包誓括沥递青混闸凝土味混合稠料和枣沥青谣碎石壤混合尚料。栏沥青佣混合妻料作鉴为路紫面材卷料具极有良杀好的挠力学伶性质永，有晴一定头的高捡温稳碎定性怀和低测温柔吃韧性拉，铺丙筑的累路面蒜平整经元接瘦缝，忽减振将吸声芬，行窃车舒逢适；砍且具芳有一喉定的环粗糙伶度，瞧无强害烈反缺光，蓬利于剃行车勿安全概。沥偶青路供面的签施工刊方便拦，不毯需养卡护，洞能及扑时开贤放交尽通；帝便于锹分期部修建晌和再然生利泼用。17§7.2裕.1萌沥青疏混合井料的样分类按矿苦料级掏配类险型沥测青混逗合料素分为慨连续念级配昨沥青嚼混合命料和商间断亩级配爪沥青助混合那料。按矿升料粒第径沥滋青混衡合料乱分为狡砂粒饲式沥阿青混赏合料茧（最同大粒绢径（搬4.株75mm抖）、细粒爽式沥巾青混槽合料督（最茎大粒能径为龟9.侮5或泉13接.2mm怀）、中粒联式沥旱青混搂合料送（最控大粒闲径为汤16mm或1话9mm嚷）、粗粒铜式沥间青混有合料眠（最忌大粒俯径为蜡26给.5mm或3真1.钞5.mm远）和特富粗式补沥青急碎石痒混合口料（洪最大擦粒径啦）3梳7.汗5mm玩）。按密脂实程惩度沥盛青混勾合料鬼分为临密实初式（回空隙弱率<简5％痕）、土半密潜实式匪（空酷隙率崭为5嫩％～貌10盼％）称和半堆开式跪（空间隙率萍>1贝0％产）。按结俯合料馋温度穴沥青床混合炕料分辅为热虽拌热进铺沥检青混筝合料瞎和常蹦温沥姻青混描合料扭。18§7.2磨.2乱沥青欠混合润料的吵组成塌结构定义鞠：沥忘青混行合料滋一般半指热杠拌沥苦青混症合料获，是插经人想工组壤配的重矿质准混合纽奉料与近粘稠膨沥青敌在专绍门设坡备中坑加热际拌合抢而成府，用泄保温博运输筋工具辰运送扩至施秃工现棒场，狗并在槽热态猪下进警行摊颠铺和键压实集的混同合料徐，通亲称“辣热拌畏热铺然沥青吗混合敲料”适，简粗称“通热拌宁沥青牺混合挑料”躁。其称他类首型的堆沥青巧混合堤料必终须冠直以说学明，乎如：弯常温招沥青辫混合显料等父。19一、览沥青宇混合虑料的羊结构（一追）悬罗浮密纯实结戏构矿质违材料购由大默到小卷形成肢连续坏型密拍实混溉合料亮，因内较大倒颗粒处都被档小一系档颗奶粒挤旁开，勾因此伸，大脉颗粒逗以悬船浮状激态处塑于较悉小颗万粒之蚕中。此种称结构订虽然江密实晌度大隆，但吸各级虫集料阻均为具次级谊集料帅所隔劣开，昂不能晃直接岸接触亡形成部骨架显，而蝇悬浮退于次泛级集俱料和寇沥青手胶浆蛛之间效，粘聚帆力较遗高，吉但是白内摩弊擦角绑较低刊，因趟此，俗其高裙温稳逆定性芬差。20（二霜）骨温架空践隙结哈构当采傲用连减续型粥开级凶配矿原质混达合料啊（如吗图7斜－7b）时，亭较大净粒径甜集料旧彼此治紧密拌相接阔，而哭较小抗粒径弹集料店的数聋量较异少，杯不足雹以充蜓分填新充空魄隙，克而形猴成骨滔架空胸隙结赢构，咱沥青箭碎石塌混合喜料多肤属这霞一类壶型，撑其组沙成结插构如埋图7狸－8b，这种滨结构响的沥艇青混币合料具有较嚼高的仅内摩丈擦角取，但样是粘叉聚力难较低。21（三逝）骨新架密帽实结钓构当采底用间膝断型师密级纳配矿吃质混颂合料享（如晚图7错－7c）时，捆矿质暑混合翻料既叼有一慌定量讽的粗酸集料坟形成因骨架做，又参根据含粗集泥料空悟隙的睁数量饺加入讽适量淡细集团料，翅使之浙填满落骨架键空隙床，形劈燕成较撒高密垮实度突的结塞构，艇间断忌级配述即按验此原砖理构夺成，生其组面成的纯结构汇如图午7－俘8c。这种尽结构坏的沥判青混执合料脉不仅吓具有较高国的粘赖聚力藏，而题且具胸有较货高的房诚内摩免擦角。22二、诱沥青吓混合乌料的菠强度属理论强度用决定庄于两增个参词数：扭粘结片力C和内滤摩擦围角φ三、啊影响顶沥青省混合知料抗宵剪强课度的立因素(一奥)沥鸡青粘青度的思影响粘度济越大远，抗堵剪强肃度越宾高。(二斩)骨安料的厅粒径颈、颗合粒形待状和历表面纹特性径的影打响集料缺颗粒升的粒渔径越爱大，创沥青举混合麦料的狮内摩挪擦角饶越大模，粗桨粒式偏沥青掀混凝痛土的议内摩竹擦角攀比细碍粒式辅和砂丙粒式联沥青闲混凝情土大适得多棚。棱角哭尖锐值的颗阳粒组赖成的回混合乌料，壁由于摘颗粒喂问相叉互嵌桂紧，撞要比姿浑圆猎颗粒训的内甜摩擦星角大仪得多颜。23(三惧)矿改粉的兽比表别面积抚和沥液青用赞量的洞影响(四童)矿窜料表焦面的繁性质汗的影坐响(五递)影恋响沥角青混惜合料披抗剪娘强度贱的外切因1.抵温度2.说变形步速率蒜的影破响§7.2衬.3万沥青拼混合剖料的装技术享性质一、若高温替稳定垄性二、吊低温肢抗裂匠性三、带耐久溜性四、问抗滑蜻性五、句施工窄和易眼性24§7.2裳.4作沥青轨混合静料组奥成材吐料的项技术丸要求一、河对沥钳青的滚要求炎热钳的气涌候区皱、繁越重的连交通迈及细脑粒式绝或砂找粒式牛的混何合料奋，应个采用坝稠度铜较高胁的沥爷青；军反之修，则学采用浓稠度洲较低匪的沥驼青。墓在条考件相浩同的袜情况殊下，织较粘胳稠的分沥青曾配制熊的混选合料