土木工程材料 课件汇 7墙体及屋面材料 -12新型土木工程材料

土木工程材料CivilEngineeringMaterials【工程案例导入】古韵悠长：大雁塔的建筑艺术大雁塔及其结构图

大雁塔，坐落于中国陕西省西安市，是一座具有悠久历史和深厚文化底蕴的古代砌体结构建筑。这座高达60余米的七层楼阁式方塔，采用了青砖和土塈作为主要建筑材料。在建造过程中，工匠们巧妙地将中国传统木建筑的结构元素与砖砌建筑相结合，创造出了独特的仿木砖结构。CONTENT砖01砌块02墙用板材03砌筑石材04第七章

墙体及屋面材料屋面材料0501砖砖是指砌筑用的人造小型块材。外形多为直角六面体按生产工艺分为烧结砖和非烧结砖按形状分为标准砖、多孔砖和空心砖按材质分为黏土砖、页岩砖、煤矸石砖、粉煤灰砖、混凝土砖等烧结普通砖

以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、淤泥（江、河、湖淤泥）、污泥等为主要原材料，经焙烧而成主要用于建筑物承重部位的普通砖，称为烧结普通砖。氧化气氛下可得红砖，还原气氛下可得青砖。《烧结普通砖》（GB/T5101-2017）规定：按主要原料分为黏土砖（N）、页岩砖（Y）、煤矸石砖（M）、粉煤灰砖（F）、建筑渣土砖（Z）、淤泥砖（U）、污泥砖（W）、固体废弃物砖（G）。1.烧结砖烧结普通砖（1）烧结普通砖的生产①原料

普通黏土砖的主要原料为粉质或砂质黏土，其主要化学成分为SiO2、Al2O3、Fe2O3和结晶水

。②生产过程

采土→配料调制→制坯→干燥→焙烧→成品1.烧结砖1.烧结砖欠火砖过火砖合格红砖③焙烧

焙烧温度控制在900～1100℃之间，使砖坯烧至部分熔融而烧结。焙烧时火候要控制适当，以免出现欠火砖和过火砖。烧结普通砖（2）烧结普通砖的技术性质

《烧结普通砖》（GB/T5101-2017）中对烧结普通砖的尺寸允许偏差、外观质量、强度等级、耐久性能等主要技术性能指标均做了具体规定①尺寸允许偏差烧结普通砖的外形为直角六面体，其公称尺寸240mm×115mm×53mm。4块砖长，8块砖宽，16块砖厚均为1m，1m3砌体需砖512块②外观质量1.烧结砖烧结普通砖（2）烧结普通砖的技术性质③强度

烧结普通砖按抗压强度分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个等级④耐久性能

砖的耐久性能由抗冻试验、泛霜试验、石灰爆裂实验和吸水率试验来确定1.烧结砖烧结普通砖（2）烧结普通砖的技术性质⑤产品标记

砖的产品标记按产品名称的英文缩写、类别、强度等级和标准编号顺序编写。

示例：烧结普通砖，强度等级MU15的黏土砖，其标记为：FCBNMU15GB/T5101观察与讨论烧结普通砖的盐析现象请观察右图，分析烧结普通砖表面产生白霜的原因及其后果。理解为何烧结普通砖的技术要求中规定优等品无泛霜，合格品不允许出现严重泛霜。1.烧结砖普通砖表面的白霜烧结多孔砖与烧结空心砖

烧结多孔砖和烧结空心砖代替烧结普通砖，可减少墙体自重30%~35%，节约黏土20%~30%，墙体施工功效提高40%，并改善砖的隔热隔声性能。2.烧结砖烧结多孔砖与烧结空心砖（1）烧结多孔砖和多孔砌块

烧结多孔砖和多孔砌块是以粘土、页岩、煤矸石、粉煤灰、淤泥（江河湖淤泥）以及其他固体废弃物等为主要原料，经焙烧而成的建筑材料，主要用于建筑承重部位。

其孔洞率通常大于或等于33%，孔的尺寸小而数量多，且为竖向孔1.烧结砖烧结多孔砖与烧结空心砖

根据《烧结多孔砖和多孔砌块》（GB13544-2011）的规定，烧结多孔砖和多孔砌块按主要原料分为粘土砖和粘土砌块（N）、页岩砖和页岩砌块（Y）、煤矸石砖和煤矸石砌块（M）、粉煤灰砖和粉煤灰砌块（F）、淤泥砖和淤泥砌块（U）、固体废弃物砖和固定废弃物砌块（G）。

烧结多孔砖和多孔砌块的外形一般为直角六面体，其长度、宽度、高度尺寸应符合下列要求：

砖的规格尺寸（mm）：290、240、190、180、140、115、90。

砌块的规格尺寸（mm）：490、440、390、340、290、240、190、180、140、115、90。

1.烧结砖烧结多孔砖与烧结空心砖

烧结多孔砖和多孔砌块的产品标记按产品名称、品种、规格、强度等级、密度等级和标准编号顺序进行编写。

标记示例：规格尺寸290mm×140mm×90mm，强度等级MU25、密度1200级的黏土烧结多孔砖，标记为：烧结多孔砖N290×140×90MU251200GB13544-2011。烧结多孔砖和多孔砌块根据抗压强度分为：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级1.烧结砖（2）烧结空心砖和空心砌块

烧结空心砖和空心砌块是以黏土、页岩、煤矸石、粉煤灰、淤泥（江河湖淤泥）、建筑渣土及其他固体废弃物为主要原料，经焙烧而成，主要用于建筑物非承重部位，如框架结构建筑中的填充墙，室内装修中的隔断墙。

烧结空心砖的孔洞率很高，一般不低于35%，孔洞尺寸较大而少且多为矩形条孔或其他形状的水平孔。1.烧结砖（2）烧结空心砖和空心砌块

烧结空心砖和空心砌块的外型为直角六面体，混水墙用空心砖和空心砌块，应在大面和条面上设有均匀分布的粉刷槽或类似结构，深度不小于2mm。其长度、宽度、高度尺寸应符合下列要求：

长度规格尺寸（mm）：390，290，240，190，180（175），140；

宽度规格尺寸（mm）：190，180（175），140，115；

高度规格尺寸（mm）：180（175），140，115，90。1.烧结砖（2）烧结空心砖和空心砌块

烧结空心砖和空心砌块的产品标记按产品名称、类别、规格（长度×宽度×高度）、密度等级、强度等级和标准编号顺序编写。

标记示例：规格尺寸290mm×190mm×90mm，密度等级800，强度等级MU7.5的页岩空心砖

标记为：烧结空心砖Y（290×190×90）800MU7.5GB13545-20141.烧结砖

蒸压（养）砖为非烧结砖，经常压蒸汽养护硬化而成的蒸养砖（蒸养粉煤灰砖、蒸养矿渣砖、养煤渣砖）；经高压蒸汽养护硬化而成的蒸压砖（蒸压灰砂砖、蒸压粉煤灰砖、蒸压矿造砖）。蒸压灰砂砖

蒸压灰砂砖（简称灰砂砖）是以石灰和砂为主要原料，经配料制备、压制成型、蒸压养护而成的实心砖或空心砖。2.蒸压（养）砖蒸压灰砂砖（1）灰砂砖的技术性质

根据《蒸压灰砂实心砖与实心砌块》（GB/T11945-2019）的规定，灰砂砖的尺寸为240mm×115mm×53mm，按抗压强度和抗折强度分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。

根据尺寸偏差和外观质量、强度、吸水率、线性干燥收缩率、抗冻性、碳化系数、软化系数、放射性核素限量划分为合格品和不合格品两个质量等级。2.蒸压（养）砖蒸压灰砂砖（2）灰砂砖的应用

灰砂砖与其他墙体材料相比，强度较高，蓄热能力显著，隔声性能十分优越，属于不可燃建筑材料，可用于多层混合结构的承重墙体，其中MU15、MU20、MU25、MU30灰砂砖可用于基础及其他部位，MU10可用于防潮层以上的建筑部位。2.蒸压（养）砖蒸压（养）粉煤灰砖

蒸压（养）粉煤灰砖是以粉煤灰、生石灰为主要原料，可掺加适量石膏等外加剂和其他集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而制成的砖。（1）粉煤灰砖的技术性质

根据《蒸压粉煤灰砖》（JC/T239-2014）的规定，蒸压粉煤灰砖的尺寸为240mm×115mm×53mm，按强度分为MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五个强度等级。

粉煤灰砖根据外观质量、尺寸偏差、强度等级、抗冻性、线性干燥干缩值、碳化系数、吸水率、放射性核素限量分为合格品和不合格品两个质量等级。2.蒸压（养）砖蒸压（养）粉煤灰砖

蒸压（养）粉煤灰砖是以粉煤灰、生石灰为主要原料，可掺加适量石膏等外加剂和其他集料，经坯料制备、压制成型、高压蒸汽养护而制成的砖。（2）粉煤灰砖的应用

粉煤灰砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础，但用于基础或用于易受冻融和干湿交替作用的建筑部位，必须使用MU15及以上强度等级的砖。2.蒸压（养）砖蒸压（养）砖的干缩性

干缩性指材料在干燥过程中，随着水分的蒸发，体积会产生相应的收缩引起干缩的原因：内部孔隙结构原材料特性养护条件2.蒸压（养）砖干缩带来的影响：墙体开裂降低砌体强度可采取的措施：优化原材料选择和配比加强养护条件，严格控制蒸压（养）砖上墙前的含水率延长存放时间2.蒸压（养）砖

现在一般生产的灰砂砖表面光滑，与普通砌筑砂浆的粘结不够理想。

请讨论解决此问题可有哪些途径。创造性培养提高灰砂砖与砂浆粘结强度问题02砌

块

砌块是用于砌筑、形体大于砌墙砖的人造块材，一般为直角六面体。按产品主规格的尺寸，可分为大型砌块（高度大于980mm）、中型砌块（高度为380~980mm）和小型砌块（高度大于115mm，小于380mm）。

砌块高度一般不大于长度或宽度的6倍，长度不超过高度的3倍按外观形状可分为实心砌块（空心率<25%）和空心砌块（空心率≥25%）。

按砌块在组砌中的位置与作用可以分为主砌块和辅助砌块

按用途分为承重砌块和非承重砌块普通混凝土小型砌块外形为直角六面体，其常用块型的规格尺寸见表7-91.普通混凝土小型砌块长度宽度高度39090、120、140、190、240、29090、140、190注：其他规格尺寸可由供需双方协商确定。采用薄灰缝砌筑的块型，相关尺寸可作相应调整。表7-9普通混凝土小型砌块的规格尺寸根据《普通混凝土小型砌块》（GB/T8239-2014）的要求，砌块的强度等级按承重砌块和非承重砌块可分为以下等级，见表7-101.普通混凝土小型砌块砌块种类承重砌块（L）非承重砌块（N）空心砌块（H）7.5、10.0、15.0、20.0、25.05.0、7.5、10.0实心砌块（S）15.0、20.0、25.0、30.0、35.0、40.010.0、15.0、20.0表7-10普通混凝土小型砌块的强度等级

粉煤灰空心砌块，又称粉煤灰硅酸盐砌块，是一种新型墙体材料。它主要以粉煤灰（燃煤电厂排出的主要固体废物）、水泥为主要原料，并加入石膏、煤渣、硬矿渣等骨料，按照一定的比例加水搅拌，振动成型，再经蒸汽养护而制成的小型空心砌块。其中粉煤灰用量不应低于原材料质量的20%，水泥用量不应低于原材料质量的10%。

主要规格为390mm×190mm×190mm，其中承重墙体最小外壁厚应不小于30mm，肋厚应不小于25mm2.粉煤灰混凝土小型空心砌块

根据《粉煤灰混凝土小型空心砌块》（JC/T862-2008）的规定，粉煤灰空心砌块按孔的排数，分为单排孔（1），双排孔（2），多排孔（D）；按用途，分为承重砌块和非承重砌块；按抗压强度，可分为MU3.5、MU5、MU7.5、MU10、MU15和MU20六个等级

砌块按下列顺序进行标记：代号（FHB）、分类、规格尺寸、密度等级、强度等级和标准编号。

标记示例：规格尺寸为390mm×190mm×190mm、密度等级为800级、强度等级为MU5的双排孔的砌块，标记为：FHB2390×190×190800MU5JC/T862-20082.粉煤灰混凝土小型空心砌块

蒸压加气混凝土砌块是以硅质材料（如石英砂、粉煤灰、矿渣等）和钙质材料（如生石灰、水泥）为主要原料，掺入适量调节材料（如石膏）及发气剂（通常为铝粉）。经过磨细、配料、搅拌、浇注、发气膨胀、预养切割、蒸压养护等工艺过程制成的一种多孔、轻质的块状墙体材料3.蒸压加气混凝土砌块技术性质

根据《蒸压加气混凝土砌块》（GB11968-2006）的规定，蒸压加气混凝土砌块按抗压强度分为A1.0、A2.0、A2.5、A3.5、A5.0、A7.5、A10七个级别；按干密度分为B03、B04、B05、B06、B07、B08六个级别

产品标记由产品名称（代号ACB）、强度等级、干密度等级、规格尺寸、产品等级和标准标号组成。

示例：强度等级为A7.5、干密度等级为B07、优等品（A），规格尺寸为600mm×200mm×150mm的蒸压加气混凝土砌块，其标记为：ACBA7.5B07600×200×150AGB11968。3.蒸压加气混凝土砌块蒸压加气混凝土砌块的特性（1）轻质多孔（2）防火性能良好（3）隔音性能较好（4）可加工性强蒸压加气混凝土砌块的应用

蒸压加气混凝土砌块广泛应用于工业与民用建筑的填充墙、隔墙、保温层、隔热层、防火层等，是一种高效、节能、经济的建筑材料。3.蒸压加气混凝土砌块粘土砖与加气混凝土砌块吸水率的比较

将粘土砖与加气混凝土砌块分别在水中浸泡2分钟后，再分别敲开，观察新断面中孔的大小、形状分布及水渗入的程度，请分析其吸水率不同的原因。观察与讨论蒸压加气混凝土砌块砌体裂缝

某工程用蒸压加气混凝土砌块砌筑外墙，该蒸压加气混凝土砌块出釜一周后即砌筑，工程完工一个月后墙体表面出现裂纹，试分析原因。工程实例分析

轻集料混凝土砌块是将轻集料、水泥和适量的水、外加剂等按一定比例混合搅拌后，经过成型和养护工序制成的空心率大于25%的砌块。轻集料包括陶粒、浮石、火山渣、煤渣、膨胀珍珠岩等。这些轻集料一般具有质量轻、孔隙率高的特点。4.轻集料混凝土砌块轻集料保温砌块

轻集料混凝土小型空心砌块的外观尺寸、强度等级与密度等级的相关要求要符合《轻集料混凝土小型空心砌块》（GB/T15229—2011）中的要求。

其按抗压强度分为MU2.5、MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10.0五个强度等级，

按干体积密度分为700kg/m³、800kg/m³、900kg/m³、1000kg/m³、1100kg/m³、1200kg/m³、1300kg/m³、1400kg/m³八个密度等级4.轻集料混凝土砌块03墙用板材

墙面板材是一种用于搭建室内或室外墙面的新型墙体材料，其主要作用有美化空间、增强墙体功能，如隔音、隔热、保温、防潮和防火等，能显著提升室内环境的舒适度和安全性。

墙面板材类型多样，常见的有石膏板、加气混凝土板、玻璃纤维增强水泥板、预制钢筋混凝土板等。常见的类型有纸面石膏板、纤维石膏板及石膏空心板三种类型纸面石膏板普通纸面石膏板、耐水纸面石膏板和耐火纸面石膏板1.石膏板纤维石膏板

纤维石膏板是以石膏为主要原料，以玻璃纤维或纸筋等为增强材料，经铺浆、脱水、成型、烘干等加工而成的一种板材。

纤维石膏板的抗弯强度和弹性模量都高于纸面石膏板，主要用作建筑物的非承重内隔墙、天棚吊顶和内墙贴面等。1.石膏板石膏空心板

石膏空心板是以熟石膏为胶凝材料，掺入适量的水、粉煤灰或水泥和少量的纤维，同时掺入膨胀珍珠岩为轻质集料，经搅拌、成型、抽芯、干燥等工序制成的空心板材。1.石膏板

复合材料墙板是指用两种或两种以上材料，根据功能要求组合而成的墙板，多为轻质高强的夹心墙板。纤维水泥板（1）玻璃纤维增强水泥板

玻璃纤维增强水泥板（GRC板）是以玻璃纤维为增强材料，以水泥净浆或水泥砂浆为基体，经成型、养护而形成的一种复合材料板材。3.复合材料墙板纤维水泥板（2）石棉水泥板

石棉水泥板是以石棉作增强材料，水泥净浆为基材制作而成的板材。现有平板和半波板两种：按其物理性能又分为一类板、二类板和三类板三类；按其尺寸偏差可分为优等品和合格品两种。3.复合材料墙板钢丝网架夹芯墙板

钢丝网架夹芯墙板，简称GBF夹芯板，是一种新型轻质板材。是在特制的三维空间强化钢丝网架中，分别填充憎水膨胀珍珠岩制品、加气轻质砼或矿（岩）棉质品为板芯，构成钢丝网架芯板。3.复合材料墙板金属夹芯板

是一种金属复合板材，主要由两层金属面板和中间夹有的非金属材料构成，常见的类型有铝塑复合墙板、彩色压型钢板复合墙板和超轻隔热夹芯板。（1）铝塑复合墙板

铝塑复合墙板是以经过化学处理的涂装铝板为表层材料，用聚乙烯塑料或高矿物为芯材，在专用铝塑板生产设备上加工而成的复合材料。3.复合材料墙板（2）彩色压型钢板复合墙板

是以波形彩色压型钢板为面板，以轻质保温材料（如聚苯乙烯泡沫板、矿碴棉板、岩棉板、玻璃棉板、聚氨酯泡沫塑料等）为芯层，通过复合工艺加工而成的轻质保温墙板。

俗称“三明治”墙板。3.复合材料墙板（3）超轻隔热夹芯板

超轻隔热夹芯板是以彩色镀锌钢板为外表面用材，经过数道辊轧，使其成为压型板，然后与液体聚氨酯发泡而成的泡沫塑料板，直接复合而成。它具有轻质、高强、保温、隔热、隔声、耐水等优良的物理性能和可加工性。

超轻隔热夹芯板分普通板和承重板两种。3.复合材料墙板观察与讨论钢丝网架水泥聚苯乙烯夹心板右图为某复合墙板的构造图，请讨论各层材料的作用。04砌筑石材

石材使用历史最终久的建筑材料之一。

建筑石材有天然石材和人工石材两大类。

天然石材是指从天然岩石体中开采未经加工或经加工制成块状、板状或特定形状的材料。

人造石材是利用各种方法加工制造的具有类似天然石材性质、纹理和质感的合成材料。天然石材人造石材按岩石的形成分类

根据岩石的成因，按地质分类法，天然岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

岩浆岩又称火成岩，可分为深成岩、喷出岩、火山岩三种。1.砌筑石材的分类按岩石的形成分类

根据岩石的成因，按地质分类法，天然岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

沉积岩是由其他岩石的风化产物、火山物质或生物遗体经搬运、沉积和固结成岩作用形成的层状岩石。1.砌筑石材的分类按岩石的形成分类

根据岩石的成因，按地质分类法，天然岩石可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。

变质岩是原有岩石（如岩浆岩、沉积岩或早期变质岩）在地下高温、高压或化学流体作用下发生成分和结构改变而形成的新岩石。1.砌筑石材的分类按外形分类

建筑上使用的天然石材分为砌筑石材、板材和颗粒状的石料（1）砌筑石材

按其加工的外形规则程度分为料石、毛石。毛石，又称片石或块石，是指以开采所得，未经加工的形状不规则的石块。按其表面的平整程度分为乱毛石和平毛石两类；

料石，又称条石，是指以人工斩凿或机械加工而成，形状比较规则的六面体。石材按料石表面加工的平整程度可分为毛料石、粗料石、半细料石、细料石1.砌筑石材的分类按外形分类（2）板材

板材是用结构致密的岩石经凿平或锯解而成的，一般厚度10～30mm，长度和宽度300~1200mm的板状石材。

根据加工方法分为剁斧板材（表面粗糙，具有规则的条状斧纹）和机刨板材（表面平整，具有相互平行的刨纹）。

根据用途分为粗磨板材（表面平滑无光，主要用于建筑物外墙面、柱面、台阶及勒脚部位）和磨光板材（表面光滑如镜，主要用于室内外墙面、柱面）（3）颗粒状石料

颗粒状石料一般包括碎石、卵石和石渣等1.砌筑石材的分类物理性能（1）表观密度

石材按照表观密度的大小分为重质石材和轻质石材两类。轻质石材：表观密度≤1800kg/m³，可作为建筑物的基础、贴面、地面、屋外墙、桥梁和水工构筑物；

重质石材：表观密度>1800kg/m³，常用作墙体材料。

在通常情况下，同种石材的表观密度越大，则抗压强度越高，吸水率越小，耐久性好，导热性好。2.砌筑石材的性能物理性能（2）吸水性

岩石吸水性的大小与其孔隙率及孔隙特征有关。

吸水率低于1.5%的岩石称为低吸水性岩石。

吸水率介于1.5%～3%的岩石称为中吸水性岩石。

吸水率高于3.0%的岩石称为高吸水性岩石。2.砌筑石材的性能物理性能（3）耐水性石材的耐水性以软化系数表示：当石材的软化系数>0.9为高耐水性；软化系数在0.75～0.9为中耐水性；软化系数在0.6～0.75为低耐水性；软化系数<0.6者，则不允许用于重要建筑物中。2.砌筑石材的性能物理性能（4）抗冻性

抗冻性是指石材抵抗冻融破坏的能力，是衡量石材耐久性的重要指标。其值用石材在水饱和状态下按规范要求所能经受的冻融循环次数表示。

先将石材在-15℃的温度下冻结后，再在20℃的水中融化，这样的过程为一次冻融循环。2.砌筑石材的性能物理性能（5）耐热性

石材的耐热性与其化学成分及矿物组成有关。（6）石材的安全性

少数天然石材中可能含有某些放射性元素，若超过国家规定的标准是不安全的，它们对人体健康有害。用于室内及人口密集处的石材，应满足《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2010）的要求（7）导热性

石材的导热性用导热率表示，主要与其致密程度有关。2.砌筑石材的性能力学性能

天然石材的力学性质主要包括抗压强度、冲击韧性、硬度及耐磨性等。（1）抗压强度

石材的抗压强度是以三个边长为70mm的立方体试块的抗压破坏强度平均值表示。根据《砌体结构设计规范》（GB50003-2011）的规定，石材共分为7个强度等级，MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。2.砌筑石材的性能力学性能（2）冲击韧性

石材的冲击韧性决定于岩石的矿物组成与构造。通常，晶体结构的岩石较非晶体结构的岩石，具有较高的韧性。（3）硬度

石材的硬度取决于石材矿物组成的硬度、结构与构造。由致密、坚硬矿物组成的石材，其硬度较高；结晶质结构硬度高于玻璃质结构；构造紧密的岩石硬度以莫氏硬度表示，岩石的硬度与抗压强度有很好的相关性，一般抗压强度高的其硬度也大。岩石的硬度越大，其耐磨性越好，但表面加工越困难。（4）耐磨性

石材的耐磨性可用磨耗率表示。石材的耐磨性是指它抵抗撞击、边缘剪力和摩擦的联合作用的能力。2.砌筑石材的性能工艺性能

石材的工艺性质，主要指其开采和加工过程的难易程度及可能性，包括加工性、磨光性与抗钻性。（1）加工性

石材加工的难易程度。凡强度、硬度、韧性较高的石材，不易加工（2）磨光性

指石材能否磨成平整光滑表面的程度。致密、均匀、细粒的岩石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑亮洁的表面。疏松多孔、有鳞片状构造的岩石，磨光性不好。（3）抗钻性

石材钻孔时的难易程度。主要与石材的强度、硬度有关。2.砌筑石材的性能砌筑石材的选用（1）石材的选用原则经济性适用性安全性技术指标（2）石材的使用维护合理选材表面处理2.砌筑石材的性能04屋面材料

屋面材料是用于覆盖建筑屋顶的材料，在建筑中起着至关重要的作用。它们不仅保护建筑内部免受风雨、日晒等自然因素的侵袭，还影响着建筑的保温、隔热、防水和美观性能。

常见的屋面材料类型包括：瓦类，如黏土瓦、琉璃瓦、水泥瓦、彩钢瓦等；卷材类，像沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材、合成高分子防水卷材等；板材类，有金属屋面板、塑料屋面板、木质屋面板等。

屋面瓦是利用各种瓦材作为防水材料，通过瓦与瓦之间的搭接错缝来达到防水目的。屋面瓦不仅具有遮风挡雨、室内采光的作用，还具备重要的装饰效果。

常见的类型有陶土瓦、琉璃瓦、水泥瓦、沥青瓦、金属瓦等。（1）陶土瓦

中国古代早在西周时期就有使用陶土瓦的记录，陶土瓦是将粘土和其他合成物制作成湿胚，然后干燥，最后通过高温烧制而成。烧制过程中，温度一般控制在1200度以下，以确保粘土固化为陶而不至于瓷化。1.屋面瓦（2）琉璃瓦

琉璃瓦是采用优质矿石原料，经过筛选粉碎，高压成型，高温烧制而成。

具有强度高、平整度好，吸水率低、抗折、抗冻、耐酸、耐碱、永不褪色、等显著优点。其制作过程为：取土→塑制成型→烧制→上釉→再次烧制。1.屋面瓦（3）水泥瓦

根据其外观形态分类，常见的水泥瓦有：①波形瓦

波形瓦是水泥瓦中比较常见的一种类型。它的形状呈波浪状，有大波、中波和小波之分。1.屋面瓦②平板瓦

平板瓦外观较为平整，其形状类似长方形。平板瓦的尺寸一般较为规整，长度通常在300~400mm，宽度在200~300mm左右。

它的优点是铺设后屋面外观比较简洁、整齐。

适用于坡度较小的屋面，一般屋面坡度在10%~30%1.屋面瓦③S形瓦（西班牙瓦）

S形瓦结合了波形瓦和平板瓦的特点。它的形状像字母“S”，中间有一定的弧度，两边有较为平缓的坡面。S型的设计可以增强了瓦片之间的固定性，使得整个屋顶更加稳固。

适用于中高端住宅、欧式风格建筑等，屋面坡度一般在20%~40%较为合适。1.屋面瓦④沥青瓦

沥青瓦是以玻璃纤维毡为胎基，经浸渍和涂盖优质氧化沥青后，上表面覆彩色矿物粒料，下表面覆细砂或覆盖聚乙烯膜等隔离材料所制成的瓦状屋面防水片材，也被称为玻纤胎沥青瓦。

沥青瓦具有重量轻、防水性能优越、耐久性强、施工简便、环保节能等特点，能适应于坡度5~90度的任何形状屋面以及球型屋面，但并不适用于平屋面平瓦型沥青瓦

平瓦型沥青瓦的形状比较扁平，类似传统的平板瓦。用于屋面坡度较小的建筑，一般屋面坡度在18%~22%左右。1.屋面瓦鱼鳞型沥青瓦

形状像鱼鳞一样，一片瓦片的边缘部分会覆盖在下一片瓦片的主体部分上，形成紧密的搭接。它的造型独特，具有很强的装饰性。常用于对建筑外观要求较高的项目，如别墅、高档住宅、景观建筑等。它适合的屋面坡度范围较广，一般在20%~60%左右。1.屋面瓦马赛克型沥青瓦

由多个小块的沥青瓦组合而成，类似于马赛克的拼接方式。这些小块的形状可以是方形、菱形等多种几何形状。适用于需要突出创意和个性的建筑，如艺术工作室、特色餐厅等建筑的屋面。

它对屋面坡度的适应性也比较强，一般在20%~50%左右。1.屋面瓦⑤金属瓦

金属瓦是以金属为基础材料制作的屋面瓦，原材料主要包括基板、彩砂覆面和粘合剂等。基板采用镀铝锌或锌铝镁钢板，具有高耐腐蚀性能，是金属瓦使用寿命的基础条件。

根据其制作工艺和原材料的不同，可分为石面金属瓦、漆面金属瓦和金属本色瓦等1.屋面瓦

屋面卷材指以不同的施工工艺将不同种类的胶结材料粘结卷材固定在屋面上起到防水作用的屋面材料。所用卷材有传统的沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材等三大系列。（1）沥青防水卷材

沥青防水卷材是以沥青为主要浸涂材料所制成的卷材。

按有无芯材（基胎）可以分为有胎卷材（浸渍）和无胎卷材（辊压）两种。

按芯材（基胎）种类可分为纸胎卷材和布胎卷材两类。2.屋面卷材

《石油沥青纸胎油毡》（GB/T326-2007）规定，石油沥青纸胎油毡按卷重和物理性能分为I型、Ⅱ型和Ⅲ型。I型、Ⅱ型油毡适用于辅助防水、保护隔离层、临时性建筑、防潮及包装等。Ⅲ型油毡适用于屋面工程的多层防水。

最初的纸胎油毡现已发展成为石油沥青玻璃布胎油毡、玻璃纤维布胎沥青油毡和铝箔面油毡等一系列沥青防水卷材。

2.屋面卷材

石油沥青玻璃布胎油毡是以玻璃纤维布为胎基，浸涂石油沥青，并在两面撒布粉状隔离材料所制成的。

玻璃纤维布胎沥青油毡是一种采用玻璃纤维薄毡为胎基，浸涂石油沥青后，在其表面涂撒以矿物粉料或覆盖聚乙烯膜等隔离材料而制成的防水卷材材料。

铝箔面油毡铝箔面油毡是采用玻璃纤维（简称玻纤）毡为胎基，浸涂氧化沥青，在其表面用压纹铝筒贴面，底面撒以细颖粒矿物材料或覆盖聚乙烯（PE）膜所制成的一种具有热反射和装饰功能的防水卷材。2.屋面卷材（2）高聚物改性沥青防水卷材

在沥青中添加橡胶或者塑料树脂进行改性的防水卷材。

一般可分为弹性体聚合物改性沥青防水卷材、塑性体聚合物改性沥青防水卷材、橡塑共混体聚合物改性沥青防水卷材三大类。①弹性体聚合物改性沥青防水卷材

弹性体改性沥青防水卷材是以聚酯毡或玻纤毡为胎基，苯乙烯—丁二烯—苯乙烯（SBS）热塑弹性体作改性剂，以聚乙烯膜或细砂或矿物粒（片）料为覆面材料而制成的防水卷材，简称SBS卷材。

SBS卷材按胎基分为聚酯毡（PY）和玻纤毡（G）、玻纤增强聚酯毡（PYG）三类。

按上表面隔离材料分为聚乙烯（PE）膜、细砂（S）（颗粒不超过0.6mm）及矿物粒（片）料（M）三种。

按物理力学性能分为I型和Ⅱ型。2.屋面卷材①弹性体聚合物改性沥青防水卷材

与沥青油毡相比，SBS改性沥青防水卷材具有以下特点：

具有优异的耐高、低温性能和耐久性具有良好的机械力学性能，施工方便。2.屋面卷材②塑性体改性沥青防水卷材

塑性体改性沥青防水卷材是以聚酯毡或玻纤毡为胎基，无规聚丙烯（APP）或聚烯短类聚合物（APAO、APO）作改性剂，两面覆以隔离材料所制成的建筑防水卷材，统称APP卷材。APP卷材按胎基分为聚酯毡（PY）、玻纤毡（G）、玻纤增强聚酯毡（PYG）三类。

按上表面隔离材料分为聚乙烯膜（PE）、细砂（S）及矿物粒料（M）三种。

按下表面隔离材料分为聚乙烯膜（PE）、细砂（S）。

按材料性能分为I型和Ⅱ型。2.屋面卷材③合成高分子防水卷材

是以合成橡胶、合成树脂或者二者的共混体为基料，并加入适量的化学助剂以及填充料，然后经过一系列工序加工而成的可卷曲的片状防水材料。

合成高分子防水卷材可以分为橡胶系列（如三元乙丙橡胶、聚氨酯、丁基橡胶等）防水卷材、塑料系列（聚乙烯、聚氯乙烯等）防水卷材和橡胶塑料共混系列防水卷材三大类。2.屋面卷材

种植屋面是指在建筑物的屋面或地下建筑顶面的防水层上，铺以种植土或设置容器种植各类植物，是一种将建筑技术与绿化技术相结合的屋面形式。3.种植屋面（1）种植屋面的结构层次屋面基层防水层保护层（隔根层）排水层过滤层种植土层植被层3.种植屋面（2）种植屋面的分类按形式和组成元素分类分为简单式种植屋面和花园式种植屋面。按使用功能分类分为公共休憩型种植屋面、盈利型种植屋面、家庭式种植屋面和科研生产性种植屋面。按位置分类分为单层建筑种植屋面、多层和高层建筑种植屋面。按空间开敞程度分类分为开敞式种植屋面、半开敞式种植屋面和封闭式种植屋面。按建筑结构分类分为平屋顶种植屋面和坡屋顶种植屋面。3.种植屋面

光伏屋面是指在建筑物屋顶表面安装光伏组件，利用太阳能电池的光电效应，将太阳光直接转换为直流电的一种屋面系统。

光伏与建筑的结合有两种形式，一种是附加形式，一种是建筑一体化形式。4.光伏屋面附加形式

建筑一体化形式【创新思维培养】绿色节能新选择：砂加气混凝土板材

在江苏省镇江市的南徐新城，一座宏伟壮观的体育会展中心拔地而起，它就是镇江体育会展中心。这座占地46万平方米、建筑面积18万平方米的现代化建筑，不仅承载着城市的文化体育功能，更成为了绿色建筑的新典范。而这一切，都离不开一种新型墙体材料——砂加气混凝土板材（简称砂加气板）的广泛应用。

砂加气混凝土板材是由砂加气混凝土配置特殊防锈处理的钢筋网作为增强材料，添加发气剂后，经过搅拌、浇筑、切割、高温高压蒸汽养护等复杂工艺制成的轻质刚强建筑产品。这种板材不仅具有优异的物理性能，还兼具了良好的保温、隔音、不燃等特性，为建筑的安全和舒适提供了有力保障。【创新思维培养】绿色节能新选择：砂加气混凝土板材砂加气混凝土外墙及内隔墙【工程素质培养】砌体结构坍塌湖南省凤凰县堤溪沱江大桥全长328.45m，前面宽度13m，设3%纵坡，桥型为4孔65m跨径等截面悬链线空腹式无铰拱桥，大桥桥墩高33m，且为连拱石拱桥。2007年7月15日完成主体工程后开始卸架，8月13日16：40整个桥体全部坍塌，造成64人死亡，4人重伤，18人轻伤，直接经济损失3974.7万元。【材料与生态】光伏建筑一体化：迈向低碳未来的新篇章

光伏建筑一体化（BIPV），是应用太阳能发电的一种新概念，简单地讲就是将太阳能光伏发电方阵安装在建筑的围护结构外表面来提供电力。根据光伏方阵与建筑结合的方式不同，光伏建筑一体化可分为两大类：

第一类是光伏方阵与建筑的结合。这种方式是将光伏方阵依附于建筑物上，建筑物作为光伏方阵载体，起支承作用。

第二类是光伏方阵与建筑的集成。这种方式是光伏组件以一种建筑材料的形式出现，光伏方阵成为建筑不可分割的一部分，如光电瓦屋顶、光电幕墙和光电采光顶等。这是未来光伏建筑一体化的重点发展方向。【材料与生态】光伏建筑一体化：迈向低碳未来的新篇章北京世园会中国馆

中国馆光伏发电玻璃感谢各位的观看土木工程材料CivilEngineeringMaterials【工程案例导入】世界上最漫长的科学实验昆士兰大学的沥青滴落实验装置

沥青滴漏实验以其耗时之长和过程之缓慢，被称为世界上持续时间最长的实验之一。该实验由澳大利亚昆士兰大学的托马斯·帕内尔于1927年启动，1930年正式开始观测。实验中，加热的沥青被装入漏斗，冷却后看似凝固，但在重力作用下会极其缓慢地流动，平均每8至10年才滴落一滴。截至2024年，仅记录了​​9滴沥青滴落​​，最近一次是在2014年。

第十次沥青大概会在2027年滴落，我们或许有幸成为这个持续近百年漫长实验中沥青滴落过程的下一个见证者。CONTENT沥青01沥青混合料02第八章

沥青与沥青混合料01沥

青8.1.1沥青的分类

沥青材料按产源可分为地沥青和焦油沥青两大类，地沥青是指通过对地表或地下开采所得到的沥青材料，主要包括天然沥青和石油沥青。图8-2全球最大的彼奇沥青湖8.1.1沥青的分类

沥青材料按产源可分为地沥青和焦油沥青两大类，地沥青是指通过对地表或地下开采所得到的沥青材料，主要包括天然沥青和石油沥青。1.天然沥青天然沥青是一种在地球地壳中自然形成的有机物质，主要由沥青质、树脂等胶质以及少量的金属和非金属等其他矿物杂质组成。图8-3天然沥青湖中未凝结的沥青8.1.1沥青的分类2.石油沥青

石油沥青是在原油提炼过程中，将原油加热至高温，使其中的轻质组分蒸发，剩下的重质组分再经过氧化和聚合作用形成。图8-4液态石油沥青

图8-5固态石油沥青8.1.1沥青的分类3.煤沥青

煤沥青是煤焦油蒸馏加工去除液体馏分后的残余物，是煤在高温干馏过程中得到的一种深褐色至黑色黏稠液体或半固体。

煤沥青一般为粘稠的液体、半固体或固体，色黑而有光泽。在室温下，它通常为黑色脆性块状物，有臭味，熔融时易燃烧，并有毒。图8-6煤沥青8.1.2沥青的物理化学性质1.沥青的颜色与状态

沥青通常呈现为黑色或黑褐色。这种颜色是由于沥青中含有大量的碳元素和其他深色矿物成分所导致的。

沥青的状态在不同温度和条件下会有所变化。

在常温下，沥青通常呈固体或半固体状态，具有一定的硬度和韧性。这种状态下的沥青可以用于道路建设、防水材料等领域，因为其能够保持一定的形状和稳定性。

在高温下，沥青会熔化成液体状态。这种变化是由于沥青中的分子在高温下变得活跃，导致沥青的粘度降低，流动性增强。液态沥青在施工过程中具有更好的流动性和可塑性，能够更容易地填充和覆盖各种不平整的表面。8.1.2沥青的物理化学性质2.沥青的组分8.1.2沥青的物理化学性质2.沥青的组分8.1.2沥青的物理化学性质沥青的胶体结构与性能

请观察沥青的三种胶体结构，图中的黑色部分为沥青质，讨论其性能的差异。

（a）溶胶结构

（b）溶-凝胶结构

（c）凝胶结构8.1.2沥青的物理化学性质3.沥青的化学稳定性

沥青作为一种复杂的有机混合物，其化学稳定性是决定其使用寿命和性能的关键因素。化学稳定性主要体现在沥青在不同环境条件下抵抗化学反应的能力，这包括对温度变化、紫外线照射、氧气和水的侵袭等的抵抗力。

沥青的化学稳定性受多种因素影响，包括其组成成分、温度变化、光照强度和氧气含量等。其中，沥青中的饱和烃、芳香烃和胶质含量是决定其稳定性的关键因素。在化学稳定性分析中，通常会使用热重分析（TGA）和差示扫描量热法（DSC）来评估沥青的热稳定性。8.1.2沥青的物理化学性质4.沥青的物理力学性能（1）沥青的粘度

粘度是表征沥青流动性的重要参数，通常用动力粘度、运动粘度或条件粘度表示。高粘度的沥青流动性差，低粘度的沥青则易于流动。

温度是影响沥青粘度的主要因素之一，随着温度的升高，沥青的粘度会降低；反之，随着温度的降低，沥青的粘度会升高。沥青的粘度可以通过多种方法进行测定，主要包括以下几种：①毛细管法②旋转法③流出杯法8.1.2沥青的物理化学性质a沥青旋转粘度计

b沥青针入度测定仪图8-7沥青主要性能测试仪器8.1.2沥青的物理化学性质（2）沥青的针入度

针入度是评价沥青硬度和稠度的指标，通过标准针入试验测量。沥青针入度是指在一定条件下沥青针垂直插入沥青样品的深度，也称为针入深度。

针入度越大，表示沥青越软，适用于温度较高的环境；针入度较小的沥青硬度较大，适合寒冷气候条件。针入度与沥青的温度敏感性密切相关，是沥青分级的重要依据。8.1.2沥青的物理化学性质（3）沥青的延度

沥青延度是描述沥青材料在拉伸过程中所能承受的最大变形而不发生断裂的能力。延度是衡量沥青塑性变形能力的指标，通过拉伸试验测定。

沥青延度测试通常使用沥青延度仪进行。

延度越大，表明沥青的塑性越好，具有更好的柔韧性和抗裂性，能够更好地适应温度变化和车辆荷载，减少路面开裂，从而提高路面的耐久性和使用寿命。图8-9沥青延度测试示意图8.1.2沥青的物理化学性质（4）沥青的软化点

沥青的软化点，作为评估沥青温度敏感性和高温稳定性的关键指标，是指沥青在一定条件下开始软化的温度。

沥青软化点测定是评估沥青温度稳定性的重要手段，通常使用环球法。

沥青的软化点受到多种因素的影响，包括沥青的组成、分子量分布、结构类型以及制备工艺等。观察与讨论建筑石油沥青的选用请比较下列A、B两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适，请讨论。编号针入度/0.01mm

(25℃，100g，5s)延度/cm

(25℃，5cm/min)软化点

/℃A30572B222.5101工程实例分析沥青长时间加热与保温

某施工队熬制石油沥青准备作地下防水，由于沥青碎块的平均尺寸为20cm，工程量较大，因此加热的时间较长，保温的时间亦较长。施工后发现其效果不够理想，特别是沥青的塑性明显下降。请分析原因。

工程实例分析沥青混凝土路面裂缝

华南某二级公路沥青混凝土路面使用1年后就出现较多网状裂缝，其中施工厚度较薄及下凹处裂缝更为明显。据了解当时对路基已作认真检查，并处理好软弱层，而所用的沥青延度较低。请分析原因。

8.1.3石油沥青的技术标准1.建筑石油沥青的技术标准

8.1.3石油沥青的技术标准2.道路石油沥青的技术标准

8.1.4石油沥青的掺配与选用1.石油沥青的掺配

在工程中，由于一种牌号的沥青往往不能满足所有工程要求，因此常常需要用不同牌号的沥青进行掺配。当采用两种沥青进行掺配时，沥青掺配的比例可用下式估算：在进行沥青掺配时，为了不使掺配后的沥青胶体结构破坏，应选用表面张力相近和化学性质相似的沥青。8.1.4石油沥青的掺配与选用【例8.1】某工程需用软化点为85℃的石油沥青，现有10号及60号石油沥青，其软化点分别为95℃和45℃。试估算如何掺配才能满足工程需要？

【解】由题目可知：较软的60号沥青软化点为45℃，较硬的10号沥青软化点为95℃，掺配后沥青软化点为85℃。

解得：需用20%的60号沥青和80%的10号沥青掺配。8.1.4石油沥青的掺配与选用不同类型土木工程对石油沥青掺配的需求

在道路工程中，高速公路与一级公路对沥青的性能要求极高，特别是在夏季温度高、重载交通频繁的路段，需要采用稠度大、粘度高的沥青，以提高路面的高温稳定性和抗车辙能力。8.1.4石油沥青的掺配与选用不同类型土木工程对石油沥青掺配的需求

在屋面防水工程中，由于屋面防水层直接暴露在自然环境中，因此需满足防水层的耐久性、抗裂性、抗渗漏性等要求。特别是在高温地区，需要选用软化点高、耐高温性能好的沥青，以避免夏季高温下沥青流淌、防水层失效的问题。而在寒冷地区，则需选择抗低温开裂性能好的沥青，以确保防水层在冬季的稳定性和耐久性。8.1.4石油沥青的掺配与选用不同类型土木工程对石油沥青掺配的需求

地下防水工程要求沥青具有优异的抗渗性和耐久性，以防止地下水渗漏对建筑结构造成损害。在掺配时，需选择粘度大、抗渗性强的沥青进行掺配，以提高防水层的整体性能。8.1.4石油沥青的掺配与选用不同类型土木工程对石油沥青掺配的需求

桥梁工程则更注重沥青的抗疲劳性和抗裂性，以确保桥梁结构的稳定性和安全性。在掺配时，需选择具有优异抗疲劳性能和抗裂性能的沥青进行掺配，以满足桥梁工程的特殊需求。8.1.5乳化沥青1.乳化沥青的制备工艺

乳化沥青在制备过程中，首先需要将沥青加热至适当的温度，通常在120°C至160°C之间，以降低其粘度，便于后续的乳化处理。接着，将加热后的沥青与乳化剂混合，沥青颗粒被乳化剂包裹形成微小的油滴，这些油滴在高速搅拌的作用下均匀分散在水中。

生产好的乳化沥青需储存于专用的储罐中，并进行定期检测以确保其质量稳定。在贮存过程中，应注意防止乳液分层、聚结或变质。8.1.5乳化沥青2.乳化沥青的性能特点与优势

乳化沥青是将黏稠沥青经过热融和机械作用，以微滴状态分散于含有乳化剂及稳定剂的水中，形成水包油（O/W）型的沥青乳液。

这种特性使得乳化沥青在常温下具有较低的粘度，流动性非常好，便于施工和渗透。乳化沥青可以常温使用，也可以和冷、潮湿的石料一起使用，操作简便，节省热能。

乳化沥青还具有良好的水稳定性，这使得它在多雨地区或需要频繁承受水损害的路面工程中表现出色。

乳化沥青的另一个显著优势是其对环境的友好性。由于其制备过程中不涉及高温加热，因此能够显著降低能源消耗和有害气体排放。8.1.6改性沥青

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制成的沥青结合料。

改性沥青的机理涉及多个方面，包括但不限于分子间相互作用、化学键的形成与断裂、以及相变行为等。

在改性沥青的制备过程中，改性剂的选择与添加量至关重要。改性剂的加入对于提升沥青的粘结力、抗裂性和耐久性具有显著效果，从而能够延长道路的使用寿命并大幅度降低维护成本。根据添加的改性剂材料的不同，改性沥青可以分为橡胶及热塑性弹性体改性沥青、塑料与合成树脂类改性沥青以及共混型高分子聚合物改性沥青三大类。8.1.6改性沥青改性沥青的特点

改性沥青在极端温度条件下表现出较高的稳定性。无论是在高温环境下，还是在低温条件下，改性沥青都能保持其物理和化学性质的相对稳定，不易发生软化和硬化，从而确保了道路在各种气候条件下的良好使用性能。

改性沥青具有优异的弹性恢复能力和抗疲劳性能。在受到外力作用时，如车辆的反复碾压，改性沥青能够迅速恢复其原始形态，减少了路面的永久变形和裂缝的产生。

改性沥青具有良好的耐久性和抗老化性能。在长期的使用过程中，改性沥青能够抵抗紫外线、氧气和水等环境因素的侵蚀，延缓了沥青的老化过程。

改性沥青还具有良好的粘附性和抗水损害能力。通过与集料的紧密粘附，改性沥青能够形成更为牢固的路面结构，提高了路面的整体稳定性。8.1.6改性沥青改性沥青的应用

改性沥青在道路表面铺装中发挥着重要作用，常被用于机场跑道、高速公路、城市道路等交通路面的铺装。

改性沥青在桥面铺装和防水工程中也有着广泛的应用。改性沥青因其良好的粘附性和抗水损害能力，能够紧密地粘附在桥面结构上，形成一道坚固的防水屏障，有效地防止水分渗透和侵蚀，从而延长桥梁的使用寿命。

改性沥青还被广泛应用于隧道工程、停车场、运动场等场合。在隧道工程中，改性沥青能够保持隧道的干燥和稳定，提高隧道的通行能力和安全性。在停车场和运动场中，改性沥青则能够提供良好的防滑性和耐磨性，确保车辆和行人的安全通行。02沥青混合料8.2.1沥青混合料的组成沥青混合料主要由沥青、粗集料、细集料和填料组成。1.沥青

在沥青混合料中，沥青的主要功能在于提供强大的粘结力，将各种集料、填料等材料牢固地结合在一起，形成一个稳定且强度适宜的整体结构。2.集料

集料作为沥青混合料的骨架，根据其粒径大小被细分为粗集料和细集料。3.矿粉

矿粉作为填充剂，能够高效地填充粗集料与细集料之间的微小空隙，这一特性极大地提升了混合料的密实度，有助于形成更为紧密、均匀的微观结构。8.2.2沥青混合料的结构

沥青混合料根据其粗、细集料的比例不同，其结构组成有三种形式：悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。8.2.3沥青混合料的技术性质1.高温稳定性

沥青混合料的高温稳定性是指其在高温条件下，能够抵抗车辆荷载的反复作用，不发生显著永久变形，从而保证路面平整度的特性。评估沥青混合料的高温稳定性，通常采用以下实验方法：（1）车辙试验

车辙试验通过模拟车辆荷载在沥青路面上形成的车辙变形，来评估沥青混合料的高温稳定性。（2）马歇尔稳定度试验

马歇尔稳定度试验通过测定沥青混合料试件在规定温度和加荷速度下的破坏荷载和垂直变形，来评估其高温稳定性。8.2.3沥青混合料的技术性质2.低温抗裂性

沥青混合料的低温抗裂性是指其在低温条件下应具有一定的柔韧性，以保证在低温时不产生裂缝的能力，是评价沥青混合料在寒冷地区使用性能的重要指标之一。评估沥青混合料的低温抗裂性，通常采用以下实验方法：（1）低温弯曲试验

低温弯曲试验通过模拟低温条件下沥青混合料受到弯曲荷载时的变形情况，来评估其低温抗裂性。（2）低温劈裂试验

低温劈裂试验通过模拟低温条件下沥青混合料受到劈裂荷载时的变形情况，来评估其低温抗裂性。8.2.3沥青混合料的技术性质2.低温抗裂性

沥青混合料的低温抗裂性是指其在低温条件下应具有一定的柔韧性，以保证在低温时不产生裂缝的能力，是评价沥青混合料在寒冷地区使用性能的重要指标之一。评估沥青混合料的低温抗裂性，通常采用以下实验方法：（3）低温收缩试验

低温收缩试验通过测量沥青混合料在低温条件下的收缩变形量，来评估其低温抗裂性。（4）低温蠕变试验

蠕变是指材料在恒定应力作用下，随时间产生的变形。低温蠕变试验通过测量沥青混合料在低温条件下的蠕变变形量，来评估其低温抗裂性。工程实例分析沥青低温开裂

在河北中部每到冬天，居民住宅附近的沥青路面总会出现一些裂缝，裂缝大多是横向的，且几乎为等距离间距的，在寒冷天气裂缝尤其明显。8.2.3沥青混合料的技术性质3.耐久性

沥青的耐久性是指沥青材料抵抗各种自然因素及交通荷载机械应力的性能，是评价沥青及其混合料质量和使用寿命的重要指标。

沥青在长期使用过程中，会受到氧化、蒸发、光的作用以及水的影响等多种因素的共同作用，导致其性能逐渐下降。因此，评价沥青耐久性的核心在于模拟这些老化过程，并观察沥青在老化前后的性能变化。

常用的沥青耐久性评价方法是加热质量损失试验和加热后残渣性质试验。4.抗滑性

沥青抗滑性是指沥青混合料或沥青路面抵抗车辆轮胎滑动的能力，是评价道路安全性能的关键指标之一。工程实例分析沥青路面泛油

观察下图路面，其沥青上泛至表面，形成路面局部泛油、光面。请分析有何危害，并分析其成因。8.2.4沥青混合料配合比设计【例8.2】现需设计某高速公路用三层式沥青混凝土路面，下面层采用5cm厚AC-20沥青混凝土，原材料拟采用AH-70石油沥青，石灰岩碎石，天然砂和石灰岩矿粉。AC-20沥青混凝土是沥青混凝土路面的重要结构层，要求具有较高的高温稳定性和抗渗性。为了保证工程质量，必须进行严格的配合比试验。如何准确测定稳定度和流值、如何选择合理的空隙率以及采用何种矿料级配是沥青混凝土配合比试验的关键问题，通过试验确定矿料级配和最佳沥青用量，使沥青混合料性能满足设计要求。8.2.4沥青混合料配合比设计（1）沥青混合料矿料组成设计

沥青混合料配合比设计首先要确定沥青混合料中使用的各种矿料，根据本工程实际使用的原材料为石灰岩碎石、石灰岩石屑、天然砂及石灰岩矿粉，按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTGE20-2011）和《公路工程集料试验规程》（JTG3432-2024）的规定方法选取样品，拌合，筛分。8.2.4沥青混合料配合比设计（2）沥青混合料矿料配合比设计

经筛分析试验，各集料的分计筛余百分率列于表8-5，求出各矿料级配比例，列入表中。8.2.4沥青混合料配合比设计据此计算合成级配，绘制设计混合料的级配范围及合成级配曲线8.2.4沥青混合料配合比设计（3）马歇尔试验

按此配比根据经验选定油石比在3.5%～5.5%范围，以0.5%间隔，成型制作不同油石比的马歇尔试件，并分别进行马歇尔试验。8.2.4沥青混合料配合比设计（4）确定沥青最佳用量绘制沥青用量与物理-力学指标关系图，以沥青用量为横坐标，以视密度、空隙率、饱和度、稳定度和流值为纵坐标，将试验结果绘制成沥青用量与各项指标的关系曲线。8.2.4沥青混合料配合比设计8.2.4沥青混合料配合比设计①根据稳定度、密度和空隙率确定最佳沥青用量初始值1（OAC1）

从图中取相应于稳定度最大值的沥青用量a1，相应于密度最大值的沥青用量a2，和相应于规定空隙率范围的中值的沥青用量a3，求取三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC1，即：OAC1=（a1+a2+a3）/3②根据符合各项技术指标的沥青用量范围确定最佳沥青用量初始值2（OAC2）

按图8-12中求出各指标符合沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACmin～OACmax，其中值为OAC2。即：OAC2=（OACmin+OACmax）/2③根据OAC1和OAC2综合确定沥青最佳用量（OAC）8.2.4沥青混合料配合比设计①根据稳定度、密度和空隙率确定最佳沥青用量初始值1（OAC1）

从图中取相应于稳定度最大值的沥青用量a1，相应于密度最大值的沥青用量a2，和相应于规定空隙率范围的中值的沥青用量a3，求取三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC1，即：OAC1=（a1+a2+a3）/3②根据符合各项技术指标的沥青用量范围确定最佳沥青用量初始值2（OAC2）

按图8-12中求出各指标符合沥青混合料技术标准的沥青用量范围OACmin～OACmax，其中值为OAC2。即：OAC2=（OACmin+OACmax）/2③根据OAC1和OAC2综合确定沥青最佳用量（OAC）8.2.4沥青混合料配合比设计④根据气候条件和交通特性调整最佳沥青用量

由OAC1和OAC2综合决定最佳沥青用量OAC时，还宜根据实践经验和道路等级、气候条件，考虑从下述情况进行调整：

一般可取OAC1和OAC2的中值作为沥青最佳用量OAC。

对热区道路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路、城市快速路、主干路，预计有可能造成较大车辙的情况时，可在中限值OAC2与下限OACmin范围内决定，但一般不宜小于中限值OAC2的0.5%。

对于寒区道路以及一般道路，最佳沥青用量可以在中限值OAC2与上限值OACmax范围内决定，但一般不宜大于中限值OAC2的0.3%。8.2.4沥青混合料配合比设计按最大密度、最大稳定度、空隙率中值确定的最佳油石比OAC1=3.83%；按各项指标全部合格范围的中值确定的最佳油石比OAC2=4.13%；由此确定的最佳油石比OAC=3.98%；相应的最佳沥青用量OAC=3.83%。8.2.4沥青混合料配合比设计（5）配合比设计检验

对沥青混合料做性能检验：

浸水马歇尔试验、冻融劈裂试验、车辙试验、弯曲试验、渗水试验

结果表明沥青混合料满足沥青混合料配合比设计检验指标要求。（6）结论

上述检验结果表明，所设计AC-20沥青混合料目标配合比级配满足AC-20马歇尔试验配合比设计技术要求和AC-20配合比设计检验指标要求。即采用10~15mm碎石：5~10mm碎石：3~5mm石屑：0~3mm砂：矿粉=48：8：30：8：6。制备的AC-20沥青混合料，其最佳油石比为3.98%，最佳沥青用量OAC=3.83%，最大密度为2.437（g/cm3）。【创新思维培养】彩色透水沥青：城市街道的华丽变身彩色透水沥青路面

彩色沥青以其绚丽的色彩和精妙的设计，为城市增添了一抹抹生动的色彩，让街道在美观与安全之间找到了完美的平衡点。

透水沥青凭借其卓越的透水能力，迅速吸纳并渗透雨水，有效减缓了地表径流的速度，大幅度降低了城市内涝的风险，为城市的防洪体系筑起了一道坚不可摧的屏障。【工程素质培养】高速公路路面破损某高速公路项目是国家重点交通建设项目，全长120公里，设计时速为120公里/小时，采用双向六车道标准建设。该项目于2018年开工建设，2020年底正式通车。然而，在通车后不到两年的时间内，部分路段出现了较为严重的沥青路面早期破损现象，主要表现为裂缝、坑槽、车辙及推移等，严重影响了道路的使用性能和行车安全。【材料与生态】从刺鼻到清新：净味改性沥青的变革净味沥青保障施工人员健康

净味改性沥青是一种在改性沥青基础上，通过添加特定净味剂而制成的绿色环保型特种沥青产品。这种沥青不仅继承了改性沥青的优良性能，如耐高温性、抗疲劳性、优异的粘结能力和路面承载能力等，还显著降低了在沥青生产和路面施工过程中产生的烟气排放。

这一显著的减排效果，使得净味改性沥青在通风不良的隧道施工、城市繁华路段等特殊环境中有着广阔的应用前景。感谢各位的观看土木工程材料CivilEngineeringMaterials【工程案例导入】“黑科技”滑雪板：高分子材料引领冰雪装备革新滑雪板及内芯2022年北京冬奥会，聚氨酯被广泛应用于制造滑雪板板芯。CONTENT合成高分子材料概述01合成高分子材料应用02第九章

合成高分子材料01合成高分子材料概述1.高分子材料概述

高分子材料是以高分子化合物为基础，由相对分子质量较高的化合物构成的材料，高分子也是生命存在的形式，所有的生命体都可以看作是高分子的集合。

合成高分子材料由合成高分子化合物构成的材料，通常指有机的，如塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂、土工合成材料等。

高分子材料用于建筑行业有如下特殊的优势：1）优异的性能2）节能环保3）节约木材，节约钢材2.高分子材料的分类1）按照聚合物的来源分类

按照聚合物的来源，可将高分子材料分为天然高分子材料，如天然橡胶、淀粉、植物纤维等；改性的天然高分子材料，如由纤维素制备的硝基纤维素；合成高分子材料，如由小分子原料经化学反应和聚合方法合成的PE、PVC、PP等；改性合成高分子材料，即聚合物再经化学、物理方法改性而得到的材料。2.高分子材料的分类2）按照聚合物的分子结构分类

根据分子链的形状不同，可将高分子化合物分为线型、支链型和体型三种：线型高分子化合物的主链原子排列成长链状如聚乙烯、聚氯乙烯等。支链型高分子化合物的主链也是长链状的，但带有大量的支链，如ABS树脂等。体型高分子化合物的长链被许多横跨链交联成网状，或在单体聚合过程中二维或三维空间交联形状空间网络，分子彼此固定.如环氧、聚酯等树脂的最终产物。2.高分子材料的分类2）按照聚合物的分子结构分类根据分子链的形状不同，可将高分子化合物分为线型、支链型和体型三种：高分子化合物的结构示意图（a）线型聚合物分子结构；（b）支链型聚合物分子结构；（c）体型聚合物分子结构（a）（b）（c）2.高分子化合物分子特征

高分子化合物又称高分子聚合物（简称高聚物），高聚物是组成单元相互多次重复连接而构成的物质，因此分子量很大，但化学组成都比较简单，都是由许多低分子化合物聚合而形成的。(1)单体例如：

CH2=CH2为乙烯单体而聚乙烯分子结构为：

CH2-CH2…CH2-CH2…CH2-CH2…

写作：-[-CH2-CH2-]n-2.高分子化合物分子特征

高分子化合物又称高分子