《土木工程材料 第2版》 課件 6.瀝青及瀝青混合料

第六章

瀝青及瀝青混合料瀝青混合料的組成與性質(zhì)4改性石油瀝青3煤瀝青21石油瀝青6瀝青及瀝青混合料瀝青混合料的配合比設(shè)計5

瀝青材料在常溫下瀝青呈黑色或深褐色的固體、半固體或液體狀態(tài)。不溶于水，能夠溶于二硫化碳、氯仿、苯等多種有機溶劑。在土木工程中主要用于生產(chǎn)防水材料和鋪筑瀝青路面。一定義瀝青材料是一種有機膠凝材料，是由高分子碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘伲ㄑ?、氮、硫）衍生物組成的復(fù)雜混合物。二、分類地瀝青焦油瀝青石油瀝青天然瀝青煤瀝青頁巖瀝青石油原油分餾后的殘渣加工制成的，其成分和性能取決于原油的成分與性能。由地表或巖石中直接采集、提煉加工后得到的瀝青。由煤焦油蒸餾后的殘留物制取的瀝青由頁巖焦油蒸餾后的殘留物制取的瀝青。三、特點及應(yīng)用不透水性不導(dǎo)電性耐腐蝕性良好黏結(jié)性良好塑性特點

應(yīng)用三、特點及應(yīng)用防水工程防腐工程道路工程瀝青混合料的組成與性質(zhì)4改性石油瀝青3煤瀝青21石油瀝青6瀝青及瀝青混合料瀝青混合料的配合比設(shè)計5直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑瀝青多蠟瀝青、瀝青基瀝青、混合基瀝青道路石油瀝青、建筑石油瀝青、普通石油瀝青6.1石油瀝青分類按加工方法按原油成分按用途不同組分狀態(tài)顏色密度g/cm3含量%作用油分300-500粘性液體淡黃-紅褐色小于140-60使瀝青具流動性樹脂600-1000粘稠狀物體黃-黑色略大于115-30中性：使瀝青具粘結(jié)性、塑性和可流動性；酸性：增加瀝青與礦物表面的粘附性地瀝青質(zhì)1000以上無定形固體粉末深褐-黑色大于110-30能提高瀝青的粘性和耐熱性，將降低瀝青的塑性，使瀝青變得硬脆另外，石油瀝青中還含有2-3%的瀝青碳和似碳物，能夠降低瀝青的黏結(jié)力。6.1.1石油瀝青的組分石蠟對瀝青路用性能的影響高溫時會使瀝青發(fā)軟、導(dǎo)致瀝青路面高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍；低溫會使瀝青變得脆硬，導(dǎo)致路面低溫抗裂性能降低，出現(xiàn)裂縫；會使瀝青石料間的黏附力降低，有水的條件下會使路面石子產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，造成破壞；降低路面的抗滑性能，影響行車安全。我國規(guī)定含蠟量不大于3％6.1.1石油瀝青的組分在石油瀝青中，油分和樹脂可以互溶，樹脂可以浸潤地瀝青質(zhì)，在地瀝青質(zhì)表面形成樹脂薄膜。其結(jié)構(gòu)是以地瀝青質(zhì)為核心，周圍吸附部分樹脂和油分，構(gòu)成溶團，無數(shù)溶團分散在油分中形成膠體結(jié)構(gòu)。6.1.2石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)瀝青中的油分和樹脂可以互溶，而只有樹脂才能浸潤地瀝青質(zhì)。由于三大組分含量的變化，使石油瀝青具有三種結(jié)構(gòu)。地瀝青質(zhì)樹脂（與油分無界面）油分溶膠結(jié)構(gòu)溶膠-凝膠結(jié)構(gòu)凝膠結(jié)構(gòu)6.1.2石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)溶膠結(jié)構(gòu)地瀝青較少時，油分及樹脂含量較多，地瀝青質(zhì)在膠體結(jié)構(gòu)中運動較為自由。特點：粘性小，流動性大，塑性好，但溫度穩(wěn)定性差。6.1.2石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)凝膠結(jié)構(gòu)當(dāng)?shù)貫r青含量增多，油分和樹脂相對較少時，膠團相互吸引力增大，相互移動較困難，地瀝青質(zhì)成為不規(guī)則網(wǎng)狀的凝膠結(jié)構(gòu)。特點：彈性和粘性較高，溫度穩(wěn)定性較好，流動性、塑性差。6.1.2石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)溶膠-凝膠結(jié)構(gòu)地瀝青含量少于凝膠結(jié)構(gòu)，又含適量的油分和樹脂，它們組成的膠團之間有一定的吸引力。在常溫下結(jié)構(gòu)和性質(zhì)介于以上兩者之間。高溫時具有較低的感溫性，低溫時具有較好的變形能力。大多數(shù)優(yōu)質(zhì)瀝青屬于溶膠-凝膠結(jié)構(gòu)，常溫下粘稠的石油瀝青即為此結(jié)構(gòu)。6.1.2石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)防水性6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)粘性塑性溫度敏感性大氣穩(wěn)定性

石油瀝青的防水性石油瀝青是憎水材料，幾乎完全不溶于水，而且本身構(gòu)造致密，加之與礦物材料有很好的黏結(jié)力，能緊密黏附于礦物材料表面。它還具有一定的塑性，能適應(yīng)材料與構(gòu)件的變形，所以具有良好的防水性。6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)50cm3流孔直徑D為3、5或10mm試樣溫度t=20、25、30或60℃秒數(shù)T粘滯度測定——液體瀝青針入度測定——固體瀝青CTtD針入度25℃100g5s0.1mm=1度以1/10mm為單位6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)用“粘滯度或針入度”表示石油瀝青的粘性石油瀝青按針入度劃分牌號牌號200180140100甲100乙60甲60乙針入度201-300161-200121-16091-12081-12051-8041-80道路石油瀝青普通石油瀝青含較多的有害組分蠟，溫度敏感性大，建筑工程上不宜直接使用6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)建筑石油瀝青普通石油瀝青牌號403010756555針入度36~5026-3510-25756555石油瀝青牌號的簡易鑒別牌號簡易鑒別方法140-100603010質(zhì)軟用鐵錘敲，不碎，只變形用鐵錘敲，成為大的碎塊用鐵錘敲，成為較小的碎塊，表面黑色有光6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)延長長度cm斷裂終止最小截面積1cm2拉伸速度5cm/min25℃石油瀝青延度測定示意圖延度值越大，表示瀝青塑性越好。塑性與組分和溫度有關(guān)。組分中含樹脂較多時，塑性好。溫度高，塑性大。瀝青的塑性對沖擊振動荷載有一定的吸收能力，并能減少磨擦?xí)r的噪聲，故常用于道路路面材料。6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)用“延度”表示石油瀝青的塑性

溫度敏感性是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。瀝青軟化點一般采用“環(huán)與球法”測定。一般建筑石油瀝青軟化點

70℃；低溫敏感性用脆點表示。通常地瀝青質(zhì)含量較高時，溫度敏感性減小。工程上往往加入滑石粉、石灰石粉或其它礦物填料來減小石油瀝青的溫度敏感性。軟化點測定9.53mm，3.5g16mm6mm25.4cm升溫速率5℃/min銅環(huán)6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)用“軟化點”表示石油瀝青的溫度敏感性6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)“蒸發(fā)損失百分率”和“蒸發(fā)后針入度比”（蒸發(fā)條件160℃×5h）來評定。熱、陽光、氧氣和潮濕等多因素長期作用下，石油瀝青中

“油分——樹脂——地瀝青質(zhì)”轉(zhuǎn)變，石油瀝青流動性和塑性逐漸減小、硬脆性逐漸增大。這個過程稱為石油瀝青的“老化”。大氣穩(wěn)定性即為瀝青抵抗老化的性能?！罢舭l(fā)損失百分率愈小”或“蒸發(fā)后針入度比愈大”，則其大氣穩(wěn)定性愈好。石油瀝青的大氣穩(wěn)定性6.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)是指石油瀝青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率。指加熱瀝青至揮發(fā)出的可燃?xì)怏w和空氣的混合物，在規(guī)定條件下與火焰接觸，初次閃火時的溫度。指加熱瀝青產(chǎn)生的氣體和空氣的混合物，與火焰接觸能夠持續(xù)燃燒5秒以上時的溫度。石油瀝青的其他性質(zhì)溶解度閃點燃點6.1.4石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及選用建筑石油瀝青針入度較?。ㄕ承暂^大）軟化點較高（耐熱性較好）延伸度較?。ㄋ苄暂^?。┮驗r青屋面的表面溫度可以比當(dāng)?shù)刈罡邷囟雀?5-30度。所以選擇瀝青牌號時，軟化點要比本地屋面最高溫度高20℃。6.1.4石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及選用道路石油瀝青重交通道路石油瀝青主要用于高速公路、一級公路路面、機場道面以及重要的城市道路路面。相對于建筑石油瀝青：針入度大，延度大，軟化點低。6.1.4石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及選用瀝青的摻配Q1——較軟瀝青用量，%；Q2——較硬瀝青用量，%；T——要求配制瀝青的軟化點，℃；T1——較軟瀝青的軟化點，℃；T2——較硬瀝青的軟化點，℃；Q2=100-Q11

石油瀝青按__________指標(biāo)來劃分牌號，牌號數(shù)字約為該值的平均值。牌號與主要性質(zhì)之間的關(guān)系是：牌號愈高，其黏性愈__________（針入度愈__________），塑性__________（延度愈__________），溫度穩(wěn)定性愈__________（軟化點愈__________）。針入度、小、大、大、大、低、低。2石油瀝青的主要成分是__________、__________、__________。它們分別賦予石油瀝青__________性；__________、__________性；__________、__________性。

油分、樹脂、地瀝青質(zhì)、流動性、塑性、黏結(jié)性、

溫度敏感性、黏性。答案答案3石油瀝青的三大技術(shù)指標(biāo)是__________

、__________

、__________

，它們分別表示瀝青的__________性、__________性、__________性。針入度、延度、軟化點、黏性、塑性、溫度敏感性答案4在石油瀝青的三種組分中，按照__________

、________

、__________順序在空氣中逐漸遞變。油分、樹脂、地瀝青質(zhì)5

名詞解釋：瀝青的老化

在大氣因素下，瀝青的化學(xué)成分會發(fā)生變化，油分減少，瀝青質(zhì)增加，使瀝青的塑性逐漸消失，而脆性增加，路面使用品質(zhì)下降，產(chǎn)生龜裂破壞，稱為老化。答案答案6瀝青的大氣穩(wěn)定性常以__________和__________來評定。蒸發(fā)損失、蒸發(fā)后針入度比答案7石油瀝青牌號越低(由200號到10號)，則瀝青針入度越__________，軟化點越__________、延度越__________，這說明瀝青的粘性越__________，塑性越__________，溫度敏感性越__________。

小、高、小、高、低、小

8防水工程中為避免夏季高溫而不致流淌，應(yīng)選用溫度敏感性較__________的瀝青。

小

答案答案9某屋面防水工程，使用30號或10號石油瀝青，從其粘性和溫度敏感性來看都比較滿意，那么你認(rèn)為本工程選用__________號石油瀝青更為合適。這里主要是根據(jù)石油瀝青的__________性質(zhì)來決定的。

10、溫度敏感性

答案10我國南方地區(qū)屋面用瀝青材料宜優(yōu)選(

)。A.10號石油瀝青B.30號石油瀝青C.60號石油瀝青

A11選用的瀝青軟化點愈高，瀝青膠的()愈高，夏季受熱時不易流淌；選用的瀝青延度大，瀝青膠的()較好，不易裂。A.黏滯性

B.耐熱性

C.大氣穩(wěn)定性

D.防水性

E.柔韌性

BE答案答案12石油瀝青的溫度敏感性

石油瀝青的溫度敏感性是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。

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解釋：蒸發(fā)損失

蒸發(fā)損失是指石油瀝青蒸發(fā)后的質(zhì)量損失。

答案答案瀝青混合料的組成與性質(zhì)4改性石油瀝青3煤瀝青21石油瀝青6瀝青及瀝青混合料瀝青混合料的配合比設(shè)計5煤瀝青煤瀝青的特點：①溫度敏感性較大，夏天易軟化流淌；②大氣穩(wěn)定性差；③塑性較差，易變形而開裂，含較多的游離碳；④含蒽、酚等油有毒性和臭味，可作木材的防腐處理；⑤與礦料表面粘結(jié)較好。

煙煤干餾時所揮發(fā)的物質(zhì)冷凝為煤焦油，煤焦油經(jīng)分餾加工，提出各種油質(zhì)后的產(chǎn)品即為煤瀝青。煤瀝青與石油瀝青成分不同。瀝青混合料的組成與性質(zhì)4改性石油瀝青3煤瀝青21石油瀝青6瀝青及瀝青混合料瀝青混合料的配合比設(shè)計56.3改性石油瀝青氧化改性瀝青礦物填充料改性瀝青聚合物改性瀝青橡膠和樹脂改性橡膠改性通過氧化作用和聚合作用，使瀝青分子變大，提高瀝青的粘度和軟化點。建筑工程中使用的瀝青均為氧化（改性）瀝青。樹脂改性提高瀝青的粘結(jié)能力和耐熱性，降低瀝青的溫度敏感性。主要礦物填充料有：滑石粉、石灰石粉、硅藻土和石棉等，摻量20-40%。6.3.1樹脂改性瀝青改進瀝青的耐寒性、耐熱性、粘結(jié)性和不透氣性。

樹脂與石油瀝青的相容性較差，常用樹脂有：聚乙烯、無規(guī)聚丙烯（APP）、古馬隆樹脂等。6.3.2橡膠改性瀝青橡膠與瀝青有很好的相溶性，并能使瀝青具有橡膠的很多優(yōu)點，如高溫變形性小、低溫柔性好等。所用橡膠有天然橡膠、合成橡膠（氯丁橡膠、丁基橡膠、丁苯橡膠、SBS橡膠等）、廢舊橡膠。使用不同品種的橡膠摻入的量與方法不同，形成的改性瀝青性能也不同。6.3.3橡膠和樹脂改性瀝青

（橡樹改性瀝青）瀝青、橡膠、樹脂三者混溶，兼有橡膠和樹脂的特性，可獲得優(yōu)良的性能。6.3.4礦物填充料改性瀝青為了提高瀝青的粘結(jié)能力和耐熱性，降低瀝青的溫度敏感性，經(jīng)常加入一定數(shù)量的礦物填充料。礦物填充料的品種：①滑石粉②石灰石粉③硅藻土④石棉等6.3.4礦物填充料礦物填充料的作用機理：瀝青與礦粉相互作用的結(jié)構(gòu)圖式1—自由瀝青；2—結(jié)構(gòu)瀝青3—鈣質(zhì)薄膜；4—礦粉顆粒瀝青混合料的組成與性質(zhì)4改性石油瀝青3煤瀝青21石油瀝青6瀝青及瀝青混合料瀝青混合料的配合比設(shè)計56.4瀝青混合料的組成與性質(zhì)瀝青混合料是一種粘彈塑性材料，具有良好的力學(xué)性能，一定的高溫穩(wěn)定性和低溫柔性，修筑路面不需設(shè)置接縫，行車較舒適。瀝青混合料是由礦料(粗集料、細(xì)集料和填料)與瀝青拌和而成的混合料。6.4.1瀝青混合料的結(jié)構(gòu)瀝青混合料是由瀝青、粗細(xì)集料和礦粉按一定比例拌和而成的一種復(fù)合材料。按礦質(zhì)骨架的結(jié)構(gòu)狀況，其組成結(jié)構(gòu)分為以下三個類型。