沥青及沥青混合料

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1、第 1 页 共 21 页第七章沥青及沥青混合料沥青：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：天然沥青 地沥青固体石油沥青 石油沥青半固体石油沥青沥青 液体石油沥青页岩沥青 焦油沥青木沥青低温煤沥青 煤沥青中温煤沥青高温煤沥青 天然沥青为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。 石油沥青是用石油炼制其它油品后的残渣加工而得到的产品。 焦油沥青是将各种有机物（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。第一节沥青材料 一、石油沥青（一）石油沥

2、青的组成与结构 1石油沥青的组分 石油沥青中各组分的含量与性状如表 7-1。第 2 页 共 21 页表 7-1石油沥青的组分及特性组分 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0.71.03005004560溶 于 苯 等 有 机溶剂, 不溶 于酒精赋予沥青以流动性, 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1.01.160010001530溶 于 汽 油 等 有机溶剂, 难 溶 于 酒 精 和 丙酮赋予沥青以塑性，树 脂组分含量高，不但 沥青塑性好，粘性也 好。沥青 质深褐 色至 黑色脆性 固体 微粒1.11.5100

3、06000530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，温度稳定性好， 但其塑性降低，沥青 的硬脆性增加。2石油沥青的胶体结构 （1）溶胶型结构。沥青质组分少，胶团之间距离较大，相互吸引力很小，形成高度 分散的溶胶型结构。液体沥青多属溶胶型胶体结构。 （2）凝胶型结构。沥青质组分多，胶团之间的距离小，吸引力大，形成凝聚型结构。 氧化沥青多属凝胶型胶体结构。 （3）溶凝胶型结构。沥青质和树脂含量适当，则可形成介于溶胶和凝胶之间的结 构，即溶凝胶型结构。（二）石油沥青的技术性质 1粘滞性 粘滞性是沥青材料抵抗外力作用下发生粘性变形的能力。（1）针

4、入度。针入度是表示粘稠石油沥青粘度的指标。在一定温度条件下，在规定 时间内，标准针垂直贯入沥青试件的深度（以 0.1mm 计）称为针入度。针入度试验通常规定试验温度为 25，标准针质量 100g，贯入时间 5s，可表示为 P（25，100g，5s） 。 针入度值越大，沥青的粘度越小。（2）标准粘度。液体沥青的粘度须用流出型粘度计测定。使一定温度（20、25、30、50或 60）的沥青试样，通过一定孔径（3mm、5mm 或 10mm）的孔口流 出 50ml 所经历的时间（s） ，即为其标准粘度。试验温度越高，流孔直径越大，流出时间越长，则表示沥青的粘度越大。第 3 页 共 21 页2耐热性 耐热

5、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。软化点通常用环球法测定。 将沥青注入标准铜环内制成试件，试件中央放一质量 3.5g 的铜球，并置于水（或甘油）中，以 5/min 的升温速度加热，沥青逐渐软化下垂，当其与下金属板接触时的水 温（或甘油温度） ，即为软化点（以为单位） 。软化点高的沥青耐热性好。 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。 由高弹态向玻璃态转化的温度为沥青的脆化点t脆（相当于针入度为 1.2 时的温度） ，而由高弹态向粘流态转化的温度为软化点t软（相当于针入度为 800 时的温度） 。 令T=t软t脆T为粘弹性温度区域软化点愈高

6、，温度稳定性愈好。 沥青针入度的对数与温度有直线关系，直线的斜率表示沥青粘度（以针入度的对数表示）对温度的变化率，斜率愈大，温度稳定性愈差。因此，可用此斜率（A）作为沥 青温度稳定性的评定指标，并称之为针入度温度感应系数。 1g800 1gp(25,100g,5s)A=t软 25(7-1)由于 A 值常为一小数，使用不便，故引入针入度指数 P.I。取 P.I 为 A 的函数，并使其变化范围为-10+20，且典型溶-凝胶型沥青（A =0.04）的 P.I 值为 0。则针入度指数P.I=30 101 + 50 A(7-2)P.I 值愈大，沥青温度稳定性愈好。根据 P.I 值可以对沥青的胶体结构类型

7、作出判断： 溶胶型沥青 P.I10010010010080软化点（环球法）40504151425244544555闪点（COC）230含蜡量（蒸馏法）%3密度（15）g/cm3实测记录溶解度（三氯乙烯）%99.0质量损失%4548505558延度 （25） cm7575755040薄膜加热试 验 1635h延度 （15） cm实测记录注：在有条件时，应测定沥青在 60动力粘度（Pas） 、135运动粘度（mm2/s） ，并在检验报告中 注明。如有需要用户可对表中密度及薄膜加热试验后的 15延度向供方提出要求。 第 6 页 共 21 页2建筑石油沥青 建筑石油沥青针入度较小（粘性较大） ，软化点

8、较高（耐热性较好） ，但延伸度较小（塑性较小） 。 主要用作制造油纸，油毡，防水涂料和沥青嵌缝油膏。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。普通石油沥青含有较多的蜡，温度敏感性较大，达到液态时的温度与其软化点相差 很小；与软化点大体相同的建筑石油沥青相比，针入度较大即粘性较小，塑性较差。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。根据煤干馏时的温度不同，煤焦油分为高温煤焦油和低温煤焦油。 根据煤焦油蒸馏深度的不

9、同，又分为软煤沥青和硬煤沥青两类。表 7-4软煤沥青技术指标标号项目 T-1T-2T-3T-4T-5T-6T-7T-8T-9C30,552526 70C30,1052021 5051 120121 200C50,1010 7576 200粘度 （s）C60,1025 65 170前0.10.850.850.85热稳定性系数-4.54.5斜坡流淌值 （0.1mm）8其他性质满足设计要求的强度、 柔性低温 抗裂性满足力学性质 和柔性抗流变性好混合料 不分离沥青含量（%）7.59.04.06.03.0 5.06.07.510.016.0（三）水工沥青混凝土配合比设计水工沥青混凝土配合比设计，是经过合

10、理选材、初步选择配合比参数，然后通过室 内和现场试验，选出满足设计提出的各项技术要求、且经济合理的配比。沥青混凝土配合比两个参数：矿料级配和沥青用量。 配合比设计方法及基本步骤：1矿料级配的确定 （1）矿料设计级配的选定 配合比设计时可在级配范围选择几条设计级配曲线，通过对沥青混凝土技术性质的对比试验， 找出适宜的矿料级配。 也可用矿料级配范围作为试算法计算合成级配的依据。第 18 页 共 21 页表 7-11水工沥青混凝土矿料级配范围筛孔尺寸（mm）352520151052.51.20.60.30.150.074级配 类别 总通过率 （%）沥青用量（%）开级配10068.4-80.61005

11、3.1-69.974.9-84.710038.4-58.351.5-68.566.1-78.824.3-45.330.4-51.136.9-56.711.1-29.812.4-31.513.6-33.05.0-20.05.0-20.05.0-20.02.1-13.61.9-13.01.7-12.60.9-9.80.7-9.30.6-8.80.4-7.50.3-7.00.2-6.80.1-6.00.1-5.80.1-5.60-5.00-5.00-5.03.0-4.03.5-4.54.0-5.0粗粒式 级配10084.7-90.010068.5-78.678.8-85.910051.1-65.15

12、6.7-69.567.8-77.831.5-47.533.0-48.935.8-51.520.0-35.020.0-35.020.0-35.013.3-25.812.6-25.211.9-24.29.3-19.68.8-19.08.2-18.07.0-15.36.8-14.86.4-14.05.8-12.25.6-11.95.5-11.65.0-10.05.0-10.05.0-10.04.0-5.04.5-5.55.0-6.0密级配10090.0-93.610078.6-86.085.9-90.910065.1-76.269.5-79.477.8-85.347.5-61.948.9-63.15

13、1.5-65.135.0-50.035.0-50.035.0-50.025.8-39.725.2-39.124.2-38.119.6-31.719.0-30.918.0-29.715.3-25.114.8-24.414.0-23.412.2-19.611.9-19.211.6-18.610.0-15.010.0-15.010.0-15.06.0-8.06.5-8.57.5-9.0细粒式 级配10093.9-96.510086.6-92.191.3-94.910077.0-85.980.1-87.885.8-91.462.4-75.463.6-76.265.7-77.650.0-65.050.0

14、-65.050.0-65.038.9-54.338.2-53.737.1-52.729.9-44.329.1-43.427.7-42.122.2-34.421.5-33.620.3-32.415.7-24.715.3-24.714.6-23.410.0-15.010.0-15.010.0-15.06.0-8.06.5-8.57.5-9.0碎石薄 层沥青10096.6-98.510092.3-96.595.0-97.810086.2-93.488.1-94.491.6-90.075.6-87.376.4-87.777.9-88.565.0-80.065.0-80.065.0-80.053.7-7

15、0.853.1-70.452.1-69.743.0-60.342.1-59.740.7-58.632.1-47.931.3-47.229.9-46.021.2-33.120.6-32.519.8-31.610.0-15.010.0-15.010.0-15.06.0-8.06.5-8.57.5-9.0注：沥青用量按矿料总量的百分率计第 19 页 共 21 页表 7-12矿料合成级配计算 筛 孔 尺 寸（mm）151052.51.20.60.30.150.074项目总通过率（%）矿料设计级配范围10077.8-85.351.5-65.135.0-50.024.2-38.118.0-29.714.0

16、-23.411.6-18.610.0-15.015mm10mm 碎石1004.12.800000010mm5 mm 碎石10010016.41.600000天然河砂10010098.086.270.341.525.611.52.4矿料自然级配矿物粉10010010010010010095.090.578.615mm10mm 碎石 25%25.01.00.700000010mm5 mm 碎石 25%25.025.04.10.400000天然河砂30%30.030.029.425.721.112.57.73.50.7第一次试算 合成比例矿物粉20%20.020.020.020.020.020.019.018.115.7矿料合成级配1007654.246.141.