土木工程材料0第6章沥青与沥青混合

《土木工程材料0第6章沥青与沥青混合》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程材料0第6章沥青与沥青混合（46页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、土木工程材料 第六章沥青及沥青混合料,土木工程材料 第六章沥青及沥青混合料,6-1 沥青材料,6.1.1石油沥青 生产: 组分：,胶体结构： 类型： 示意图 各类型胶体结构的性能特点,溶胶型、凝胶型和溶凝胶型,2. 石油沥青的技术性质 （1）防水性 （2）粘滞性(粘性) 测定方法： （3）塑性 测定方法：,半固体或固体针入度 液体石油沥青标准粘度,延度,（4）温度敏感性 表示方法： 1）软化点 2）脆点,Tg、Tm温度敏感性,（5）大气稳定性 老化过程： 衡量指标：,老化慢,（3） 石油沥青的掺配 两种石油沥青的掺配：,式中1较软沥青用量（）（牌号大，软化点低）； 2较硬沥青用量（）（牌号小，

2、软化点高）； 掺配后的沥青软化点（）； 1较软沥青软化点（）； 2较硬沥青软化点（）。,3. 石油沥青的技术标准及应用,煤沥青与石油沥青的鉴别方法,6.1.2煤焦油简介,树脂 耐寒性、耐热性、粘性 橡胶 高温变形性 低温柔顺性 填料 粘性、耐热性、温度稳定性,6.1.3. 改性石油沥青,沥青混合料,例题 习题,6.2 沥青混合料的组成与性质,刚性路面:水泥混凝土路面（水泥混凝土） 道路路面 柔性路面:沥青路面（沥青混合料),沥青混合料定义: 类型,沥青混凝土混合料（Asphalt concrete mixture) : 沥青碎石混合料（Asphalt macadan mixture）：,AC,

3、AM,碾压后空隙率不大于10%,碾压后空隙率大于10%,图6-3 沥青混合料组成结构示意图 （a）悬浮密实结构（b）骨架空隙结构 （c）骨架密实结构,6.2.1沥青混合料的组成结构,6.2.2 沥青混合料的技术性质 （1）高温稳定性 技术指标： 测定方法： 马歇尔试验法动画演示 车辙试验动画演示,继续,高温强度、稳定性,马歇尔试验法：稳定度、流值 车辙试验：动稳定度,6.3 沥青混合料配合比设计 6.3.1 沥青混合料组成材料的技术要求 2.粗集料,级配不单独提出要求 （P198表6-3） 每种混合料按空隙率分为两种类型： 型 (空隙率为 ) 型（空隙率为610）,3,表6-3,6.3.2 沥

4、青混合料配合比设计 1.矿质混合料的组成设计 2.沥青最佳用量的确定,沥青混合料配合比设计例题,某路线修筑沥青混凝土高速公路路面层，试计算矿质混合料的组成，用马歇尔试验法确定最佳沥青用量。 设计原始资料 (1)路面结构；高速公路沥青混凝土面层。 (2)气候条件：属于温和地区。 (3)路面型式：三层式沥青混凝土路面上面层。 (4)混合料制备条件及施工设备：工厂拌和摊铺机铺筑、压路机碾压。 (5)材料的技术性能。 1）沥青材料：沥青采用进口优质沥青，符合AH-70指标，其技术指标如表6-4。,2)矿质材料 粗集料：采用玄武岩，1号料(19.0-13.2mm)密度2.918g/cm3 ，2号料(13

5、2-4.75mm)，密度2.864 g/cm3，与沥青的粘附情况评定为5级。其他各项技术指标见表6-5。 细集料：石屑采用玄武岩，其密度为2.81 g/cm3 ，砂子视密度为2.638 g/cm3 矿粉：视密度为2.67 g/cm3 ，含水量为0.8。 矿质集料的级配情况见表6-6。,设计要求 (1)确定各种矿质集料的用量比例。 (2)用马歇尔试验确定最佳沥青用量 解 1矿质混合料级配组成的确定 (1)确定沥青混合料类型 由原始资料可知，沥青混合料用于高速公路三层式沥青混凝土上面层，依据有关标准，沥青混合料类型可选用AC-16。参照表6-3的要求，中粒式AC-16型沥青混凝土的矿质混合料级配范

6、围见表6-7。,表6-7 矿质混合料要求级配范围,(2)求出矿质集料的比例关系 根据矿质集料的筛分结果及沥青路面施工及验收规范(GB 50092-96)的有关规定，采用图解法或试算(电算)法求出矿质集料的比例关系，并进行调整，使合成级配尽量接近要求级配范围中值。经调整后的矿料合成级配计算列于表6-8。,由此可得出矿质混合料的组成为： 1号碎石30% ；2号碎石25% ；石屑22% ； 砂17%； 矿粉6 继续,2沥青最佳用量的确定, 绘制沥青用量与物理-力学指标关系图 根据试验曲线，确定沥青混合料的最佳沥青用量OACl 确定沥青混合料的最佳沥青用量OAC2 确定最佳沥青用量OAC 通常情况下取

7、OACl及OAC2的中值作为计算的最佳沥青用量OAC。,返回,返回,下一步,例6-1 某建筑工程屋面防水，需用软化点为75的石油沥青，但 工地仅有软化点为95和25的两种石油沥青，问应如何掺配？ 解 掺配时较软石油沥青（软化点为25）用量为： 较硬石油沥青（软化点为95）用量为： Q2=100%-Q1=71.4% 以估算的掺配比例和其邻近的比例（%10%）进行试配（混合熬制均匀），测定掺配后沥青的软化点，然后绘制“掺配比一软化点”关系曲线，即可从曲线上确定出所要求的掺配比例。,例6-2 某工地需要使用软化点为 85的石油沥青5 ，现有10号石油沥青3.5，30号石油沥青1 和60乙石油沥青 。

8、试通过计算确定出三种牌号沥青各需用多少吨？ 解：查表得 10号石油沥青的软化点为 95 30号石油沥青的软化点为 70 60乙石油沥青的软化点为 45,（1） 10号石油沥青和30号石油沥青掺配： 30号石油沥青掺量为： 10号石油沥青掺量为 Q2=100%-Q1=100%40%=60% 设掺配 1 30号石油沥青，需x1 t 10号石油沥青， 1 = 1 60%40%1.5 t 则用30号石油沥青1和10号石油沥青1.5，可配制2.5软化点为 85的石油沥青。尚需要用10号石油沥青和60号乙石油沥青配制 5-2.5=2.5t软化点为 85的石油沥青.,（2） 10号石油沥青和60号乙石油沥青

9、掺配 60号乙石油沥青掺量为 10号石油沥青掺量为 Q2=100%-Q1=100%20%=80% 则配制2.5t软化点为 85的石油沥青, 60乙石油沥青需要量为：2.5t20% =0.5t 10号石油沥青需要量为: 2.5t80% =2t 10号石油沥青合计需要量为： 1.5 + 2= 3.5t 故配制5t软化点为 85的石油沥青，需10号石油沥青3.5 t, 30号石油沥青1t, 60乙石油沥青0.5t。,由于10号石油沥青的软化点为 95， 30号石油沥青的软化点为 70，60乙石油沥青的软化点为 45，故配制软化点为 85的石油沥青，只能采取10号石油沥青与30号石油沥青掺配和10号石

10、油沥青与60乙石油沥青掺配两种方式。,例6-3试述石油沥青的三大组分及其特性。石油沥青的组分与其性质有何关系？ 解：石油沥青的三大组分及其特性如下： （1）油分。油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分，密度介于0.71.0cm3之间。在170较长时间加热，油分可以挥发。油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳和丙酮等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分的多少决定了沥青的流动性。 ()树脂（沥青脂胶）。沥青脂胶为黄色至黑褐色粘稠状物质（半固体），分子量比油分大（6001000），密度为1.01.1gcm3。沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。中性树脂含量增加，石油沥青

11、的延度和粘结力等品质愈好。,（）地沥青质（沥青质）。地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉末），分子量比树脂更大（1000以上），密度大于1 gcm3，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组成部分。 石油沥青的组分与其性质的关系为：油分赋予沥青以流动性。沥青脂胶使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。地沥青质含量愈多，则温度敏感性越小，粘性愈大，愈硬脆。 评注石油沥青的组成元素主要是碳（8288%）、氢（811%），其次是硫（6%）、氧（1.5%）、氮（）等和微量的金属元素。但沥青的化学成分极为复

12、杂，将其分离为纯粹的化合物单体，目前还有一定困难，而且沥青的元素组成与其物理性质的关系不甚密切，因此通常采用组分分离法将沥青分离为化学性质相近而且与技术性质有一定联系的几个组，即沥青的化学组分。,例6-4 石油沥青的主要技术性质是什么？各用什么指标表示？ 解 石油沥青的主要技术性质有： （1）粘滞性 石油沥青的粘滞性又称粘性。 粘滞性应以绝对粘度表示，但因其测定方法较复杂，故工程中常用相对粘度（条件粘度）来表示粘滞性，对使用粘稠（半固体或固体）的石油沥青用针入度表示，对液体石油沥青则用粘滞度表示。 （）塑性 塑性指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。石

13、油沥青的塑性用延度表示。延度愈大，塑性愈好。,（）温度敏感性 温度敏感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。由于沥青是一种高分子非晶态热塑性物质，故没有一定的熔点。 温度敏感性以软化点指标表示。由于沥青材料从固态至液态有一定的变态间隔，故规定以其中某一状态作为从固态转变到粘流态的起点，相应的温度则称为沥青的软化点。 （）大气稳定性 石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，称为大气稳定性，也是沥青材料的耐久性。 石油沥青的大气稳定性以加热蒸发损失百分率和加热前后针入度比来评定。,评注 粘稠石油沥青的针入度是在规定温度（25）条件下，以规定质量（100

14、）的标准针，在规定时间（s）内贯入试样中的深度来表示，单位以1/10mm计。 延度测定是把沥青制成“”字形标准试件，置于延度仪内25水中，以 5cmmin的速度拉伸，用拉断时的伸长度来表示，单位用cm计。 沥青软化点一般采用环与球法测定。它是把沥青试样装入规定尺寸（直径15.88mm，高mm）的铜环内，试样上放置一标准钢球（直径9.53mm，质量3.5），浸入水或甘油中，以规定的速度升温（min，当沥青软化下垂至规定距离（25.4mm）时的温度即为其软化点，以摄氏度（）计。,例6-5 怎样划分石油沥青的牌号？牌号大小与沥青主要技术性质之间的关系怎样？ 解 石油沥青按针入度指标来划分牌号，牌号数

15、字约为针入度的平均值。 常用的建筑石油沥青和道路石油沥青的牌号与主要性质之间的关系是：牌号愈高，其粘性愈小（针入度越大），塑性愈大（即延度越大），温度稳定性愈低（即软化点愈低）。 评注严格地讲，石油沥青的牌号是按沥青的针入度、延度和软化点指标来划分的。,例6-6 石油沥青的老化与组分有何关系？沥青老化过程中性质发生哪些变化？沥青老化对工程有何影响？ 解 在石油沥青的老化过程中，在温度、空气、阳光和水的综合作用下，沥青中各组分会发生不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质，即油分和树脂逐渐减少，而沥青质逐渐增多。 在石油沥青的老化过程中，随着时间的进展，由于树脂向地沥青质转变的速度更快，使低分子量组成减少，地沥青质微粒表面膜层减薄，沥青的流动性和塑性将逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂，致使沥青防水层开裂破坏，或造成路面使用品质下降，产生龟裂破坏，对工程产生不良影响。 评注 沥青经若干年后，性质变得脆硬、易于开裂的现象称为“老化”。沥青抗老化能力称为大气稳定性。,例6-7 某工地运来两种外观相似的沥青，已知其中有一种是煤沥青，为了不造成错用，请用两种以上方法进行鉴别？ 解 煤沥青与石油沥青可用以下方法进行鉴别： （）测定密度。大于1.1者为煤沥青； （）燃烧试验。烟气呈黄色，并有刺激性嗅味者为煤沥青； （）敲击块状沥青，呈脆性（韧性差）、音清脆者为煤