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1、1,第7章 沥青及沥青混合料,学习重点： 1.掌握沥青材料的基本组成、工程性质及测定方法； 2.了解沥青的改性和掺配，了解主要沥青制品及其用途； 3.了解沥青混合料配合比，包括矿质材料的配合比的设计和配制；了解其于工程中的使用要点。 学习难点： 沥青混合料配合比设计的原理与方法,2,沥青的用途,3,沥青物理性质,一种有机胶凝材料，常温下呈固体、半固体或稠液体,孔隙率,构造致密,力学性能,亲水性,抗腐蚀性,耐久性,憎水材料,耐酸碱盐,粘弹性材料,物理性质,4,沥青的分类,沥青,地沥青,焦油沥青,由石油系统得到的沥青,天然沥青,石油沥青,煤沥青,页岩沥青,由有机物（煤、页岩）干馏所得焦油，再加工所
2、得,5,沥青的分类,天然沥青,6,沥青的分类,天然沥青矿,7,沥青的分类,8,沥青的分类,岩沥青,9,7.1.1 石油沥青,7.1 沥青材料,1.石油沥青的组成与结构 （1）石油沥青的组分,(2)树脂,(3)地沥青质,沥青,（1）油分,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，含量为40一60。油分赋予沥青以流动性。,10,7.1.1 石油沥青,7.1 沥青材料,1.石油沥青的组成与结构 （1）石油沥青的组分,(3)地沥青质,(1)油分,树脂又称脂胶，为黄色至黑褐色半固体粘稠物质，分子量比油分大，沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。树脂的含量为15一30，它使石油沥青具有良好的
3、塑性和粘结性。,(2)树脂,11,7.1.1 石油沥青,7.1 沥青材料,1.石油沥青的组成与结构 （1）石油沥青的组分,地沥青质为深褐色至黑色固态无定形的超细颗粒固体粉末。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性和粘性的重要组分。沥青中地沥青质含量在10一30。,(2)树脂,(3)地沥青质,(1)油分,12,7.1.1 石油沥青,7.1 沥青材料,1.石油沥青的组成与结构 （1）石油沥青的组分,（4） 石蜡,降低石油沥青的粘结性和塑性。同时影响温度敏感(即温度稳定性差)。所以蜡是石油沥青的有害成分。,13,7.1.1 石油沥青,7.1 沥青材料,1.石油沥青的组成与结构 （2）石油沥青的胶体结构,1
4、4,2.石油沥青的技术性质,7.1.1 石油沥青,温度敏感性,塑 性,大气稳定性,粘 滞 性,防 水 性,15,2.石油沥青的技术性质,7.1.1 石油沥青,防水性：广泛用作土木工程的防潮、防水材料 憎水性材料 本身结构致密 与矿物材料表面有很好的粘结力 有一定的塑性，能适应材料或构件的变形,16,粘滞性,7.1.1 石油沥青,石油沥青的粘滞性又称粘性或稠度，它是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，是沥青材料软硬、稀稠程度的反映。,表示方法,针 入 度,规定温度,规定质量,规定时间,贯入深度,17,2.石油沥青的技术性质,针入度测定,18,塑 性,7.1.1 石油沥青,影响因素,指石油沥
5、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。,树脂含量,温 度,厚 度,沥青塑性的表示方法,延度,测试方法,19,塑 性,7.1.1 石油沥青,沥青的延度测定,20,温度敏感性,7.1.1 石油沥青,影响因素,石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能,地沥青质含量,表示方法,软化点,测试方法,含蜡量,21,软化点测定,7.1.1 石油沥青,沥青软化点测试,22,大气稳定性,7.1.1 石油沥青,沥青的大气稳定性与什么因素有关,热、阳光、氧气和水分等的长期作用，石油沥青中低分子组分向高分子组分转化，沥青中油分和树脂相对含量减少，地沥青质逐渐增多，使石油沥青的塑性降
6、低，粘度提高，逐渐变得脆硬，直至脆裂，失去使用功能。沥青质含量较多时，其温度敏感性较小。,大气稳定性的评定方法,？,23,大气稳定性,7.1.1 石油沥青,测定方法是：先测定沥青试样的质量及其针入度，然后将试样置于加热损失试验专用烘箱中，在160下加热蒸发5h，待冷却后再测定其质量和针入度，再按下式计算其蒸发损失百分率和蒸发后针入度比。,24,闪点和燃点,7.1.1 石油沥青,沥青的燃点和闪点,25,3.石油沥青的技术标准及选用,7.1.1 石油沥青,石油沥青的分类,分类,道路石油沥青 建筑石油沥青 普通石油沥青,牌号,按针入度指标等来划分,同一品种石油沥青材料中，牌号愈小，沥青愈硬；牌号愈大
7、，沥青愈软。随着牌号增加，沥青的粘性减小(针入度增加)，塑性增加(延度增大)，而温度敏感性增大(软化点降低)。,26,石油沥青的技术标准及选用,7.1.1 石油沥青,石油沥青的选用,应根据工程性质(房屋、道路)及当地气候条件、所处工程部位(屋面、地下)来选用不同品种和牌号的沥青。,路 面,道路石油沥青,屋 面,建筑石油沥青,27,石油沥青的技术标准及选用,7.1.1 石油沥青,28,例题,7.1.1 石油沥青,答案：A:A-60乙 B:A-100甲 C:10号,现有A、B、C三种石油沥青，其牌号不详，经性能检测，其结果如下表。试确定其牌号?,29,例题,7.1.1 石油沥青,在屋面防水及地下防
8、潮工程中，应如何选择石油沥青的牌号?,30,沥青的掺配,7.1.1 石油沥青,煤沥青与石油沥青。掺混使用产生沉渣变质，失去胶凝性。,条件,一种牌号的沥青不能满足工程要求,同源的沥青,方法,31,例题,7.1.1 石油沥青,某防水工程需石油沥青30 t，要求软化点不低于80，现有60号和10号石油沥青，测得他们的软化点分别是49和98，问这两种牌号的石油沥青如何掺配？,32,例题,7.1.1 石油沥青,某防水工程需石油沥青30 t，要求软化点不低于80，现有60号和10号石油沥青，测得他们的软化点分别是49和98，问这两种牌号的石油沥青如何掺配？,33,例题：解答,7.1.1 石油沥青,若掺配软
9、化点为80的石油沥青，须软化点为49的石油沥青：,即30 t石油沥青中应掺入49的石油沥青（不大于？不小于？）： 30 t36.711.0 t,软化点为98的石油沥青掺入（不大于？不小于？）： 30 t11.0 t=19 t,34,7.1.2 煤焦油简介 煤沥青与石油沥青鉴别,7.1.2 煤焦油,（）测定密度。大于1.1者为煤沥青。 （）燃烧试验。烟气呈黄色，并有刺激性臭味者为煤沥青。 （）敲击块状沥青。呈脆性（韧性差）、音清脆者为煤沥青。有弹性、音哑者为石油沥青。 （4）用汽油或煤油溶解沥青，将溶液滴于滤纸上，呈内黑外棕色明显两圈斑点者为煤沥青，呈棕色均匀散开斑点者为石油沥青。,35,7.1
10、.3 改性石油沥青,7.1.3 改性石油沥青,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而制成的沥青混合料。,改性的思路,改性的方法,36,1.橡胶改性沥青,7.1.3 改性石油沥青,加入一定数量的橡胶,橡胶是石油沥青的重要改性材料，与石油沥青有很好的混溶性，能使沥青兼具橡胶的很多优点，如高温变形性小，低温柔性好，克服了沥青热淌冷脆的缺点，提高了其强度、延伸率和耐老化性等。,37,氯丁橡胶改性沥青,7.1.3 改性石油沥青,石油沥青中掺人氯丁橡胶后，可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光
11、、耐臭氧性、耐候性和耐燃性等得到大大改善。氯丁橡胶掺入的方法有溶剂法和水乳法。,加入一定数量的氯丁橡胶,以氯丁二烯为主要原料，通过均聚或少量其它单体共聚而成。,原料,改性效果？,38,丁基橡胶改性沥青,7.1.3 改性石油沥青,加入一定数量的丁基橡胶,丁基橡胶是合成橡胶的一种，由异丁烯和少量异戊二烯合成。其制成品不易漏气，一般用来制造汽车、飞机轮子的内胎。,39,热塑性丁苯橡胶(SBS)改性沥青,7.1.3 改性石油沥青,常温下具有橡胶的弹性，在高温下又能像塑料那样熔融流动，成为可塑的材料,耐高、低温性能均有较明显提高，制成的材料耐疲劳性也大大提高，是目前应用最成功和用量最大的一种改性沥青。S
12、BS的掺入量一般为5%-10，此类改性沥青主要用于制作防水卷材，也可用于制作防水涂料等。,加入一定数量的SBS,SBS( 热塑性丁苯橡胶 ) 是以丁二烯、苯乙烯为单体，采用阴离子聚合制得的嵌段共聚物。,40,再生橡胶改性沥青,7.1.3 改性石油沥青,可大大提高石油沥青的气密性、低温柔性、耐火性、耐热性、粘结性和不透气性。在生产卷材、密封材料和防水涂料等产品时均有应用。,加入一定数量的再生橡胶,41,2.树脂改性沥青,7.1.3 改性石油沥青,用树脂改性石油沥青，可以改进沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。树脂和石油沥青相容性差，可用的树脂品种较少。 （1）古马隆树脂改性沥青 （2）聚乙烯
13、树脂改性沥青,42,3.橡胶和树脂改性沥青,7.1.3 改性石油沥青,用橡胶和树脂来改善石油沥青的性质，可使沥青兼具橡胶和树脂的特性。由于树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，故能取得较满意的综合效果。,43,4.矿物填充改性沥青,7.1.3 改性石油沥青,提高沥青的粘性和耐热性，减小沥青的温度敏感性，主要适用于生产沥青胶。,矿物填料有粉状和纤维状两种，常用的填料有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉绒、云母粉、磨细砂、粉煤灰、水泥、高岭土、白垩粉等。,加入一定数量的矿物填充料,作用,44,7.2 沥青混合料的组成与性质,7.2 沥青混合料的组成与性质,基本概念 （1）沥青混合料 (英:Bit
14、uminous mixtures 美:Asphalt mixtures ) 矿质混合料 + 粘结材料 沥青混合料 (粗集料+细集料+填料）（沥青） （2）类型 沥青混合料包括：沥青混凝土混合料（AC，Asphalt Concrete） 沥青碎石混合料（AM，Asphalt Macadam）,（适当比例拌和）,区别？,45,沥青混合料的分类,7.2 沥青混合料的组成与性质,（1）按沥青混合料施工工艺分类： 热拌热铺、热拌冷铺、冷拌冷铺沥青混合料 （2）按矿质集料级配类型分类： 连续级配沥青混合料、间断级配沥青混合料 （3）按沥青混合料密实度（空隙率）分类： 密级配沥青混合料：按密实原则设计，常采
15、用连续型密 级配沥青混合料，剩余空隙率小于10%（通常6%）。 开级配沥青混合料：连续型级配混合料，主要以粗集料 嵌挤组成，细集料和填料较少，通常设计空隙率为18%。 半开级配沥青混合料：介于密级配和开级配之间，由适当 比例的粗集料、细集料及少量填料（或不加填料）与沥青 拌制而成，剩余空隙率为6%12%。,46,沥青混合料的分类,100,0,50,0.075,0.3,1.18,4.75,19,间断级配,开级配,密级配,半开级配,筛孔尺寸（mm）,通过百分率（）,47,沥青混合料的分类,7.2 沥青混合料的组成与性质,（4）按公称最大粒径分类 特粗式：公称集料最大粒径等于或大于31.5mm。 粗
16、粒式：公称集料最大粒径为26.5mm 中粒式：公称集料最大粒径为16mm或19mm 细粒式：公称集料最大粒径为9.5mm或13.2mm 砂粒式（沥青石屑或沥青砂）：公称集料最大粒径小于 4.75mm,48,7.2.1 沥青混合料的组成结构,7.2.1 沥青混合料的组成结构,a) 悬浮-密实结构 b) 骨架-空隙结构 c) 密实-骨架结构,49,7.2.1 沥青混合料的组成结构,7.2.1 沥青混合料的组成结构,通常按其矿质混合料的组成分为三种结构类型： （1）悬浮-密实结构：连续型密级配，细料多，粗料少， 粘聚力C 高，内摩擦角 小。 （2）骨架-空隙结构：连续型开级配，细料少，粗料多， 粘聚力C 低，内摩擦角 大。 （3）密实-骨架结构：间断型密级配，粗料、细料较多， 粘聚力C 较高，内摩擦角 较大。,50,7.2.2 沥青混合料的技术性质,7.2.2 沥青混合料的
