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1、1,第七章沥青及沥青混合料,2,沥青,3,桥面摊铺沥青,4,沥青防水卷材,防水卷材施工,5,1 石油沥青1 概述2 组分3 胶体结构4 技术性质5 标准及选用,Back,6,石油沥青是石油原油经蒸馏等提炼出各种轻质油及润滑油以后的残留物或再加工而得的产品。建筑上主要使用石油沥青制成各种防水材料或铺路材料。,概述,石 油 沥 青,Back,7,石油沥青是由许多高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物，其化学成分非常复杂，因此在进行分析时，将沥青中化学成分和性质极为相近，并且与物理力学性质有一定关系的成分，划分为若干个组，称为组分。,8,表 1 石油沥青的组分与性能关系,石油沥青的组分,石
2、油沥青的组成与性能关系 如表 1所示,9,23%的沥青碳和似碳物，是在高温裂化等过程中生成的，是石油沥青中分子量最大的，它能降低石油沥青的粘结力。石蜡：它会降低石油沥青的粘结性、塑性和温度稳定性。所以石蜡是石油沥青的有害成分。多腊石油沥青的品质低，需进行脱蜡处理，使之达到使用要求。,其 它 组 分,Back,10,在石油沥青中，油分、树脂、地沥青质是石油沥青的三大主要组分。油分和树脂可以相互溶解，树脂能浸润地沥青质，而在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。所以石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分，构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。,11,沥青的胶体结构,图1 胶
3、体结构示意图,溶胶型,溶凝胶型,凝胶型,胶体结构示意图如图1所示,胶体结构的类型和性质如表2所示。,12,表 2 沥青胶体结构类型及特点,Back,13,防水性 粘性塑性温度敏感性大气稳定性（耐久性）,技 术 性 质,Back,14,防 水 性,石油沥青有以下性质：憎水性，构造致密，附着力强和好的塑性，所以它有很好的防潮和防水性能。,Back,石油沥青性质憎水性构造致密附着力强好的塑性,好的防潮和防水材料,15,粘性,反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种性质，指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。是石油沥青性质的重要指标之一。,绝对粘度粘性用绝对粘度来表示，但其测试方法较复杂，故工程上常用相对粘度
4、来表示。相对粘度针入度：粘稠沥青，即固体或半固体沥青 标准粘度：液体或较稀的石油沥青,指标及测试方法,定义,16,针 入 度,表示粘稠石油沥青的相对粘度,定 义,试验仪器,针入度仪如图 2所示,图2 针入度仪,试验条件及方法,如图3所示25，重量为100g标准针，5s深入试样中的深度，单位为1/10mm。读出针入度值,图 3 针入度试验示意图,17,指标与性质间的关系,越硬,针入度越小,粘度越大,针入度与粘度之间的关系是：针入度越小,粘度越大,石油沥青越硬。,18,表示液体石油沥青的相对粘度。,标 准 粘 度,标准粘度计试验条件及方法：50cm的沥青在规定温度（20、25、30、60）流过规定
5、直径（3、5、10mm）的所需时间（s）,定义,试验,图4 标准粘度计,Back,19,塑 性,指标,概念,石油沥青在外力作用下产生变形，除去外力后，仍保持变形后的形状的性质。,延 度,试验,在25，把沥青试样制成字型标准试模（中间最小截面积为1cm）以5cm/min的速度，进行拉伸试验，拉断时的长度即为延度，单位为cm,20,石油沥青的粘性和塑性随温度升降而变化的性能。,用软化点表示沥青温度敏感性,定 义,指 标,温度敏感性,试验仪器设备,环球法软化点仪,图 5 环球法软化点仪,软化点,温度 敏感性,关 系,21,试验条件和方法,图 6 软化点试验示意图,将沥青试样装入规定尺寸(D=16mm
6、,h=6mm)的铜环内，试样上放置一标准钢球(5mm,W=3.5g)，浸入水或甘油中，以规定的速度（5/min）加热，使沥青下垂，当下垂到规定距离时的温度（）即为软化点。,温度敏感性,Back,22,石油沥青长期在热、阳光、氧气和潮湿等综合因素的作用下抵抗老化的性能。,指标,大气稳定性,定义,用蒸发损失和蒸发后的针入度比来评定。,试验:沥青试样，先测重量和针入度，于160烘箱中蒸发5h，冷却后再测重量和针入度。,蒸发损失越低，稳定性越好。,23,蒸发后的针入度比越大，稳定性越好,Back,大气稳定性,24,标准与选用,关于石油沥青的标准：JTG F40-2004道路石油沥青公路沥青路面施工技术
7、规范GB/T494-1998建筑石油沥青,牌号划分方法,石油沥青都是按针入度指标来划分牌号。每个牌号还应保证相应的延度和软化点，以及溶解度、蒸发损失、蒸发后针入度比、闪点等。,25,建筑石油沥青分为40号、30号和10号三个牌号道路石油沥青分七个牌号(160号、130号、110号、90号、70号、50号、30号等)，并根据沥青的性能指标，再将其分为A、B、C三个等级。,常用牌号,牌号与性能的关系,26,1 概述2 沥青混合料的组成结构及强度理论3 沥青混合料的技术性质4 沥青混合料的组成材料5 沥青混合料的技术标准6 沥青混合料的配合比设计,2沥青混合料,27,1 概 述,沥青混合料定义沥青混
8、合料的分类沥青混合料的特点,Back,28,Back,沥青混凝土,填料,矿质集料,沥青混合料,压实,摊铺,沥青混合料是由矿质混合料和沥青结合料组成的混合体系。矿料(即矿质混合料)+沥青 沥青混合料 摊铺，压实 沥青混凝土 或 沥青碎石,29,1）按沥青种类分为：石油沥青混合料和煤沥青混合料。,沥青混合料的分类,2）按施工温度分为：热拌热铺、热拌冷铺和冷拌冷铺沥青混合料。,3）按集料最大粒径分为：特粗式沥青碎石混合料（31.5mm）及粗粒式(26.5mm)、中粒式(19或16mm)、细粒式（13.2或9.5mm)和砂粒式(4.75mm)沥青混合料。,4）按矿料级配分为:密级配(孔隙率10%）、半
9、开级配(10%）、开级配(15%）、间断级配沥青混合料等。,30,沥青混合料的特点,粘-弹-塑性好，力学性质优良，有高温稳定性和低温柔性。安全性好施工方便经济耐久可再生利用,31,热拌热铺沥青混合料,它是沥青混合料中使用最广泛、最典型的材料工程应用广泛,Back,32,组成结构强度理论,Back,2沥青混合料的组成结构及强度理论,33,沥青混合料的组成结构,图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-骨架密实结构,组成结构类型如下图1 所示。,34,沥青混合料在路面结构中有二种破坏形式：1.库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力不足引起变形，抗剪强度不足引起的破坏。2.在低
10、温下，抗拉强度不足导致破坏。,强度理论,35,方法:三轴剪切试验,抗剪强度 C 粘聚力剪切法向压应力 内摩擦角,结论：沥青混合料抗剪强度取决于粘聚力C和内摩擦阻角,强度理论,Back,36,高温稳定性低温抗裂性耐久性抗滑性施工和易性,Back,3 沥青混合料的技术性质,37,定义：沥青混合料在高温条件下，承受多次重复荷载不产生过大的累积塑性变形的性质。经长期荷载作用不产生车辙、波浪等现象的性质。影响因素：沥青粘度、沥青与石料相互作用特征、矿料性质。,高 温 稳 定 性,试验方法,车辙试验,马歇尔试验,38,马歇尔试验仪,39,马歇尔稳定度试验,设备：马歇尔试验机方法：称取一定的矿料和沥青，按规
11、定条件加热拌合，夯实成型，制成D=101.6mm，h=63.5mm的圆柱体，在马歇尔试验机上进行测试稳定度及流值。,40,稳定度：评价高温稳定性的指标。定义：60保温30min以上，以505mm/min的速度加荷，试件破坏时的最大荷载（N）即为稳定度。流值：表示抵抗塑性变形的能力。测试Sm的同时测定试件流动变形，达到最大荷载瞬间的压缩变形值（0.1）。,技术指标,41,低 温 抗 裂 性,定义：温度较低时沥青混合料抵抗收缩变形，不产生开裂的性质。沥青路面裂纹原因：重复荷载 疲劳开裂 低温脆化 变形能力开裂 低温收缩,42,影响因素：沥青质量及用量，矿料级配等试验：纯拉试验:测圆柱形试件的应力、
12、应变、抗拉强度和极限变形 求出劲度模量及温度收缩系数 估计沥青混合料的断裂温度,低 温 抗 裂 性,Back,43,耐 久 性,定 义:沥青混合料抵抗长时间的大气因素的反复作用和行车荷载作用的能力。影响因素:沥青的化学性质矿料成分沥青混合料的组成结构沥青用量,44,耐 久 性,改善耐久性的措施:采用坚固矿料提高混合料的密实度选用细粒密级配沥青混合料增加沥青用量等试验：加速老化试验、马歇尔试验指标：耐久性可由下列指标来评价：孔隙率饱和度（沥青填隙率）残留稳定度,45,抗滑性,影响因素：矿料表面结构、级配、混合料组成及沥青用量。改善措施：选用耐磨石料，对磨耗率及冲击值有一定要求。控制沥青用量：沥青用量表面平滑 抗滑性,Back,46,施 工 和 易 性,沥青混合料的施工和易性取决于:矿料级配：适当级配不易产生离析现象沥青粘度及用量气温及施工条件,Back,47,道路石油沥青矿质材料！此部分见教材或资料,Back,4沥青混合料的组成材料,48,Chapter 9,THE END,
