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1、11.1沥青,沥青是一种有机胶凝材料，高分子碳氢 化合物和非金属衍生物的混合物,沥 青,沥青是憎水材料，具有良好的粘结性、 耐酸、碱、盐腐蚀性,地 沥 青 焦油沥青,天然沥青 石油沥青 煤沥青 页岩沥青,一、石油沥青 是石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油品及润滑油以后的残留物，经加工而得,1、分类 按原油成分：石蜡基沥青、沥青基沥青、混合基沥青 按用途：道路沥青、建筑石油沥青、普通石油沥青,石油沥青各组分的性能及其对沥青性能的影响,2、 石油沥青的组分、结构,石油沥青的结构 a. 溶胶结构 b. 溶凝胶结构 c. 凝胶结构 决定结构类型的因素: a. 组分的相对含量 b. 温度,溶胶结构,凝胶结构
2、,地沥青质,树脂质,油分,树脂质,沥青胶体结构示意图,3、石油沥青的技术性质,粘性：指在外力或自重作用下,沥青抵抗变形的能力 针入度（1/10mm）(常温下为固态或半固态沥青) 即标准针自由贯入沥青中的深度. 影响因素:沥青组分的相对含量；温度,针入度,沥青,标准针,沥青针入度测定示意图,塑性,指沥青在外力作用下发生变形但不破坏,去除外力后,仍保持变形后的形状的性质. 影响因素:沥青组分的相对含量;温度;沥青膜层 的厚度 指标:延度(cm) 意义:塑性好的沥青,在结构变形时,不易开裂; 塑性好的沥青,开裂后,自愈合能力强.,温度敏感性(稳定性）,指沥青的黏性和塑性随温度变化而改变的性质. 影响
3、因素:取决于地沥青质的含量;石蜡含量 测试:软化点测定仪 指标:软化点() 软化点越高,沥青的温度感应性越小.,标准球,沥青,沥青软化点测定示意图,D=9.53,H=25.4,大气稳定性,指沥青在光、热、氧的综合作用下抗老化的能力. 老化:在光、热、氧的综合作用下,组分由低分子量的向高分子量的转变,黏性逐渐增大,塑性和粘结力降低的现象. 组分:油分树脂质地沥青质 性能:密度 黏性 粘结力 塑性 脆性 甚至开裂,失去防水能力. 指标:蒸发前后针入度比; 蒸发损失率 其他性质: 闪点;燃点;溶解度,石油沥青的标准、选用、掺配,石油沥青的技术标准,牌号:按针入度划分,同时保证其他性能.,石油沥青的选
4、用,条件:根据工程性质要求,使用部位,环境条件等选用. 原则:满足使用条件前提下,选择牌号大的,以延长使用寿命. 石油沥青的掺配,P1,P2: 分别为高软化点沥青和低软化点沥青的用量,% T1,T2: 分别为高软化点沥青和低软化点沥青的软化点, T: 要求达到的沥青软化点,二、煤沥青,由煤干馏得到的煤焦油经再加工而得到的产品,主要化学成分：未饱和的芳香族碳氢化合物及非金属衍生物的复杂混合物；组分有油分、固态或液态树脂及游离碳等。,煤沥青的特点(与石油沥青相比) a.密度大于石油沥青; b.塑性差:自由碳和固体树脂含量高; c.温度稳定性差:可溶性树脂含量高; d.大气稳定性差:易挥发的油分及化
5、学不稳定成分含量高; e.有毒,有臭味,防腐能力强:含有酚和蒽等易挥发的有毒成分; f.与矿质材料的粘结力大:表面活性物质较多.,煤沥青与石油沥青的鉴别,三、沥青改性及改性材料,沥青基防水材料是以纯沥青为主制成的各种防水制品，在低温下的塑性和韧性差、高温下的强度和稳定性低，且易老化使用寿命短的缺点。因而更多使用该性沥青基材料制成的防水制品。,1、橡胶改性沥青 2、树脂改性沥青 3、橡胶树脂改性沥青 4、矿物填充料改性沥青 5、共聚物改性沥青,防水性 机械力学性能 温度稳定性 大气稳定性 柔韧性,防水卷材应具备的功能：,防水卷材,防水卷材分为以沥青为主体的沥青基卷材和不属于沥青材料的橡胶基和塑料
6、基卷材,沥青卷材,高聚物改性沥青防水卷材（SBS；APP;PVC),合成高分子防水卷材,防水 卷材,橡胶类 塑料类 橡塑类,一、沥青卷材,1、有胎卷材,纸胎沥青卷材：油纸、油毡 其他胎用材料的卷材：玻璃布、合成纤维等,2、无胎卷材,将填充料、改性材料等添加剂掺入沥青材料或其他材料中 经混炼、压延或挤出成型而成的卷材,二、改性沥青防水卷材,1、弹性体沥青防水卷材,2、塑性体沥青防水卷材,沥青基防水涂料,防水涂料主要有: 沥青基防水涂料和合成高分子防水涂料,沥青基防水涂料：沥青基料、分散介质和改性材料制成,分类：分散介质；改性材料品种,常用：氯丁橡胶沥青涂料、再生橡胶沥青涂料、 鱼油改性沥青涂料等
7、,一、沥青防水涂料,1、基层处理剂,冷底子油：使基底表面具有增水性，并为粘贴 同类防水材料创造条件 乳化沥青：微小沥青颗粒均匀分散在含有乳化剂的 水溶液中得到的稳定悬浮体,2、沥青胶（沥青玛蹄脂）,沥青胶：沥青与适量粉状或纤维状矿物填充料 的混合物。 填料：节约沥青、提高粘结性、耐热性和大气稳定性,沥青胶的技术要求：耐热性、粘结性；柔韧性,二、高聚物改性沥青涂料,1、树脂改性沥青 聚氯乙烯改性煤焦油（PVC)、 无规聚丙烯（APP)改性沥青 SBS改性沥青( 苯乙烯-丁二烯-苯乙烯）,2、橡胶改性沥青 氯丁橡胶沥青涂料 再生橡胶沥青涂料 鱼油改性沥青防水涂料,沥青基建筑密封材料,石油沥青为基料
8、，加入改性材料、稀释剂及填充料混合而成得冷用膏状材料。,1、建筑防水沥青嵌缝油膏 2、聚氯乙烯建筑防水接缝材料 3、SBS改性沥青弹性密封膏,沥青混合料,一、沥青混合料,定义：粗集料、细集料和填料经人工合理选择级配组成的矿物质混合料与适量的沥青材料经拌合而成的均匀混合料。,分类：,按胶结材种类： 按铺筑温度： 按矿料的最大粒径： 粗粒式、中粒式、细粒式、砂粒式,AC-16; LH-26.5,按密实度：密实型、空隙型、半开级配、开级配,沥青混合料的优越性：,弹塑性粘性材料，高温稳定性和低温抗裂性；不需设置施工缝、伸缩缝；舒适、噪音低 良好的抗滑性、无强烈反光；行车安全 施工方便，速度快，及时开放
9、交通 可分期改造和再生利用,（一）、沥青混合料的组成结构和强度理论,组成：矿料骨架和沥青胶结料，具有空间网络 结构的一种分散系统；沥青为分散介质，高温下 赋予混合料流动性；常温下起胶结作用。矿料为 分散相，起骨架和填充作用,悬浮密实结构：连续级配矿质混合料组成，大 颗粒以悬浮状态处于细颗粒之中，稳定性差 骨架空隙结构：混合料的空隙较大，粗骨料骨架 系统，密实度较低，稳定好，粘聚力小 骨架密实结构：以上两种方式结合；密实度较高 较高的粘聚力和稳定性（内摩察角）,悬浮密实结构,骨架空隙结构,骨架密实结构型,2、 强度理论,沥青混合料在路面结构中的破坏形式： 高温下抗剪强度不足或塑性变形过剩推挤 当
10、前沥青混合料的强度和稳定性理论 低温下抗拉强度不足或变形较差裂缝,= tan,影响抗剪强度的因素,沥青粘度： 增大而增大 沥青和矿料化学性质：扩散溶剂化膜；发生化学作用和吸附作用，界面内的力学性能明显高于基相 矿料的物理性质：比表面积；级配类型；表面特征等 沥青的用量：沥青与矿料的质量比； 其他：温度、 加荷速度等,沥青不足,沥青适中,沥青过量,粘 结 力,内 摩 察 角,（二） 沥青混合料的组成材料和技术要求,1、矿料： 碎石、砾石、石屑、砂以及矿粉的总称 （1）粗集料：碎石、砾石、矿渣等 洁净、干燥、无风化、不含杂质；力学性能、磨耗必须 满足沥青路面施工及验收规范GB50092-96的要求
11、 （2）细集料：天然砂、人工砂或石屑 洁净、干燥、无风化、不含杂质；视密度不应小于2.5g/cm3 级配； （3）填料：采用增水性石料磨细得到的矿粉；采用粉煤灰、 石灰等作为填料时不宜超过矿料总量的2 2、沥青,（三）沥青混合料的技术要求,1、高温稳定性 沥青在夏季高温下经受长期交通荷载作用不产生车辙和波浪等破坏现象的性质。 评价：马歇尔稳定度和流值 按规定方法击实成型的试件(直径101.6mm,高63.5mm的圆柱体)，专用的马歇尔试验机。 2、耐久性 影响因素：空隙率、耐水性以及沥青在混合料中的填隙率（沥青用量） 耐水性：残留稳定度（浸水48h和正常下的马歇尔稳定度比值） 3、其他 和易性
12、、低温抗裂性、抗滑性等,(四）沥青混合料组成设计方法,试验室配合比、生产配合比和试拌试铺配合比,试验室配合比设计： 矿质混合料配合组成设计和沥青最佳用量确定,1、矿质混合料配合组成设计 目的：选配具有足够密实度、较高内摩阻力 矿质混合料体系 方法：经验、级配理论,步骤,（1）确定沥青混合料类型 根据道路等级、路面类型、结构层位 （2）确定矿质混合料的级配范围 查阅规范，表88 （3）矿质混合料配合比例计算 组成材料的原始数据测定：筛分、相对密度 计算组成材料的配合比：满足级配范围的材料用量 调整配比：合成级配满足要求 合成级配曲线尽量接近设计级配中限；且应接近 连续的或合理的间断级配 高等级公
13、路偏下（粗）限；一般道路偏上（细）限,2、确定沥青的最佳用量,方法：煤油当量试验法和马歇尔法,我国现行规范的方法以马歇尔法和美国沥青学会法 为基础发展起来的。步骤如下：,（1）制备试样 按确定的矿质混合料配合比，计算矿质材料用量 根据表88推荐的沥青用量范围，估计沥青用量 （2）测定物理指标 视密度：排液法 理论密度：压实沥青混合料试件全部为矿料和沥青 所组成的最大密度: 按油石比计算： 按沥青含量计算,空隙率：压实沥青混合料试件的空隙率 VV=(1-p1/p2)100% 沥青体积百分率：沥青占试件总体积的百分率 VA= 矿料间隙率：矿料部分以外的体积占试件的总体积 的百分率 VMAVA+VV
14、 沥青饱和度：沥青部分体积占矿料骨架以外空隙部 分体积的百分率（或沥青填隙率） VFA=VA/(VA+VV),(3)测定力学指标 马歇尔稳定度；流值,（4）马歇尔试验结果分析 绘制沥青用量与物理力学之变关系图图88 根据稳定度、密度和孔隙率确定沥青最佳用量初始值 OAC1=(a1+a2+a3)/3 根据符合各项技术指标的沥青用量范围确定OAC2 OAC2=(OACmin+OACmax)/2 根据OAC1和OAC2确定沥青最佳用量OAC 满足马歇尔设计配合比技术指标表811 根据气候交通条件调整沥青最佳用量 炎热、高等公路OAC2和OACmin确定 寒冷、普通公路OAC2和OACmax确定,(5
15、) 水稳定性试验 按照最佳沥青用量制作马歇尔试件进行浸水马歇尔试验 检验其残留稳定度是否合格 残留稳定度试验： MS0=MS1/MS 100 水稳定性要求：I型沥青混合料不低于75；II型不低于 70；不符合则应重新设计,（6）抗车辙能力检验 按最佳沥青用量OAC制作车辙试验试件，在60度温度 条件下用车辙试验机对设计的沥青用量检验其动稳定度,沥青马蹄脂碎石（SMA）混合料,沥青马蹄脂碎石：沥青、矿粉纤维及少量细集料组成的以沥青马蹄脂填充间断级配的粗集料碎石骨架的间隙而形成的混合料。,沥青马蹄脂碎石混合料的构成：,粗集料骨架 stones,矿粉、砂、沥青、纤维 mastic,Stone mastic asphalt,SMA与普通沥青混凝土（AC）的比较：,AC: 细集料占到50，粗集料悬浮在沥青砂浆中；砂浆主要承受交通荷载；抵抗变形的能力决定于矿料级配、矿料间隙率、空隙率及沥青砂浆比例；在高温下易形成车辙、堆挤现象。,SMA：粗集料骨架占70；交通荷载主要由粗集料骨架承受；具有良好的抗变形能力；具有较好的高温抗车辙能力以及良好的低温变形能力；良好的水稳定性和抗滑性；疲劳性能好于AC；SMA几乎不透水，使路面保持较高的整体强度和稳定性良好的耐久性 减少维护费用，延长使用寿命,