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土木工程材料- 沥青及沥青混合料

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沥青与沥青混合料

沥青与沥青混合料
建筑石油沥青粘性较大，耐热性较好，但塑性较小，主要用作制造油毡、油纸、防水涂料和沥青胶。它用于屋面及地下防水、沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。
对于屋面防水，应注意防止过分软化。通常沥青屋面表面温度比当地最高气温高25—30℃，为避免夏季流淌，屋面用沥青材料的软化点应比屋面最高温度高20℃以上。
01
沥青老化的评价
进行加热试验，比较蒸发损失、针入度。 此外，还有加热老化时间、薄膜烘箱试验及回转薄膜烘箱试验等。
测定方法是：先测定沥青试样的质量及其针入度，然后在160℃下加热蒸发5h，待冷却后再测定其质量和针入度。蒸发损失百分率小、蒸发后针入度比大，大气稳定性好，老化慢。
5) 安全性
*
03
01
卡通圣诞
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沥青
*
沥青是一种以碳氢化合物及其非金属衍生物为主要成分的有机胶凝材料。常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固体、半固体或粘性液体。
它与水泥具有同样的功能，即经过自身的物理化学变化，产生一定的强度，并且具有胶结能力，能够把砂、石等矿物质材料粘结为一个整体。
沥青混合料
*
将大小不同粒径的矿质骨料、填料，根据工程需要，按最佳级配原则组配，与适当的沥青材料搅拌均匀而成的混合物叫做沥青混合料。
Ancient Use of Asphalt 在圣经中提到：沥青为诺亚方舟（Noah’s Ark） 作防水处理。 最早的记载是公元前3800年左右苏美尔人用于造船和建筑灰浆，5000多年以来沥青以不同形式用作防水或胶粘剂。 巴比伦王善用沥青为宫殿建筑物作防水处理，并灌浆铺砌石块路。
沥青应用发展史I
01
沥青混合料经浇注或铺筑成型，硬化后成为具有一定强度的固体，称为沥青混凝土。
02

第6章沥青及沥青混合料

第6章沥青及沥青混合料

09:04
7
土木工程材料 第6章 沥青与沥青混合料
石油沥青组分的相溶特性 油分与树脂相溶； 树脂能浸润地沥青质，在其颗粒表面形成树脂薄膜； 地沥青质对油分有憎液性。
石油沥青的胶体结构 以地沥青质为核心构成胶核； 胶核周围形成树脂薄膜，薄膜外吸附一层油分构成胶团； 无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。
09:04
8
土木工程材料 第6章 沥青与沥青混合料
溶胶结构 凝胶结构 溶-凝胶结构
油分较与多树，脂胶较团少较，少地，沥胶青团质相较对多运，动胶自团由相。互特连 点接地：成沥温不青度质规稳则含定空量性少间差于网凝，状胶的温凝结度构胶过结高，构会胶流团。淌间特；靠点流的：动较温性近度， 和稳相塑互定性间较有好好一，，定开开的裂裂吸后后引自自力愈愈合，合能介能力于力较溶较差胶强；和。弹凝性胶和结粘构 性之较间高。，流动性和塑性较低。
化学组成：83% 碳；10% 氢； 7% 氧、氮和硫；微量的钒、 镍、铝和硅。
组分:
油分 树脂 地沥青质
又淡称黄沥色青至脂红胶褐，色黄的色油至状黑液褐体色，粘分稠子状量物为质1(0半0-
固5又0体0称，沥)，密青分度质子为，量0深.76~0褐10.~色01g0至/c0m0黑，3，色密分固度子态1量无.0~和定1.密性1g度物/cm最质3。小，。 密在分度子17大0量oC于10较油00长分以时，上间大，加部密热分度可属大挥于于发中1g，性/cm能树3溶脂。于，不苯能溶溶、于于丙酒 苯酮精、，汽三溶油氯于等甲三有烷氯机等甲溶有烷剂机。，溶决酒剂定精沥，与青不丙的溶酮温于中度酒难敏精溶感。。性油赋和分 予赋粘沥予性青沥。以青良以好流的动粘性结。性、塑性。
了解沥青的改性和掺配，了解主要沥青制品及其用途。 ②掌握沥青混合料配合比，包括矿质材料的配合比的

《土木工程材料》课件 第十二章 沥青混合料

《土木工程材料》课件 第十二章 沥青混合料
（2）尽量缩短沥青混合料的高温保存时间 （3）减少与空气的接触
七、抗滑性
沥青混合料路面的抗滑性与矿质材料的抗磨光能力、混合料的级配、沥 青的用量及施工工艺等有关。
指标：磨光值、道端磨耗值、冲击值
第五节 沥青混合料的技术要求及选用
热拌沥青混合料适用于各种等级道路的沥青面层。 说明：（1）高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青面层的 上中层、中面层及下面层应采用沥青混凝土混合料铺筑，沥青碎石混合料仅 适用于过渡层及整平层。 （2）其他等级道路的沥青面层上面层宜采用沥青混合料铺筑。 要求：沥青混合料应满足耐久性、抗车辙、抗裂、抗水损害能力、抗滑 性能等多方面的要求，并应根据施工机械、工程造价等实际情况选择沥青混 合料的种类。
1 粗集料应具有足够的强度和耐磨性能
按强度和磨耗率将粗集料（石料）分为四级，参照教材表12-1所示。 根据沥青面层类型及使用条件，选择石料的等级应不低于教材表12-2的 规定。
2 应避免采用酸性石料
配制沥青混凝土应尽量选用与沥青具有良好黏结力的碱性石料，以提高 沥青混凝土的强度和抗水性。
3 粗集料外观质量要求
最大粒径为圆孔筛30 mm或40 mm 最大粒径为圆孔筛20 mm或25 mm 最大粒径为圆孔筛10 mm或15 mm 最大粒径为圆孔筛5 mm
热拌热铺沥青混合料 沥青与矿料在热态下拌和、热态下铺筑的沥青混合料。
按施工温度
常温沥青混合料
采用乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌制、常 温状态下铺筑的沥青混合料。
组成部分：碎石骨架、沥青玛碲脂结合料
1 SMA的组成特点
① SMA是一种间断级配的沥青混合料。 ② 增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂，通常采用木质素纤维，也 可采用矿物纤维。 ③ 沥青结合料用量多，黏结性要求高。最好采用改性沥青。

土木工程材料沥青及沥青混合料讲课文档

土木工程材料沥青及沥青混合料讲课文档
第二十五页，共37页。
(3 ) 骨架一密实结构
❖ 间断型密级配的沥青混合料既有一定数量的粗集料形成骨架结 构，又有足够的细集料填充到粗骨料之间的空隙中去。 特点：较高的粘聚力和内摩阻角，结构的密实度、强度、稳 定性都比较好。理想型。
第二十六页，共37页。
三、 沥青混合料的技术性质 1、高温稳定性
❖ 定义：在外界各种因素的长期作用下，能基本保持原有性能而不出 现剥落和松散等损坏的的性质。
❖ 沥青路面的使用寿命与沥青含量有很大关系。 当沥青用量较最终 使用量少0.5％的混合料能使路面使用寿命减少一半以上。
❖ 我国现行规范来用空隙率、饱和度（即沥青填隙率）和残留稳定 度等指标来表征沥青混合料的耐久性。
第十五页，共37页。
二、煤焦油
与石油沥青相比，煤沥青有如下特点：
（1）由固态或粘稠态转变为粘流态（或液态）的温度间隔较小，夏天 易软化流淌，而冬天易脆裂，即温度敏感性较大。
（2）含挥发性成分和化学稳定性差的成分较多，在热、阳光、氧 气等的长期综合作用下，煤沥青的组成变化较大，易硬脆，大 气稳定性较差。
第二十九页，共37页。
4、抗滑性
沥青混合料路面的抗滑性与矿质集料的微表面性 质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。
抗滑措施：选择硬质有棱角的矿料，骨料的颗粒适当 大些，沥青用量少些，严格控制沥青中含蜡量。
沥青用量超过最佳用量的0.5％，即可使抗滑系 数明显降低。
第三十页，共37页。
5、施工和易性
第二十四页，共37页。
(2 ) 骨架一间隙结构
❖ 是指矿质集料属于连续型开级配的混合料结构，矿质集料中粗集 科较多，粗集料互相靠拢可形成矿质骨架，细集料较少。 特点：空隙率大，耐久性差，沥青与矿料的粘聚力差，热稳定性 较好，其强度主要取决于内摩阻角。当沥青路面采用这种形式的沥 青混合料时，沥青面层下必须作下封层。

土木工程材料 沥青混合料

土木工程材料 沥青混合料

一、沥青混合料的种类
①按结合料分类：可分为石油沥青混合料和煤沥青 混合料。
②按制造工艺分类：可分为热拌沥青混合料、冷拌 沥青混合料和再生沥青混合料。
③按材料组成及结构分类：可分为连续级配沥青混 合料和间断级配沥青混合料。
④按矿料级配组成及空隙率大小分类：可分为密级 配沥青混合料（设计空隙率为3-5%）、半开级配沥 青混合料（设计空隙率为6-12%）和开级配沥青混 合料（设计空隙率大于18%） 。
纤维应在250℃的干拌温度下不变质、不发脆，使用 纤维必须符合环保要求，不危害身体健康。纤维必 须在混合料拌和过程中能充分分散均匀。
第二节 沥青混合料的组成结构
一、组成结构的现代理论
1.表面理论：
2.胶浆理论
二、组成结构类型
按照级配原则构成的沥青混合 料，根据粗集料的级配和粗、 细集料的比例不同，可形成以 下三种结构形式：悬浮—密实结
三、沥青混合料强度的影响因素
1. 沥青混合料抗剪强度的材料参数
沥青混合料在路面结构中产生破坏的情况，主要是 在高温时由于抗剪强度不足或塑性变形过剩而产生 推挤等现象，以及低温时抗拉强度不足或变形能力 较差而产生裂缝现象。目前沥青混合料强度和稳定 性理论，主要是要求沥青混合料在高温时必须具有 一定的抗剪强度和抵抗变形的能力。
一、沥青混合料的种类
⑤按集料的公称最大粒径分类：
特粗式沥青混合料：公称最大粒径大于31.5mm（方孔）； 粗粒式沥青混合料：公称最大粒径等于或大于26.5mm（方
孔）； 中粒式沥青混合料：公称最大粒径为16.0mm或19.0mm
（方孔）； 细粒式沥青混合料：公称最大粒径为9.5mm或13.2mm（方
构、骨架—空隙结构、骨架—密实 结构

土木工程材料-沥青及木材

土木工程材料-沥青及木材
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第7章 沥青及沥青混合料
石油沥青的塑性用延度表示。延度愈大，塑性 愈好。延度测定是把沥青制成“8”字形标准试件， 置于延度仪内25℃水中，以5cm／min的速度拉伸， 用拉断时的伸长度来表示，单位用cm计。延度也是 石油沥青的重要技术指标之一。
11
第7章 沥青及沥青混合料
（4）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。当温度升高时，沥青由固态或半固态逐渐 软化，产生粘性流动，称为粘流态。与此相反，随温度降低 又逐渐由粘流态凝固为固态，甚至变硬变脆，成为玻璃态。 建筑工程要求沥青随温度变化时，其粘滞性及塑性变化幅度 应较小，即宜选用温度稳定性较高的沥青。
6合料
（1）防水性 石油沥青是憎水性材料，几乎完全不溶于水，而且本身 构造致密，并与矿物材料表面有很好的粘结力，能紧密粘附 于矿物材料表面，同时，它还具有一定的塑性，能适应材料 或构件的变形，所以石油沥青具有良好的防水性，故广泛用 作土木工程的防潮、防水材料。
的小孔流出50cm3所需的时间，以秒表示。常用符号“CtdT ”
表示粘滞度，其中d为小孔直径(mm)，t为试样温度，T为流 出50cm3沥青的时间。d有10、5、3(mm)三种，t通常为20、 25、30或60℃。
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第7章 沥青及沥青混合料
（3） 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。石油沥青的塑性与 其组丛、温度及沥青膜层有关，当其中树脂含量较多，且其 它组丛含量又适当时，则塑性较好；温度升高，则塑性增大； 当膜层增厚，塑性也增大。在常温下，塑性较好的沥青在产 生裂缝时，也可能由于特有的粘塑性而自行愈合，故塑性也 反映了沥青开裂后的自愈能力。沥青的塑性对冲击振动荷载 有—定吸收能力，并能减少摩擦时的噪声，故沥青是一种优 良的道路路面材料。

7沥青混合料-土木工程材料【ppt课件】

7沥青混合料-土木工程材料【ppt课件】


01:14:16
7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准
6、沥青混合料的施工和易性
影响施工和易性的主要材料因素是矿料的级配 、沥青用量和矿粉的质量。
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7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准
二、沥青混合料的技术标准 《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40－ 2004）对密级配沥青混合料马歇尔试验技术标 准如表7.1，7.2所示。该标准按交通性质分为： ①高速公路、一级公路；②其他等级公路；③ 行人道路等三个等级，对马歇尔试验指标（包 括稳定度、流值、空隙率、矿料间隙率、沥青 饱和度和残留稳定度等）提出不同求。同时按 不同气候条件分别提出不同要求。此外《公路 沥青路面施工技术规范》（JTG F40－2004）还 对沥青稳定碎石混合料、OGFC混合料的马歇尔 试验技术标准提出要求。
01:14:16
第7章 沥青混合料
2. 沥青混合料分类 （1）按材料组成及结构分 1）连续级配沥青混合料 2）间断级配沥青混合料 （2）按矿料级配组成及空隙率大小分 密级配沥青混合料，0~5% 半开级配沥青混合料，6~12% 开级配沥青混合料，<18%
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7.4 普通热拌沥青混合料的组成材料
一、沥青 表7.3 二、粗集料 沥青混合料用粗集料，可以采用碎石、破碎砾 石和矿渣等。但高速公路和一级公路不得使用 筛选砾石和矿渣。 沥青混合料用粗集料应该洁净、干燥、表面粗 糙、接近立方体、无风化、不含杂质。在力学 性质方面，压碎值和洛杉矶磨耗率应符合相应 道路等级的要求（表7.4） 粗集料的粒径规格应按表7.5的规定生产和使用
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7.3 沥青混合料的技术性质和技术标准

沥青及沥青混合料

沥青及沥青混合料
树脂改性
橡胶改性
橡胶和树脂改性
树脂改性沥青
改进沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透 气性。
树脂与石油沥青的相容性较差，常用树脂有： 聚乙烯、无规聚丙烯（APP）、古马隆树脂等。
橡胶改性沥青
橡胶与沥青有很好的相溶性，并能使沥青具有橡胶的很 多优点，如高温变形性小、低温柔性好等。
所用橡胶有天然橡胶、合成橡胶（氯丁橡胶、丁基橡胶、 丁苯橡胶、SBS橡胶等）、废旧橡胶。
沥青的塑性对冲击振动荷载有
25℃
拉伸速度5cm/min 一定的吸收能力，并能减少磨擦
石油沥青延度测定示意图
时的噪声，故常用于道路路面材 料。
6.1.2 石油沥青的技术性质
4 石油沥青的温度敏感性 用“软化点”表示
9.53mm，3.5g 6mm
升温速率5℃/min 铜环
16mm 软化点测定
25.4cm
5 石油沥青的大气稳定性
“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比” （蒸发条件160℃×5h）来评定。
热、阳光、氧气和潮湿等多因素长期作用下，石油沥青中
“油分——树脂——地沥青质”转变，
石油沥青流动性和塑性逐
渐减小、硬脆性逐渐增大。
这个过程称为石油沥青的“老化”。 大气稳定性即为沥青抵抗老化的性能。
“蒸发损失百分率愈小”或“蒸发后针入度比愈大”，则其大气稳定性愈好
会使沥青石料间的黏附力降低，有水的条件下会 使路面石子产生剥落现象，造成破坏；
降低路面的抗滑性能，影响行车安全 我国规定含蜡量不大于3％
2019/5/1
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6.1.2 石油沥青的胶体结构
在石油沥青中，油分和树脂可以互溶，树 脂可以浸润地沥青质，在地沥青质表面形成树 脂薄膜。
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3.延性
是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变 形的总能力，以延度作为条件延性的表征指标。 • （1）延度的定义 延度——将沥青试样制成8字形标准试件，采用延度仪，在规 定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cm。
规定条件为：试验温度有0℃、15℃、25℃三种； 拉伸速度有1 cm/min、5cm/min两种。
大部分优质道路沥青均配成溶～凝胶型结构，具 有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。
石油沥青的胶体结构
胶体结构类型（三种）
a、溶胶型结构
b、溶－凝胶型结构
c、凝胶型结构
6.2.3 石油沥青的技术性质
1.物理常数
√ 2.粘滞性 √ 3.延性 √ 4.温度敏感性
√ 5.耐久性
6.安全性 7.其他性质
1.物理常数
沥青延度测定示意图
• （2）延度的表示方法： D（T，v） 其中，T为试验温度，v为拉伸速度。
• （3）测定延度的意义 沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切
的关系。 研究表明：
• 随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，
以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相 对降低。
• 单位：0.1mm。 • 常用试验条件：
规定温度：25℃ 标准针质量：100g
贯入时间：5s
• 2）表示方法：P（25℃，100g，5s）。 • 3）表征意义
沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针 入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。
标号：一般取针入度的平均值。 例如：90号沥青，针入度范围为80～１００（０.１mm）
石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而 得的沥青产品
煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经 再加工后得到煤沥青
页岩沥青：页岩炼油工业的副产品
3.应用: 广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。
土木工程建筑主要应用石油沥青。
6.2 石油沥青
6.2.1 石油沥青的生产工艺概述
6.2.2 石油沥青的组成和结构
（1）密度——在规定温度条件下，单位体积的质量。 单位：kg/m3或 g/cm3。 我国现行试验方法规定测定15℃下沥青密度。
（2）相对密度——在规定温度下，沥青质量与同体积水质量 之比。
我国现行方法规定测定25℃下的相对密度。
2.粘滞性
——反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力， 简称为粘性，以绝对粘度表示。
第六章 沥青及沥青混合料
2020年4月2日
1.定义
6.1 概 述
沥青材料——是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和
这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的 混合物。
在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。
2.分类:
沥青
地沥青
焦油沥青
天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物
沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。 沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不 适于作为工程试验，因此，工程中通常采用条件粘度反映沥 青的粘性。
条件粘度
针入度（适应粘稠石油沥青）∆ 液体沥青的粘度（适应液体石油沥青）
（1）针入度
• 1）针入度的定义
• 针入度——在规定温度条 件下，以规定质量的标准 针经过规定的时间贯入沥 青试样的深度，
（1）溶胶结构。地沥青质含量较少，胶团间完全没有 引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变形 特性与粘性液体一样。直馏沥青的结构多为溶胶结 构。
（2） 凝胶结构。凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间 有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间， 在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属于凝胶 结构。
（3）溶一凝胶结构介于溶胶与凝胶之间，并有较多的 树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的 最初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一 定数值后，则变为有阻尼的粘性流动。
• 沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。
4.温度敏感性
（1）软化点 （2）针入度指数
——高温性能指标
（3）脆点
——低温性能指标
（1）软化点
沥青材料是一种非晶质高分子的混合材 料，没有固定的熔点。沥青材料在由固态转变 为液态的温度阶段是一种粘滞流动状态，在工 程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升高 而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥 青的温度敏感性。
2．石油沥青的胶体结构
油分、树脂和地沥青质是石油沥青的三大组 分，其中油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润 地沥青质，并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的互溶物而构成胶 团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。根 据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分 为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。
平均相对密度 平均分子量
主要化学结构
饱和分
无色液体
0.89
625
烷烃、环烷烃
芳香分 黄色至红色液体
胶质
棕色粘稠液体
沥青质 深棕色至黑色固态
O.99 1.09 1.15
730 970 3400
芳香烃、含S衍生物
多环结构，含S、O、N 衍生物
缩合环结构，含S、O、N 衍生物
2．石油沥青的胶体结构 （1）溶胶型结构 （2）凝胶型结构 （3）溶—凝胶型结构
沥青 质
深褐色固体 微粒
1000 ～5000
0.8 ～1.O
5～30
加热不熔化，分解为硬焦炭， 使沥青呈黑色，相对密度 1.100～1.500
（2）四组分分析法
石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、胶 质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表：
组分 性状
外观特征
1.化学组分 化学组分分析方法:将沥青分离为化学性质相近，而且与
其工程性质有一定联系的几个组，这些组就称为组分。 我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》
（JTJ052-2000）规定有三组分和四组分两种分析法。 （1）三组分分析法
按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。
石油沥青三组分分析法的各组分性状
性状 组分
外观特征
油分 淡黄透明液体
树脂
红褐色粘稠 半固体
平均 分子量
碳氢比 /原子比
200～700
0.5 ～0.7
800～3000
0.7 ～0.8
含量 /%
45 ～60
15 ～30
物化特征
几乎可溶于大部分有机溶剂， 具有光学活性，常0 ～ 0.925
温度敏感性高，溶点低于 100℃，相对密度大于1.000