土木工程材料( 建筑材料)第十五讲

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SBS对沥青的改性十分明显，它在沥青内 部形成一个高分子量的凝胶网络，大大 提高了沥青的性能。与沥青相比，SBS改 性沥青具有弹性好、延伸率大，延度可 达2000％；低温柔性大大改善，冷脆点 降至-40℃；热稳定性高，耐热度可达 90～100℃；耐候性好等优点。 SBS改性沥青是目前最成功和用量最大 的一种改性沥青，在国内外己得到普遍 使用。
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二、对粗集料的要求 三、对细集料的要求 用于拌制沥青混合料的细集料是指粒径小于2.36 mm的天然砂、人工砂或石屑。 §7.2.5沥青混合料配合比设计方法 沥青混合料配合比设计方法 一、矿质混合料的配合组成设计 目的： 目的：是选配一个具有足够密实度、并且有较高 内摩阻力的矿质 混合料。 二、确定沥青混合料的最佳沥青用量： 通过马歇尔实验方法确定。
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当地沥青质含量较多而油分和树脂较少时， 胶团外膜较薄，胶团靠近聚集，移动比 较困难，这时沥青形成的胶体结构叫凝 胶结构。具有凝胶结构的石油沥青弹性 和粘结性较高，温度稳定性较好，但塑 性较差。 当地沥青质含量适当，并有较多的树脂作 为保护膜层时，胶团之间保持一定的吸 引力，这时沥青形成的胶体结构叫溶胶 －凝胶结构。溶胶－凝胶型石油沥青的 性质介于溶胶型和凝胶型两者之间。
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§7.1.3 石油沥青的技术标准与选用 一、建筑石油沥青的标准与选用 1.建筑石油沥青： 划分： 划分 ： 按沥青针入度值划分为40号、30号 和10号三个标号 特点： 特点 ： 建筑石油沥青针入度较小、软化点 较高，但延度较小。 用途： 用途 ： 它们主要用于屋面及地下防水、沟 槽防水与防腐、管道防腐蚀等工程，还 可用于制作油毡、油纸、防水涂料和沥 青玛蹄脂等建筑材料。
第七章 沥青和沥青混合料
§7.1 沥青 . 沥青分为地沥青和焦油沥青， 沥青分为地沥青和焦油沥青 ， 其中地沥 青分为天然沥青和石油沥青， 青分为天然沥青和石油沥青 ， 焦油沥青 分为煤沥青和页岩沥青。 分为煤沥青和页岩沥青。 §7.1.1 石油沥青 . 来源： 一、来源： 石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油（ 石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油 （ 如汽 煤油、 柴油等） 油 、 煤油 、 柴油等 ） 及润滑油以后的残 留物， 或再经加工而得的产品。 留物 ， 或再经加工而得的产品 。 根据石 油沥青的生产加工工艺不同， 油沥青的生产加工工艺不同 ， 可分别制 得蒸馏沥青、氧化沥青、溶剂沥青等。 得蒸馏沥青、氧化沥青、溶剂沥青等。
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二、塑性 1.定义： 塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形 而不破坏，除去外力后仍保持变形后的 形状不变的性质。 2.表示 石油沥青的塑性用延度表示。延度值越大， 表示沥青塑性越好。 沥青中油分和地沥青质含量适当，树脂含 量越多，延度越大，塑性越好。温度升 高，沥青的塑性随之增大。
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三、温度敏感性 1.定义： 温度敏感性（温度稳定性）是指石油沥青的粘滞 性和塑性随温度升降而变化的性能。 2.指标： 软化点： 软化点：沥青材料从固态转变至粘流态有一定的 间隔，因此，规定其中某一状态作为从固态转 到粘流态（或某一规定状态）的起点，相应的 温度称为沥青软化点。 针入度指数： 针入度指数：
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§7.2.1沥青混合料的分类 沥青混合料的分类 按矿料级配类型沥青混合料分为连续级配沥青混 合料和间断级配沥青混合料。 按矿料粒径沥青混合料分为砂粒式沥青混合料 （最大粒径（4.75mm）、细粒式沥青混合料 （最大粒径为9.5或13.2mm）、中粒式沥青混 16mm 19mm 合料（最大粒径为16mm或19mm）、粗粒式沥 青混合料（最大粒径为26.5mm或31.5.mm）和 26.5mm 31.5.mm 特粗式沥青碎石混合料（最大粒径）37.5mm）。 按密实程度沥青混合料分为密实式（空隙率<5 ％）、半密实式（空隙率为5％～10％）和半 开式（空隙率>10％）。 按结合料温度沥青混合料分为热拌热铺沥青混合 料和常温沥青混合料。
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三、石油沥青的结构 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。 当地沥青质含量相对较少时，油分和树脂 含量相对较高，胶团外膜较厚，胶团之 间相对运动较自由。这时沥青形成的胶 体结构叫溶胶结构。具有溶胶结构的石 油沥青粘性小，流动性大，温度稳定性 较差
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(三)矿粉的比表面积和沥青用量的影响 (四)矿料表面的性质的影响 (五)影响沥青混合料抗剪强度的外因 1.温度 2.变形速率的影响 §7.2.3沥青混合料的技术性质 沥青混合料的技术性质 一、高温稳定性 二、低温抗裂性 三、耐久性 四、抗滑性 五、施工和易性
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§7.2.4沥青混合料组成材料的技术要求 沥青混合料组成材料的技术要求 一、对沥青的要求 炎热的气候区、繁重的交通及细粒式或砂粒式的 混合料，应采用稠度较高的沥青；反之，则采 用稠度较低的沥青。在条件相同的情况下，较 粘稠的沥青配制的混合料具有较高的力学强度 和稳定度较低的沥青。在条件相同的情况下， 较粘稠的沥青配制的混合料具有较高的力学强 度和稳定性，但如稠度过高，则沥青混合料的 低温变形能力较差，沥青路面容易产生裂缝。 反之，采用稠度较低的沥青，虽然配制的混合 料在低温时具有较好的变形能力，但在夏季高 温时，往往稳定性不足，使路面产生推挤现象。
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五、溶解度、闪点和燃点 溶解度、 1.定义： 溶解度是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳和苯 溶解度 中溶解的百分率。用以限制有害的不溶物（如 沥青碳或似碳物）含量。不溶物会降低沥青的 粘结性。 闪点也称闪火点，是指加热沥青产生的气体和空 气的混合物，在规定的条件下与火焰接触，初 次产生蓝色闪光时的沥青温度。若按规定继续 加热至沥青试样表面发生燃烧火焰，并持续5s 以上，此时的温度即为燃烧点（即燃点）。
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（二）APP改性沥青 APP改性石油沥青与石油沥青相比，其软 化点高，延度大，冷脆点降低，粘度增 大，具有优异的耐热性和抗老化性，尤 其适用于气温较高的地区，主要用于制 造防水卷材。
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§7.2 沥青混合料 定义：沥青混合料是指矿物集料与沥青拌 合而成的混合料的总称，包括沥青混凝 土混合料和沥青碎石混合料。沥青混合 料作为路面材料具有良好的力学性质， 有一定的高温稳定性和低温柔韧性，铺 筑的路面平整元接缝，减振吸声，行车 舒适；且具有一定的粗糙度，无强烈反 光，利于行车安全。沥青路面的施工方 便，不需养护，能及时开放交通构 当采用连续型开级配矿质混合料（如图7－ 7b）时，较大粒径集料彼此紧密相接， 而较小粒径集料的数量较少，不足以充 分填充空隙，而形成骨架空隙结构，沥 青碎石混合料多属这一类型，其组成结 构如图7－8b，这种结构的沥青混合料具 有较高的内摩擦角，但是粘聚力较低。 有较高的内摩擦角，但是粘聚力较低。
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四、大气稳定性 1.定义：大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、 氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的 性能。 2.原因：在大气因素（热、阳光、氧气和水分） 的综合作用下，沥青中的低分子量组分会向高 分子量组分逐步转化，发生递变，即油分→树 脂→地沥青质。由于树脂向地沥青质转化的速 度远比油分变为树脂的速度快得多，因此，石 油沥青会随着使用时间的延长，树脂显著减少， 地沥青质显著增加，沥青的塑性降低，脆性增 加，亦即“老化”
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二、道路石油沥青 §7.1.4沥青的掺配及改性 沥青的掺配及改性 一、沥青的掺配 定义：施工中，若采用一种沥青不能满足 配制沥青所要求的软化点时，可用两种 或三种沥青进行掺配。掺配要注意遵循 同源原则，即同属石油沥青或同属煤沥 青（或煤焦油）的才可掺配。
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二、氧化改性 氧化也称吹制，是在250～300℃高温下向残留 沥青或渣油中吹入空气，通过氧化作用和聚 合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度 和软化点，从而改善沥青的性能。 工程使用的道路石油沥青、建筑石油沥青 均为氧化沥青。
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二、石油沥青的组成 石油沥青划分为油分、 树脂和地沥青质 油分、 油分 树脂和地沥青质三 个主要组分。 不同组分对石油沥青性能的影响不同。油 分赋予沥青流动性；树脂使沥青具有良 好的塑性和粘结性；地沥青质则决定沥 青的稳定性（包括耐热性、粘性和脆 性），其含量愈多，软化点愈高，粘性 愈大，愈硬脆。
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二、沥青混合料的强度理论 强度决定于两个参数：粘结力C和内摩擦角 和内摩擦角φ 强度决定于两个参数：粘结力 和内摩擦角 三、影响沥青混合料抗剪强度的因素 (一)沥青粘度的影响 粘度越大，抗剪强度越高。 (二)骨料的粒径、颗粒形状和表面特性的影响 集料颗粒的粒径越大，沥青混合料的内摩擦角越 大，粗粒式沥青混凝土的内摩擦角比细粒式和 砂粒式沥青混凝土大得多。 棱角尖锐的颗粒组成的混合料，由于颗粒问相互 嵌紧，要比浑圆颗粒的内摩擦角大得多。
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一、沥青混合料的结构 （一）悬浮密实结构 矿质材料由大到小形成连续型密实混合料， 因较大颗粒都被小一档颗粒挤开，因此， 大颗粒以悬浮状态处于较小颗粒之中。 此种结构虽然密实度大，但各级集料均为 次级集料所隔开，不能直接接触形成骨 架，而悬浮于次级集料和沥青胶浆之间， 粘聚力较高， 但是内摩擦角较低， 因此， 粘聚力较高 ， 但是内摩擦角较低 ， 因此 ， 其高温稳定性差。 其高温稳定性差。
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三、矿物填充料改性 为提高沥青的粘结能力和耐热性，降低沥 青的温度敏感性，经常在石油沥青中加 入一定数量的矿物填充料进行改性。常 用的改性矿物填充料大多是粉状和纤维 状的，主要有滑石粉、石灰石粉和石棉 等。
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四、聚合物改性 （一）SBS改性沥青 SBS是丁苯橡胶的一种。丁苯橡胶由丁二 烯和苯乙烯共聚制成，品种很多。如果 将丁二烯与苯乙烯嵌段共聚，形成具有 苯乙烯（S）－丁二烯（B）－苯乙烯（S） 的结构，则得到一种热塑性的弹性体 （简称SBS）。SBS具有橡胶和塑料的优 点，常温下具有橡胶的弹性，高温下又 能像塑料那样熔融流动，成为可塑性材 料。
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§7.2.2沥青混合料的组成结构 沥青混合料的组成结构 定义：沥青混合料一般指热拌沥青混合料， 是经人工组配的矿质混合料与粘稠沥青 在专门设备中加热拌合而成，用保温运 输工具运送至施工现场，并在热态下进 行摊铺和压实的混合料，通称“热拌热 铺沥青混合料”，简称“热拌沥青混合 料”。其他类型的沥青混合料必须冠以 说明，如：常温沥青混合料等。