第七章__沥青及沥青混合料.ppt

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1、第七章第七章沥青及沥青混合料沥青及沥青混合料概概 述述一、沥青的定义一、沥青的定义沥青是一种有机胶凝材料沥青是一种有机胶凝材料常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或粘稠性液体常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或粘稠性液体能溶于汽油、二硫化碳等有机溶剂能溶于汽油、二硫化碳等有机溶剂但几乎不溶于水，属憎水材料但几乎不溶于水，属憎水材料二、沥青的特点与用途二、沥青的特点与用途特特 点点 与矿物材料有较强的粘结力与矿物材料有较强的粘结力具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性应应 用用在在交交通通、建建筑筑、水水利利等等工工程程中中，广广泛泛用用作作路路面面、防水、防潮和防护

2、材料。防水、防潮和防护材料。（三）沥青的种类（三）沥青的种类沥沥青青天然沥青天然沥青地沥青地沥青石油沥青石油沥青焦油沥青焦油沥青煤沥青煤沥青木沥青木沥青页岩沥青页岩沥青工工程程上上使使用用的的沥沥青青材材料料主主要要为为石石油油沥沥青青和和煤煤沥沥青，石油沥青的技术性质优于煤沥青，故应用最广。青，石油沥青的技术性质优于煤沥青，故应用最广。石油沥青石油沥青 用石油炼制其它油品后的残渣用石油炼制其它油品后的残渣 加工而得到的产品。加工而得到的产品。煤沥青煤沥青(俗称柏油俗称柏油)由煤干馏所得的煤焦由煤干馏所得的煤焦 油，经再加工后得到的沥青。油，经再加工后得到的沥青。第一节第一节 沥青材料沥青材料

3、一、石油沥青一、石油沥青定义定义石石油油沥沥青青是是石石油油（原原油油）经经蒸蒸馏馏等等方方法法提提炼炼出出各各种种轻轻质质油油（如如汽汽油油、煤煤油油、柴柴油油等等）及及润润滑滑油油以后的残留物，或经再加工而得的产品。以后的残留物，或经再加工而得的产品。(一一)石油沥青的组成与结构石油沥青的组成与结构1.石油沥青的组成石油沥青的组成(1)组成元素组成元素碳碳(8087%)氢氢(1015%),少量的氧、硫、少量的氧、硫、氮氮等元素等元素(5%).(2)主要组分主要组分将沥青分离为物理化学性质相近，而且与沥青将沥青分离为物理化学性质相近，而且与沥青性质又有一定联系的几个组，这些组称为组分。性质又

4、有一定联系的几个组，这些组称为组分。沥青中主要组分：油分、树脂（沥青脂胶）、沥青中主要组分：油分、树脂（沥青脂胶）、沥青质（地沥青质）。沥青质（地沥青质）。(3).石油沥青的组分特性（表石油沥青的组分特性（表71）(a)油分：赋予沥青以流动性，降低沥青粘度与油分：赋予沥青以流动性，降低沥青粘度与软化点，含量适当还能增大沥青粘度。含量过大时软化点，含量适当还能增大沥青粘度。含量过大时温度稳定性差。温度稳定性差。(b)树脂（沥青脂胶）：树脂使石油沥青具有树脂（沥青脂胶）：树脂使石油沥青具有良好的塑性和粘性。良好的塑性和粘性。(c)沥青质（地沥青质）：是决定温度敏感性沥青质（地沥青质）：是决定温度敏

5、感性和粘性的重要组和粘性的重要组成。其含量愈高，则软化点愈高，成。其含量愈高，则软化点愈高，粘性愈大，愈硬脆。粘性愈大，愈硬脆。2.石油沥青的胶体结构石油沥青的胶体结构(二二)石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质粘滞性粘滞性耐热性耐热性塑性塑性温度稳定性温度稳定性耐久性耐久性其它技术指标其它技术指标1.粘滞性粘滞性l粘粘滞滞性性是是指指沥沥青青在在外外力力作作用用下下抵抵抗抗变变形形的的能能力力,反映了沥青的软硬程度和胶结能力。反映了沥青的软硬程度和胶结能力。l沥沥青青质质含含量量越越多多,沥沥青青的的粘粘滞滞性性越越高高,其其粘粘结结性性越好。越好。l在在施施工工拌拌和和中中,粘粘滞滞性性高

6、高,不不易易拌拌和和均均匀匀。因因此此,施施工工时时常常用用加加热热或或掺掺入入溶溶剂剂的的方方法法降降低低沥沥青青的的粘滞性。粘滞性。(1)针入度及其测定针入度及其测定l 针入度是粘稠石油沥青的粘度指标，表示沥青针入度是粘稠石油沥青的粘度指标，表示沥青材料抵抗剪切变形的能力。材料抵抗剪切变形的能力。l在一定温度条件下，在规定时间内，标准针垂在一定温度条件下，在规定时间内，标准针垂直贯入沥青试件的深度直贯入沥青试件的深度(以以ll0mm计计)称为针入称为针入度。度。l针入度值表示沥青材料抵抗剪切变形的能力。针入度值表示沥青材料抵抗剪切变形的能力。针入度值越大，沥青的粘度越小。针入度值针入度值越

7、大，沥青的粘度越小。针入度值P(25,100g,5s)越小越小,表示沥青的粘滞性越大。表示沥青的粘滞性越大。l 石油沥青的牌号就是按针入度值的大小来划分石油沥青的牌号就是按针入度值的大小来划分的。的。针入度测定针入度测定针入度试验通常规针入度试验通常规定：试验温度为定：试验温度为25oC，标准针质量为标准针质量为l00g，贯贯人时间为人时间为5s，表示为表示为P(25oC，l00g，5s)。(2)标准粘度及其测定标准粘度及其测定l 标标准准粘粘度度是是表表示示液液体体沥沥青青粘粘度度的指标。用流出型粘度计测定。的指标。用流出型粘度计测定。l一一定定温温度度(20、25、30、50或或60oC)

8、的的沥沥青青试试样样，通通过过一一定定孔孔径径(3、5或或10mm)的的孔孔口口流流出出50mL所所经历的时间经历的时间(s)，即为其标准粘度。即为其标准粘度。l 标标准准粘粘度度表表示示为为CtdT，上上标标d代表流孔的直径，下标代表流孔的直径，下标t代试验代试验温度，温度，T代表流出时间。代表流出时间。l 试试验验温温度度越越高高，流流孔孔直直径径越越大大，流流出出时时间间越越长长，则表示沥青的粘度越大。则表示沥青的粘度越大。2.耐热性耐热性l耐热性是指粘稠沥青在高温下不软化、不流淌的耐热性是指粘稠沥青在高温下不软化、不流淌的性能。性能。可用软化点可用软化点(t(t软软)表示。表示。l 软

9、化点是沥青达到特定粘性流动状态时的温度软化点是沥青达到特定粘性流动状态时的温度,试验证明沥青在软化点温度下的针入度值约为试验证明沥青在软化点温度下的针入度值约为800800。l 软化点越高软化点越高,沥青的耐热性越好。沥青的耐热性越好。l 沥青材料的软化点应与环境温度相适应沥青材料的软化点应与环境温度相适应,不能不能太低太低,也不能太高。也不能太高。软化点的测定软化点的测定测定方法：测定方法：环环球法球法3.5g钢球，钢球，50C/min加热，下垂加热，下垂25.4mm。加热速度过快，测定值偏高。加热速度过快，测定值偏高。3.塑性塑性l l 塑性是指沥青材料在外力作用下，产生变形而塑性是指沥青

10、材料在外力作用下，产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后形状的性质。不破坏，除去外力后，仍能保持变形后形状的性质。l l沥青材料采用沥青材料采用延伸度延伸度(简称简称延度延度)表示塑性。表示塑性。l l延延度度越越大大，表表示示沥沥青青的的塑塑性性越越好好。塑塑性性好好的的沥沥青青材材料料能能随随着着构构件件的的变变形形而而变变形形，不不致致产产生生裂裂缝缝，这对水工建筑物的防水作用有着重要意义这对水工建筑物的防水作用有着重要意义。延度的测定延度的测定将一定温度将一定温度(25、15或或0)的沥的沥青标准试件青标准试件,以一定的拉伸速以一定的拉伸速度度(50或或100mm/min)延伸延

11、伸,试件试件拉断时延伸的长度即为延伸度拉断时延伸的长度即为延伸度,单位以单位以cm计计。通常采用的试验通常采用的试验条件为温度条件为温度25,拉伸速度拉伸速度50mm/min。试验时拉伸速度快，沥青延试验时拉伸速度快，沥青延度偏小。度偏小。4温度稳定性温度稳定性温度稳定性是指沥青的粘度受温度影响的程度。温度稳定性是指沥青的粘度受温度影响的程度。温度稳定性差的沥青，对温度变化的反应敏感，温度稳定性差的沥青，对温度变化的反应敏感，较小的温度变化就可能使沥青粘度出现较大的变较小的温度变化就可能使沥青粘度出现较大的变化。化。沥青材料从固态转变为液态的温度间隔越大沥青材料从固态转变为液态的温度间隔越大，

12、沥青的温度稳定性越好沥青的温度稳定性越好。由于沥青材料的变态稳由于沥青材料的变态稳定间隔通常随软化点提高而增大定间隔通常随软化点提高而增大，温度稳定性也温度稳定性也相应提高相应提高，所以软化点也是反映沥青材料温度稳所以软化点也是反映沥青材料温度稳定性的一个指标定性的一个指标。软化点越高软化点越高，温度稳定性越好温度稳定性越好。5.耐久性耐久性l l沥青的耐久性称为抗老化性，或大气稳定性，耐沥青的耐久性称为抗老化性，或大气稳定性，耐候性。候性。l l老化：沥青在施工过程高温加热和使用过程中空老化：沥青在施工过程高温加热和使用过程中空气、阳光、和风雨冻害作用，内部发生物理化学作气、阳光、和风雨冻害

13、作用，内部发生物理化学作用，导致塑性降低、脆性增加、性能不断恶化，逐用，导致塑性降低、脆性增加、性能不断恶化，逐步失去使用功能的过程。步失去使用功能的过程。l l石油沥青的抗老化性以石油沥青的抗老化性以163oC加加热热5h后的后的蒸发损蒸发损失和蒸发后针入度比来评定。失和蒸发后针入度比来评定。l l蒸发损失：蒸发损失重量占原重量的百分数。蒸发损失：蒸发损失重量占原重量的百分数。l l蒸发后针入度比：蒸发后针入度占原针入度的蒸发后针入度比：蒸发后针入度占原针入度的百分比。百分比。l l蒸发损失愈小和蒸发后针入度比愈大，则表示蒸发损失愈小和蒸发后针入度比愈大，则表示大气稳定性愈高，老化愈慢。大气

14、稳定性愈高，老化愈慢。6.其它技术指标其它技术指标l l脆点脆点l l溶解度溶解度l l闪点和燃点闪点和燃点(三三)石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准我国石油沥青产品主要分为（三类）我国石油沥青产品主要分为（三类）l l道路沥青类；道路沥青类；l l建筑沥青类；建筑沥青类；l l普通沥青。普通沥青。是土建及水利工程中应用的主要沥青产品。是土建及水利工程中应用的主要沥青产品。三三类类石石油油沥沥青青都都是是按按针针入入度度指指标标来来划划分分标标号号的的，每每个个标号还应保证相应的延度和软化点。标号还应保证相应的延度和软化点。针针入入度度、软软化化点点和和延延伸伸度度三三个个指指标标是是确确定

15、定试试验验沥沥青青牌牌号的主要依据号的主要依据,常被称为沥青的三大技术指标。常被称为沥青的三大技术指标。同一品种的石油沥青材料，牌号越高，则粘性越小，针入度越大，塑性越好，延度越大，温度敏感性越大，软化点越低。二、煤沥青二、煤沥青1.定义定义煤煤沥沥青青又又称称焦焦油油沥沥青青。在在烟烟煤煤炼炼焦焦或或制制煤煤气气时时，从从所所挥挥发发的的物物质质中中冷冷凝凝出出煤煤焦焦油油，再再将将煤煤焦焦油油继继续续蒸蒸馏馏出出轻轻油油、中中油油、重重油油和和蒽蒽油油后后所所剩剩的的残残渣渣即为煤沥青。即为煤沥青。2.应用应用煤煤沥沥青青具具有有很很好好的的防防腐腐能能力力、良良好好的的粘粘结结能能力力。

16、用用于于配配制制防防腐腐涂涂料料、胶胶粘粘剂剂、防防水水涂涂料料、油油膏以及制作油毡等。膏以及制作油毡等。煤沥青的性质特点煤沥青的性质特点煤沥青与石油沥青相比，其性质具有以下特点：煤沥青与石油沥青相比，其性质具有以下特点：(1)温温度度稳稳定定性性较较差差：温温度度敏敏感感性性较较大大，夏夏天天易易软软化流淌，冬化流淌，冬天易脆裂。天易脆裂。(2)塑塑性性较较差差：煤煤沥沥青青由由于于含含有有较较多多的的游游离离碳碳，塑塑性降低，易性降低，易因变形而开裂。因变形而开裂。(3)大大气气稳稳定定性性差差：在在热热、阳阳光光、氧氧气气等等长长期期综综合合作用下，其作用下，其组分容易变化，故易老化而硬

17、脆。组分容易变化，故易老化而硬脆。(4)防防腐腐性性较较好好：煤煤沥沥青青中中含含有有蒽蒽、酚酚等等具具有有毒毒性性和和臭臭味味的的物物质质，故故其其防防腐腐能能力力较较好好。适用于木材等材料的防腐处理适用于木材等材料的防腐处理。(5)粘粘结结性性较较好好：煤煤沥沥青青中中含含有有较较多多的的表表面面活活性物质，与矿物材料表面有较强的粘结力。性物质，与矿物材料表面有较强的粘结力。l l根根据据煤煤沥沥青青和和石石油油沥沥青青的的某某些些特特征征，可可按表按表75所列方法识别两种沥青。所列方法识别两种沥青。三、沥青材料使用的注意事项三、沥青材料使用的注意事项l l沥沥青青在在贮贮运运中中，应应分

18、分别别堆堆放放，避避开开热热源源，防防止止砂砂、土等杂质和水分混入；土等杂质和水分混入；l l沥沥青青材材料料加加热热温温度度不不能能过过高高，加加热热时时间间不不能能过过长长，避免反复加热；避免反复加热；l l沥沥青青材材料料是是易易燃燃物物质质，高高温温操操作作施施工工应应注注意意安安全全防火及火灾事故发生；防火及火灾事故发生；l l煤煤沥沥青青略略具具毒毒性性，施施工工中中应应遵遵守守劳劳动动保保护护规规程程，防止中毒事故。防止中毒事故。第三节第三节 沥青混合料沥青混合料1 1定义定义沥沥青青混混合合料料是是由由矿矿料料与与沥沥青青结结合合料料拌拌和和而而成成的的混混合合料料的总称。的总

19、称。矿物质材料又称为矿料，包括：矿物质材料又称为矿料，包括：l l粗骨料粗骨料指粒径大于指粒径大于2.5mm的矿料；的矿料；l l细骨料细骨料指粒径指粒径2.50.074mm的矿料；的矿料；l l填料填料指粒径小于指粒径小于0.074mm(或或0.08mm)的矿料。的矿料。2 2分类分类(1)(1)按所用矿料的最大粒径分按所用矿料的最大粒径分l l 粗粗粒粒式式矿矿料料最最大大料料径径为为35mm或或30mm；l l 中中粒粒式式矿矿料料最最大大料料径径为为25mm或或20mm；l l 细细粒粒式式矿矿料料最最大大料料径径为为15mm或或10mm；l l砂粒式砂粒式矿料最大料径为矿料最大料径为

20、5mm。(2)(2)按密实程度分按密实程度分l密密级级配配沥沥青青混混凝凝土土的的孔孔隙隙率率小小于于5，主要用作防渗层材料；主要用作防渗层材料；l开开级级配配沥沥青青混混凝凝土土的的孔孔隙隙率率大大于于5，主要用作整平胶结层材料；主要用作整平胶结层材料；l 沥青碎石沥青碎石沥青碎石的孔隙率大于沥青碎石的孔隙率大于15，渗透性强，主要用作排水层材料渗透性强，主要用作排水层材料。(3)(3)按施工方法分按施工方法分l l碾压式碾压式沥青混凝土须用碾压机械压实；沥青混凝土须用碾压机械压实；l l浇浇筑筑式式沥沥青青混混凝凝土土具具有有大大的的流流动动性性，混合料在自重作用下可自行密实。混合料在自重

21、作用下可自行密实。（4 4）按施工温度分）按施工温度分l l热热铺铺沥沥青青混混凝凝土土是是将将材材料料加加热热后后，在在高高温温下进行拌和、摊铺和压实。下进行拌和、摊铺和压实。l l冷冷铺铺沥沥青青混混凝凝土土采采用用稀稀释释沥沥青青或或乳乳化化沥沥青青配配制，可在常温下施工。制，可在常温下施工。1、沥青按用途分为几类？其牌号是如何、沥青按用途分为几类？其牌号是如何划分的？牌号大小与其性质有何关系？划分的？牌号大小与其性质有何关系？2、试述石油沥青的粘性、塑性、温度稳、试述石油沥青的粘性、塑性、温度稳定性的表示方法。定性的表示方法。3、请比较煤沥青与石油沥青的性能的差、请比较煤沥青与石油沥青的性能的差别？别？