第七章沥青及沥青混合料.docx
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第七章沥青及沥青混合料
第七章沥青及沥青混合料
bitumenandbituminousmixtures
誤沥青是一种有机胶凝材料,是憎水性材料,不溶于水,但能溶于汽油、二巩化碳等.
盘主要特性:
与矿物质材料有较强的粘结力,有良好的防水、抗渗、耐化学性能.
二应用:
公路路面、防水、防潮和防护材料.
2013-7-ia
如附人争交it"定
沥青分类:
地沥青
asphalt沥青bitumen,
焦油沥青
tar
r天然沥青I石油沥青
r页岩沥青
«木沥青
、煤沥青
第一节沥青材料
<一、石油沥青oilasphalt
«定义:
逼分类,根据提炼和加工工艺的不同可分为:
夷直懈沥青,
«氧化沥青,
<溶剂沥青,
怨调配沥青.
2013-7-ia
生产工艺
氧化_,氧化沥青
(一)石油沥青的组成与结构
京1・组分——沥青中物理化学性质相近,且与沥青性质有一定联系的一组化合物.在研究沥青的性质时釆用组分而不采用化合物]会既方便又实用.理由是…
*沥青的组分按三组分分析法,主要组分有;油分.树脂.沥青质,称为三大组分.
2013-7-ia东I#龙节交il乍紀5
=⑴油分:
为淡黄色至红褐色的油状液体.分子量<1・能落于石油5L二施化碳等有机溶剂但不溶于酒精.油分赋予沥青以流动性,降低沥青的粘稠度和软化点.
«⑵树脂:
黄色至红祸色粘稠物质,分中性与酸性.能津于三氨甲烷、汽油、苯等.树脂含量增加可提高沥青的延度和粘结力.
树脂便沥青具有良好的塑性和粘结性.
=⑶沥青质:
深褐色至黑色固态无定形物质.能涿于三
氯甲烷、二氏化碳,但不溶于酒精.对光的敏感性冬・沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组分.沥青质含量高,软化点高,粘性大.
«⑷其他成分:
沥青琰、似碳物、石腊等.
2013-7-16釦杠丈卞文通爭尺
石油沥青的组分及特性
»邑
状抵
密<
分子受
转性
油分oil
it明
0.7-
1.0
300-
500
賦于沥育以燙动性.含量墙加.沥青的
«48
Tesio
黑祸色
祐性半a体
1.0-L1
600~1000
赋于沥仃以誑牡,今量席触,宴社好.松站性妗・
沥青质asphaltens
渾祸色至只色
腕性阖体
L1-
1.5
1000-6000
故于沥仃以温度理定性右祗徨,含量增加.场命的法度税定性好.祐性增加,坐社降低.<脫枚增加
«四组分法:
饱和分、芳香分、胶质和沥青质.
農饱和分含童增加,历青的粘性下降;胶质含量增加,沥青的塑性增加;沥青质含量增加,沥青的温度敏感性下降.
2013.7-16竝I#丈/交il爭庇9
2.石油沥青的胶体结构
coloialstTuctrue
沥青是一种胶体结构,以沥青质为分散相,油分和树脂组成的可溶质为分散介质的胶体分散体系.
溶胶型结构b、瀋一戲胶型结构6展胶型结构
=⑴溶胶结枸——对应的组分含量及沥青性质
S⑵凝胶结构一对应的组分含童及沥青性质・・•
=⑶溶-凝胶结枸——对应的组分含量及沥青性质・・・
«应当冬调;胶体结构具有触变性,沥青在受热后其结构会发生转变.
2013-7-ia11
(二)石油沥青的技术性质
«1.粘滞性viscosity沥青抵抗外力作用
下发生粘性变形的能力.
«表示方法:
动力粘度(绝对粘度〉和条件粘度,以后者为常用・
(1)针入penetration适用于粘稠沥青。
试验规定的条件:
25C.100g,5s),
表示方法:
P(25C,100g,5s)o针入度,沥青的粘滞性小。
n
伤青对<1
(25°0
2013-7-ia
手动针入度仪试验步at
1.检察试验仪器
2、调整水温
坍■水温至259
5、针入试验:
平行试验做三次,取平均值作为沥青针入度
6、针入度表示:
P(25'C、100g>5S)=读数(0.1mm)
2013-7-16
♦17
«
(2)标准粘度viscosity适用于液体沥青.
晝试验规定的条件;温度、孔径,沥青留出50讥所经历的时间,单位:
s.记以C“・
盧标准粘度大,沥青的粘滞性大.
图6・7标准粘度计渕定液体劭青爪童图
1•沥育试样2活动球案:
3必孔;4.水
»13-7-ia交it乍紀19
真2.耐热性——沥青在高温下不软化、不流淌的性能.用软化点表示.单位:
试验规定条件:
升温速度59/分,钢球重3.5g)下,逐渐下垂25.4mm
软化点高,沥青的耐热性好.
坏球法的软化点仪
济・
软化点割定仪
S软化点测定仪
«3・塑性一沥青在外力作用下不破环时变
形能力的大小.用延度表示.单位:
cm.
试验规定条件:
25C,拉伸速度为
5cm/min
延度d”ctility大,沥青的塑性好.
,延度大小与沥青的组分、结枸和温度及拉伸速度有关.
2O13-7-ie*rtf以?
文it爭絶23
8字形模具及配件
沥青延度仪
竄4.温度穗定性——沥青的粘性随温度变化的敏感程度(性)
»衣示方法:
⑴枯弹性温度区间
«⑵软化点
⑶针入厦4844:
P-I(penetrationindex)
U普费筝人经过研究发現,针入度的对數与温度具有直钱关系,直线的针率——入度湛度感应系数A反映了沥青的温度敏感性
2013-7-1«
交it乍总V
沥青针入度与温度的关系
KA=塩800—lgP(25G10Qg5$)
-25
«再引入针入度指数P・I
«D.T.—1<>
匕丄I-I-5()A
箱P・I大,温度稳定性好.
2013-7-16
«P・I可判断沥青的胶体结构:
溶胶结构:
P-I<-2溶-凝胶结构:
一2
凝胶结构:
P・I〉+2
5.耐久性——抗老化性,大气稳定性
-评定方法:
以蒸发扌员失和蒸发后针入度比来评定.
-1(XW
沥青试样原度量沥青试样加热后廣走
沥青试样原质量
什么叫沥青的老化?
薄膜烘箱加热试验(TF0T)旋转薄腹加热试验(RTF0T)压力老化试验(PAV)
31
2013-7-1«
6.其他技术指标
K
(1)腱点fra»sbreakingpoiftl
U—沥十材料由粘塑性状态转交为帘陆性状态的温度.
d
(2)溶解度soMUity
«一沥青在有机混剂中能溶解的稈度・
0(3)內点flushpoint
«―邻近沥青表面的混合气体遇火后发生闪光时的沥青温废・
B(4)魅点——
-邻近沥青表面的混合气体遇火后发生持续5&的火焰时沥青的温度.
(三)石油沥青的技术指标
«石油沥青产品分类:
道珞沥青、建筑沥青、普通沥青.专用沥青.
<石油沥青的牌号是根据针入度大小划分的,同时应保证相应的延度和软化点・
-1.道路石油沥青分重交通量(5个牌号)、中轻交通量(7个牌号)•注意牌号与其性质的关系
宴用途;样制沥青混凝土和沥青砂浆,密封材料和粘结剂,沥青涂料・
33
2013-7-16
«2.建筑石油沥青——牌号较小,软化点较高.聂用途:
屋面防水.
京3・普通石油沥青——含腊量较高.建筑上不宜使用.
■=4.煤沥青CoMP"c力
«煤沥青的特性:
•
(1)温度穗定性较差;
•
(2)空牲絞送;
•(3)大气稳定柱较Z;
•(4)彷离牲较好;
•⑸粘结世较好.
用途:
配制防腐涂料、胶祐齐I、防水涂料.油膏及制作油包等
2013-7-1«交II学兒15
石油沥青和煤沥青的简易鉴别方法
鉴别方法
石油沥青
煤沥青
相对密度
接近1.0
1.25-1.2»
烘烧
烟少.无色,有松香味.无毒
烟多.黄色,臭味大,有毎
气味
常温下无刺激性气昧
常湛下有剌澈性典味
威色
呈辉亮褐色
浓黑色
溶解试鲨
可溶于汽池或煤油
难溶于汽油或煤油
援击
韧性较好,不易碎
韧性差,较臆
大代臆宦性
较高
絞低
耐膚也性
差
一.改性石油沥青modifiedasphalt
=改性石油沥青是在石油沥青中搀加橡胶、树膚和歹物改善沥青的技术性能.
匸
(一)同源沥青的樓配——通芾按软化点进行松配.可按下述方法进行:
牌号较高沥青的掺童:
Q广100-Qi
37
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(二)液体沥青和乳化沥青
«1.液体沥青liquidasphalt——沥青溶解于有机溶剂(如汽油.煤油、柴油等)后的均质混合物°
克用途:
防水工程的底层.使用时应现配现用.
-=2.乳化沥青emulsifiedasphalt将热熔沥青通
过肢体磨使其分般成沥青撤社,并分散在含有表面浩性刑的水涪液中所形成的穗定乳状液.其原理见后图.
=乳化沥青的成蹊:
乳化沥青涂于材料表面后或与集料拌和成型后,水分逐噺散失,沥青微粒靠拢将乳化刑薄膜挤裂,相互团聚而粘结的过程.
益乳化沥青的性质不仅与所用沥青有关,也与所用乳化剂的性质有关
60—5
乳化沥背示意图
「水:
Z-水鞭;3-乳化刑h4-浙育聽荻:
5-乳化削非談件端;6■乳化剂极性塔
»13-7-1«41
囂乳化沥青的一般组分:
沥青50-60%,含乳化剂、稳定剂的水溶液40-50%,其中乳化剂的摟量为1~3%・
囂用途:
在基层上作冷底子油,粘结沥青防水卷材,拌和成沥青混合料用于铺筑坝面、渠道、路面等。
S(四)其他改性沥青
宣1.矿物填充料改性沥青——可提高沥青的祐性和温度稳定性.其机理是
s2.橡胶沥青一能减小沥青的高温变彫,提高低温柔性,大气稳定性寻.
U3・合成树脂改性沥青——改善沥青的防水性.粘结性和低温性能,大大提高耐热性和温度稳定性.
«4.植物油类改性沥青
2013-7-1«
第二节沥青混合料
«沥青混合料包括:
•沥青混凝土、
♦沥青砂浆、
*沥青胶
•沥青嵌缝油膏.
M其中沥青泯凝土应用最多.
=用途:
公路路面、水工防水、建筑防水.
氷工中的用途:
沥青涙嚴土面板中防滲层、整平胶结屋与排水层沥青池疑土,封力层的沥青砂浆和沥青胶;
沥青混報土心墙,伸缩堆或沉降堆.
=沥青混凝土用矿料的分级;粗集料、细集料、填料
2013-7-16
一.沥青^.asphaltmastic
貫它是用沥青与粉状或纤维状填充料以及改性添加剂等材料配制而成的复合材料.
工用途:
沥青防水卷材的粘结剂、嵌缝料、防水涂层等.
黑沥青胶可分为石油沥青胶和煤沥青胶.
(一)沥青胶的技术性质
*沥青胶的主要技术性质有:
匸耐热性、柔韧性和粘结性.
=根据耐热度的大小划分沥青胶的标号.S-60,
S-65,S一70,S-75,S-80,S75.
<沥青胶标号选择:
衆应根据结构物的坡度和气温条件来.
2O13-7-1647
(二)影响沥青胶性质的因素
*主要取决于沥青、驴物质填料的性质和两者的比例.
«1.沥青的软化点.软化点离,沥青胶的耐热,性好.
-2.矿物质填料的细度与酸械柱・纤维塡尢料可提离沥青胶的柔韧性.填料的掺童一般为20-50X.
s沥青胶的配合比应通过试验确定.
1-自由沥育
2-结构沥青
3■钙质薄膜
4-矿质颗粒
沥青与矿粉相
互作用示意
2013-7-1«
如1杠龙乍交it学饶
(三)沥青胶的配制与应用
罷配制:
将矿物质填料加热到ioo~nor,然后慢侵掺入到已熔化脱水的沥青中,充分搅拌均匀,保温至200t即可.适量掺加硬脂酸、蕙油或桐油可改善其塑性.
翟应用:
作粘结剂、嵌缝料、防水涂层等.
二.水工沥青混凝土
asphaltconcretemixture
forhydraulicengineering
2013-7.16血I#丈F交it乍紀
沥青混凝土的分类:
*1、按歹料最大粒径分:
•粗粒式、中粒式、细粒式和砂粒式.
毙2、按沥青混凝土压料后的密实程度分;
・密级配(P<5%).开级配(P>5%)和沥青碎石
(P>15«.
(一)组成材料
農1・石油沥青
枭重要工程应选用AH-70,AH-90的重交通道路石油沥青
«沥青混凝土面板封层选用A-50。
益中小型工程可选用A-60甲、A-100甲
2013-7-1«东交H乍軽53
«2.矿料(粗、细集料)——要求质地竖硬、密实、清洁,级配良好,与沥青有较好的粘结性,杂质含量符合要求.
«⑴粗集料的粘馆力:
不低于4级.(水质法)
«
(2)细集料的水稳定性爭级:
不低于4级.(威酸钠溶
液法)
=⑶填料的亲水系n-v^/v油<1,(憎水性)
«3・掺合料:
•石灰.水泥;——高粘附性
♦橡胶.合成高分子材料;——提高耐热性和低温抗裂性
•石棉等——高温度稳定性
2O13-7-16
(二)水工沥青混凝土的技术性质
«1.抗渗,性watertightness
♦用渎透系数来评定.
«抗渗性取决于:
♦矿料级配、
•沥诒用量及
♦沥青混来土的压实度(用孔隙率来评定.)
衣孔味率小于4%,渗透系数可小于lOW/s
h2.稳定性stability
r结构稳定性
J温度稳定性
I水稳定性
*温度稳定牲:
指沥青混礙土在高温条件下及外荷长期作用下不发生严重变形或流淌的性质.
2013-7.16九府丈卞交H翠険57
餐温度稳定性评定方法:
羸高温抗压强度、热稳定性系数,斜坡流淌值及马歇尔试验.
♦
(1)热稳定系&=f20/f50其值小稳定性好.
♦
(2)斜坡流淌值
♦(3)马歇尔试验的稳定度和流值.
-沥青混凝土的稳定性与原材料的性质及其配合比有关.
R采用软化点高的沥青、级配良好的石灰岩碎石和适量的矿粉有利于提高它的热穗定性.
=空隙率也有一定的关系,空隙率大于2%时具有较好
的穗定性.为什么?
2013-7-1«
如rffkF交通学洗
3.柔性softness指沥青混合料在自重或外
力作用下,能适应变形而不产生裂缝的性能.
评定方法:
噸曲试脸的挠跨比
拉伸试验的极限轅应笑・
紊影响因素:
«历青的柱廉与用量、
«罗贋堺料的级配
«第料用量的比值,
«一般连续如紀或粗径较佃的汾青澡合料有较好的柔牲.
«罗粉(塢料)与游青的比值宜为1.5左宕.
4.耐久性durability
=评定方法有:
水稳定性系数和残留稳定度
宀性至性_真空饱水后沥青混濒_±抗压强度«朋来浸水的茨卄*土施强废
匸其值大.耐久性愈好、要求大于0.85.
浸.水饱和后马歇尔稳屯t
未没水的马歌尔稳定疋
耐久性合格的沥靑混擬土,其残留稳定度应大干0.85.
sMarshallStabi1ity-^tt尔稳定度
2013-7-16
竝1#丈才交if乍紀51
«影响沥青混凝土耐久性的主要因素有:
髭沥青的抗老化性能.
餐矿料与沥青的粘结力.
K沥青混凝土的孔隙率、
«沥青用量。
瞿5・施工和易性workability
沥青混凝土混合料便于施工、成型密实的性能.
影响因素:
材料的性质用量拌和质量混合料的温度
2013-7-16东府交H乍尺63
(三)配合比设计
卫配合比设计的任务:
合理选择材料,选择配合比参數,通过宣内和现场试验,确定满足各项技术要求且经济合理的配合比.可归结为确虔矿料的级配和沥青用査两个多数.
匸1.矿料级配的确定——据级配类别和益大粒径查表7-11.
«关钱是如何将不同粒径的集艸合成符合要求的级
2.初步配合比试验——采用马歇尔试验法.
1)将矿料作为100%,扶不同的沥青用童掺入矿料,经拌和、成型试件,再作马歇尔试验,
2)分别测定试件的密度、稳定度.流值,计算出孔僚率,
3)不同沥青用童为横坐标,分别以密度、稳定度、流值,孔僚車为纵坐标绘制出曲线,
4)从图上确定出满足技术要求的最佳沥青用量.
例:
要求孔隙率2T%,稳定度>4kN,流值40-60,试验结果如下
2013-7-1«
2
/
-*
、
2
7.()7.5
«,0«.5q
7.07.58.08.5
沥育用量,%
2.2
农»密度阿
2
孔除率,决
沥青用量・%
探足度k\
流
l/iOmm
沥青用量,%
沥青用量,
髭3・配合比验证试验——确定目标配合比
眾用初步配合比试验得出的沥青用量试拌沥青混合料,作其他技术指标的验证试验,确走出各项技术指标均满足要求的沥青混凝土配合比.
67
2O13-7-16
水工沥青混殺土防渗墙的沥青混嚴土的技术要求
as
减压式a-fra*±fiM
at 43 防洽展 豎平胶 摻水展 M*4t* 2-4 2*4 Ws <1M10-^ 10-7尸 >0.1 <”】尸 <1M10-4 >0.85 >0.85 >».85 <4.$~ <4.5 A <8 其他牡展 潘足设计要求的冬度.柔性.低温不开舉 满足力学 抗減交社 不金离 att-t. 7.5-9.0 4.0-6.0 3.0-5.0 6.0-7.5 10.卜16, «4.施工配合比确定 讀按目标配合比进行试拌试铺,必要时作适当调整,并取样试验,最后确定出各项指标均满足要求又便于施工操作的沥青混凝土配合比. 2O13-7-16东K丈F交it乍純69 浇筑式沥青混凝土和沥青砂浆的配合比二按经验给出的多考配合比作为初步配合比,然 后进行验证试验,最后得出满足各项技术要求 的配合比.
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