土木工程材料(沥青).ppt
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土木工程材料(沥青).ppt
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土木工程材料,沥青-高分子碳氢化合物及其非金属(氧、氮、碳等)衍生物组成的混合物。
常温下呈固态、半固态或液态。
颜色呈黑色或黑褐色。
具有良好的粘性、塑性、耐腐蚀性及憎水性。
工程上常用于防潮、防水和防腐。
介绍沥青材料的分类、主要技术性质、选用及其掺配方法;介绍沥青制品及其使用方法。
一、沥青的分类及组分、结构;二、石油沥青的主要技术性质及测试方法;三、石油沥青的应用及其掺配方法;四、改性石油沥青及煤沥青;五、沥青制品及其使用方法;,重点,三组分分析法,四组分分析法,行标JTJ0522000公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定,石蜡,三组分分析法,溶胶结构,沥青的结构,请观察沥青的三种胶体结构,讨论其性能的差异及相应沥青的性能,凝胶结构,溶凝胶结构,请观察沥青的三种胶体结构,讨论其性能的差异及相应沥青的性能,从图中可见,随黑色沥青质含量增加,沥青的胶体结构从溶胶结构变为溶-凝胶结构,再变为凝胶结构。
请观察沥青的三种胶体结构,讨论其性能的差异及相应沥青的性能,性能对比:
具有溶胶结构的石油沥青粘性小而流动性大,温度稳定性较差。
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。
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。
从图中可见,随黑色沥青质含量增加,沥青的胶体结构从溶胶结构变为溶-凝胶结构,再变为凝胶结构。
沥青的结构与沥青路面开裂,华北某装甲旅新建一条沥青道路,路面所采用沥青的沥青质含量高达33,并有相当数量芳香度高的胶质形成的胶团。
使用两年后,路面出现较多裂缝,且冬天裂缝产生越发明显。
请分析原因。
沥青路面的裂缝,该单位所用沥青属凝胶型结构,其沥青质含量高,沥青质未能被胶质很好地胶溶分散,胶团连结,形成三维网状结构。
此类沥青的特点是弹性和粘性较好,温度敏感性小,但流动性,塑性较差,开裂后自行愈合的能力较差,低温变形能力差。
故特别易于冬天形成较多裂缝。
沥青路面的裂缝,沥青的结构与沥青路面开裂,石油沥青的主要技术性质包括粘滞性、塑性、温度敏感性和大气稳定性等:
粘滞性指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。
粘滞度和针入度是划分沥青等级(标号)的主要依据。
在规定温度下,经规定直径的小孔流出50cm3的液体沥青所需的时间T。
常用符号“”表示粘滞度,其中为小孔直径(mm),通常为、或10mm;为试样温度,通常为20、25、30或60;为流出50cm3沥青的时间,以秒表示。
粘滞度测定:
粘滞度测定示意图,在规定温度25条件下,以规定质量100的标准针,在规定时间s内贯入试样中的深度来表示(以0.1mm为1度)。
针入度测定示意图,针入度测定:
在规定温度25条件下,以规定质量100的标准针,在规定时间s内贯入试样中的深度来表示(以0.1mm为1度)。
针入度测定:
针入度测定动画演示,指石油沥青在外力作用下,所能承受的塑性变形的总能力,通常是用延度作为条件指标来表征。
延度值愈大,表示沥青塑性越好。
把沥青制成“”字形标准试件,置于延度仪内25水中,以5cmmin的速度拉伸,用拉断时的伸长度来表示,单位为cm。
延度测定示意图,延度测定:
指石油沥青在外力作用下,所能承受的塑性变形的总能力,通常是用延度作为条件指标来表征。
延度值愈大,表示沥青塑性越好。
把沥青制成“”字形标准试件,置于延度仪内25水中,以5cmmin的速度拉伸,用拉断时的伸长度来表示,单位为cm。
延度测定:
延度测定动画演示,指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能,用软化点衡量,是沥青的重要指标之一。
软化点是指沥青由固态转变为具有一定流动性膏体的温度,用环球法测定。
将沥青试样装入规定尺寸(直径15.88mm,高6mm)铜环内,试样上放置一标准钢球(直径9.53mm,质量3.5),浸入水或甘油中,以规定速度升温(5min),当沥青软化下垂至规定距离(25.4mm)时的温度()即为其软化点。
软化点测定试验示意图,指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能,用软化点衡量,是沥青的重要指标之一。
软化点是指沥青由固态转变为具有一定流动性膏体的温度,用环球法测定。
将沥青试样装入规定尺寸(直径15.88mm,高6mm)铜环内,试样上放置一标准钢球(直径9.53mm,质量3.5),浸入水或甘油中,以规定速度升温(5min),当沥青软化下垂至规定距离(25.4mm)时的温度()即为其软化点。
软化点测定试验动画演示,指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能,用软化点衡量,是沥青的重要指标之一。
沥青的脆点指沥青从高弹态转到玻璃态过程中的某一规定状态的相应温度,该指标主要反映沥青的低温变形能力。
寒冷地区应用的沥青应考虑沥青的脆点。
沥青的软化点愈高,脆点愈低,则沥青的温度敏感性越小。
指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素的长期综合作用下抵抗老化的性能。
在大气因素的综合作用下,沥青中低分子化合物将逐步转变成高分子物质,即油分树脂地沥青质,流动性和塑性将逐渐减小,硬脆性逐渐增大,直至脆裂。
这个过程称为石油沥青的“老化”。
沥青的大气稳定性以加热蒸发损失百分率和蒸发后针入度比来评定。
溶解度,闪点,燃点,石油沥青分道路石油沥青、建筑石油沥青、防水防潮石油沥青和普通石油沥青等,各品种按技术性质划分牌号,并以针入度值表示。
石油沥青技术要求:
【技术特点】同一品种石油沥青材料,牌号愈小,沥青愈硬;牌号愈大,沥青愈软。
同时随着牌号增加,沥青的粘性减小(针入度增加),塑性增加(延度增大),而温度敏感性增大(软化点降低)。
见教材表,建筑石油沥青的选用,请比较下列A、B两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值。
若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适。
建筑石油沥青的选用,宜用B石油沥青,一般屋面用沥青应比当地屋面可能达到的最高温度高出20-25,亦即比当地最高温度高出50左右。
南方炎热地区气温相当高,A沥青软化点较低,难以满足要求,夏季易流淌。
可选B,但B沥青延伸度较小,在严寒地区不宜使用,否则易出现脆裂现象。
在选用沥青材料时,应根据工程性质(房屋、道路、防腐)及当地气候条件、所处工程部位(屋面、地下)来选用不同品种和牌号的沥青。
道路石油沥青牌号较多,主要用于道路路面或车间地面等工程,一般拌制成沥青混凝土、沥青拌合料或沥青砂浆等使用。
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。
它们绝大部分用于屋面及地下防水沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。
对于屋面防水工程,应注意防止过分软化。
为避免夏季流淌,屋面用沥青材料的软化点还应比当地气温下屋面可能达到的最高温度高20以上。
但软化点也不宜选择过高,否则冬季低温易发生硬脆甚至开裂。
对一些不易受温度影响的部位,可选用牌号较大的沥青。
普通石油沥青含蜡较多,温度敏感性大,故在工程中不单独使用,一般需要与其他种类石油沥青掺配使用。
当不能获得合适牌号的沥青时,可采用两种牌号的石油沥青掺配使用,但不能与煤沥青相掺。
式中:
1、2较软、较硬石油沥青用量比,;掺配后的石油沥青软化点,;1、2较软、较硬石油沥青软化点,。
掺配原则:
同源!
两种石油沥青的掺配比例可用下式估算:
解:
较软石油沥青(软化点为25)用量为:
【具体方法】以估算的掺配比例和其邻近的比例(10)进行试配,测定掺配后沥青的软化点,然后绘制“掺配比软化点”关系曲线,即可从曲线上确定出所要求的掺配比例。
【例9-1】某部营房屋面防水,需用软化点为75的石油沥青,但该单位营房部门仅有软化点为95和25的两种石油沥青,问应如何掺配使用?
较硬石油沥青(软化点为95)用量为:
两种沥青掺配,10号石油沥青的软化点为t95;30号石油沥青的软化点为t70;60乙石油沥青的软化点为t55。
某国防工程需要使用软化点为85的石油沥青5吨,该单位工兵连无此型号沥青,库存10号石油沥青3.5吨,30号石油沥青1吨和60乙石油沥青吨。
请问如何配制所需型号沥青?
试计算确定三种牌号沥青掺配使用量。
第一步:
查表求各掺配沥青软化点值:
解:
多种软化点(牌号)石油沥青的掺配,第二步:
任选高软化点与低软化点沥青试配,每掺配1吨软化点为85的石油沥青,需要30号石油沥青0.4吨,10号石油沥青0.6吨,可知尚还需要用10号石油沥青和60号乙石油沥青配制软化点为85的石油沥青。
10号石油沥青掺配比为:
10号石油沥青和30号石油沥青试配。
30号石油沥青掺配比为:
多种软化点(牌号)石油沥青的掺配,第三步:
选其他高软化点与低软化点沥青试配,每掺配1吨软化点为85的石油沥青,需要0号乙石油沥青.25吨,10号石油沥青.75吨,,10号石油沥青掺配比为:
10号石油沥青和60号乙石油沥青掺配。
60号乙石油沥青掺配比为:
多种软化点(牌号)石油沥青的掺配,设配制软化点为85的石油沥青5吨,其中由10号石油沥青和30号石油沥青掺配吨,则由10号石油沥青和60号乙石油沥青掺配吨。
根据第二、第三步计算可设:
第四步:
综合求解,多种软化点(牌号)石油沥青的掺配,解一:
令X=2.5,请考虑是否最优解;其他解请课后练习。
多种软化点(牌号)石油沥青的掺配,在沥青中加入一定数量的矿物填充料,提高沥青的粘性和耐热性,减小沥青的温度敏感性,同时也减少沥青的耗用量,主要适用于生产沥青胶。
常用矿物填料:
矿物填料有粉状和纤维状两种,常用的有滑石粉、石灰石粉、硅藻土、石棉绒和云母粉等。
改性机理:
由于沥青对矿物填充料的润湿和吸附作用,沥青可以单分子状态排列在矿物颗粒(或纤维)表面,形成结合力牢固的沥青薄膜,称之为“结构沥青”。
矿物填充料的掺量为2040时,可以形成恰当的结构沥青膜层。
1)矿物填料改性沥青,用树脂改性石油沥青,可以改善沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。
在生产卷材、密封材料和防水涂料等产品时均需应用。
常用的树脂有:
聚乙烯,聚丙烯,酚醛树脂及天然松香等。
)树脂改性沥青,)橡胶类改性沥青,石油沥青中掺入氯丁橡胶后,可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧性、耐候性和耐燃性等得到大大改善。
配制方法:
溶剂法和水乳法。
溶剂法先将氯丁橡胶溶于一定的溶剂(如甲苯)中形成溶液,掺入液态沥青中并混合均匀即可。
水乳法将橡胶和石油沥青分别制成乳液,混合均匀即可使用。
SBS热塑性橡胶常温下具有弹性,高温下可熔融流动。
故橡胶改性沥青耐高温、低温性能均有较明显提高。
再生橡胶掺入石油沥青中,可提高气密性,低温柔性,耐光、热和臭氧性,以及耐候性,价格低廉。
煤沥青是煤干馏得到的煤焦油,经再提炼加工得到的产品,也称煤焦油沥青或柏油。
)煤沥青的特性煤沥青的主要组分为油分、脂胶、游离碳等,常含有少量酸、碱物质。
同石油沥青相比,煤沥青密度较大,塑性较差,温度敏感性较大,在低温下易变脆硬、老化快,与矿质材料表面结合紧密,防腐能力强,有毒和臭味等。
因此,煤沥青适用于地下防水工程及防腐工程中。
建筑中主要使用半固体的低温煤沥青。
)煤沥青与石油沥青的鉴别方法,最简单可靠的方法:
用汽油或苯溶解沥青,将溶液滴于滤纸上,呈内黑外棕色明显两圈斑点者为煤沥青,呈棕色均匀散开斑点者为石油沥青。
工程上常用沥青加工成防水制品,主要有:
冷底子油用汽油、煤油、柴油、工业苯等有机溶剂与沥青溶合制得的沥青涂料。
冷底子油能渗入到砼、砂浆、木材等材料的毛细孔隙中,待溶剂挥发后,便与基材牢固结合,使基面具有一定的憎水性,同时为粘结同类防水材料创造了有利条件。
冷底子油最好是现用现配。
若储藏时,应使用密闭容器,以防止溶剂挥发。
沥青胶在沥青中加入粉状或纤维状的填料配制而成。
具有较好的粘性、耐热性和柔韧性,主要用于粘贴卷材、嵌缝、接头、补漏及做防水层的底层。
热用沥青胶用于粘结和涂抹石油沥青油毡。
冷用时需加入稀释剂将其稀释后于常温下施工应用,可涂刷成均匀的薄层。
沥青防水卷材按加工方法的不同可分为浸渍卷材和辊压卷材两种。
浸渍卷材-用原纸或玻璃布、石棉布、棉麻织品等胎料浸渍石油沥青(或焦油沥青)制成的卷状材料,也称为有胎卷材。
辊压卷材-将石棉、橡胶粉等掺入沥青材料中,经碾
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