沥青与沥青混合料笔记中南林业科技大学.docx
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沥青与沥青混合料笔记中南林业科技大学
沥青与沥青混合料笔记
1.沥青路面使用特点:
优点:
①优良的结构力学性能和表面功能特性
②表面抗滑性能好
③施工方便
④经济耐久性好
⑤便于再生利用
缺点:
①沥青易老化
②温度敏感性差
2.沥青路面由于其平整性好、行车平稳舒适、噪音低、养护方便、易于回收再利用等优点,成为国内外公路和城市道路高等级路面的主要结构类型。
3.沥青包括石油沥青、稀释沥青、乳化沥青、煤沥青等,用于将松散粒料胶结在一起,经捣实或压实后成为具有一定强度的整体材料或用于将路面层粘结在一起,具有粘层或透层作用的材料。
4.沥青是黑色或黑褐色固体、半固体或粘稠状物,由天然或人工制造而得,主要为高分烃类所组成,完全溶解于二硫化碳。
5.沥青分类:
A.地沥青又分为a.天然(地)沥青b.石油(地)沥青
B.焦油沥青又分为a.煤沥青b.木沥青c.页岩沥青d.其
它焦油沥青
6.石油沥青的组分有哪些?
①油分(粘性液态、使沥青具有流动性)
②树脂(粘稠状半固态、使沥青具有粘结性、塑性)
③沥青质(固态、使沥青具有温度敏感性和粘性)
④蜡
7.沥青质含量越高,沥青软化点越高,粘性越大,越硬脆。
沥青老化,沥青质越多。
8.
结构类型
组成成分
路用性能
溶胶型结构
沥青质分子量较低且含量很少、有一定数量芳香度较高的胶质、完全胶溶分散在芳香酚和饱和酚的介质中、吸引力很小、可自由运动
这类沥青在路用性能上具有较好的自愈性和低温变形能力,但温度敏感性较强
溶—凝胶型结构
沥青质含量适当、有较多的芳香度较高的胶质、胶团浓度增加,距离靠近,有一定的吸引力
这类沥青在高温时具有较低的感温性,在低温时又具有较好的变形能力
凝胶型结构
沥青质含量很高、有相当数量的胶质来形成胶团、胶团浓度相对很大,吸引力增强,是胶团靠得很近,形成空间网络结构
这类沥青在路用性能上虽具有较低的温度感应性,但低温变形能力较差
9.沥青的粘滞性是沥青在外力作用下抵抗剪切变形的能力。
10.蜡会降低石油沥青的粘结性和塑性,对温度特别敏感。
易出现的问题:
①高温发软,会导致沥青路面高温稳定性下降,出现车辙;
②低温变得脆硬,低温抗裂性降低,出现裂缝;
③沥青与石料的粘附性降低,在有水的条件下,使路面石子产生
剥落现象,造成路面破坏;
④路面的抗滑性能降低,影响路面的行车安全。
11.沥青质含量↑,粘滞性↑;温度↑,粘滞性↓。
(粘滞性影响因素)
12.针入度值愈大,表示沥青愈软(稠度愈小),实质上针入度是测定沥青稠度的一种指标。
通常稠度高的沥青粘度越高。
13.沥青材料是一种非晶质高分子材料,它由液态凝结为固态,或由固态溶化为液态时,没有敏锐的固化点或液化点,通常采用条件的硬化点和滴落点来表示,称为软化点。
沥青材料在硬化点至滴落点之间的温度阶段时,是一种粘滞流动状态。
我国采用环与球法测软化点。
14.沥青的延性是当其受到外力的拉伸作用时,所能承受的塑性变形的总能力,通常用延度作为条件延性指标来表征。
沥青的延度是采用延度仪来测定的。
15.沥青的复合流动系数c值的减小、胶体结构的发育成熟度的提高、含蜡量的增加以及蜡和芳香蜡比例的增大等,都会使沥青的延度值相对降低。
16.针入度、软化点和延度是评价粘稠石油沥青路用性能的经验指标,通称之为“三大指标”。
17.树脂含量↑,塑性↑;温度↑,塑性↑;拉伸速度↑,塑性↑;
18.温度敏感性:
石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。
温度敏感性大:
粘滞性和塑性随温度的变化大
温度敏感性小:
粘滞性和塑性随温度的变化小
19.软化点↑,温度敏感性↓
20.沥青质含量↑,温度敏感性↓;石蜡含量↑,温度敏感性↑;
21.沥青的特点:
a.热塑性材料,加热就软化;
b.憎水性材料,耐水、不溶于水;
c.不导电;
d.良好的粘结性和粘弹性;
22.工程中应用的沥青软化点不能太低,否则夏季易产生变形,甚至流淌;但也不能太高,否则太硬,不易施工,冬季易发生脆裂现象。
23.大气稳定性:
石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素长期综合作用下,抵抗老化的性能。
24.沥青的老化:
指沥青在大气因素的长期作用下,逐渐失去粘滞性、塑性而变硬变脆的现象。
25.沥青老化、低温引起的裂缝大多为横向,且裂缝几乎为等距离间距。
沥青老化后变硬、变脆,延伸性下降,低温稳定性变差,容易产生裂缝、松散。
在冬天,气温下降,沥青混合料受基层的约束而不能收缩,产生了应力,应力超过沥青混合料的极限抗拉强度,路面便产生开裂。
26.道路石油沥青按针入度分为7个牌号:
160号、130号、110号、90号、70号、50号、30号。
①牌号越大,粘性越小(针入度越大);
②牌号越大,塑性越好(延度越大);
③牌号越大,温度敏感性越大(软化点越低)。
27.天然岩石不经机械加工或经机械加工而得的材料统称为天然砂石材料。
28.道路工程中常用岩石的成岩矿物有石英、长石、云母、角闪石、方解石、白云石和黄铁矿等。
29.岩石的分类:
A.岩浆岩a.侵入岩b.喷出岩
B.沉积岩a.碎屑岩b.粘土岩c.生物沉积岩d.化学
沉积岩
C.变质岩
30.常见岩石类型:
花岗岩、玄武岩、辉长岩、石灰岩。
石灰岩中CaO的含量较多,而SiO2的含量较少;花岗岩中SiO2的含量较多,CaO的含量则很少。
31.岩石的化学成分主要为氧化硅、氧化钙、氧化铁、三氧化铝、氧化镁以及少量的氧化锰、三氧化硫等。
32.通常石料的酸碱性按其化学组成中SiO2的含量来划分,根据SiO2的相对含量,分为酸性石料(含量大于65%)、中性材料(含量为52%~65%)和碱性材料(含量小于52%)。
33.矿渣的活性是指其与水、或某些碱性溶液、或硫酸盐溶液发生化学反应的性质。
一般来说,当矿渣中的CaO、Al2O3含量高而SiO2含量低时,矿渣活性较高。
采用自然冷却得到的高炉矿渣稳定性较好,而采用水淬处理的粒化高炉矿渣的活性较高。
通常活性高的矿渣适宜于作为水泥混合材料,而在混凝土结构或道路结构中应使用低活性的矿渣。
34.碱度大的钢渣活性大宜作为水泥原料。
35.矿渣集料用于制作混凝土路面或路面基层材料时,必须具备良好的化学稳定性,否则就会由于某些化合物的分解、膨胀而破坏混凝土结构或路面结构。
要使这类集料稳定的关键就是降低活性成分含量,一般游离氧化钙(f-CaO)含量小于3%的矿渣集料方可用于路面结构中。
对于f-CaO含量较高的矿渣,应该通过水解消化处理,如堆存渣场使其自然消化、利用余热分解等方法使f-CaO分解。
36.砂石材料包括天然砂石材料、人工轧制的集料以及工业冶金矿渣集料等,石料的物理性质包括物理常数(如真实密度、毛体积密度和孔隙率)、吸水性(如吸水率、饱和率等)和抗冻性(如耐候性、坚固性等)。
37.抗冻性是指石料在饱水状态下,能够经受反复冻结和融化而不破坏,并不严重降低强度的能力。
石料抗冻性的室内测试方法有直接冻融法和硫酸钠坚固性法。
38.磨耗性是石料抵抗撞击、剪切和摩擦等综合作用的性能。
石料的磨耗实验有两种方法:
a.洛杉矶磨耗实验(搁板式磨耗实验)
b.狄法尔式磨耗实验(双筒式磨耗实验)
39.沥青与集料的粘附性试验,根据沥青混合料的最大粒径决定,大于13.2mm者采用水煮法;小于或等于13.2mm者采用水浸法。
40.集料包括岩石、自然风化而成的砾石(卵石)、砂以及岩石经人工轧制的各种尺寸的碎石。
集料是在混合料中起骨架和填充作用的粒料,包括碎石、砾石、石屑、砂等。
不同粒径的集料在沥青混合料中所起的作用不同,因此对它们的技术要求也不同。
为此将集料分为细集料和粗集料两种。
在沥青混合料中,一般粒径小于4.75mm者称为细集料,大于4.75mm者称为粗集料。
41.粗集料针片状颗粒含量试验(游标卡尺法)是指用游标卡尺测定的粗集料颗粒的最大长度(或宽度)方向与最小厚度(或直径)方向的尺寸之比大于3倍的颗粒。
其会影响路面强度。
42.存在于集料中或包裹在集料颗粒表面的泥土会降低水泥的水化反应速度,也会妨碍集料与水泥(或沥青)间的粘结能力,显著影响混合料的整体强度和耐久性,应对其含量加以限制。
43.砂当量值越大表明在小于0.075mm部分所含的矿粉与细砂比例越高。
44.道路路面建筑用粗集料的力学性质,主要是压碎值和洛杉矶磨耗值;抗滑表层用集料的3项试验为磨光值、道瑞磨耗值和冲击值。
45.集料压碎值是集料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力;集料抵抗多次连续重复冲击荷载作用的性能,称为抗冲韧性;集料道瑞磨耗值用于评定抗滑表层所用粗集料抵抗车轮撞击及磨耗的能力。
46.集料的道瑞磨耗值愈高,表明集料的耐磨性愈差。
高速公路、一级公路抗滑层所用集料的道瑞磨耗值(AAV)应不大于14。
47.细度模数是用于评价细集料粗细程度的指标,为细集料筛分试验中各号筛上的累计筛余量百分率之和除以100之商,按下式计算:
当细集料中含有大于2.36mm的颗粒时,则按下式计算:
细度模数越大,表示细料越细。
砂按细度模数分为粗、中、细3种规格,相应的细度模数分别为粗砂:
μf=3.1~3.7;中砂:
μf=2.3~3.0;细砂:
μf=1.6~2.2。
48.沥青混合料是由具有一定粘度和适当用量的沥青结合料与一定级配的矿质混合料,经过充分拌合而形成的混合料的总称。
49.沥青混合料按拌合温度分类:
热拌、温拌、冷拌。
50.
沥青混合料的组成结构类型
特点
路用性能特点
悬浮-密实结构
矿料颗粒连续存在,而且细集料含量较多,将较大颗粒挤开,使大颗粒不能形成骨架,而较小颗粒与沥青胶浆比较充分,将空隙填充密实,使大颗粒悬浮于较小颗粒与沥青胶浆之间,形成“悬浮-密实”结构。
由于压实后密实度大,该类混合料水稳定性、低温抗裂性和耐久性较好;但其高温性能对沥青的品质依赖性较大,由于沥青粘度降低,往往导致混合料高温稳定性变差。
骨架-空隙结构
采用连续开级配,粗集料含量高,彼此相互接触形成骨架;但细集料含量很少,不能充分填充粗集料间的空隙,形成所谓的“骨架-空隙”结构
粗集料的骨架作用,使之高温稳定性好;由于细集料含量少,空隙未能充分填充,耐水害、抗疲劳和耐久性能较差,所以一般要求采用高粘稠沥青,以防止沥青老化和剥落
骨架-密实结构
采用间断级配,粗、细集料含量较高,中间料含量很少,使得粗集料能形成骨架,细集料和沥青胶浆又能充分填充骨架间的空隙,形成“骨架-密实”结构。
该类混合料高低温性能均较好,具有较强的疲劳耐久特性;但间断级配在施工拌合过程中易产生离析现象,施工质量难以保证,使得混合料很难形成“骨架-密实”结构,要防止混合料生产、运输和摊铺等施工过程中产生离析。
51.沥青混合料的强度取决于两个参数:
粘结力C和内摩阻力ψ。
52.粘滞度愈大,抵抗变形的能力愈强,可以保持矿质集料的相对嵌挤作用。
沥青随温度变化的斜率不同,同一标号的沥青在高温时可以呈现不同的粘滞度。
53.增大粒径是提高内摩阻角的途径,但应保证级配良好、空隙率适当。
颗粒棱角尖锐的混合料,由于颗粒互相嵌紧,要比滚圆颗粒的内摩阻角大得多。
54.沥青与矿粉交互作用后,沥青在矿粉表面产生化学组分的重新排列,在矿粉表面形成一层厚度为δ0的扩散溶剂化膜。
在此膜厚度以内的沥青称为“结构沥青”,其粘度较高,具有较高的粘结力;在此膜厚度以外的沥青称为“自由沥青”,其粘度较低,粘结力降低。
若矿料颗粒之间接触处由结构沥青连接,可使沥青具有较大的粘度和较大的扩散溶剂化膜的接触面积,颗粒间可获得较大的粘结力;反之,如颗粒间接触处由自由沥青连接,则具有较小的粘结力。
55.沥青与矿料表面的相互作用对沥青混合料的粘结力和内摩阻角有重要的影响,矿料与沥青的成分不同会产
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