土木工程材料 第七章 沥青及沥青混合料

第七章沥青及沥青混合料土木工程材料——黑色路面白色路面沥青混凝土心墙坝沥青混凝土面板坝防水卷材沥青胶沥青路面：表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，适宜于路面分期修建。缺点是温度敏感性较高。夏季强度下降，若控制不好会使路面发软泛油或推移剪裂破坏乳化沥青。低温时沥青材料变脆可能引起路面开裂。沥青类防水材料：沥青本身的低软化点、高针入度和低温脆性等固有缺点，在利用它作为防水材料时,限制了使用范围。在沥青中添加了高分子聚合物等材料改性后,大大改善了上述性能，使其耐候性、感温性（高温特性，低温柔性）、及与基底龟裂的适应性都有了明显的提高。沥青混凝土面板坝/心墙坝：防渗性能好。主要内容1概述沥青材料的定义、特点及分类2沥青的组丛与结构沥青的组丛沥青的结构3沥青的技术性质粘滞性、塑性、温度敏感性……1沥青材料的定义、特点及分类一、定义

沥青是由高分子碳氢化合物及其非金属（C、N、S等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温下呈现黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态的有机胶凝材料。二、特点憎水材料，几乎不溶于水，而且本身构造致密，具有良好防水性能。能抵抗一般酸、碱、盐类等侵蚀性液体的侵蚀，具有较好的抗腐蚀性。与矿物材料表面具有很好的粘结力，能紧密粘附于其表面。具有一定的塑性，能适应其基材的变形。三、沥青的分类1、按产源分地沥青焦油沥青天然沥青石油沥青√

煤沥青木沥青泥炭沥青页岩沥青2、按用途分：道路（石油）沥青重交通道路石油沥青普通石油沥青建筑（石油）沥青防水防潮石油沥青中、低交通道路石油沥青2石油沥青的组丛和结构一、组丛将沥青中按化学成分和物理力学性质相近的成分划分为若干个组，这些组就称为“组丛”。油分油状液体最轻40-60%流动性提高树脂粘稠物较轻15-30%塑性、粘结性提高地沥青质无定形固体粉末较重10-30%软化点、粘性、脆性提高蜡温度敏感性大，有害成分油分：淡黄至红褐色的油状液体，ρ＜1，流动性树脂：黄色至黑褐色的粘稠半固体，ρ≈1，塑性、粘结性沥青质（地沥青质）：深褐色至黑色的固体物质，ρ＞1，耐热性、粘性沥青碳：固体物质，ρ＞1，降低粘性、粘结性、塑性固体石蜡：有害物质石油沥青的组成二、结构

胶团分散在油分中形成的胶体结构。溶胶型：粘性小、流动性大，温度稳定性差溶胶—凝胶型凝胶型：弹性和粘结性高，温度稳定性较好，但塑性较差。3石油沥青的技术性质一、粘滞性（粘性）定义粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，是沥青材料软硬、稀稠程度的反映。影响因素各组丛的相对比例温度粘滞性：指石油沥青抵抗外力作用下发生粘性变形的能力评定指标：针入度规定：温度250C、标准针重100g、贯入时间5s针入度：标准针垂直贯入沥青的深度，以1/10mm为单位针入度↑→粘滞性↓塑性：石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏，外力撤销后，仍能保持变形后形状的性能。评定指标：延度规定：温度250C、试件断面1cm2、拉伸速度50mm/min延度：试件断时增加的长度（cm）二、塑性延度↑→塑性↑耐热性：粘稠沥青在高温下不软化、不流淌的性能。评定指标：软化点t软规定：温升速度50C/min、钢球重3.5g、高度25.4mm软化点：钢球接触底板时的温度（0C）三、耐热性(温度敏感性)软化点↑→耐热性↑沥青的主要技术性质viscositypenetrationplasticityductilityTemperaturesensibilitySofteningpoint粘滞性塑性温度敏感性针入度延度软化点

道路石油沥青：用于道路路面和车间地面；建筑石油沥青：多用于屋面和地下的防水防腐；制作油毡油纸、防水涂料及粘结剂等。石油沥青的技术标准沥青牌号：按针入度大小划分稀释沥青：溶解于有机溶剂乳化沥青：在水中乳化、分散

施工后由于溶剂或水分蒸发恢复其固体性质乳化沥青：冷底子油，拌制沥青混合物

涂刷于防水底层增强底层与其它防水材料的粘结强度。涂刷施工后，冷底子油渗透于多孔材料表层内，待溶剂挥发后，并形成一层粘结牢固的憎水膜层。稀释沥青快凝稀释沥青（加汽油）中凝稀释沥青（加煤油）慢凝稀释沥青（加柴油）1、煤沥青分为低温沥青、中温沥青和高温沥青三种，建筑上多用低温沥青。

2、主要组成：油分、软树脂、硬树脂、游离碳和少量酸碱物质。

3、性能：大气稳定性差；温度稳定性差；塑性较差；与矿物材料的粘结较好；防腐蚀能力强但防水能力不及石油沥青；密度大于石油沥青。

煤沥青石油沥青的牌号道路石油沥青、建筑石油沥青和防水防潮石油沥青都是按针入度指标来划分牌号的。在同一品种石油沥青材料中，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）。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。（1）沥青防水卷材特点：卷材质量轻，价格低廉，防水性能良好，施工方便，能适应一定的温度变化和基层伸缩变化。分类：按使用原料分为有胎卷材和无胎卷材按沥青品种分为石油沥青油毡，煤沥青油毡介绍：

1）沥青纸胎油毡：分石油沥青油毡、石油沥青油纸及煤沥青油毡三种。一般油毡用于简易防水、临时性建筑防水、建筑防潮及包装；粉毡适用于多层防水层的各层；片毡只适用于单层防水。

2）油纸：只适用于建筑防潮及包装；也可用于多层防水层的下层。

3）改性沥青油毡。特点：弹塑性较好，适应基层较大的伸缩变形，抗老化性能好常用品种：沥青玻璃布油毡，沥青玻纤胎油毡，沥青再生胶油毡，弹性沥青单层油毡，自粘油毡，金属箔油毡，带孔油毡等沥青的用途（2）

沥青嵌缝油膏概述：它是以低软化点的石油沥青为基料，加入改性材料，稀释剂及填充料，混合而成的冷用膏状材料。主要用于屋面、墙面、沟、槽等部位的防水嵌缝处理。分类：沥青鱼油油膏，聚氯乙烯胶泥，沥青聚乙烯油膏，沥青胶粉油膏（3）

沥青胶粘剂概述：简称沥青胶，是以石油沥青为基料，掺加稀释剂，矿物填充料和改性材料等组成的一种塑像胶粘剂特点：大气稳定性好，可制成热施工和冷施工用的胶粘剂。分类：普通沥青胶粘剂，沥青高聚物胶粘剂（4）

沥青砂浆和沥青混凝土概述：以沥青为胶凝材料，沙石为骨架，矿物粉作为填充料，经配料，搅拌，热压而成。用途：沥青沙浆可用于铺筑人行道、工厂车间和仓库的地面、屋面防水层和粘贴面砖。沥青混凝土用于铺筑城市和厂区道路、广场、车间地面等。分类：1）沥青基防水涂料：以沥青为成膜物质的防水涂料溶剂型：冷底子油，再生橡胶沥青防水涂料，氯丁橡胶沥青防水涂料水乳型：乳化沥青，沥青再生胶水性防水涂料2）改性沥青防水涂料，如氯丁胶乳沥青防水涂料3）

高分子防水涂料近年还出现了具有防水、防火、耐气候、有装饰性等功能的产品。沥青防水涂料（1）沥青的电性能由于其导电率非常小，所以常作为绝缘物质使用，而且沥青越硬，导电率越小。（2）沥青的热性能沥青是热胀冷缩的材料，其内部组成不同，热导热系数则不同。系数大的沥青路面在降温过程中，可以加快热量的传播，温度应力得以扩散，从而减轻路面开裂的可能性（3）沥青的透水性面基层防水或桥面防水，也常涂刷或喷洒乳化沥青或改性沥青，所以沥青的透水性也是一种重要的性质。沥青越硬，透水系数越小，随温度的上升，沥青变软，透水系数也增大（4）沥青的减振性沥青对噪音有一定的消除作用，它主要依赖于沥青的减振性（沥青是粘弹性物质，在受力以后，分子间的变形由于链的相嵌缠连影响伸长，且受了去处了还会恢复，此时能量就会散逸消去，达到减振的目的。（5）沥青与癌症的关系煤沥青和煤焦油对人体有强烈的致癌性，石油沥青对人体是没有致癌性的。沥青的其它性质沥青路面的损坏损坏机理分析 环境与路面因素动水压力导致雨水进入路面，并积聚于层底；重复荷载导致沥青-集料剥离主要影响因素：（1）沥青性质（沥青油源，沥青的温度敏感性，沥青劲度，沥青的针入度，延度，的感时性，沥青的老化性能，含蜡量）（2）沥青混合料的组成（3）路面结构的几何尺寸（4）基层的影响（5）土基的影响（6）气温等环境的影响（7）应力集中的影响（8）路龄和交通量路面温缩裂缝的预防：注意沥青的油源，选用温度敏感性小的沥青和改性沥青。增加沥青层面的厚度，对沥青路面进行预锯缝并注意封逢处理。在严寒地区采用针入度较大黏度较低的沥青沥青混合料的低温开裂沥青“老化”是指沥青从炼油厂被炼制出来后，在储存、运输、施工及使用过程中，由于长时间的暴露在空气中，在环境因素如受热、氧气、阳光和水的作用下，会发生一系列的挥发、氧化、聚合，乃至沥青内部结构发生变化，同时发生性质变化，导致路用性能劣化的过程。沥青老化的过程，可以分为几个阶段 （1）运输、储存、加油过程中的老化（2）沥青在加热拌和及铺筑过程中的老化（3）沥青在路面使用过程中的老化预防措施：（1）在保证沥青混合料拌和、摊铺、碾压技术性能的前提下，尽可能采用比较低的拌和温度，并严格控制不得超过规范规定的最高拌和温度。（2）尽量缩短沥青混合料的高温保存时间（3）在运距长或等料时间长的情况下，一方面为保证足够的摊铺、碾压温度，势必要提高拌和温度；另一方面，因时间的增长也会造成沥青混合料在运输过程的老化。另外在运输过程中加盖蓬布，减少与空气的接触沥青的老化（1）热的影响：热能加速沥青分子的运动，除引起蒸发外，能促进沥青化学反应加速。尤其是在施工加热（160～180℃）时，由于有空气中的氧参与共同作用，可使沥青性质产生严重的劣化。（2）氧的影响：空气中的氧在加热条件下，促使沥青组分对其吸收，并产生脱氢作用，使沥青的组分发生移行（如芳香分转变为胶质，胶质转变为沥青质）。（3）光的影响：日光(紫外线)照射后能产生光化学反应，促使氧化速率加快。（4）水的影响：在与光、氧和热共同作用时，起催化剂作用。沥青在上述因素作用下产生“不可逆”的化学变化，导致路用性能的逐渐劣化，这种变化过程称为“老化”。沥青性质随着时间推移而发生变化→变脆