土木工程材料 建筑材料第十五講

第七章

瀝青和瀝青混合料§7.1瀝青瀝青分為地瀝青和焦油瀝青，其中地瀝青分為天然瀝青和石油瀝青，焦油瀝青分為煤瀝青和頁巖瀝青。§7.1.1石油瀝青一、來源：石油原油經(jīng)蒸餾提煉出各種輕質(zhì)油（如汽油、煤油、柴油等）及潤滑油以后的殘留物，或再經(jīng)加工而得的產(chǎn)品。根據(jù)石油瀝青的生產(chǎn)加工工藝不同，可分別制得蒸餾瀝青、氧化瀝青、溶劑瀝青等。1二、石油瀝青的組成石油瀝青劃分為油分、樹脂和地瀝青質(zhì)三個主要組分。不同組分對石油瀝青性能的影響不同。油分賦予瀝青流動性；樹脂使瀝青具有良好的塑性和粘結(jié)性；地瀝青質(zhì)則決定瀝青的穩(wěn)定性（包括耐熱性、粘性和脆性），其含量愈多，軟化點愈高，粘性愈大，愈硬脆。2三、石油瀝青的結(jié)構(gòu)石油瀝青的結(jié)構(gòu)是以地瀝青質(zhì)為核心，周圍吸附部分樹脂和油分，構(gòu)成膠團(tuán)，無數(shù)膠團(tuán)分散在油分中而形成膠體結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)貫r青質(zhì)含量相對較少時，油分和樹脂含量相對較高，膠團(tuán)外膜較厚，膠團(tuán)之間相對運動較自由。這時瀝青形成的膠體結(jié)構(gòu)叫溶膠結(jié)構(gòu)。具有溶膠結(jié)構(gòu)的石油瀝青粘性小，流動性大，溫度穩(wěn)定性較差3當(dāng)?shù)貫r青質(zhì)含量較多而油分和樹脂較少時，膠團(tuán)外膜較薄，膠團(tuán)靠近聚集，移動比較困難，這時瀝青形成的膠體結(jié)構(gòu)叫凝膠結(jié)構(gòu)。具有凝膠結(jié)構(gòu)的石油瀝青彈性和粘結(jié)性較高，溫度穩(wěn)定性較好，但塑性較差。當(dāng)?shù)貫r青質(zhì)含量適當(dāng)，并有較多的樹脂作為保護(hù)膜層時，膠團(tuán)之間保持一定的吸引力，這時瀝青形成的膠體結(jié)構(gòu)叫溶膠－凝膠結(jié)構(gòu)。溶膠－凝膠型石油瀝青的性質(zhì)介于溶膠型和凝膠型兩者之間。4§7.1.2石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)一、粘滯性1.定義：石油瀝青的粘滯性是反映瀝青材料內(nèi)部阻礙其相對流動的一種特性。它反映了瀝青軟硬、稀稠的程度。是劃分瀝青牌號的主要技術(shù)指標(biāo)。2.表示液體石油瀝青的粘滯性用標(biāo)準(zhǔn)粘度指標(biāo)表示，它表征液體瀝青在流動時的內(nèi)部阻力；半固體或固體的石油瀝青則用針入度指標(biāo)表示，它反映石油瀝青抵抗剪切變形的能力。5二、塑性1.定義：塑性是指石油瀝青在外力作用時產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后仍保持變形后的形狀不變的性質(zhì)。2.表示石油瀝青的塑性用延度表示。延度值越大，表示瀝青塑性越好。瀝青中油分和地瀝青質(zhì)含量適當(dāng)，樹脂含量越多，延度越大，塑性越好。溫度升高，瀝青的塑性隨之增大。6三、溫度敏感性1.定義：溫度敏感性（溫度穩(wěn)定性）是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。2.指標(biāo)：軟化點：瀝青材料從固態(tài)轉(zhuǎn)變至粘流態(tài)有一定的間隔，因此，規(guī)定其中某一狀態(tài)作為從固態(tài)轉(zhuǎn)到粘流態(tài)（或某一規(guī)定狀態(tài)）的起點，相應(yīng)的溫度稱為瀝青軟化點。針入度指數(shù)：7四、大氣穩(wěn)定性1.定義：大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等因素長期綜合作用下抵抗老化的性能。2.原因：在大氣因素（熱、陽光、氧氣和水分）的綜合作用下，瀝青中的低分子量組分會向高分子量組分逐步轉(zhuǎn)化，發(fā)生遞變，即油分→樹脂→地瀝青質(zhì)。由于樹脂向地瀝青質(zhì)轉(zhuǎn)化的速度遠(yuǎn)比油分變?yōu)闃渲乃俣瓤斓枚?，因此，石油瀝青會隨著使用時間的延長，樹脂顯著減少，地瀝青質(zhì)顯著增加，瀝青的塑性降低，脆性增加，亦即“老化”8五、溶解度、閃點和燃點1.定義：溶解度是指石油瀝青在三氯乙烯、四氯化碳和苯中溶解的百分率。用以限制有害的不溶物（如瀝青碳或似碳物）含量。不溶物會降低瀝青的粘結(jié)性。閃點也稱閃火點，是指加熱瀝青產(chǎn)生的氣體和空氣的混合物，在規(guī)定的條件下與火焰接觸，初次產(chǎn)生藍(lán)色閃光時的瀝青溫度。若按規(guī)定繼續(xù)加熱至瀝青試樣表面發(fā)生燃燒火焰，并持續(xù)5s以上，此時的溫度即為燃燒點（即燃點）。9§7.1.3石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與選用一、建筑石油瀝青的標(biāo)準(zhǔn)與選用1.建筑石油瀝青：劃分：按瀝青針入度值劃分為40號、30號和10號三個標(biāo)號特點：建筑石油瀝青針入度較小、軟化點較高，但延度較小。用途：它們主要用于屋面及地下防水、溝槽防水與防腐、管道防腐蝕等工程，還可用于制作油氈、油紙、防水涂料和瀝青瑪蹄脂等建筑材料。10二、道路石油瀝青§7.1.4瀝青的摻配及改性一、瀝青的摻配定義：施工中，若采用一種瀝青不能滿足配制瀝青所要求的軟化點時，可用兩種或三種瀝青進(jìn)行摻配。摻配要注意遵循同源原則，即同屬石油瀝青或同屬煤瀝青（或煤焦油）的才可摻配。11二、氧化改性氧化也稱吹制，是在250～300℃高溫下向殘留瀝青或渣油中吹入空氣，通過氧化作用和聚合作用，使瀝青分子變大，提高瀝青的粘度和軟化點，從而改善瀝青的性能。工程使用的道路石油瀝青、建筑石油瀝青均為氧化瀝青。12三、裕礦物輔填充晉料改霧性為提撕高瀝援青的菠粘結(jié)沖能力榴和耐撿熱性摟，降結(jié)低瀝鄰青的訂溫度柜敏感諷性，隔經(jīng)常逝在石荷油瀝閥青中微加入造一定索數(shù)量作的礦臘物填讓充料遍進(jìn)行膠改性歪。常稅用的惡改性紀(jì)礦物罵填充桌料大均多是塑粉狀賠和纖姜維狀抱的，碗主要休有滑訊石粉鍛、石亞灰石鎖粉和紋石棉映等。13四、究聚合軋物改臉性（一互）SB昏S改性候瀝青SB言S是丁贊苯橡督膠的寧一種缺。丁啞苯橡消膠由桂丁二綿烯和叉苯乙掏烯共榆聚制非成，忍品種架很多往。如拆果將洋丁二浙烯與剃苯乙脅烯嵌尋段共斜聚，返形成醉具有桌苯乙噸烯（S）剛－丁二夫烯（B）姜－苯乙粘烯（S）的結(jié)賢構(gòu)，咳則得蠢到一拔種熱飼塑性暴的彈棕性體童（簡墨稱SB嗎S）蹈。S等BS具有去橡膠麥和塑類料的殖優(yōu)點濱，常股溫下慚具有受橡膠幸的彈饅性，岔高溫橫下又順能像幼塑料厘那樣心熔融徒流動小，成務(wù)為可余塑性丸材料屯。14SB陳S對瀝喇青的睜改性按十分若明顯主，它老在瀝尚青內(nèi)岡部形斃成一顛個高評分子位量的另凝膠負(fù)網(wǎng)絡(luò)腫，大假大提爭高了狗瀝青揮的性吐能。僑與瀝洞青相絹比，SB豪S改性邀瀝青太具有蟻彈性躁好、渣延伸書率大話，延映度可民達(dá)2怪00醬0％劑；低羅溫柔基性大熄大改冷善，紗冷脆使點降顫至-默40費℃；完熱穩(wěn)楊定性青高，持耐熱亞度可綠達(dá)9倦0～鳳10厭0℃或；耐之候性箱好等臟優(yōu)點胞。SB給S改性槳瀝青類是目這前最歪成功次和用鉤量最腸大的醒一種腎改性怒瀝青禾，在糕國內(nèi)滿外己貼得到濾普遍園使用隨。15（二險）AP班P改性聾瀝青AP稼P改性歸石油早瀝青慰與石舌油瀝愈青相克比，番其軟院化點挽高，揉延度簡大，充冷脆橡點降遺低，譽粘度返增大毫，具足有優(yōu)灑異的禽耐熱考性和唉抗老檔化性郊，尤享其適罰用于圣氣溫應(yīng)較高腔的地附區(qū)，盜主要沒用于麥制造木防水壺卷材凍。16§7.2豎瀝擱青混企合料定義駁：瀝租青混擠合料釀是指霉礦物減集料勢與瀝帶青拌處合而簽成的?；旌铣粤系碾s總稱寺，包誓括瀝遞青混閘凝土味混合稠料和棗瀝青謠碎石壤混合尚料。欄瀝青傭混合妻料作鑒為路紫面材卷料具極有良?xì)⒑玫膿狭W(xué)伶性質(zhì)永，有晴一定頭的高撿溫穩(wěn)碎定性懷和低測溫柔吃韌性拉，鋪丙筑的累路面蒜平整經(jīng)元接瘦縫，忽減振將吸聲芬，行竊車舒逢適；砍且具芳有一喉定的環(huán)粗糙伶度，瞧無強害烈反缺光，蓬利于剃行車勿安全概。瀝偶青路供面的簽施工刊方便攔，不毯需養(yǎng)卡護(hù)，洞能及撲時開賢放交盡通；帝便于鍬分期部修建晌和再然生利潑用。17§7.2裕.1萌瀝青疏混合井料的樣分類按礦苦料級掏配類險型瀝測青混逗合料素分為慨連續(xù)念級配昨瀝青嚼混合命料和商間斷畝級配爪瀝青助混合那料。按礦升料粒第徑瀝滋青混衡合料亂分為狡砂粒飼式瀝阿青混賞合料繭（最同大粒絹徑（搬4.株75mm抖）、細(xì)粒爽式瀝巾青混槽合料督（最莖大粒能徑為龜9.侮5或泉13接.2mm懷）、中粒聯(lián)式瀝旱青混摟合料送（最控大粒閑徑為湯16mm或1話9mm嚷）、粗粒銅式瀝間青混有合料眠（最忌大粒俯徑為蠟26給.5mm或3真1.鈔5.mm遠(yuǎn)）和特富粗式補瀝青急碎石癢混合口料（洪最大擦粒徑啦）3梳7.汗5mm玩）。按密脂實程懲度瀝盛青混勾合料鬼分為臨密實初式（回空隙弱率<簡5％痕）、土半密潛實式匪（空酷隙率嶄為5嫩％～貌10盼％）稱和半堆開式跪（空間隙率萍>1貝0％產(chǎn)）。按結(jié)俯合料饞溫度穴瀝青床混合炕料分輔為熱雖拌熱進(jìn)鋪瀝檢青混箏合料瞎和常蹦溫瀝姻青混描合料扭。18§7.2磨.2亂瀝青欠混合潤料的吵組成塌結(jié)構(gòu)定義鞠：瀝忘青混行合料滋一般半指熱杠拌瀝苦青混癥合料獲，是插經(jīng)人想工組壤配的重礦質(zhì)準(zhǔn)混合紐奉料與近粘稠膨瀝青敵在專紹門設(shè)坡備中坑加熱際拌合搶而成府，用泄保溫博運輸筋工具辰運送擴至施禿工現(xiàn)棒場，狗并在槽熱態(tài)豬下進(jìn)警行攤顛鋪和鍵壓實集的混同合料徐，通親稱“辣熱拌畏熱鋪然瀝青嗎混合敲料”適，簡粗稱“通熱拌寧瀝青犧混合挑料”躁。其稱他類首型的堆瀝青巧混合堤料必終須冠直以說學(xué)明，乎如：彎常溫招瀝青辮混合顯料等父。19一、覽瀝青宇混合慮料的羊結(jié)構(gòu)（一追）懸羅浮密純實結(jié)戲構(gòu)礦質(zhì)違材料購由大默到小卷形成肢連續(xù)壞型密拍實混溉合料亮，因內(nèi)較大倒顆粒處都被檔小一系檔顆奶粒擠旁開，勾因此伸，大脈顆粒逗以懸船浮狀激態(tài)處塑于較悉小顆萬粒之蠶中。此種稱結(jié)構(gòu)訂雖然江密實晌度大隆，但吸各級蟲集料阻均為具次級誼集料帥所隔劣開，昂不能晃直接岸接觸亡形成部骨架顯，而蠅懸浮退于次泛級集俱料和寇瀝青手膠漿蛛之間效，粘聚帆力較遺高，吉但是白內(nèi)摩弊擦角綁較低刊，因趟此，俗其高裙溫穩(wěn)逆定性芬差。20（二霜）骨溫架空踐隙結(jié)哈構(gòu)當(dāng)采傲用連減續(xù)型粥開級兇配礦原質(zhì)混達(dá)合料?。ㄈ鐔釄D7斜－7b）時，亭較大凈粒徑甜集料舊彼此治緊密拌相接闊，而哭較小抗粒徑彈集料店的數(shù)聾量較異少，杯不足雹以充蜓分填新充空魄隙，克而形猴成骨滔架空胸隙結(jié)贏構(gòu)，咱瀝青箭碎石塌混合喜料多膚屬這霞一類壺型，撐其組沙成結(jié)插構(gòu)如埋圖7貍－8b，這種濱結(jié)構(gòu)響的瀝艇青混幣合料具有較嚼高的僅內(nèi)摩丈擦角取，但樣是粘叉聚力難較低。21（三逝）骨新架密帽實結(jié)釣構(gòu)當(dāng)采底用間膝斷型師密級納配礦吃質(zhì)混頌合料享（如晚圖7錯－7c）時，捆礦質(zhì)暑混合翻料既叼有一慌定量諷的粗酸集料墳形成因骨架做，又參根據(jù)含粗集泥料空悟隙的睜數(shù)量餃加入諷適量淡細(xì)集團(tuán)料，翅使之浙填滿落骨架鍵空隙床，形劈燕成較撒高密垮實度突的結(jié)塞構(gòu)，艇間斷忌級配述即按驗此原磚理構(gòu)奪成，生其組面成的純結(jié)構(gòu)匯如圖午7－俘8c。這種盡結(jié)構(gòu)壞的瀝判青混執(zhí)合料脈不僅嚇具有較高國的粘賴聚力藏，而題且具胸有較貨高的房誠內(nèi)摩免擦角。22二、誘瀝青嚇混合烏料的菠強度屬理論強度用決定莊于兩增個參詞數(shù)：扭粘結(jié)片力C和內(nèi)濾摩擦圍角φ三、啊影響頂瀝青省混合知料抗宵剪強課度的立因素(一奧)瀝雞青粘青度的思影響粘度濟(jì)越大遠(yuǎn)，抗堵剪強肅度越賓高。(二斬)骨安料的廳粒徑頸、顆合粒形待狀和歷表面紋特性徑的影打響集料缺顆粒升的粒漁徑越愛大，創(chuàng)瀝青舉混合麥料的獅內(nèi)摩挪擦角饒越大模，粗槳粒式偏瀝青掀混凝痛土的議內(nèi)摩竹擦角攀比細(xì)礙粒式輔和砂丙粒式聯(lián)瀝青閑混凝情土大適得多棚。棱角哭尖銳值的顆陽粒組賴成的回混合烏料，壁由于摘顆粒喂問相叉互嵌桂緊，撞要比姿渾圓獵顆粒訓(xùn)的內(nèi)甜摩擦星角大儀得多顏。23(三懼)礦改粉的獸比表別面積撫和瀝液青用贊量的洞影響(四童)礦竄料表焦面的繁性質(zhì)汗的影坐響(五遞)影戀響瀝角青混惜合料披抗剪娘強度賤的外切因1.抵溫度2.說變形步速率蒜的影破響§7.2襯.3萬瀝青拼混合剖料的裝技術(shù)享性質(zhì)一、若高溫替穩(wěn)定壟性二、吊低溫肢抗裂匠性三、帶耐久溜性四、問抗滑蜻性五、句施工窄和易眼性24§7.2裳.4作瀝青軌混合靜料組奧成材吐料的項技術(shù)丸要求一、河對瀝鉗青的滾要求炎熱鉗的氣涌候區(qū)皺、繁越重的連交通邁及細(xì)腦粒式絕或砂找粒式牛的混何合料奮，應(yīng)個采用壩稠度銅較高脅的瀝爺青；軍反之修，則學(xué)采用濃稠度洲較低匪的瀝駝青。墓在條考件相浩同的襪情況殊下，織較粘胳稠的分瀝青曾配制熊的混選合料