11-沥青混凝土.ppt

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1、沥青混凝土沥青混凝土1内容介绍内容介绍一、概述一、概述二、石油沥青二、石油沥青三、改性沥青三、改性沥青四、沥青混凝土四、沥青混凝土第一节第一节 概述概述一、沥青材料的定义与分类一、沥青材料的定义与分类（一）定义（一）定义 沥青是一种沥青是一种有机胶凝材料有机胶凝材料，是由多种有机物构成的极其，是由多种有机物构成的极其复杂的碳氢化合物和碳氢化合物与氧、氮、硫的衍生物所组复杂的碳氢化合物和碳氢化合物与氧、氮、硫的衍生物所组成的混合物。成的混合物。 常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或粘稠性液体，常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或粘稠性液体，能溶于多种有机溶剂，几乎不溶于水，属于憎水材料。能溶于多

2、种有机溶剂，几乎不溶于水，属于憎水材料。 沥青材料同水泥材料一样，是建筑、交通、水利等工程沥青材料同水泥材料一样，是建筑、交通、水利等工程领域中使用最广泛的建筑材料。领域中使用最广泛的建筑材料。（二）分类沥青天然沥青煤沥青石油沥青石油沥青地沥青焦油沥青木沥青泥炭沥青页岩沥青 主要作为防水、防潮、防腐蚀材料，用于屋面或地下防水工程、防腐蚀工程、铺筑道路以及贮水池、浴池及桥梁等防水防潮层。（石油沥青） 二、沥青建筑材料二、沥青建筑材料沥青具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性，以及它与矿物材沥青具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性，以及它与矿物材料有较强的粘接力、塑性和能抗冲击荷载的作用，在工程上应料有

3、较强的粘接力、塑性和能抗冲击荷载的作用，在工程上应用面极大，用途很广。用面极大，用途很广。 为了使沥青满足一定的性能需求，工程上使用的沥青材料为了使沥青满足一定的性能需求，工程上使用的沥青材料通常都是通常都是改性沥青和沥青混合料。改性沥青和沥青混合料。p掺树脂、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂）p采取对沥青轻度氧化加工等措施改善沥青或沥青混合料的性能。机理：一是改性剂均匀分布形成空间网络结构；二是改变化学组成。 （一）（一）改性沥青改性沥青按工程需要的物理特性，用工厂生产出的按工程需要的物理特性，用工厂生产出的沥青材料进行人工改造，使其满足工程要沥青材料进行人工改造，使其满足工程要求的沥

4、青材料。常见的改性沥青产品有求的沥青材料。常见的改性沥青产品有沥沥青基防水卷材、沥青胶青基防水卷材、沥青胶等。等。 （二）（二）沥青混合料沥青混合料 沥青混合料是沥青与级配合适的矿物质材料拌和均匀配制沥青混合料是沥青与级配合适的矿物质材料拌和均匀配制成建筑沥青材料。常见的混合料有成建筑沥青材料。常见的混合料有沥青混凝土、沥青砂浆及沥沥青混凝土、沥青砂浆及沥青嵌缝油膏青嵌缝油膏等。等。第二节第二节 石油沥青石油沥青 石油沥青是石油原油经蒸馏等方法提炼出各种轻质油（如石油沥青是石油原油经蒸馏等方法提炼出各种轻质油（如汽油、柴油等）及润滑油以后的汽油、柴油等）及润滑油以后的残留物残留物或经或经再加工

5、再加工而得到的产而得到的产品。品。一、石油沥青的组成与结构一、石油沥青的组成与结构（一）石油沥青的组分（一）石油沥青的组分 石油沥青由于其化学成分复杂，为便于分析和使用，常将其物理、化学性质相近的成分归为若干组，称为组分。 不同的组分对沥青性质的影响不同。组分划分方法通常有三组分法和四组分法两种。 三组分法三组分法：分为油分、树脂和沥青质三个组分。p油分使沥青的流动性好，降低沥青的粘度和软化点；p树脂含量越多，石油沥青的延度和粘接力等性能越好；p沥青质含量越多，则软化点越高，粘性越大，也越硬脆。 此外，沥青中常含有一定量的固体石蜡，是石油沥青的有害成分，会增大沥青对温度的敏感性。（高温软化，低

6、温析晶）四组分法四组分法：饱和分饱和分S芳香分芳香分A胶质胶质R沥青质沥青质At组分组分分子量分子量高温高温粘度粘度低温低温变形能力变形能力化学化学稳定性稳定性饱和分饱和分S500700芳香分芳香分A3002000胶质胶质R100050000沥青质沥青质At1000100000（二）石油沥青的胶体结构（二）石油沥青的胶体结构 沥青组分含量及化学结构不同，则形成不同类型的胶体结构。沥青组分含量及化学结构不同，则形成不同类型的胶体结构。 把沥青中的把沥青中的油分和树脂油分和树脂归为归为可溶质可溶质，因为它们可以相互溶解。，因为它们可以相互溶解。树脂能在沥青质颗粒的表面形成薄膜，从而构成以沥青质为胶

7、核，树脂能在沥青质颗粒的表面形成薄膜，从而构成以沥青质为胶核，周围吸附有部分树脂和油分的周围吸附有部分树脂和油分的胶团胶团，而无数胶团，而无数胶团分散分散在在油分中油分中形形成胶体结构。成胶体结构。 根据沥青中沥青质和可溶质的相对比例不同，胶体结构可分根据沥青中沥青质和可溶质的相对比例不同，胶体结构可分为为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种结构。三种结构。1、溶胶型溶胶型可溶质较多，沥青质很少，胶团可溶质较多，沥青质很少，胶团全部分散。全部分散。具有较好的流动性和具有较好的流动性和塑性塑性，较强的裂缝自愈能力，但，较强的裂缝自愈能力，但对温度的敏感性高，温度稳定性对温度的敏感

8、性高，温度稳定性差。差。2、凝胶型凝胶型 可溶质较少，沥青质含量可溶质较少，沥青质含量很大，胶团相互接触，形成不很大，胶团相互接触，形成不规则的空间网络结构，胶团规则的空间网络结构，胶团移移动比较困难动比较困难。具有明显的弹性具有明显的弹性和粘性和粘性，流动性和塑性较低，流动性和塑性较低，对温度敏感性低，温度稳定性对温度敏感性低，温度稳定性高。高。3、溶凝胶型溶凝胶型 介于溶胶和凝胶之间的结构，部分胶团相互接触，这介于溶胶和凝胶之间的结构，部分胶团相互接触，这种胶体结构的沥青在常温下变形时，最初有明显的弹性，种胶体结构的沥青在常温下变形时，最初有明显的弹性，但变形增大到一定程度后，则为粘性流体

9、。大多数优质道但变形增大到一定程度后，则为粘性流体。大多数优质道路沥青就是这种类型。路沥青就是这种类型。二、石油沥青的技术性质二、石油沥青的技术性质（一）粘滞性（一）粘滞性 粘滞性又称粘性或稠度，是粘滞性又称粘性或稠度，是反映沥青材料在外力作用下，沥反映沥青材料在外力作用下，沥青颗粒之间产生互相位移时抵抗便携的能力青颗粒之间产生互相位移时抵抗便携的能力，是沥青材料的一，是沥青材料的一项重要物理力学性质。项重要物理力学性质。 液态石油沥青的粘滞性使用液态石油沥青的粘滞性使用粘度粘度表示，粘度是现代沥青等表示，粘度是现代沥青等级划分的主要依据。级划分的主要依据。VFAHdv =Ady 牛顿流体:是

10、指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。F PaA （）dv sdy 1 （）由于液体的粘性将此力层层传递，各层液体也相应运动，形成速度梯度du/dr，称剪切速率，以r表示。 Pa S （）：动力粘度系数（简称粘度）凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。 /Tv 在运动状态下测定沥青粘度时，考虑到密度的影响，动力粘度可以用运动粘度T来表示，即沥青在某一温度下的动力粘度与同温度下的沥青密度之比。牛顿液体牛顿液体粘度粘度（单位：（单位：Pas）非牛顿液体非牛顿液体视粘度或表观粘度视粘度或表观粘度运动粘度和动力粘度运动粘度和动力粘度r/*c * ：表观粘度 （PaS）c：复合流动系数

11、，评价沥青流变性质的指标。l绝对粘度的测定方法绝对粘度的测定方法毛细管法（奥氏粘度计）真空减压毛细管法，60动力粘度Brookfield粘度计法动态剪切流变仪（DSR）法l条件粘度的测定方法条件粘度的测定方法标准粘度计法针入度法软化点法在严格控制温度和真空度的条件下，测定一定体积沥青被吸过毛细管所需要的时间在严格控制温度和真空度的条件下，测定一定体积沥青被吸过毛细管所需要的时间l真空减压毛细管法真空减压毛细管法试验原理 沥青试样在测定温度下的动力黏 度（Pas）； K黏度计常数； t对应的流动时间（s）。Brookfield粘度计法 可用于测定道路沥青 在45以上温度范围内表观粘度。对于牛顿流

12、体其计算公式为： 对于非牛顿流体，上式中的 可表述为：条件粘度测定方法条件粘度测定方法标准粘度计法标准粘度计法CT,d单位单位s针入度法针入度法PT,m,t单位单位0.1mm软化点软化点TR&B单位单位（表征沥青热稳定性表征沥青热稳定性）针入度是等温粘度针入度是等温粘度软化点是等粘温度软化点是等粘温度1.标准粘度标准粘度规定的温度条件下，通过规定的流孔直规定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流出径，流出50mL体积所需时间，体积所需时间，以以s为单为单位位。如：如：C25，5=100表示：试验温度表示：试验温度25，流孔直径流孔直径5mm，时间时间100s。2、针入度、针入度 针入度是指在一定

13、温度条件下的条件粘度，用标准试针针入度是指在一定温度条件下的条件粘度，用标准试针垂直贯入沥青试件的深度表示，单位以垂直贯入沥青试件的深度表示，单位以0.1mm计。计。针入度针入度开始时开始时5s后后沥青材料沥青材料（25）针入度标准试验规定：温度针入度标准试验规定：温度25，标准针重标准针重100g，贯入时间，贯入时间5s，表示为，表示为P（25，100g，5s）。针入度越大，）。针入度越大，粘度越小，沥青越软。试验时选定可粘度越小，沥青越软。试验时选定可不同的条件研究沥青粘度与温度的关不同的条件研究沥青粘度与温度的关系，如系，如P（0，200g，60s）。）。针入度法测定粘稠沥青针入度示意图

14、 在规定温度条件下，以规定在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度，以贯入沥青试样的深度，以0.1mm为单位为单位如：如：P25,100,5=60表示：试验温度表示：试验温度25荷载质量荷载质量100g历时历时5s贯入沥青深度贯入沥青深度6mm粘度变化粘度变化二、石油沥青的技术性质二、石油沥青的技术性质（一）粘滞性（一）粘滞性（二）耐热性（二）耐热性 沥青的耐热性是指粘稠的石油沥青在高温下不软化、沥青的耐热性是指粘稠的石油沥青在高温下不软化、不流淌的特性。耐热性常用软化点表示。不流淌的特性。耐热性常用软化点表示。1、软化点、软化点 软化点是沥青

15、从固态转变为液态时达到某特定粘性软化点是沥青从固态转变为液态时达到某特定粘性流动状态时的温度，通常用流动状态时的温度，通常用环球法环球法来测定。来测定。 将沥青注入标准铜环内制成试将沥青注入标准铜环内制成试件，试件中央放一质量为件，试件中央放一质量为3.5g的钢的钢球，并至于水（或甘油）中，以球，并至于水（或甘油）中，以5/min速率加热至沥青软化下垂速率加热至沥青软化下垂至规定距离至规定距离25.4mm时的温度，即时的温度，即为沥青软化点，以为沥青软化点，以为单位。为单位。25.4mm软化点测试示意图 固态固态 液态液态硬化点硬化点 滴落点滴落点T R&B()条件粘度条件粘度粘度变化粘度变化

16、软化点高，说明沥青能够的软化点高，说明沥青能够的耐热性能好，但软化点过高，耐热性能好，但软化点过高，不易加工；软化点低的沥青，不易加工；软化点低的沥青，夏季易产生变形，甚至流淌。夏季易产生变形，甚至流淌。2、脆性、脆性 脆点是在温度下降过程中，沥青材料由脆点是在温度下降过程中，沥青材料由粘塑性粘塑性状态转变为弹脆性状态状态转变为弹脆性状态的温度。的温度。脆点测试方法是将沥青在脆点测试方法是将沥青在40mm20mm金属片上涂金属片上涂成厚成厚0.15mm的薄膜，将其装在弯曲器上放入冷却溶的薄膜，将其装在弯曲器上放入冷却溶液中，以液中，以1/min的冷却速度降温，同时使试件以每的冷却速度降温，同时使试件以每分钟分钟11次的频率进行变曲，沥青薄膜开始出现裂纹时次的频率进行变曲，沥青薄膜开始出现裂纹时的温度即为脆点。的温度即为脆点。沥青的三态：流动沥青的三态：流动橡胶橡胶玻璃玻璃软化点软化点脆点脆点（三）温度稳定性（三）温度稳定性沥青的粘度等性能随温度的不同而产生明显的变化的特性，沥青的粘度等性能随温度的不同而产生明显的变化的特性，反反映石油沥青对温度的敏感程度映石油沥青对温度的敏感程度。温度