建筑材料沥青及沥青混合料培训课件(共 48张PPT)

沥青的胶体结构
胶体结构示意图如图1所示, 胶体结构的类型和性 质如表2所示。
溶胶型
溶凝胶型
图1 胶体结构示意图
凝胶型
表 2 沥青胶体结构类型及特点
结构类型
溶胶型
组成及结构特点
特 性
油分和树脂较多，胶团外 流动性和塑性较 膜较厚，胶团之间运动较 好，温度敏感性 自由 强
地沥青质不如凝胶型多， 介于溶胶型和凝 溶凝胶型 胶团靠的较近，相互之间 胶型之间 有一定吸引力 弹性和粘性较高， 油分和树脂含量较少，胶 温度敏感性较小， 凝胶型 团外膜胶薄，胶团间移动 流动性和塑性较 较困难 低 Back
组成结构类型如下图1 所示。
a-悬浮密实结构
b- 骨架空隙结构
c-骨架密实结构
图1 沥青混合料的组成结构
强度理论
沥青混合料在路面结构中有二种破坏形 式：
1.库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力 不足引起变形，抗剪强度不足引起的破坏。 2.在低温下，抗拉强度不足导致破坏。
强度理论
方法:三轴剪切试验
挫折的名言 1、 我觉得坦途在前，人又何必因为一点小障碍而不走路呢？——鲁迅 2、 “不耻最后”。即使慢，弛而不息，纵会落后，纵会失败，但一定可以达到他所向的目标。——鲁迅 3、 故天将降大任于是人也，必先苦其心志，劳其筋骨，饿其体肤，空乏其身，行拂乱其所为，所以动心忍性，曾益其所不能。 战胜挫折的名言 1、卓越的人一大优点是：在不利与艰难的遭遇里百折不饶。——贝多芬 2、每一种挫折或不利的突变，是带着同样或较大的有利的种子。——爱默生 3、我以为挫折、磨难是锻炼意志、增强能力的好机会。——邹韬奋 4、斗争是掌握本领的学校，挫折是通向真理的桥梁。——歌德 激励自己的座右铭 1、 请记得，好朋友的定义是：你混的好，她打心眼里为你开心；你混的不好，她由衷的为你着急。 2、 要有梦想，即使遥远。 3、 努力爱一个人。付出，不一定会有收获；不付出，却一定不会有收获，不要奢望出现奇迹。 4、 承诺是一件美好的事情，但美好的东西往往不会变为现实。 工作座右铭 1、 不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海。——《荀子劝学》 2、 反省不是去后悔，是为前进铺路。 3、 哭着流泪是怯懦的宣泄，笑着流泪是勇敢的宣言。 4、 路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。——屈原《离骚》 5、 每一个成功者都有一个开始。勇于开始，才能找到成功的路。 国学经典名句 1、知我者，谓我心忧，不知我者，谓我何求。（诗经王风黍离） 2、人而无仪，不死何为。 （诗经风相鼠） 3、言者无罪，闻者足戒。 （诗经大序） 4、他山之石，可以攻玉。 （诗经小雅鹤鸣） 5、投我以桃，报之以李。 （诗经大雅抑） 6、天作孽，犹可违，自作孽，不可活。（尚书） 7、满招损，谦受益。 （尚书大禹谟） 青春座右铭 1、爱的力量大到可以使人忘记一切，却又小到连一粒嫉妒的沙石也不能容纳。 2、把手握紧，什么也没有；把手伸开，你就拥有了一切。 3、不在打击面前退缩，不在困难面前屈服，不在挫折面前低头，不在失败面前却步。勇敢前进！ 4、当你能飞的时候就不要放弃飞。 5、当你能梦的时候就不要放弃梦。 激励向上人生格言 1、实现自己既定的目标，必须能耐得住寂寞单干。 2、世界会向那些有目标和远见的人让路。 3、为了不让生活留下遗憾和后悔，我们应该尽可能抓住一切改变生活的机会。 4、无论你觉得自己多么的不幸，永远有人比你更加不幸。 5、无论你觉得自己多么的了不起，也永远有人比你更强。 6、打击与挫败是成功的踏脚石，而不是绊脚石。 激励自己的名言 1、忍别人所不能忍的痛，吃别人所别人所不能吃的苦，是为了收获得不到的收获。 2、销售是从被别人拒绝开始的。 3、好咖啡要和朋友一起品尝，好机会也要和朋友一起分享。 4、生命之灯因热情而点燃，生命之舟因拼搏而前行。 5、拥有梦想只是一种智力，实现梦想才是一种能力。 6、有识有胆，有胆有识，知识与胆量是互相促进的。 7、体育锻炼可以（有时可以迅速）使人乐观（科学实验证明）。 8、勤奋，机会，乐观是成功的三要素。（注意：传统观念认为勤奋和机会是成功的要素，但是经过统计学和成功人士的分析得出，乐观是成功的第三要素） 9、自信是人格的核心。 10、获得的成功越大，就越令人高兴。
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4
沥青混合料的组成材料
道路石油沥青 矿质材料
！此部分见教材或资料
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Chapter 9
THE END
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大气稳定性
蒸发后的针入度 蒸发后的针入度比 蒸发前的针入度
蒸发后的针入度比越大，稳定性越好
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标准与选用
关于石油沥青的标准：
•JTG F40-2004
道路石油沥青 《公路沥青路面施工技术规范》 •GB/T494-1998《建筑石油沥青》
牌号划分方法
石油沥青都是按针入度指标来划分牌号。 每个牌号还应保证相应的延度和软化点， 以及溶解度、蒸发损失、蒸发后针入度比、 闪点等。
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石油沥青是由许多高分子碳氢化合物 及其非金属衍生物组成的复杂混合物， 其化学成分非常复杂，因此在进行分 析时，将沥青中化学成分和性质极为 相近，并且与物理力学性质有一定关 系的成分，划分为若干个组，称为组 分。
石油沥青的组分
石油沥青的组成与性能关系 如表 1所示
表 1 石油沥青的组分与性能关系
指标及测试方法
绝对粘度 粘性用绝对粘度来表示，但其测试方法较复杂，故 工程上常用相对粘度来表示。 相对粘度 针入度：粘稠沥青，即固体或半固体沥青 标准粘度：液体或较稀的石油沥青
定 义 试验仪器
针 入 度
表示粘稠石油沥青 的相对粘度 针入度仪如图 2所示
试验条件及方法
如图3所示 25℃，重量为100g标准针，5s深 入试样中的深度，单位为1/10mm。 读出针入度值
图 6 软化点试验 示意图
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大气稳定性
定义
石油沥青长期在热、阳光、氧气和潮湿等综合因 素的作用下抵抗老化的性能。
指标
用蒸发损失和蒸发后的针入度比来评定。 试验:沥青试样，先测重量和针入度，于160℃烘箱 中蒸发5h，冷却后再测重量和针入度。 失重 蒸发损失 原重 蒸发损失越低，稳定性越好。
沥青混合料的特点
粘-弹-塑性好，力学性质优良，有


高温稳定性和低温柔性。 安全性好 施工方便 经济耐久 可再生利用
热拌热铺沥青混合料
• 它是沥青混合料中使用最广泛、 最典型的材料 • 工程应用广泛
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2
沥青混合料的组成结构及 强度理论
组成结构
强度理论
源自文库
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沥青混合料的组成结构
定义： 60℃保温30min以上，以50±5mm/min
的速度加荷，试件破坏时的最大荷载（N）即为 稳定度。
流值：表示抵抗塑性变形的能力。
测试Sm的同时测定试件流动变形，达到最大荷
载瞬间的压缩变形值（0.1ｍｍ）。
低 温 抗 裂 性
定义：
温度较低时沥青混合料抵抗收缩变形，不 产生开裂的性质。
C tg
τ—抗剪强度 C —粘聚力 σ—剪切法向压应力 φ —内摩擦角
结论： 沥青混合料抗剪强度τ 取决于粘聚力C和 内摩擦阻角φ
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3 沥青混合料的技术性质
高温稳定性
低温抗裂性 耐久性 抗滑性 施工和易性
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高温稳定性
定义：
沥青混合料在高温条件下， 承受多次重复荷载不产生 过大的累积塑性变形的性 质。经长期荷载作用不产 生车辙、波浪等现象的性 试验 质。 方法
马歇尔试验
影响因素：
沥青粘度、沥青与石料相 互作用特征、矿料性质。
车辙试验
马歇尔试验仪
马歇尔稳定度试验
设备：马歇尔试验机 方法：称取一定的矿料和沥青，按规定条 件加热拌合，夯实成型，制成D=101.6mm ，h=63.5mm的圆柱体，在马歇尔试验机上 进行测试稳定度及流值。
技术指标
稳定度：评价高温稳定性的指标。
沥青混合料抵抗长时间的大气因素的反复作用 和行车荷载作用的能力。
影响因素:
沥青的化学性质 矿料成分 沥青混合料的组成结构 沥青用量
改善耐久性的措施:
耐久性
采用坚固矿料 提高混合料的密实度 选用细粒密级配沥青混合料 增加沥青用量等
试验： 加速老化试验、马歇尔试验 指标：耐久性可由下列指标来评价：
图 3 针入度试验示意图
图2 针入度仪
指标与性质间的关系
针入度越小
针入度与粘度之间 的关系是：针入度 越小, 粘度越大, 石油沥青越硬。
粘度越大
越硬
标准粘度
定义
表示液体石油沥青的相对粘度。
试验
标准粘度计 试验条件及方法：50cm³ 的沥青在规定温度（20、 25、30、60℃）流过规定 直径（3、5、10mm）的所 需时间（s）
常用牌号
建筑石油沥青分为40号、30号和10号三个牌号 道路石油沥青分七个牌号(160号、130号、110 号、90号、70号、50号、30号等)，并根据沥青 的性能指标，再将其分为A、B、C三个等级。
牌号与性能的关系
牌号高 针入度高 粘聚力低 延度大 塑性好 软化点低
温度敏感性大
§2 沥青混合料
其它组分
2～3%的沥青碳和似碳物，是在高温裂化等 过程中生成的，是石油沥青中分子量最大的， 它能降低石油沥青的粘结力。
石蜡：它会降低石油沥青的粘结性、塑性和 温度稳定性。所以石蜡是石油沥青的有害成 分。多腊石油沥青的品质低，需进行脱蜡处 理，使之达到使用要求。
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• 在石油沥青中，油分、树脂、地沥青质 是石油沥青的三大主要组分。 • 油分和树脂可以相互溶解，树脂能浸润 地沥青质，而在地沥青质的超细颗粒表 面形成树脂薄膜。 • 所以石油沥青的结构是以地沥青质为核 心，周围吸附部分树脂和油分，构成胶 团，无数胶团分散在油分中而形成胶体 结构。
组成名称
物理性质
颜色 状态 密度（g/m³ ） 分子量
对主要技术性 质的影响 赋予沥青流动 性 赋予沥青良好 的粘结性、塑 性和可流动性
决定温度敏感 性和粘性
油分
淡黄 液体 红褐
0.7～1
300～500
树脂 黄色 半固体 1.0～1.1 600～1000 （沥青脂胶） 黑褐色（粘稠状） 地沥青质
深褐 固体 大于1 黑色 粉末 1000以上
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沥青混合料的分类
1）按沥青种类分为：石油沥青混合料和煤沥青 混合料。 2）按施工温度分为：热拌热铺、热拌冷铺和冷拌 冷铺沥青混合料。
3）按集料最大粒径分为：特粗式沥青碎石混合 料（≥31.5mm）及粗粒式(26.5mm)、中粒式(19 或16mm)、细粒式（13.2或9.5mm)和砂粒式 (≤4.75mm)沥青混合料。 4）按矿料级配分为:密级配(孔隙率Ｐ＜10%）、 半开级配(Ｐ＞10%） 、开级配(Ｐ＞ 15%）、间 断级配沥青混合料等。
图4 标准粘度计
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塑 性
概念 石油沥青在外力作用下产生变形，除去外 力后，仍保持变形后的形状的性质。
指标 试验 延度
延度大 塑性好
•在25℃，把沥青试样制成∞字型标准试模 （中间最小截面积为1cm² ） •以5cm/min的速度，进行拉伸试验， •拉断时的长度即为延度，单位为cm
温度敏感性
孔隙率 饱和度（沥青填隙率） 残留稳定度
抗滑性
影响因素：
矿料表面结构、级配、混合料组成及沥 青用量。
改善措施：
①选用耐磨石料，对磨耗率及冲击值有一 定要求。 ②控制沥青用量：沥青用量↑→表面平滑 ↑→抗滑性↓
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施工和易性
沥青混合料的施工和易性取决于:
矿料级配：适当级配不易产生离析 现象 沥青粘度及用量 气温及施工条件
1 概述 2 沥青混合料的组成结构及强度理论 3 沥青混合料的技术性质 4 沥青混合料的组成材料 5 沥青混合料的技术标准 6 沥青混合料的配合比设计
1 概 述
沥青混合料定义 沥青混合料的分类 沥青混合料的特点
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填料
沥青混合料
摊铺 沥青混凝土 压实
矿质集料
沥青混合料是由矿质混合料和沥青结合料 组成的混合体系。 矿料 (即矿质混合料) + 沥青 → 沥青混合料 → 摊铺，压实 → 沥青混凝土 或 沥青碎石
沥青路面裂纹原因：
①重复荷载 →疲劳开裂 ②低温脆化 →变形能力↓→开裂 ③低温收缩
低 温 抗 裂 性
影响因素：
沥青质量及用量，矿料级配等
试验：
纯拉试验: 测圆柱形试件的应力、应变、抗拉强度和 极限变形 → 求出劲度模量及温度收缩系数 → 估计沥青混合料的断裂温度
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耐久性
定 义:
定义
石油沥青的粘性和塑性随温 度升降而变化的性能。
指标
用软化点表示沥青温度敏感性
试验仪器设备
环球法软化点仪
图 5 环球法软化点仪
关系
软化点
温度 敏感性
温度敏感性
试验条件和方法
将沥青试样装入规定尺寸 (D=16mm,h=6mm)的铜环 内，试样上放置一标准钢 球(5mm,W=3.5g)，浸入水 或甘油中，以规定的速度 （5℃/min）加热，使沥青 下垂，当下垂到规定距离 时的温度（℃）即为软化 点。
第七章 沥青及沥青混合料
沥青
桥 面 摊 铺 沥 青
防水卷材施工
沥青防水卷材
§1 石油沥青
1 概述 2 组分 3 胶体结构 4 技术性质 5 标准及选用
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石油沥青
概述
• 石油沥青是石油原油经蒸馏等提炼 出各种轻质油及润滑油以后的残留 物或再加工而得的产品。 • 建筑上主要使用石油沥青制成各种 防水材料或铺路材料。
技 术 性 质
防水性 粘性 塑性 温度敏感性 大气稳定性（耐久性）
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防 水 性
石油沥青有以下性质：憎水性，构造致密， 附着力强和好的塑性，所以它有很好的防 潮和防水性能。 石油沥青性质 憎水性 构造致密 附着力强 好的塑性
好的防潮和 防水材料
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粘
定义
性
反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种性质，指 沥青在外力作用下抵抗变形的能力。是石油沥青性 质的重要指标之一。