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第5章 土木工程材料_沥青材料
第5章沥青材料本章导学学习目的:沥青是一种典型的有机胶结材料，也是现代高速公路及城市道路的主要路面胶结材料和常用的防水材料；通过本章的学习，重点掌握沥青的主要性能特点，深刻认识沥青性能于环境的关系，为沥青混合料的学习打下基础。
教学要求:结合现代路面工程和屋面防水工程，讲解沥青材料的主要技术性能，重点使学生掌握，沥青性能与组成及环境的关系，并了解沥青防水材料的基本性能。
学习重点：1．通过学习沥青的分类和石油沥青的生产，了解不同生产工艺和基属的沥青的性能特点。
2．重点掌握石油沥青的组成和结构，包括组分组成和胶体结构组成，及其对路用性能的影响。
3．学习掌握石油沥青的重要技术性质的含义、测试方法及所表征的路用性能。
有条件的学员应亲自动手进行三大指标试验，并通过阅读参考文献了解美国SHRP沥青指标体系中对沥青性能的要求。
4．通过阅读参考文献，了解有关沥青老化和改性的知识。
5．结构工程专业的学员还应掌握常用的沥青基防水卷材的基本性能。
提示：沥青材料是目前我国高速公路面层的主要胶结材料，同时也是重要的屋面防水材料，由于沥青属于有机胶凝材料，因此具有与无机胶凝材料明显不同的性能特点和使用注意事项，学习中应注意对比掌握。
5.1沥青的分类与生产5.1.1沥青的分类沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的黑色或黑褐色的固体、半固体或液体的混合物。
沥青属于有机胶凝材料，与矿质混合料有非常好的粘结能力，是道路工程重要的筑路材料；沥青属于憎水性材料，结构致密，几乎完全不溶于水和不吸水，因此广泛用于土木工程的防水、防潮和防渗；同时沥青还具有较好的抗腐蚀能力，能抵抗一般酸性、碱性及盐类等具有腐蚀性的液体和气体的腐蚀，因此可用于有防腐要求而对外观质量要求较低的表面防腐工程。
对于沥青材料的命名和分类，目前世界各国尚未取得统一的认识。
现就我国通用的命名和分类简述如下：沥青按其在自然界中获得的方式，可分为地沥青和焦油沥青两大类。
土木工程材料总结
● 土木工程材料可分为广义土木工程材料和狭义土木工程材料。
广义：是指用于建筑工程中所有材料（1构成建筑物，构筑物的材料，如石灰，水泥2是施工过程中所需要的辅助材料，如脚手架，模板3是各种建筑器材，如消防设备，给水排水设备）。
狭义土木工程材料是直接构成土木工程实体的材料。
●土木工程材料分类：1.按化学成分，无机材料，有机材料和复合材料2.按使用功能，承重结构材料，非承重结构材料和功能材料。
● 土木工程与材料的关系：1.材料是保证土木工程质量的基础2.材料对土木工程造价的影响3.材料对土木建筑工程技术进步起促进作用●密度：是指材料在绝对密度状态下单位体积的质量。
V m /=ρ（v 材料在绝对密实状态下的体积） ● 表观密度：是指单位体积（含材料实体及闭口孔隙体积）材料的干质量，也称视密度。
0/0V m =ρ（V0材料在包含闭口孔隙条件下的体积（只含内部闭口孔，不含开口孔））●体积密度：是指材料在自然状态下单位体积(含开口，闭口孔隙）V m '='/ρ ●堆积密度：是指散粒状材料单位堆积体积（含开口，闭口）11/V m =ρ ● 孔隙率：是指材料中的孔隙体积占材料自然状态下总体积的百分率，以p 表示，V V V p '-'=/，密实度是与孔隙率相对应的概念，指材料体积内被固体物质充实的程度，用D 表示D=1—P●空隙率指散粒状材料在堆积体积状态下颗粒固体物质空隙体积占堆积体积的百分率101/V V V p -=' ●吸水性:指材料在吸收水分的性质。
（材料吸水饱和时的含水率为吸水率，分质量吸水率和体积吸水率）材料含水后，自重增加，强度降低，保温性能下降，抗冻性能变差，有时还会发生明显体积膨胀。
● 吸湿性：指材料在潮湿空气中吸收水分的性质，一含水率表示。
吸湿作用一般是可逆的，及材料可吸放空气中的水分。
● 耐水性指材料长期在水的作用下不破坏，而且强度也不显著降低的性质。
沥青混合料组成与材料
沥青混合料组成与材料沥青混合料是一种广泛应用于道路建设和其他结构材料的重要材料。
它由多种材料组成，包括沥青材料、粗骨料、细骨料、填充料、纤维稳定剂、改性剂、抗氧化剂、抗剥落剂和抗疲劳剂等。
这些材料的性质和比例都会直接影响到沥青混合料的质量与性能。
1.沥青材料沥青是沥青混合料的主要成分，它是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物。
沥青的种类和性质对沥青混合料的性能有着重要影响。
常见的沥青种类包括改性沥青、石油沥青、天然沥青等。
不同种类的沥青具有不同的化学性质和工程性能，因此应根据具体工程需求进行选择。
2.粗骨料粗骨料是沥青混合料中的固体组成部分，通常是指粒径大于5mm 的骨料。
粗骨料的种类、规格和级配对沥青混合料的力学性能和稳定性有着重要影响。
常见的粗骨料包括碎石、碎卵石、砾石等，不同种类的粗骨料具有不同的强度、耐磨性和抗疲劳性能。
在选择粗骨料时，应注意其硬度、耐磨性和耐久性等方面的要求。
3.细骨料细骨料是沥青混合料中的微小固体组成部分，通常是指粒径小于5mm的骨料。
细骨料的种类、规格和级配对沥青混合料的密实度、稳定性和耐久性有着重要影响。
常见的细骨料包括沙子、石屑、粉煤灰等，不同种类的细骨料具有不同的密度、吸水率和化学成分。
在选择细骨料时，应注意其密度、吸水率和洁净度等方面的要求。
4.填充料填充料是用于填充粗骨料和细骨料之间的空隙的物质，通常是指矿粉、水泥、石灰等。
填充料的种类、规格和掺量对沥青混合料的密实度、稳定性和耐久性也有着重要影响。
在选择填充料时，应注意其密度、吸水率和化学成分等方面的要求。
5.纤维稳定剂纤维稳定剂是一种能够提高沥青混合料稳定性和抗疲劳性能的物质，通常是指木质素纤维、矿物纤维、聚酯纤维等。
纤维稳定剂的种类、规格和掺量对沥青混合料的性能有着重要影响。
在选择纤维稳定剂时，应注意其强度、耐久性和化学成分等方面的要求。
6.改性剂改性剂是一种能够改善沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和抗水损害性能的物质。
《土木工程材料》课件 第十二章 沥青混合料
七、抗滑性
沥青混合料路面的抗滑性与矿质材料的抗磨光能力、混合料的级配、沥 青的用量及施工工艺等有关。
指标：磨光值、道端磨耗值、冲击值
第五节 沥青混合料的技术要求及选用
热拌沥青混合料适用于各种等级道路的沥青面层。 说明：（1）高速公路、一级公路和城市快速路、主干路的沥青面层的 上中层、中面层及下面层应采用沥青混凝土混合料铺筑，沥青碎石混合料仅 适用于过渡层及整平层。 （2）其他等级道路的沥青面层上面层宜采用沥青混合料铺筑。 要求：沥青混合料应满足耐久性、抗车辙、抗裂、抗水损害能力、抗滑 性能等多方面的要求，并应根据施工机械、工程造价等实际情况选择沥青混 合料的种类。
1 粗集料应具有足够的强度和耐磨性能
按强度和磨耗率将粗集料（石料）分为四级，参照教材表12-1所示。 根据沥青面层类型及使用条件，选择石料的等级应不低于教材表12-2的 规定。
2 应避免采用酸性石料
配制沥青混凝土应尽量选用与沥青具有良好黏结力的碱性石料，以提高 沥青混凝土的强度和抗水性。
3 粗集料外观质量要求
最大粒径为圆孔筛30 mm或40 mm 最大粒径为圆孔筛20 mm或25 mm 最大粒径为圆孔筛10 mm或15 mm 最大粒径为圆孔筛5 mm
热拌热铺沥青混合料 沥青与矿料在热态下拌和、热态下铺筑的沥青混合料。
按施工温度
常温沥青混合料
采用乳化沥青或稀释沥青与矿料在常温状态下拌制、常 温状态下铺筑的沥青混合料。
组成部分：碎石骨架、沥青玛碲脂结合料
1 SMA的组成特点
① SMA是一种间断级配的沥青混合料。 ② 增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂，通常采用木质素纤维，也 可采用矿物纤维。 ③ 沥青结合料用量多，黏结性要求高。最好采用改性沥青。
陈志源《土木工程材料》(第3版)(课后习题 第九章 沥青材料)【圣才出品】
第九章沥青材料1．石油沥青的主要组分有哪些？它们相对含量的变化对沥青的性质有何影响？答：（1）石油沥青的主要组分有油分、树脂和地沥青质。
（2）不同组分对石油沥青性能的影响不同。
油分赋予沥青流动性；树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质则决定沥青的耐热性、黏性和硬性，其含量越多，软化点越高，黏性越大，越硬脆。
2．石油沥青的牌号如何划分？牌号大小与沥青性质有何关系？如何正确选择石油沥青的牌号？答：（1）石油沥青的牌号主要根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度值表示。
（2）同一品种的石油沥青材料，牌号越高，则黏性越小（即针入度越大），塑性越好（即延度越大）、温度敏感性越大（即软化点越低）。
（3）选用石油沥青的原则是根据工程类别（房屋、道路或防腐）及当地气候条件、所处工程部位（屋面、地下）等具体情况，合理选用不同品种和牌号的沥青。
在满足使用要求的前提下，尽量选用较高牌号的石油沥青，以保证较长的使用年限。
建筑石油沥青多用来制作防水卷材、防水涂料、沥青胶和沥青嵌缝膏，用于建筑屋面和地下防水、沟槽防水防腐，以及管道防腐等工程；道路石油沥青多用来拌制沥青砂浆和沥青混凝土，用于道路路面、车间地坪及地下防水工程。
3．某防水工程需石油沥青20t，要求软化点不低于85℃。
现有60号和10号石油沥青，测得它们的软化点分别为49℃和98℃，问这两种牌号的石油沥青如何掺配？答：较软沥青掺配的比例为：212198851004%100%16.59%98T T Q T T --=⨯=⨯=--℃℃℃℃较硬较硬沥青掺配的比例为：2116.5%73.5%Q =-=掺配60号石油沥青的用量为：20t×16.5%=5.3t掺配10号石油沥青的用量为：20t×73.5%=14.7t4．沥青混合料的结构类型有哪几种？它们各有何特点？答：沥青混合料的结构类型有悬浮密实结构、骨架空隙结构、骨架密实结构三种。
其特点如下：①悬浮密实结构对于连续级配密实式沥青混合料，因粗骨料数量相对较少，细骨料数量较多，使粗骨料悬浮在细骨料之中。
土木工程材料 第九章 沥青材料
缩合环结构， 含S、O、N衍生物
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9.1.1.1石油沥青的结构
根据油份、树脂、地沥青质相对含量的多少划分为: 溶胶结构：油份、树脂含量较高，地沥青质含量 较少，胶团膜厚 溶凝结构： 介于两者之间 凝胶结构：油份、树脂含量较少，地沥青质含量 较多，胶团膜薄
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9. 1. 2.石油沥青的技术性质
溶解度（三氯乙烯、四氯化碳、苯） 不小于 /%
蒸发损失 试验 （163℃、 5h）
质量损失 不大于 /%
针入度比 不小于 /%
闪点（COC） 不小于 /℃
10～25 1.5 95
30号 26～35
2.5 75 99.5 1 65 230
40号 36～50
3.5 60
39
9.1.4. 石油沥青的选用
石油沥青类型
（按用途分）
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• 石油沥青的牌号 • 主要根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度值表示。不同品种沥青的
技术标准列于表(9.2)。
• 牌号↗（即针入度↗），粘性↘ ； • 塑性越好(即延度↗)； • 温度敏感性越大(即软化点越低)。
•延度值愈大(塑性愈大)，软化点愈低(温度敏感性愈大)。 37
• 解：软化点为49℃的石油沥青掺配比例不大于
•
即30t石油沥青中应掺入不大于30×36.7％＝11.0t的
软化点为49℃的石油沥青
软化点为98℃的石油沥青掺入不少于30－11.0=19t。
50
9.1.5.2. 氧化改性
• 氧化也称吹制，是在250一300℃高温下向残留沥青或渣油吹入空气，通过氧化作用 和聚合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度和软化点，从而改善沥青的性能。
土木工程材料名词解释
土木工程材料名词解释土木工程是指利用土木工程材料进行建筑、道路和基础设施的设计和建造。
土木工程材料是指在土木工程中使用的各种材料，包括钢筋、混凝土、砖石、沥青、木材等。
本文将对一些常见的土木工程材料进行解释和介绍。
1. 钢筋：钢筋是用于混凝土结构中的一种重要材料。
它具有高强度和延性，可以增加混凝土结构的抗拉能力，提高结构的稳定性和承载能力。
2. 混凝土：混凝土是一种由水泥、骨料、水和掺合料混合而成的材料。
它具有良好的抗压和耐久性能，被广泛应用于土木工程的建筑物、桥梁和道路等结构中。
3. 砖石：砖石是一种常见的建筑材料，用于砌筑墙体和结构。
砖石有吸水性和耐火性能，可以根据需要选择不同类型的砖石，如红砖、砖块等。
4. 沥青：沥青是一种由石油加工而成的黑色粘稠物质，广泛应用于道路铺设中。
它具有良好的黏附性和抗水性能，可以增加道路的耐久性和抗滑性。
5. 木材：木材是一种常见的建筑材料，用于构建地板、梁柱和其他木结构。
木材具有轻质、强度高和易加工等特点，被广泛应用于建筑行业。
6. 预应力混凝土：预应力混凝土是一种通过在混凝土中引入预应力钢筋来提高结构性能的材料。
通过预应力作用，可以减小结构产生的裂缝，增加结构的抗震和承载能力。
7. 砂浆：砂浆是一种由水泥、砂子和水混合而成的粘稠物质。
它被用于砌筑砖墙、抹灰和填缝等工作中。
砂浆具有良好的可塑性和粘结性，可以保证砖石之间的连接和密封性。
8. 柱状钢筋：柱状钢筋是一种用于增强混凝土柱的钢筋。
它具有较大的截面积和抗弯能力，能够增加混凝土柱的承载能力和稳定性。
9. 碎石：碎石是一种由石头碎裂而成的骨料，常用于混凝土配料和道路铺设中。
碎石具有较好的力学性能，可以增加混凝土的强度和稳定性。
10. 柏油：柏油是一种黑色粘稠物质，它主要由沥青和颗粒状物质组成。
柏油常用于路面的封装和保护，可以提高道路的耐久性和平整度。
以上是一些常见的土木工程材料的解释和介绍。
在土木工程中，选择合适的材料对于建筑物的质量和安全至关重要。
土木工程材料大全
1
无机材料
包括水泥、砂石、陶瓷、玻璃等无机结构材料,在工程建设中广泛应用。这些材料具有耐久性好、抗压强度高的特点。
2
金属材料
如钢材、铝材等,它们强度高、韧性好,是重要的支撑材料。合理选用可以提高结构的承载能力和使用寿命。
3
有机材料
包括木材、塑料、沥青等,在工程中扮演各种功能性角色,如装饰、防水、保温等。这些材料通常加工性好、可塑性强。
细骨料特性
细骨料如天然河砂具有表面光滑、颗粒均匀、洁净度高等特点,适用于高等级混凝土。人工砂则强度较高。
粗骨料特性
粗骨料如碎石具有较高的抗压强度和耐磨性,适用于高负荷工程。不同矿源的碎石性能也有差异。
钢材的种类和性能
种类丰富
钢材包括碳钢、合金钢、不锈钢等多种类型,可满足各种工程需求。
高强度
钢材具有卓越的抗拉强度和抗压强度,是建筑主体结构的主要材料。
土木工程材料概述
土木工程材料是指在各类土木工程建设过程中使用的各种材料,包括水泥、砂石、钢材、木材、塑料等。这些材料的性能和特点直接影响到工程的质量和安全。了解土木工程材料的种类、性能特点和适用范围,对于选择合适的材料、确保工程质量和降低成本等都具有重要意义。
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常见土木工程材料分类
通过适当的外加剂调控,可获得优异的流动性、泵送性和成型性,施工快捷高效。
低渗透性
密实的混凝土结构阻碍了水分和有害物质的渗透,大幅提高了抗渗透性能。
耐腐蚀
合理选用不同性能的钢材,可提高结构的抗腐蚀性和使用寿命。
易加工
钢材可以通过切割、焊接等方式方便地进行加工成型。施工灵活性强。
木材的种类和特性
天然木材
包括松木、橡木、柏木等,具有天然纹理和色泽,广泛应用于建筑装修和家具制作。这些木材耐磨性好,加工性佳。
修路工程施工材料(3篇)
第1篇一、路基材料1. 土石材料：路基土石材料是路基施工的基础，其质量直接影响道路的稳定性。
主要要求包括：含水量适宜、级配合理、强度高、膨胀性小。
2. 粘土材料：粘土材料主要用于路基的填筑和加固，要求粘土具有良好的塑性、膨胀性小、强度高。
3. 砂石材料：砂石材料是路基填筑和加固的重要材料，要求砂石级配合理、强度高、耐久性好。
二、路面材料1. 沥青材料：沥青材料是沥青路面施工的主要材料，要求沥青具有良好的粘结性、抗老化性、耐久性。
2. 沥青混合料：沥青混合料是沥青路面施工的核心材料，由沥青、粗集料、细集料、矿粉和添加剂组成。
要求沥青混合料具有良好的高温稳定性、低温抗裂性、抗滑性和耐久性。
3. 水泥混凝土：水泥混凝土是水泥混凝土路面施工的主要材料，要求水泥混凝土具有良好的抗压强度、抗折强度、耐磨性和耐久性。
4. 水泥稳定碎石：水泥稳定碎石是水泥稳定碎石路面施工的主要材料，要求水泥稳定碎石具有良好的强度、稳定性、耐久性。
三、辅助材料1. 防水材料：防水材料用于防止路基、路面渗水，要求具有良好的防水性能、耐久性和施工方便性。
2. 排水材料：排水材料用于排除路基、路面中的水分，要求具有良好的排水性能、耐久性和施工方便性。
3. 树脂类材料：树脂类材料用于路面裂缝修补、加固等，要求具有良好的粘结性、耐久性和施工方便性。
4. 抗滑材料：抗滑材料用于提高路面摩擦系数，提高行车安全性，要求具有良好的抗滑性能、耐久性和施工方便性。
四、施工工具及设备1. 混凝土搅拌设备：混凝土搅拌设备用于搅拌沥青混合料、水泥混凝土等，要求搅拌均匀、效率高。
2. 路基压实设备：路基压实设备用于压实路基材料，提高路基稳定性，要求压实效果好、效率高。
3. 沥青混合料搅拌设备：沥青混合料搅拌设备用于搅拌沥青混合料，要求搅拌均匀、效率高。
4. 路面施工设备：路面施工设备用于铺设路面材料，要求施工质量高、效率高。
总之，修路工程施工材料是确保工程顺利进行、保证道路质量的关键因素。
热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装材料制备及性能研究
第 54 卷第 7 期2023 年 7 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.7Jul. 2023热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装材料制备及性能研究杨帆1，丛林1，龚红仁1，袁俊杰2，史佳晨1，侯毓栋1(1. 同济大学 道路与交通工程教育部重点实验室，上海，201804；2. 同济大学 先进土木工程材料教育部重点实验室，上海，201804)摘要：为研究热固性聚氨酯改性沥青(TPUA)桥面铺装材料的制备及性能变化规律，基于响应曲面法，以桥面铺装性能最优为目标，并结合层次分析法对TPUA 混合料的制备工艺进行优化；对比SBS 沥青和环氧沥青混合料，对不同改性剂掺量下的TPUA 混合料进行综合性能分析。
研究结果表明：在恒温养护条件下，TPUA 混合料强度随时间的变化过程满足指数增长关系，且温度对于TPUA 混合料的强度形成具有促进作用；在PU 改性剂掺量超过30%后，TPUA 混合料具有比传统SBS 沥青混合料更加优异的力学性能、水稳定性和高温抗变形性能；此外，在室温下，TPUA 混合料具有比环氧沥青和SBS 沥青混合料更优异的抗断裂性能；TPUA 混合料的低温最大弯拉应变能够达到8 000με，且低温断裂能为对比组混合料的3倍以上，具有优异的低温柔韧性。
关键词：热固性聚氨酯；改性沥青；桥面铺装；响应曲面法；路用性能中图分类号：U414 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2023）07-2841-12Preparation and performance research of thermosetting polyurethane modified asphalt bridge deck pavement materialsYANG Fan 1, CONG Lin 1, GONG Hongren 1, YUAN Junjie 2, SHI Jiachen 1, HOU Yudong 1(1. The Key Laboratory of Road and Traffic Engineering, Ministry of Education, Tongji University,Shanghai 201804, China;2. The Key Laboratory of Advanced Civil Engineering Materials, Ministry of Education, Tongji University,Shanghai 201804, China)收稿日期： 2022 −08 −11； 修回日期： 2022 −10 −11基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52178433，52008311，51878499)；中央高校基本科研业务费资助项目(22120200447，22120220120)；国家留学基金委资助项目(202106260113)；上海市科委科研计划项目(21ZR1465700，19DZ1204200)；上海市交委科研计划项目(JT2021-KY-014) (Projects(52178433, 52008311, 51878499) supported by the National Natural Science Foundation of China; Projects(22120200447, 22120220120) supported by the Fundamental Research Funds for the Central Universities; Project(202106260113) supported by the China Scholarship Council; Projects (21ZR1465700, 19DZ1204200) supported by the Science and Technology Commission of Shanghai Municipality; Project (JT2021-KY-014) supported by the Shanghai Municipal Transportation Commission)通信作者：丛林，博士，教授，从事高性能聚合物改性沥青及其铺装材料、道路结构与新材料等研究；E-mail ：******************.cnDOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.07.028引用格式： 杨帆, 丛林, 龚红仁, 等. 热固性聚氨酯改性沥青桥面铺装材料制备及性能研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(7): 2841−2852.Citation: Y ANG Fan, CONG Lin, GONG Hongren, et al. Preparation and performance research of thermosetting polyurethane modified asphalt bridge deck pavement materials[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(7): 2841−2852.第 54 卷中南大学学报(自然科学版)Abstract:To study the preparation and performance change law of thermosetting polyurethane modified asphalt (TPUA) bridge deck pavement materials, based on the response surface method, aiming at the optimal performance of bridge deck pavement, and combined with the analytic hierarchy process, the preparation processof TPUA mixture for bridge deck pavement was optimized. The comprehensive performance of the TPUA mixture with different modifier dosage was analyzed by comparing the SBS asphalt and epoxy asphalt mixture. The results show that the change process of TPUA mixture strength with time conforms to the exponential growth under the condition of constant temperature curing. Temperature can promote the strength formation of the TPUA mixture. When the dosage of the PU modifier exceeds 30%, the TPUA mixture has better mechanical properties, water stability and high-temperature deformation resistance than those of the SBS asphalt mixture. In addition, the TPUA mixture has better fracture resistance than that of epoxy asphalt and SBS asphalt mixture at room temperature. At low temperature, the maximum flexural tensile strain of the TPUA mixture can reach 8 000με, andits low-temperature fracture energy is more than 3 times of the control groups. TPUA mixture has excellent low-temperature flexibility.Key words: thermosetting polyurethane; modified asphalt; bridge deck pavement; response surface method; pavement performance桥面铺装作为桥梁的重要组成结构，起到了分散车辆荷载、防止雨水浸入和减小车轮对桥面板直接磨耗的作用[1−2]。
土木工程新材料(完整)
混凝土
一、 水泥 二、 混凝土 三、 混凝土外加剂 四、 混凝土掺合料
钢材
一、 常用建筑钢材品种 二、 钢筋 三、 钢筋连接 四、 型钢 五、 钢板与焊接组合截面钢材
砌体材料
一、 石 材
经过加工或未经加工的石材,统称为天然石材。
优点:抗压强度高; 良好的耐磨性、耐久性和装饰性; 就地取材,生产成本低。 天然石分重岩天然石(表观密度大于18kN/m3)及轻岩 天然石(表观密度小于18kN/m3)。 重岩天然石一般有花岗岩、砂岩、石灰石等. 轻岩天然石常用的为贝壳石灰岩、凝灰岩等。
五、 石膏和石灰
1．石膏
石膏是以硫酸钙为主要成分的气硬性胶凝材料。
常用品种有：建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏，以及 无水石膏水泥、高温煅烧石膏等。
2．石灰
石灰是将石灰石（主要成分为碳酸钙），在9O0℃ ～ 1100℃温度下煅烧，生成以氧化钙为主要成分的气硬 性胶凝材料，称生石灰。 使用时要将生石灰熟化，即加水使之消解为熟石灰 （或消石灰）——氢氧化钙。
六、 砌体
石材或砖，用砂浆砌筑成的构件(墙、柱 等)，称为砌体。
(a)乱毛石砌体
(b)砖砌体
(c)空心墙
为了提高砖墙的抗震性能，可采用抗震空 心砖，在孔洞中设竖向钢筋并浇筑混凝土。
配筋砌块砌体结构
混凝土
一、 水 泥
水泥是水硬性胶凝材料， 即加水拌合成塑性浆体， 能在空气中和水中凝结硬 化，可将其他材料胶结成 整体，并形成坚硬石材的 材料 。 随着塑性的消失,水泥浆体开 始产生强度，此时称为水泥 的终凝；
普 通 混 凝 土
轻 骨 料 混 凝 土
土木工程材料知识点总结版
土木工程材料知识点总结版土木工程材料是指在土木工程建设中使用的各类材料，包括金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料等。
这些材料在土木工程中承担着不同的功能和作用，对工程的性能、耐久性和可靠性有着重要影响。
以下是关于土木工程材料的一些知识点总结：1.金属材料金属材料是土木工程中最常见的材料之一，主要包括钢材、铝材、铜材等。
其中，钢材是应用最广泛的金属材料之一，其优点是强度高、韧性好、可塑性强。
钢材主要用于制作钢筋混凝土结构、钢结构和桥梁等。
铝材和铜材则主要用于制作轻型结构和输电线路等。
2.无机非金属材料无机非金属材料主要包括水泥、石料、石膏、砂子等。
其中，水泥是土木工程中使用最广泛的材料之一，主要用于制作混凝土。
混凝土是一种由水泥、砂子、石料和水按一定比例搅拌而成的材料，具有良好的耐久性和抗压性能。
石料主要用于制作路面和筑堤等。
3.有机高分子材料有机高分子材料主要包括塑料、橡胶等。
这些材料具有较好的耐候性和耐腐蚀性，可以用于制作管道、绝缘材料和密封材料等。
其中，塑料是土木工程中使用最广泛的有机高分子材料之一，常见的有聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)和聚丙烯(PP)等。
4.混凝土混凝土是由水泥、砂子、石料和水按一定比例搅拌而成的一种建筑材料。
其主要特点是强度高、韧性好、耐久性好、易于施工等。
混凝土广泛应用于建筑物、地下结构、路面等土木工程中。
5.钢筋钢筋是一种具有很高强度和韧性的金属材料，主要用于加强混凝土结构的抗拉能力。
钢筋广泛应用于钢筋混凝土结构中，如柱、梁、板等。
6.地基材料地基材料是指用于填充、加固和改良地基的材料，主要包括黏土、砂土、砾石等。
地基材料的选择和处理对土木工程的稳定性和耐久性起着重要作用。
7.沥青沥青是一种由石油加工而成的胶状材料，具有良好的粘结性、抗水性和防腐性能。
沥青主要用于制作路面和屋顶等。
8.防水材料防水材料主要用于防止土木工程中的渗水问题，包括防水涂料、防水卷材、玻璃纤维网格布等。
沥青混凝土的主要成分
沥青混凝土的主要成分
沥青混凝土是一种常用的道路建设材料，其主要成分包括以下几个方面：
1. 沥青：沥青是沥青混凝土的主要成分，其作用是将碎石、砂子等颗粒状材料粘合在一起，形成坚实的路面。
沥青是一种由石油提炼而来的黑色胶状物，其主要化学成分为碳氢化合物。
2. 碎石：碎石是沥青混凝土中的主要骨料，它的作用是增加路面的强度和稳定性。
碎石可以按照不同的规格进行分类，常用的有
5-20mm、20-40mm、40-60mm等。
3. 砂子：砂子是沥青混凝土中的填料，它的作用是填充碎石之间的空隙，增加路面的平整度和密实性。
砂子也可以按照不同的规格进行分类，常用的有0-5mm、0-10mm等。
4. 水：水是沥青混凝土中的溶剂，它的作用是将沥青溶解，形成均匀的混合物。
水的用量通常是根据沥青的粘度和温度来确定的。
以上是沥青混凝土的主要成分，其中沥青和碎石是最重要的两个组成部分。
在实际应用中，还会加入一些其他的添加剂，如增塑剂、抗氧化剂、填料等，以增加沥青混凝土的性能和使用寿命。
- 1 -。
沥青知识点和总结
一、沥青的基本性质1. 物理性质：沥青是一种由油质和沥青矿物质组成的混合物，它具有很强的粘附性和黏附性。
在室温下，沥青呈固态，但在高温下会变成液态。
这种特性使得沥青成为一种很好的道路建筑材料。
2. 化学性质：沥青主要由碳、氢、氧和少量的硫、氮组成，它的主要成分是碳氢化合物。
它在加热时会发生热解，产生一些气体和液体。
3. 工程性质：在道路建设中，沥青主要用作黏结剂，它能够将道路表层材料牢固地黏结在一起，形成一个坚实的路面。
同时，它还能够保护路面不受水的侵蚀，延长路面的使用寿命。
二、沥青的分类1. 按来源分：沥青主要分为天然沥青和人工合成沥青两种。
天然沥青是从天然矿石或含油页岩中提炼而来，它的成分与性质是非常稳定的。
人工合成沥青是通过化学方法合成的一种沥青，它的质量和性能可以根据需要进行调整。
2. 按用途分：根据不同的用途，沥青又可以分为路用沥青、建筑沥青和工业沥青。
路用沥青主要用于道路建设，它的要求是比较高的；建筑沥青主要用于建筑材料的制备；工业沥青主要用于某些特殊工业领域。
三、沥青的性能要求1. 稳定性：道路表层材料需要在不同的气候条件下保持稳定的性能，因此，路用沥青需要具有一定的抗变形能力和抗裂能力。
这就需要沥青具有较高的粘度和弹性模量。
2. 粘附性：沥青的粘结性能是其最重要的性能之一，它需要能够将道路表层材料牢固地黏结在一起，形成一个坚实的路面。
因此，沥青的粘附性需要足够高。
3. 耐水性：路面经常会受到雨水的侵蚀，因此，沥青需要具有一定的耐水性，保持良好的黏结性能。
同时，沥青还需要具有较高的耐老化性能和耐腐蚀性能。
四、沥青的应用1. 道路建设：沥青是道路建设中常用的一种材料，它主要用于路面层的施工。
在道路建设中，沥青需要根据不同的道路类型和交通量进行选用，以满足其性能需求。
2. 建筑材料：沥青还可以用于建筑材料的制备，例如防水卷材、涂料等。
这些材料在建筑工程中也起到了非常重要的作用。
3. 工业应用：工业沥青主要用于某些特殊的工业领域，如化工、能源等。
沥青路面修补材料分类
沥青路面修补材料分类宝子们，今天咱来唠唠沥青路面修补材料的分类哈。
一、热拌沥青混合料。
热拌沥青混合料可是沥青路面修补材料里的老大哥呢。
它是在专门的工厂里，把沥青、集料（就像石子儿啥的）、矿粉等按照一定的比例混合，然后加热搅拌而成的。
这种材料的优点可不少，它的性能很稳定，修补之后和原来的路面结合得特别好，就像失散多年的亲兄弟重逢似的，严丝合缝。
而且它的强度很高，能承受住来来往往车辆的压力。
不过呢，它也有点小脾气，就是需要专门的设备来加热和搅拌，成本相对来说有点高。
而且在施工的时候，还得趁热乎劲儿赶紧铺上，要不然冷了就不好办了。
二、冷补沥青混合料。
冷补沥青混合料就像个贴心小棉袄。
它不需要加热就能直接用于路面修补，多方便呀。
这对于一些比较紧急的小面积修补来说，简直是救星。
比如说，路上突然出现个小坑洼，用冷补沥青混合料，拿个小铲子就能搞定。
它的储存也比较简单，不会像热拌沥青混合料那样还得小心翼翼地保温啥的。
但是呢，它的强度增长比较慢，就像个慢性子的小朋友，需要一段时间才能达到最佳的性能。
而且和热拌沥青混合料比起来，它的耐久性可能会稍微差那么一丢丢。
三、乳化沥青。
乳化沥青这个家伙很有趣哦。
它是把沥青和水在乳化剂的作用下混合在一起的。
看起来就像牛奶一样，白白的乳液。
它的优点是环保，毕竟水占了很大一部分嘛。
在使用的时候，它可以很好地渗透到路面的小缝隙里，就像个小侦探，能钻进各种角落里去修补路面。
不过呢，它对施工的环境要求比较高，要是天气太潮湿或者温度太低，它就可能不太听话了。
而且它的初期强度比较低，就像刚出生的小婴儿，需要慢慢成长才能变得强壮起来。
四、灌缝胶。
灌缝胶就像是专门给路面裂缝治病的小医生。
它是专门用来填充路面裂缝的。
这种材料很黏，就像胶水一样，能紧紧地把裂缝粘住，防止雨水或者杂物进到裂缝里，让裂缝越来越大。
它的柔韧性也很好，不管路面怎么伸缩变形，它都能跟着一起变化，不会轻易断裂。
但是呢，它只能用于比较窄的裂缝修补，如果裂缝太宽了，它可能就有点力不从心了。
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我国道路沥青消费量
Mt
20
沥 18
青 16
消 14
费 量 （
12 10
8
）6
4
2
0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2011
年份
随着我国公路建设快速发展，道路沥青消费 量逐渐增加，2004年突破1000万吨。。
我国道路沥青生产能力
Mt
16
14
沥 青
12
（ 10
）8 6
国产沥青 进口沥青
4 2
0 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2011
年份
国产沥青明显增加，进口沥青总量基本稳定， 占市场份额的25～30％。
沥青的定义：
在高度缩合的环烷环、芳香环上带有长短不同 的烷基侧链的碳氢化合物，及其非金属（O、 S、N）衍生物组成的混合物，并含有微量元 素 颜色：暗褐色或黑色 形态：常温下为固体或半固体
化学组分：化学性质、物理性质、路用性能 三组分→多组分 四组分： 饱和分－S 芳香分－A 胶质－R 沥青质－At
饱和分
直链和支链脂肪烃及环烷烃、芳香 烃组成，非极性，含量5～20％
胶质
芳香分
沥青中最低分子量的环烷芳香烃组成， 平均分子量300～2000，含量40～65％
沥青质
主要由C、H组成，并含有S、N、O等杂 原子，是沥青质的溶剂和扩散剂。一定 程度上决定胶体类型（溶胶、凝胶）
最重的组分，平均分子量1000～100000， 含量1～20％
表2-1 沥青四组分对沥青性能的影响
组分 分子量 高温粘度 低温变形能力 化学稳定性
饱和分S 500~700
×
×
√
芳香分A 800~900
×
√
×
胶质R 1200~1300 √
√
×
沥青质At 1000~2000
√
×
—
蜡（正构烷烃）：高温软化、低温结晶析出。主要存在 于饱和分中，分为结晶和非结晶蜡。
—
中间—石蜡基 （M-P）
中间基 （M）
中间—环烷基 （M-N）
—
环烷基—中间基 （N-M）
环烷基（N）
2) 含硫量的分类
低硫：含硫量＜0.5%； 含硫：0.5～2.0%； 高硫：含硫量＞2.0%。
大庆－－低硫石蜡基；
伊朗－－含硫中间基；
胜利－－含硫中间基；
沙特重质油－－高硫中间基；
渤海SZ36-1－－含硫环烷基； 阿拉斯加－－含硫环烷－中间基；
3）石油基属与沥青路用性能的关系
按照路用性能优排队：环烷基＞中间基＞石蜡基
世界各地生产近1500种不同的原油，其中 只有260种适于制造道路沥青。在调合和氧 化工艺的配合下可以扩大到600种原油，这 些原油的产地主要集中在美国、中东、加 勒比海周围诸国和俄罗斯联邦。
2.1.1.2 石油沥青生产工艺概述
沥青是石油工业的副产品
关键馏分基属分类指标
关键馏分
石蜡基
中间基
环烷基
第一关键馏分 第二关键馏分
相对密度 <0.8207;
相对密度 0.8207~0.8506;
特性因素 >11.9
相对密度 <0.8721;
特性因素 >11.5~11.9
相对密度 0. 8721 ~0.9302;
特性因素>12.2
特性因素 >11.5~12.1
溶胶型结构示意图
2) 凝胶型结构
2.1.1.2 石油沥青生产工艺概述
沥青的生产
汽油、柴油
馏分油
原油
常压炉 常压塔 减压炉 减压塔 沥青
常减压蒸馏工艺
沥青的生产
常减压蒸馏--氧化工艺
汽油、柴油
馏分油
原油 常压炉 常压塔
沥 青
减压炉 减压塔 氧化塔
原油→常压渣油→减压渣油→粘稠沥青
直馏沥青（Straight asphalt ）：原油蒸馏后所得到的复合
2.1 石油沥青
2.1.1 石油沥青的生产工艺简介插图
2.1.1.1石油的基属分类
分类指标：“关键馏分特性”和“含硫量”。
1) 关键馏分特性分类
关键馏分： “第一关键馏分”：常压下，250~275C的馏分 “第二关键馏分”：减压下（5.33kPa） ，275~300C的馏 分 特征参数：相对密度
特性因素K
2.1.2.3 沥青的胶体结构
胶体结构模型：
分散相——沥青质At吸附胶体R→胶团， 分散介质——饱和分S、芳香分A
沥青质是核心，一些沥青质聚集在一起，胶质吸附在表面，逐渐向 外扩散，而使沥青质的胶核溶于油分（饱和分＋芳香分）中。
1) 溶胶型结构
At的分子量低、数量少 ——直馏沥青、液体沥青
特点：高温粘度较低 冷却时为脆性固体 具有牛顿流动特性 （剪应力与剪变率呈线性）
相对密度 >0.8506;
特性因素 <11.5
相对密度>0. 9302;
特性因素 <11.5
基属分类：由两个关键馏分的特征参数和K确定
第一关键馏分基属
石油基属 石蜡基（P） 中间基（M） 环烷基（N）
第二 关键 馏分 基属
石蜡基 （P）
中间基 （M）
环烷基 பைடு நூலகம்N）
石蜡基（P）
石蜡—中间基 （P-M）
一定规格的石 油沥青。较好的变形能力，温度敏感性较大。
氧化沥青（oxidized asphalt）将空气通入热沥青中制得的一
种石油沥青较好的温度稳定性.
液体沥青（liquid asphalt）：在粘稠沥青中掺加煤油、汽油、
柴油
乳化沥青（Emulsifed asphalt）：水＋乳化剂＋沥青
2.1.2 石油沥青的化学组成和结构
沥青是黑色或暗黑色固体、半固体或粘稠状物 体，由天然或人工制造而得，主要为高分子烃 类组成，可溶于苯或二硫化炭。
沥青的分类：
按来源分类：
① 地沥青 天然沥青：湖沥青、岩沥青、海 底沥青 石油沥青：用石油经开采、精练 加工而得到的
② 焦油沥青
煤沥青 木沥青 页岩沥青
按用途分类：
道路沥青（paving asphalt）：主要用于道路建筑 水工沥青（hydraulic asphalt）：水力工程中修筑水坝、蓄水池等 管道防腐沥青（asphalt used as a protecting coating for piping) 建筑沥青（asphalt for roofing and waterroofing）
2.1.2.1 石油沥青的化学元素组成
主要化学元素：
碳C
氢 H 硫S 氧O
氮N
82~88% ； 8~11%； 0~6%； 0~1.5%； 0~1%
微量金属元素：钒、镍、铁、镁和钙
氢碳比： H /C
大庆：H /C =1.70 胜利： H /C =1.62 沙中： H /C =1.42
2.1.2.2 石油沥青的化学组分