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1、第六章建 筑 砂 浆教学目的：了解熟悉建筑砂浆的技术要求教学重点：掌握砌筑砂浆的配合比设计方法教学难点：砌筑砂浆的配合比设计方法教学方法： ppt 及板书教学过程：6.1 砌 筑 砂 浆用于砌筑块体材料（砖石头，砌块等）使之成为砌体的砂浆，称为砌筑砂浆。砌筑砂浆是砌体的重要组成部分。一、砌筑砂浆的组成为了保证砌筑砂浆的质量， 配制砂浆的各种组成材料应均满足一定的技术要求。1. 水泥水泥是砌筑砂浆中最主要的胶凝材料，常用的水泥有普通水泥，矿渣水泥，火山灰水泥，粉煤灰水泥，砌筑水泥和无熟料水泥等。在选用时应根据工程所在的环境条件选择适合的水泥品种。水泥标号的选择应使水泥标号 （强度）为砂浆强度等级
2、的45 倍为宜。由于砂浆强度要求不高，所以采用中， 低标号水泥配制砂浆较好。 若水泥标号过高， 会使砂浆中水泥用量不足而导致保水性不良。2. 细骨料砂是砌筑沙浆的骨料，其最大粒径不应超过灰缝厚度的1/41/5。通常砌筑砖砌体时，砂的最大粒径规定为2.5mm；砌石时可采用最大粒径5mm 的砂。为保证砂浆质量， 对砂中的粘土及淤泥量常做以下限制：M10 及 M10 以上的砂浆应不超过 5%；M2.5M7.5 的砂浆应不超过10%；M1 及 M1 以下的砂浆应不超15%20%。3. 掺合料及外加剂为了了改善砂浆的和易性， 可在砂浆中加入一些无机的细颗粒掺合料，如石灰，粘土，粉煤灰等。石灰须经过制成一
3、定稠度的膏体使用。粉煤灰若经过磨细后使用效果会更好。有时还可以采用微沫剂来改善砂浆的和易性。常用的微沫剂为松香热聚物、掺量为水泥重量的0.0050.01% 4. 水拌制砂浆应采用不含有害物质的洁净水，一般与混凝土用水要求相同。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 二、新拌砂浆的和易性新拌砂浆的和易性是指新拌砂浆是否易于施工并能保证质量的综合性质。和易性好的砂浆能比较容易地在砖石表面上铺砌成均匀的薄层，能很好的与地面粘结。新拌砂浆的和易
4、性包括流动性和保水性两个方面内容。1. 流动性（稠度）砂浆的流动性是指在自重和外力作用下流动的性能。流动性用砂浆稠度仪来测定，并用沉入度表示。沉入度值愈大，砂浆流动性愈大，愈容易流动。在选用砂浆的稠度时， 应根据砌体材料的种类、 施工条件、 气候条件等因素来决定。2. 保水性砂浆的保水性是指砂浆能够保持水分的性能。保水性好的砂浆无论是运输，静置铺设在底面上， 水都不会很快从砂浆中分离出来，仍保持着必要的稠度。 在砂浆中保持一定数量的水分， 不但易于操作， 而且还可以使水泥正常水化，保证了砌体强度。为了使砂浆具有良好的保水性，可掺入一些细微颗粒材 （石灰膏， 磨细粉煤灰）或微沫剂等。砂浆的保水性
5、以 “ 分层度 ” 表示。保水性好的砂浆，其分层度应在12cm。分层度大于 2cm 时砂浆的保水性差，易于离析；小于1cm 的砂浆过于粘稠不便于施工。三、 硬化后砂浆的性质硬化后的砂浆应具有一定的抗压强度。抗压强度是划分砂浆等级的主要依据。砂浆的强度等级是以边长为70.7mm 立方体试件，在标准养护条件下，用标准实验方法测得28 天龄期的抗压强度值(MPa)来确定的，并划分为M0.4 、M1.0 、M2.5 、M5.0 、M7.5 、M10 、M15、 M20 等 8 个等级，其中常用的有 M1.0 、M2.5 、M7.5 和 M10。砌筑砂浆的强度与表面材料吸水性有关。铺砌在密实表面 （如砌
6、筑毛石） 的砂浆，影响强度的因素与混凝土相同。6.2 抹 面 砂 浆抹面砂浆也称抹灰砂浆，其涂抹建筑物内、外表面，既可保护建筑物，又可使表面具有一定的使用功能（装饰、防水、保温、吸声、耐酸等）。常按使用功能将砂浆分为普通抹面砂浆，防水砂浆，装饰砂浆和特殊用途砂浆（防水，绝热，耐酸，吸声等）。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 一、 普通抹面砂浆普通抹面沙浆主要是为了保护建筑物，并使表面平整美观。 抹面砂浆与砌筑砂浆不同， 主要要求的
7、不是强度， 而是与底面的粘结力。 所以配制时需要胶凝材料数量较多，并应具有良好的和易性，以便操作。为了 保证抹灰表面平整，避免裂缝、 脱落等现象， 通常抹面应分两层或三层进行施工。各层抹灰要求不同，所以每层所用的砂浆也不一样。底层砂浆主要起与基层粘结的作用。砖墙底层多用石灰砂浆； 有防水、防潮要求时用水泥砂浆； 板条墙及顶棚的底层抹灰多用混合砂浆或石灰砂浆；混凝土面底层抹灰多用水泥砂浆或混合砂浆。中层抹灰主要起找平作用，多用混合砂浆或石灰砂浆。面层主要起装饰作用， 砂浆中适宜用细砂。 面层抹灰多用混合砂浆、 麻刀石灰浆、纸筋石灰浆。在容易碰撞或潮湿部位的面层，如墙裙、踢脚板、雨蓬、水池、窗台等
8、均应采用水泥砂浆。6.3 其他砂浆一、 防 水 砂 浆防 水 砂 浆是构成某些建筑物底下工程、水池、地下管道、沟渠等要求不透水性的防水层的基本材料。防水砂浆的配制有如下两种方法：1. 普通防水砂浆普通防水砂浆一般采用325 号以上的普通水泥， 级配良好的中砂， 按 1：23的比例，并控制水灰比在0.50.55范围内，即可适用于一般防水工程。2. 掺防水剂的防水砂浆这种防水砂浆通常在水泥沙浆中掺入防水剂而成。常用的防水剂有氯化物金属盐类防水剂（主要由氯化钙和氯化铝组成）、水玻璃类防水剂（一水玻璃为基料家二种或四种矾所组成） 和金属皂类减水剂等。 防水剂掺入砂浆中， 能促使砂浆结构密实或者能堵塞砂
9、浆中的毛细孔。防水砂浆的防水效果在很大程度上决定于施工质量。涂抹时一般分五层， 每约 5mm，每层在初凝前要用抹子压实，最后一层要压光，才能取得良好的防水效果。二、 装 饰 砂 浆6.4 本章小结本章主要讲述的建筑砂浆有砌筑砂浆、抹面砂浆、 及其他特殊砂浆。 砂浆实质上就是一种混凝土。 它在工程中用量也很大。 它与混凝土有很多的共性， 注意了解各种砂浆的配制方法及用途。第七章墙体与屋面材料精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 教学目的
10、：了解熟悉砌筑墙体的三大类材料教学重点：掌握烧结普通砖的；主要技术性质；教学难点：各类材料的品种、技术性质及应用范围。教学方法： ppt 及板书教学过程：7.1 砌 墙 砖一、烧结普通砖 (GB510198) 烧结普通砖是以粘土、 页岩、煤矸石、粉煤灰为主要原料， 经过制备，成型、干燥和灼烧而成的。1 技术要求规格标准尺寸： 240mm115mm53mm 外观质量条面高度差、弯曲程度、杂质突出、缺棱掉角、裂纹长度、色泽均匀强度等级烧结普通砖根据10 块砖样的抗压强度平均值、强度标准值和单块最小抗压强度值，分为MU30，MU25，MU20，MU15，MU10 五个强度等级。其强度值应符合下表的规
11、定。评级项目：尺寸偏差，外观质量石灰爆裂，泛霜，强度产品等级：优级品 (A)、一等品（ B）合格品 (C) 2、应用承重墙、非承重墙、柱、拱、窑炉、基础等。二. 烧结多孔砖 (GB135442000) 三.烧结空心砖 (GB1354592) 1、规格有 290mm190mm90mm 和 240mm180mm115mm两种规格孔洞率一般在 35以上。砌筑时，孔洞水平方向放置，故又称为水平孔空心砖。2、强度等级按抗压强度划分： 5.0、3.0、2.0 (MPa) 3、密度分级按干密度 (kg/m3)划分：800、900、1100 4、产品等级按强度、尺寸、外观、物理性能划分：优等品 (A)、一等品
12、 (B)、合格品 (C) 5、特点：轻质、强度低、绝热；节土节能6、应用 非承重的填充墙，如多层建筑内隔墙或框架结构的填充墙等。四、 非烧结砖精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 31 页 - - - - - - - - - - A、粉煤灰砖粉煤灰砖是以粉煤灰和石灰为主要原料，掺入适量石膏和炉渣， 加水混合拌成坯料，经陈伏、轮碾、加压成型，再经常压或高压蒸汽养护而制成的实心砖，呈深灰色，表观密度约为1500kg/m3。强度等级： 20、15、10、7.5 产品等级：优等品、一等品、合
13、格品B、灰砂砖灰砂砖是用石灰和天然砂经混合搅拌、陈伏、轮碾、加压成型、蒸压养护而制得的砖。其表观密度为1800900kg/m3。强度等级：MU25、MU20、MU15、MU10 产品等级：优等品、一等品、合格品此类砖可用于工业与民用建筑的墙体和基础。但不得用于长期受热高于200和受急冷、急热交替作用或有酸性介质侵蚀的建筑部位，也不宜用于有流水冲刷的部位。7.2 建筑砌块1. 粉煤灰砌块粉煤灰砌块是以粉煤灰、石灰、石膏、和骨料为原料；加水搅拌、振动成型、蒸汽养护而成的密实砌块，有880380240 和 880430240 两种。砌块按外观质量、尺寸偏差和干缩性能分为一等品（B）和合格品（ C）
14、，并按其产品名称、规格、强度等级、产品等级和标准编号顺序进行标记。粉煤灰砌块适用于砌筑民用和工业建筑墙体和基础。2、混凝土小型空心砌块 (GB8239-87) 1）规格长高宽(mm) 尺寸： 390190190 空心率： 25% 2）强度等级按平均值、最小值划分：MU3.5、5.0、7.5、10.0、15.0 3）应用低层、中层建筑的内墙、外墙5、粉煤灰硅酸盐中型砌块(JC23891) 1）原料：粉煤灰、石灰、石膏、骨料2）工艺流程3）规格：长 高宽 (mm) 880(380、430)240 (属中型砌块 ) 4）强度等级按平均值、最小值划分：10 级、13 级相应强度值： 10、13MPa
15、5）应用建筑墙体、基础6. 蒸压加气混凝土砌块 (GB1196889) 原料：水泥 -矿渣 -砂 发气剂精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 水泥 -石灰 -砂 发气剂水泥 -石灰 -粉煤灰 发气剂工艺：强度级别按平均值、 最小值划分： 1.0，2.0，2.5，3.5，5.0，7.5 ，10.0(MPa) 容重级别按干容重 (kg/m3)划分： 03，04，05，06，07，08 特点：轻质、隔声、保温性能良好及施工方便等，但强度较低
16、。应用：低层建筑的承重墙、多层建筑的间隔墙和高层框架结构的填充墙。不能用于：基础、潮湿环境7.3 墙 用 板 材1. 水泥类墙用板材2. 石膏类墙用板材3. 植物纤维类墙用板材4. 复合类墙用板材第八章建筑钢材精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 教学目的：了解掌握建筑钢材的力学性能；教学重点：掌握钢材的冷加工强化以及钢材的标准与选用；教学难点：了解钢材的腐蚀原因及防止腐蚀的措施教学方法： ppt 及板书教学过程：8.1 钢的冶炼加工
17、与分类一、 钢的冶炼空气转炉炼钢法空气转炉炼钢法是以熔融状态的铁水为原料，在转炉底部或侧面吹入高压热空气，使杂质在空气中氧化而被除去。其缺点是在吹炼过程中， 易混入空气中的氮、氢等有害气体，且熔炼时间短，化学成分难以精确控制，这种钢质量较差，但成本较低，生产效率高。（二）氧气转炉炼钢法氧气转炉炼钢法是以熔融铁水为原料，用纯氧代替空气， 由炉顶向转炉内吹入高压氧气， 能有效地除去磷、 硫等杂质，使钢的质量显著提高， 而成本却较低。常用来炼制优质碳素钢和合金钢。（三）平炉炼钢法以固体或液体生铁、铁矿石或废钢作原料，用煤气或重油为燃料进行冶炼。平炉钢由于熔炼时间长，化学成分可以精确控制，杂质含量少，
18、成品质量高。其缺点是能耗大、成本高、冶炼周期长。（四）电炉炼钢法电炉炼钢法是以生铁或废钢原料，利用电能迅速加热，进行高温冶炼。其熔炼温度高，而且温度可以由调节，清除杂质容易。因此，电炉钢的质量最好，但成本高。主要用于冶炼优质碳素钢及特殊合金钢。在铸锭冷却过程中， 由于钢内某些元素在铁的液相中的溶解度高于固相，使这些元素向凝固较迟的钢锭中心集中，导致化学成分在钢锭截面上分布不均匀，这种现象称为化学偏析， 其中尤以硫、 磷最为严重。 偏析现象对钢的质量有很大影响。二、钢的分类钢的品种繁多，分类方法很多，通常有按化学成分、质量、用途等几种分类方法。钢的分类见表8.1.1。表 8.1.1 钢的分类精品
19、资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 分 类方法类别特性按 化学成 分分类碳素钢低碳钢含碳量 0.60合金钢低合金钢合金元素总含量 10按 脱氧程 度分类沸腾钢脱氧不完全，硫、磷等杂质偏析较严重，代号为“F”镇静钢脱氧完全，同时去硫，代号为“Z”半镇静钢脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，代号为“B”特殊镇静钢比镇静钢脱氧程度还要充分彻底，代号为“TZ”按 质量分类普通钢含硫量 0.0550.065，含磷量 0.045 0.085优质钢含硫量
20、 0.030.045，含磷量 0.0350.045高级优质钢含硫量 0.020.03，含磷量 0.0270.035按 用途分类结构钢工程结构构件用钢、机械制造用钢工具钢各种刀具、量具及模具用钢特殊钢具有特殊物理、 化学或机械性能的钢， 如不锈钢、耐热钢、耐酸钢、耐磨钢、磁性钢等。目前，在建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金结构钢。8.2 建筑钢材的主要技术性能钢材的技术性质主要包括力学性能（抗拉性能、冲击韧性、耐疲劳和硬度等）和工艺性能（冷弯和焊接）两个方面。一、力学性能(一) 拉伸性能拉伸是建筑钢材的主要受力形式，所以拉伸性能是表示钢材性能和选用钢材的重要指标。将低碳钢（软钢）制
21、成一定规格的试件，放在材料试验机上进行拉伸试验，可以绘出如图 8.2.1 所示的应力一应变关系曲线。从图中可以看出，低碳钢受拉至精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 拉断，经历了四个阶段：弹性阶段（O 一 A） 、屈服阶段（ AB） 、强化阶段（ B一 C）和颈缩阶段（ C 一 D） 。1. 弹性阶段曲线中 OA 段是一条直线，应力与应变成正比。2.屈服阶段AB 段称为屈服阶段。与B 下点（此点较稳定、易测定）对应的应力称为屈服点（屈
22、服强度），用 s 表示。3. 强化阶段当应力超过屈服强度后， B 一 C 呈上升曲线，称为强化阶段。对应于最高点C的应力值（ b）称为极限抗拉强度，简称抗拉强度。（二）塑性建筑钢材应具有很好的塑性。钢材的塑性通常用伸长率和断面收缩率表示。伸长率（ ）即如下计算。伸长率是衡量钢材塑性的一个重要指标，越大说明钢材的塑性越好。而一定的塑性变形能力， 可保证应力重新分布， 避免应力集中， 从而钢材用于结构的安全性越大。（三) 冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载而不被破坏的能力。钢材的冲击韧性是用有刻槽的标准试件， 在冲击试验机的一次摆锤冲击下，以破坏后缺口处单位面积上所消耗的功（ J/cm2）来表示
23、，其符号为k。试验时将试件放置在固定支座上，然后以摆锤冲击试件刻槽的背面，使试件承受冲击弯曲而断裂。k 值越大，冲击韧性越好。对于经常受较大冲击荷载作用的结构，要选用k 值大的钢材。影响钢材冲击韧性的因素很多，如化学成分、冶炼质量、冷作及时效、环境温度等。（四）耐疲劳性一般把钢材承受交变荷载106107 次时不发生破坏的最大应力作为疲劳强度。 设计承受反复荷载且需进行疲劳验算的结构时，应了解所用钢材的疲劳极限。（五）硬度硬度是指金属材料在表面局部体积内，抵抗硬物压入表面的能力。较常用的方法是布氏法，其硬度指标是布氏硬度值。各类钢材的 HB 值与抗拉强度之间有一定的相关关系。材料的强度越高， 塑
24、性变形抵抗力越强， 硬度值也就越大。 由试验得出， 其抗拉强度与布氏硬度的经验关系式如下：当 HB175 时， b 0.35HB根据这一关系，可以直接在钢结构上测出钢材的HB 值， 并估算该钢材的b。工艺性能（一） 冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力。钢材的冷弯性能指标是以试件弯曲的角度（ ）和弯心直径对试件厚度（或直径）的比值（d ）来表示。钢材的冷弯试验是通过致敬（或厚度）为的试件，采用标准规定的弯心直径 d(d=n), 弯曲到规定的弯曲角（ 180 或 90 ）时，试件的弯曲处不发生裂缝、裂断或起层，即认为冷弯性能合格。 钢材弯曲时的弯曲角度愈大， 弯心直径愈小，则表示其
25、冷弯性能愈好。图8.2.4 为弯曲时不同弯心直径的钢材冷弯试验。（二）焊接性能钢材的可焊性是指钢材是否适应通常的焊接方法与工艺的性能。可焊性好的钢材指易于用一般焊接方法和工艺施焊，焊口处不易形成裂纹、 气孔、夹渣等缺陷；焊接后钢材的力学性能，特别是强度不低于原有钢材，硬脆倾向小。钢材可焊性能的好坏，主要取决于钢的化学成分。含碳量高将增加焊接接头的硬脆性，含碳量小于 0.25的碳素钢具有良好的可焊性。（三）冷加工性能及时效处理1. 冷加工强化处理建筑工地或预制构件厂常用的方法是冷拉和冷拔。冷拉是将热轧钢筋用冷拉设备加力进行张拉，使之伸长。钢材经冷拉后倔服强度可提高 2030，可节约钢材 1020
26、，钢材经冷拉后屈服阶段缩短，伸长率降低，材质变硬。冷拔是将光面圆钢筋通过硬质合金拔丝模孔强行拉拔，每次拉拔断面缩小应在 10以下。经过一次或多次冷拔后的钢筋，表面光洁度高，屈服强度提高4060，但塑性大大降低，具有硬钢的性质。2. 时效钢材经冷加工后，在常温下存放1520d 或加热至 100200，保持 2h 左右，其屈服强度、抗拉强度及硬度进一步提高，而塑性及韧性继续降低，这种现象称为时效。前者称为自然时效，后者称为人工时效。8.3 建筑钢材的标准与选用建筑工程用钢有钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢两类，前者主要应用型钢和钢板，后者主要采用钢筋和钢丝。一、 钢结构用钢（一） 碳素结构钢（非合金
27、钢）精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 1. 碳素结构钢的牌号及其表示方法碳素结构钢的牌号由四个部分组成：屈服点的字母（Q） 、屈服点数值（ Nmm2） 、质量等级符号（ A、B、C、D） 、脱氧程度符号（ F、B、Z、TZ） 。碳素结构钢的质量等级是按钢中硫、磷含量由多至划分的，随A、B、C、D 的顺序质量等级逐级提高。当为镇静钢或特殊镇静钢时，则牌号表示“Z”与“TZ”符号可予以省略。按标准规定，我国碳素结构钢分五个牌号， 即
28、 Q195、 Q215、 Q235、 Q255 和 Q275。例如 Q235A F，它表示：屈服点为 235Nmm2的平炉或氧气转炉冶炼的A 级沸腾碳素结构钢。2. 碳素结构钢的技术要求按照标准 GB70088 规定，碳素结构钢的技术要求包括化学成分、力学性能、冶炼方法、交货状态、表面质量等五个方面。各牌号碳素结构钢的化学成分及力学性能应分别符合表8.3.1、表 8.3.2 的要求。表 8.3.1 碳素结构钢的化学成分(GB700-88) 3. 碳素结构钢各类牌号的特性与用途建筑工程中常用的碳素结构钢牌号为Q235，由于该牌号钢既具有较高的强度，又具有较好的塑性和韧性， 可焊性也好， 故能较好
29、地满足一般钢结构和钢筋混凝土结构的用钢要求。其中 Q235A 级钢，一般仅适用于承受静荷载作用的结构，Q235C 和 D 级钢可用于重要焊接的结构。另外，由于Q235D 级钢含有足够的形成细晶粒结构的元素，同时对硫、磷有害元素控制严格，故其冲击韧性很好，具有较强的抗冲击、振动荷载的能力，尤其适宜在较低温度下使用。Q195和 Q215 号钢常用作生产一般使用的钢钉、铆钉、螺栓及铁丝等；Q255及 Q275号钢多用于生产机械零件和工具等。（二）低合金高强度结构钢低合金高强度结构钢是在碳素钢结构钢的基础上，添加少量的一种或多种合金元素（总含量纵向弦向径向边材心材三、强度1、强度特征及应用2、强度影响
30、因素含水量：评定强度的标准含水率 12% 荷载时间环境温度温度提高，细胞壁中胶结物质会软化，强度下降。缺陷：木节、斜纹偏心、裂纹、腐朽虫害木材的强度是以无缺陷标准试件测得的，而实际木材在生长、 采伐、加工和使用过程中会产生一些缺陷， 如木节、裂纹和虫蛀等， 这些缺陷影响了木材材质的均匀性， 破坏了木材的构造， 从而使木材的强度降低， 其中对抗拉和抗弯强度影响最大。9.3 木材的尺寸检量和材积计算一、 木材的种类二、 杉原条的尺寸检量和材积计算三、 原木的尺寸检量和材积计算四、 锯材的尺寸检量和材积计算五、 材积表9.4 木材的应用（见教材 P175）9.5 木材的处理（见教材 P177）9.6
31、 本章小结本章讲述的木材是属植物类中最重要的有机材料之一。它在工程中用量很大。 它与其他建筑材料相比有其特殊性，既有优点也有局限性， 注意了解各种木材的分类，特性及在建筑中应用和防护处理的方法。精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 第十章沥青与沥青混合料教学目的：了解石油沥青的组成、结构及技术性质；教学重点：掌握熟悉沥青的改性方法；教学难点：掌握各种新型防水材料。教学方法： ppt 及板书教学过程：10.1 石油沥青石油沥青是一种有
32、机胶凝材料，在常温下呈固体、 半固体或粘性液体状态。 颜色为褐色或黑褐色。由于其化学成分复杂，为便于分析和实用，常将其物理、化学性质相近的成分归类为若干组，称为组分。不同的组分对沥青性质的影响不同。通常将沥青分为油分、 树脂质和沥青质三组分组成，此外，沥青中常含有一定量的固体石蜡。1 油分为沥青中最轻的组分， 呈淡黄至红褐色， 密度为 0.71g/cm3 。它能溶于大多数有机溶剂，如丙酮、苯、三氯甲烷等，但不溶于酒精。在石油沥青中，含量为4060。油分使沥青具有流动性。2 树脂质为密度略大于 1g/cm3 的黑褐色或红褐色粘稠物质。能溶于汽油、三氯甲烷和苯等有机溶剂，但在丙酮和酒精中溶解度很低
33、。在石油沥青中含量为1530。它使石油沥青具有塑性于粘结性。3 沥青质为密度大于 1g/cm3 的固体物质，黑色。不溶于汽油、酒精，但能溶于二硫化碳和三氯甲烷中。在石油沥青中含量为10 30。它决定石油沥青的温度稳定性和粘性。4 固体石蜡它会降低沥青的粘结性、 塑性、温度稳定性和耐热性。 由于存在于沥青油分中的蜡是有害成分，故常采用氯盐处理或高温吹氧、溶剂脱蜡等方法处理。石油沥青中的各组分是不稳定的。在阳光、空气、水等外界因素作用下，各组分之间会不断演变，油分、树脂质会逐渐减少，沥青质逐渐增多，这一演变过程称为沥青的老化。 沥青老化后， 其流动性、塑性变差， 脆性增大，使沥青失去防水、防腐效能
34、。10.2 石油沥青的技术性质及应用一、技术性质精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 1 粘滞性（或称粘性）粘滞性使反映沥青材料在外力作用下，其材料内部阻碍产生相对流动的能力。 液态石油沥青的粘滞性用粘度表示。 半固体或固体沥青的粘性用针入度表示。粘度和针入度使沥青划分牌号的主要指标。粘度是液体沥青在一定温度（25或 60）条件下，经规定直径（3.5mm或 10mm）的孔，漏下50mL 所需的秒数。其测定示意图如图7.2.1 所示。
35、粘度常以符号dtC表示，其中 d 为孔径（mm） ，t 为试验时沥青的温度（） 。dtC代表在规定的 d 和 t 条件下所测得的粘度值。粘度大时，表示沥青的稠度大。针入度是指在温度为25的条件下，以质量100g 的标准针，经 5s 沉入沥青中的深度（ 0.1mm 称 1 度）来表示。针入度测定示意图见图10.2.2。针入度值大，说明沥青流动性大，粘性差。针入度范围在5200 度之间。按针入度可将石油沥青划分为以下几个牌号：道路石油沥青牌号有200、 180、140、100 甲、100 乙、60 甲、60 乙等号；建筑石油沥青牌号有30、10 等号；普通石油沥青牌号有75、65、55 等号。2
36、塑性塑性是指沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后仍能保持变形后的形状不变的性质。沥青的塑性用 “ 延伸度 ” （或称延度）表示。按标准试验方法，制成“8”形标准试件，试件中间最狭处断面积为1cm2 ，在规定温度（一般为25）和规定速度（ 5cm/min）的条件下在延伸仪上进行拉伸，延伸度以试件拉细而断裂时的长度（ cm）表示。沥青的延伸度越大，沥青的塑性越好。延伸度测定示意图见图 10.2.3。3 温度敏感性温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。温度敏感性较小的石油沥青，其粘滞性、塑性随温度的变化较小。温度敏感性常用软化点来表示， 软化点是沥青材料由固体状态转变为
37、具有一定流动性的膏体时的温度。软化点可通过“ 环球法 ” 试验测定（如图10.2.4） 。将沥青试样装入规定尺寸的铜环B 中，上置规定尺寸和质量的钢球a，再将置球的铜环放在有水或甘油的烧杯中，以5/min 的速率加热至沥青软化下垂达25mm时的温度（），即为沥青软化点。不同沥青的软化点不同，大致在25100之间。软化点高，说明沥青的耐热性能好，但软化点过高，又不易加工；软化点低的沥青，夏季易产生变形，甚至流淌。4 大气稳定性精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 19 页，共 31 页 - - -
38、 - - - - - - - 是指石油沥青在热、阳光、 氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，它反映沥青的耐久性。大气稳定性可以用沥青的蒸发减量及针入度变化来表示，即试样在 160温度加热蒸发5h 后的质量损失百分率和蒸发前后的针入度比两项指标来表示。蒸发损失率越小， 针入度比越大，则表示沥青的大气稳定性越好。二、石油沥青的应用在选用沥青材料时， 应根据工程类别及当地气候条件，所处工作部位来选用不同牌号的沥青。道路石油沥青主要用于道路路面或车间地面等工程，一般选用粘性较大和软化点较高的石油沥青。建筑石油沥青主要用作制造防水材料、防水涂料和沥青嵌缝膏。 它们绝大部分用于屋面及地下防水、
39、沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。普通石油沥青由于含有较多的蜡，故温度敏感性较大， 在建筑工程上不宜直接使用，可以采用吹气氧化法改善其性能。1、沥青的掺配使用当单独用一种牌号的沥青不能满足工程的耐热性要求时，可以用同产源的两种或三种沥青进行掺配。两种沥青掺配量可按下式计算：较硬沥青掺量（） 100较软沥青掺量 2、改性沥青通常，普通石油沥青的性能不一定能全面满足使用要求，为此，常采取措施对沥青进行改性。 性能得到不同程度改善后的新沥青，称为改性沥青。 改性沥青可分为橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶、树脂并用改性沥青、再生胶改性沥青和矿物填充剂改性沥青等数种。2.1 橡胶改性沥青（1）氯丁橡胶改
40、性沥青（2）丁基橡胶改性沥青（3）再生橡胶改性沥青（4）SBS 热塑性弹性体改性沥青2.2 合成树脂类改性沥青（1）古马隆树脂改性沥青（2）聚乙烯树脂改性沥青（3）环氧树脂改性沥青（4）APP、APAO 改性沥青10.3 沥青混合料沥青混合料是一种粘弹塑性材料。它不仅具有良好的力学性质， 而且具有一精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 20 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 定的高温稳定性和低温柔韧性；用它铺筑的路面平整， 无接缝， 而具有一定的粗糙度；路面减震、吸声、无
41、强烈反光，使行车舒适，有利于行车安全；此外，沥青混合料施工方便，不需养护，能及时开放交通，且能再生利用。因此，沥青混合料广泛应用于高速公路、 干线公路和城市道路路面。 据统计， 我国已建或在建的高速公路路面 90以上采用沥青混合料路面。沥青混合料是用适量的沥青材料与一定级配的矿质集料经过充分拌和而形成的混合物。将这种混合物加以摊铺、碾压成型，即成为各种类型的沥青路面。1 沥青混合料的种类按沥青混合料中剩余空隙率大小的不同，可分为开式沥青混合料、半开式沥青混合料和密实式沥青混合料。按矿质集料级配类型，可分为连续级配沥青混合料和间断级配沥青混合料。按沥青混合料施工温度，可分为热拌沥青混合料和常温沥
42、青混合料。2 热拌沥青混合料的结构与强度热拌沥青混合料的特点是在施工过程中，将沥青加热至150170，矿质集料加热至160180，在热态下拌制成沥青混合料，并在热态下摊铺、压实成路面。经过这样拌制而得到的混合料，沥青能更好的包裹在矿质集料表面，铺筑的路面有较高的强度，且耐久性更好。2.1 沥青混合料的组成结构沥青混合料主要由矿质集料、沥青和空气三相组成，同时还含有水分，是典型的多相多成分体系。根据粗、细集料的比例不同，其结构组成有三种形式，即悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。如图10.3.1所示：2.2 沥青混合料强度的影响因素（1）集料的性状与级配集料颗粒表面的粗糙度和颗粒形状，对沥
43、青混合料的强度有很大影响。集料表面越粗糙、 凹凸不平， 制成的沥青混合料的强度越高。集料颗粒的形状以接近立方体、呈多棱角为好。间断密级配沥青混合料内摩擦力大，而具有高的强度；连续级配的沥青混合料，由于其粗集料的数量太少，呈悬浮状态分布，因而它的内摩擦力较小，强度较低。（2）沥青混合料的粘度与用量沥青的粘度越大，抵抗剪切变形的能力越强。适当增加沥青用量，将会改善混合料的胶结性能，但当沥青用量进一步增加时，就会出现塑性变形。因此，混合料中存在最佳沥青用量。（3）矿粉的品种与用量精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - -
44、 - - -第 21 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 碱性矿粉（如石灰石）与沥青亲和性良好，能形成较强的粘结性能；而由酸性石料磨成的矿粉则与沥青亲和性较差。适量提高矿粉掺量，有利于提高沥青混合料的强度。一般来说，矿粉与沥青之比以在 0.81.2 范围为宜。3 沥青混合料的技术性质沥青混合料的路面性能主要有：（1）高温稳定性（2）低温抗裂性（3）耐久性（4）抗滑性（5）水稳定性（6）施工和易性10.4 热拌沥青混合料的配合比设计热拌沥青混合料的配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。1 目标配合比设计1.1 矿质混合料的组成设计（1）确定沥
45、青混合料类型根据公路等级、路面类型及所处的结构层次等， 按表 10.4.1选择沥青混合料类型。表 10.4.1 沥青混合料类型结构层次高速公路、一级公路城市快速路、主干路其他等级公路城市道路与其他道路工程三层式路面两层式路面上面层AC-13 AK-13 SMA-13 AC-16 AK-16 SMA-16 AC-20 AC-13 AK-13 SMA-13 AC-16 AK-16 SMA-16 AC-13 SMA-13 AC-16 SMA-16 AC-13 AK-13 SMA-13 AC-16 AK-16 SMA-16 AC-20 中面层AC-20 AC-25 - - AC-20 AC-25 下面
46、层AC-25 AC-30 AC-20 AC-25 AC-30 AC-20 AM-25 AC-25 AM-30 AC-25 AM-25 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 22 页，共 31 页 - - - - - - - - - - AC-30 AC-30 AM-3 （2）确定矿质混合料的级配范围根据已确定的沥青混合料类型，查表10.4.1，确定所需矿料的级配范围。（3）检测组成材料的原始数据根据现场取样， 对粗集料、 细集料和矿粉进行筛分试验，分别绘出各组成材料的筛分曲线，同时测出各组成材料
47、的表观密度。（4）计算矿质混合料配合比根据各组成材料的试验结果， 借用计算机或采用图解法， 求出各组成材料用量的比例关系，并使合成的配合比符合以下要求：1）合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限，尤其应使0.075mm，2.36mm 和4.75mm 筛孔的通过量接近设计级配范围的中限。2）对交通量大、轴载重的道路，宜偏向级配范围的下限。对中小交通或人行道路等，宜偏向级配范围的上限。3）合成的级配曲线应接近连续级配或有合理的间断级配，不得有过多的犬牙交错。当经过再三调整， 仍有两个以上的筛孔超出级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。1.2 沥青最佳用量的确定一般采用马歇尔试验法来确定
48、沥青最佳用量（1）根据表 10.4.1 所列的沥青用量范围及实践经验，估计适宜的沥青用量（或油石比） 。（2）以估计沥青用量为中值，按0.5间隔上下变化，取5 个不同的沥青用量，拌和均匀，制成马歇尔试件。（3）测定试件的密度，并计算空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标，进行体积组成分析。（4）进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度和流值这两个力学指标。（5）以沥青用量为横坐标，以实测密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值为纵坐标，分别将试验结果点入图中，连成圆滑的曲线。如图10.4.1 所示。注意，选择的沥青用量范围应使密度及稳定度曲线出现峰值。（6）从图 10.4.1 中求取相应于密度最大值的沥青
49、用量为a1 ；相应于稳定度最大值的沥青用量为a2 ；及相应于规定空隙率范围的中值的沥青用量a3 ，按下式计算三者的平均值作为最佳沥青用量的初始值OAC1 ：OAC1（a1a2a3）/3 （7）根据沥青混合料马歇尔试验技术标准，确定各关系曲线上沥青用量范围，精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 23 页，共 31 页 - - - - - - - - - - 取各沥青用量范围的共同区间，即为沥青最佳用量范围OACminOACmax ，求其中值 OAC2 。OAC2（OACminOACmax）/2 （
50、8）按最佳沥青用量初始值OAC1 ，在图 7.4.1 中取相应的各项指标值，当各项指标均符合表107 中的各项马歇尔试验技术标准时，由OAC1 和 OAC2 综合确定最佳沥青用量（ OAC） 。当不能符合表 107 的规定时，应重新进行级配调整和计算，直至各项指标均符合要求。（9）由 OAC1 和 OAC2 综合确定最佳沥青用量（OAC）时，宜根据实践经验、道路等级、气候条件等，按下列步骤进行：1）一般情况下，取OAC1 和 OAC2 的中值作为最佳沥青用量（OAC） 。2）对热区道路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路、城市快车道、主干路，预计有可能造成较大车辙的情况下，可在OAC1 与下限