《最新常用建筑材料_第7章PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《最新常用建筑材料_第7章PPT课件.ppt（40页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、常用建筑材料_第7章土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 7.1 .1 概概 述述 1.1.定义定义 沥沥青青材材料料是是由由一一些些极极其其复复杂杂的的高高分分子子的的碳碳氢氢化化合合物物和和这这些些碳碳氢氢化化合合物物的的非非金金属属（氧氧、硫硫、氮氮）的的衍衍生生物物所所组组成成的的混混合物。合物。在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。2土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 土
2、土木木工工程程系系第七章 沥青材料 土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 7.2.3 7.2.3 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质 1.1.物理常数物理常数 2.2.粘滞性粘滞性 3.3.延性延性 4.4.温度敏感性温度敏感性5.5.耐久性耐久性6.6.安全性安全性7.7.其他性质其他性质9土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 1.1.物理常数物理常数 （1 1）密度）密度在规定温度条件下，单位体积的质量。在规定温度条件下，单位体积的质量。单位：单位：kg/mkg/m3 3或或 g/cm g/cm3 3。我国现行试验方法规定测定我国现行试验方法规定测定1515下沥青密度。下沥青密度。（2
3、2）相对密度）相对密度在规定温度下，沥青质量与同体积水质量在规定温度下，沥青质量与同体积水质量 之比。之比。我国现行方法规定测定我国现行方法规定测定2525下下的相对密度。的相对密度。沥青沥青1515密度与密度与2525相对密度之间的换算公式：相对密度之间的换算公式：沥青与水的相对密度（沥青与水的相对密度（25/2525/25）=沥青的密度（沥青的密度（1515）0.9960.99610土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 2.2.粘滞性粘滞性 反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力，反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力，简称为粘性，以绝对粘度表示。简称为粘性，以绝对粘度表示
4、。沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不适于作为工程试验，因此，工程中通常采用适于作为工程试验，因此，工程中通常采用条件粘度条件粘度反映沥反映沥青的粘性。青的粘性。条件粘度条件粘度 针入度针入度（适应粘稠石油沥青）（适应粘稠石油沥青）液体沥青的粘度液体沥青的粘度（适应液体石油沥青）（适应液体石油沥青）11土土木木工工程程系系第七章 沥青材料（1 1）针入度）针入度1 1）针入度的定义）针入度的定义针入度针入度在规定温度条在规定温度条件下，以规定质量的标准件下
5、，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥针经过规定的时间贯入沥青试样的深度，青试样的深度，单位：单位：0.1mm0.1mm。常用试验条件：常用试验条件：规定温度：规定温度：2525 标准针质量：标准针质量：100g100g 贯入时间：贯入时间：5s5s12土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 2 2）表示方法）表示方法：P P（2525，100g100g，5s5s）。3 3）表征意义）表征意义 沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是目前我国粘稠石油沥青的入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标分级指标。标号：一般取针入度的平均值。标号：一般取针入
6、度的平均值。例如：例如：9090号沥青，针入度范围为号沥青，针入度范围为8080（.mmmm）110 110号沥青，针入度范围为号沥青，针入度范围为8080（.mmmm）13土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 3.3.延性延性 是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，以形的总能力，以延度延度作为条件延性的表征指标。作为条件延性的表征指标。（1 1）延度的）延度的定义定义 延度延度将沥青试样制成将沥青试样制成8 8字形标准试件，采用延度仪，在规字形标准试件，采用延度仪，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：定拉伸速度和
7、规定温度下拉断时的长度，单位：cmcm。规定条件为：试验温度有规定条件为：试验温度有00、1515、2525三种；三种；拉伸速度有拉伸速度有1 cm/min1 cm/min、5cm/min5cm/min两种。两种。14土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 沥青延度测定示意图沥青延度测定示意图15土土木木工工程程系系第七章 沥青材料（2 2）延度的表示方法：）延度的表示方法：D D（T T，v v）其中，其中，T T为试验温度，为试验温度，v v为拉伸速度。为拉伸速度。（3 3）测定延度的意义）测定延度的意义 沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学
8、组分等有着密切的关系。的关系。研究表明：研究表明：随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相对降低。对降低。沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。16土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 4.4.温度敏感性温度敏感性 （1 1）软化点）软化点 （2 2）针入度指数）针入度指数 （3 3）脆点）脆点高温性能指标高温性能指标低温性能指标低温性能指标17土土木木工工程程系系第七章 沥青材料（
9、1 1）软化点）软化点 沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的熔点。沥青材料在由固态转变为液态的温有固定的熔点。沥青材料在由固态转变为液态的温度阶段是一种粘滞流动状态，在工程施工和使用中度阶段是一种粘滞流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升高而产生流动的状态，为保证沥青不致由于温度升高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏感性。常常采用软化点来表示沥青的温度敏感性。1 1）定义）定义 软化点软化点人为选定的沥青由固态到液态的转变温人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条件粘度。度范围中的一个条件粘度。18土土
10、木木工工程程系系第七章 沥青材料 2 2）测定方法）测定方法 我国现行试验方法要求采我国现行试验方法要求采用环与球法软化点。用环与球法软化点。如图，该法是将沥青试样如图，该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，环注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加热上置一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐渐软化，速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，称到下层金属板时的温度，称为软化点，单位：为软化点，单位：。表示：表示：T TR&BR&B 注意：初始温度注意：初始温度55 加热速度为加热速度为5/min5/min19土土木木工工程程系系第七章
11、 沥青材料 3 3）软化点的意义）软化点的意义 沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，又是沥青粘度的一种量度。又是沥青粘度的一种量度。20土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 （2 2）针入度指数）针入度指数 1 1）定义）定义 沥青的针入度指数沥青的针入度指数评价沥青技术性质的一个重要指标，评价沥青
12、技术性质的一个重要指标，既可以反映沥青的感温性，又可以划分沥青的胶体结构。既可以反映沥青的感温性，又可以划分沥青的胶体结构。2 2）公式）公式 针入度指数（针入度指数（Penetration IndexPenetration Index，简称，简称PIPI）是）是P.Ph.P.Ph.普普费（费（PfeiferPfeifer）和）和F.M.F.M.范范杜尔马尔（杜尔马尔（Van DoormaalVan Doormaal）等提）等提出的一种评价沥青感温性的指标。出的一种评价沥青感温性的指标。研究观点：沥青针入度值的对数（研究观点：沥青针入度值的对数（lgPlgP）与温度（）与温度（T T）具）具有
13、线性关系，表达式为：有线性关系，表达式为：21土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 式中：式中：AA为直线斜率，称为针入度为直线斜率，称为针入度-温度感应性系数。温度感应性系数。表示沥青针入度随温度的变表示沥青针入度随温度的变化率。化率。如图，如图，A A 值越高，沥青对温值越高，沥青对温度的敏感性越大度的敏感性越大。K K为截距（常数）。为截距（常数）。针入度针入度-温度感应性关系图温度感应性关系图22土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 A A值的求取公式：值的求取公式：根据已知的针入度值根据已知的针入度值P P（2525，100g100g，5s5s）和软化点和软化点T TR&BR&B 假
14、设软化点时的针入度值为假设软化点时的针入度值为 800 800（0.1mm0.1mm）（沥青达到软化点时，针入度一般为（沥青达到软化点时，针入度一般为60060010001000，0.1mm0.1mm）建立针入度建立针入度-温度感应性系数温度感应性系数A A的基本公式：的基本公式：存在问题：存在问题：针入度针入度-温度感应性系数温度感应性系数A A值为小数，使用不方便，值为小数，使用不方便，引入引入PIPI值的概念。值的概念。经验公式：经验公式：23土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 3 3）针入度指数的应用）针入度指数的应用 针入度指数愈大，表示沥青对温度的敏感性愈低。针入度指数愈大，表示
15、沥青对温度的敏感性愈低。划分沥青的胶体结构：划分沥青的胶体结构：PIPI-2-2者，属溶胶型沥青者，属溶胶型沥青PI=-2PI=-2+2+2之间者，属溶之间者，属溶-凝胶型沥青凝胶型沥青PIPI+2+2者，属凝胶型沥青者，属凝胶型沥青24土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 （3 3）脆点）脆点 沥沥青青材材料料在在低低温温下下受受到到瞬瞬时时荷荷载载时时常常表表现现为为脆脆性性破破坏坏，沥沥青脆性的测定极为复杂。青脆性的测定极为复杂。目前测试方法：采用弗拉斯（目前测试方法：采用弗拉斯（FraassFraass）脆点。）脆点。拉拉斯斯脆脆点点试试验验原原理理：将将沥沥青青试试样样在在一一个个标
16、标准准的的金金属属薄薄片片上上摊摊成成薄薄层层，将将其其置置于于脆脆点点仪仪内内并并使使其其稍稍稍稍弯弯曲曲。当当以以1/min1/min的的速速度度降降温温时时，沥沥青青薄薄膜膜的的温温度度随随之之逐逐渐渐降降低低，当当降降至至某某一一温温度度时时，沥沥青青薄薄膜膜在在规规定定弯弯曲曲条条件件下下会会出出现现一一个个或或多多个个裂裂缝缝，此时的温度即为沥青的此时的温度即为沥青的脆点脆点。25土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 我们讲述了石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。我们讲述了石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。表征这三项性质的表征这三项性质的三大指标三大指标为：为：针入度、延度、软化
17、点针入度、延度、软化点 是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标。26土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 5.5.耐久性耐久性（1 1）影响因素）影响因素 沥沥青青材材料料在在施施工工时时需需要要加加热热，工工程程完完成成投投入入使使用用过过程程中中又又要要长长期期经经受受大大气气、日日照照、降降水水、气气温温变变化化等等自自然然因因素素的的作作用用而而影响耐久性。影响耐久性。（2 2）沥青的老化）沥青的老化 1 1）定义：）定义：在上述因素的综合作用下会产生不可逆的化学变化，在上述因素的综合作用下会产生不可逆的化学变化，而导致工程性能逐渐劣化的过
18、程称为老化。而导致工程性能逐渐劣化的过程称为老化。2 2）评价方法：）评价方法：采用蒸发损失试验和薄膜加热试验。采用蒸发损失试验和薄膜加热试验。（沥青试样在（沥青试样在160160条件下，加热蒸发条件下，加热蒸发5h5h）27土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 3 3）评价指标：）评价指标：蒸发后沥青延度蒸发后沥青延度 28土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 6.6.安全性安全性 沥沥青青使使用用时时必必须须加加热热，由由于于沥沥青青在在加加热热过过程程中中挥挥发发出出的的油油会会与与周周围围的的空空气气组组成成混混合合气气体体，当当遇遇到到火火焰焰会会发发生生闪闪火火，此此时的温度称为时
19、的温度称为闪点闪点。若若继继续续加加热热，挥挥发发的的油油分分饱饱和和度度增增加加，与与空空气气组组成成的的混混合合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点燃点。评价指标：评价指标：闪点闪点。闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称COCCOC法）。法）。29土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 7.7.其他性质其他性质 为综合评价沥青的技术性能，还应全面地了解沥青的其他性为综合评价沥青的技术性能，还应全面地了解沥青的其他性质，如溶解度
20、、含蜡量、粘附性等。质，如溶解度、含蜡量、粘附性等。（1 1）溶溶解解度度：指指沥沥青青在在有有机机溶溶剂剂（三三氯氯乙乙烯烯、四四氯氯化化碳碳、苯苯等等）中中可可溶溶物物的的百百分分含含量量。可可以以反反映映沥沥青青中中起起粘粘结结作作用用的的有有效效成成分分的的含量。含量。（2 2）蜡蜡：性性脆脆，易易裂裂缝缝，对对沥沥青青的的生生产产和和使使用用都都有有重重要要的的影影响响。对对我我国国采采用用石石蜡蜡基基原原油油炼炼制制的的沥沥青青尤尤为为重重要要，含含蜡蜡量量将将直直接接影影响响沥青产品的质量。沥青产品的质量。（3 3）粘粘附附性性：评评价价石石料料的的化化学学等等级级，等等级级越越
21、高高，沥沥青青与与石石料料的的粘粘附性越强。附性越强。30土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 7.2.4 7.2.4 石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准 1.1.建筑石油沥青技术标准建筑石油沥青技术标准 标号：标号：建筑石油沥青按针入度值划分为建筑石油沥青按针入度值划分为4040号、号、3030号和号和1010号号 三个标号。三个标号。特点：特点：与道路石油沥青相比，针入度较小，延度较小，软化与道路石油沥青相比，针入度较小，延度较小，软化 点较高。点较高。技技术标术标准：准：建筑石油建筑石油沥沥青青GB/T494-98GB/T494-98的的规规定，定，见见下下表表：31土土木木工工程程系
22、系第七章 沥青材料 建筑石油沥青技术标准建筑石油沥青技术标准 试验项目试验项目1010号号3030号号4040号号针入度（针入度（2525，100g,5s100g,5s）/0.1mm/0.1mm101025252626353536365050延度（延度（2525，5cm/min5cm/min）不小于不小于/cm/cm1.51.52.52.53.53.5软化点（环球法）软化点（环球法）不小于不小于/959575756060溶解度（三氯乙烯、四氯化碳、溶解度（三氯乙烯、四氯化碳、苯）不小于苯）不小于/%/%99.599.5蒸发损失蒸发损失试验试验（163163、5h5h）质量损失质量损失不大于不大
23、于 /%/%1 1针入度比针入度比不小于不小于 /%/%6565闪点（闪点（COCCOC）不小于不小于/23023032土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 2.2.道路石油沥青技术标准道路石油沥青技术标准 道路石油道路石油沥沥青的青的质质量量应应符合道路石油符合道路石油沥沥青技青技术标术标准。准。沥沥青青结结合料各个等合料各个等级级的适用范的适用范围围、适宜的气候分区、适宜的气候分区应应如如下下表。表。沥沥青青等等级级A A级沥青级沥青各个等级的公路，适用于任何场合和层次各个等级的公路，适用于任何场合和层次B B级沥青级沥青1.1.高高速速公公路路、一一级级公公路路沥沥青青下下面面层层及及以
24、以下下的的层层次次，二级及二级以下公路的各个层次二级及二级以下公路的各个层次2.2.用用做做改改性性沥沥青青、乳乳化化沥沥青青、改改性性乳乳化化沥沥青青、稀稀释释沥青的基质沥青沥青的基质沥青C C级沥青级沥青三级及三级以下公路的各个层次三级及三级以下公路的各个层次33土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 沥青路面温度分区由高温和低温组合而成。沥青路面温度分区由高温和低温组合而成。第一个数字第一个数字代表代表高温分区高温分区：采用最近：采用最近3030年内年最热月的平均日最高气温年内年最热月的平均日最高气温的平均值作为反映高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子。的平均值作为反映高温和重载条
25、件下出现车辙等流动变形的气候因子。第二个数字第二个数字代表代表低温分区低温分区：采用最近：采用最近3030年内的极端最低气温作为反映路年内的极端最低气温作为反映路面温缩裂缝的气候因子。面温缩裂缝的气候因子。数字越小表示气候因素越严重。数字越小表示气候因素越严重。气候区名气候区名最热月平均最高气温最热月平均最高气温/年极端最低气温年极端最低气温/备注备注1-11-1夏炎热冬严寒夏炎热冬严寒 30 30-37.0-9.0-9.02-l2-l夏热冬严寒夏热冬严寒20203030-37.0-9.0-9.03-13-1夏凉冬严寒夏凉冬严寒 20 20-37.0-9.0-9.0不存在不存在34土土木木工工
26、程程系系第七章 沥青材料 7.3 7.3 其他沥青其他沥青 7.3.1 7.3.1 煤沥青煤沥青 1.1.化学组成和组分化学组成和组分 煤沥青的组成主要是芳香族碳氢化合物及其氧、硫、碳的煤沥青的组成主要是芳香族碳氢化合物及其氧、硫、碳的 衍生物的混合物。煤沥青化学组分的分析方法与石油沥青的方衍生物的混合物。煤沥青化学组分的分析方法与石油沥青的方 法相似，目前主要将煤沥青分离为：油分、树脂法相似，目前主要将煤沥青分离为：油分、树脂A A、树脂、树脂B B、游、游 离碳离碳C C1 1和游离碳和游离碳C C2 2等等5 5个组分。个组分。2.2.技术性质技术性质 煤沥青与石油沥青相比，在技术性质上
27、有下列差异：煤沥青与石油沥青相比，在技术性质上有下列差异：（1 1）温度稳定性较差。）温度稳定性较差。（2 2）气候稳定性较差。）气候稳定性较差。（3 3）与矿质集料的粘附性较好。）与矿质集料的粘附性较好。35土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 7.3.2 7.3.2 乳化沥青乳化沥青 乳化沥青是将粘稠沥青热融，经过机械的作用，以细小的乳化沥青是将粘稠沥青热融，经过机械的作用，以细小的 微滴（粒径约为微滴（粒径约为2 25m5m）状态分散于含有乳化）状态分散于含有乳化稳定剂的水溶稳定剂的水溶 液中，形成水包油状的沥青乳液。液中，形成水包油状的沥青乳液。1.1.乳化沥青的优点乳化沥青的优点 （
28、1 1）常温施工、节约能源。）常温施工、节约能源。（2 2）便于施工、节约沥青）便于施工、节约沥青 （3 3）保护环境、保障健康。）保护环境、保障健康。（4 4）路面粗糙，减少事故。）路面粗糙，减少事故。36土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 2.2.乳化沥青的应用乳化沥青的应用 一一般般，针针入入度度为为10103030（0.1mm0.1mm）的的石石油油沥沥青青多多用用来来制制备备建建筑筑防防水水用用乳乳化化沥沥青青；针针入入度度为为100100300300（0.1mm0.1mm）的的石石油沥青多用来制备路用乳化沥青。油沥青多用来制备路用乳化沥青。近近几几年年阳阳离离子子乳乳化化沥沥青青
29、发发展展很很快快。在在道道路路工工程程中中，以以阳阳离离子子乳乳化化沥沥青青为为主主，可可以以用用于于路路面面的的保保护护层层结结构构、修修补补路路面面，也可以用作路面抗滑表层。也可以用作路面抗滑表层。37土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 7.3.3 7.3.3 改性沥青改性沥青 改性沥青是通过在沥青中加入不同的改性剂，实现改善改性沥青是通过在沥青中加入不同的改性剂，实现改善 沥青多种性能的目的。沥青多种性能的目的。目前，道路沥青可以采用热塑橡胶、热塑聚合物和热固目前，道路沥青可以采用热塑橡胶、热塑聚合物和热固 树脂三种改性剂改善其使用性能。其中，热塑橡胶弹性体改树脂三种改性剂改善其使用性能。其中，热塑橡胶弹性体改 性性剂剂使使用用最最为为普普遍遍，如如苯苯乙乙烯烯-丁丁二二烯烯-苯苯乙乙烯烯（SBSSBS）和和丁丁苯橡胶苯橡胶（SBRSBR）在道路改性沥青中都具有良好的使用效果。在道路改性沥青中都具有良好的使用效果。38土土木木工工程程系系第七章 沥青材料 The End of This PartThe End of This Part39结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！40