沥青

土木工程材料，沥青是一种有机胶凝材料，它是由复杂的高分子碳氢化合物及非金属(氧、硫、氮等）衍生物所组成的混合物。在常温下呈固体、半固体或液体状态。

沥青

• 石油沥青
  • 组分
    • • 随着时间的延长，石油沥青中三大组分逐渐递变的趋势是()。 油分→树脂→沥青质
  • 结构
    • 石油沥青是一种胶体结构。
    • 分散相(胶体颗粒):吸附部分树脂的地沥青质; 分散介质:溶有树脂的油分。
    • 根据沥青中各组分的化学组成和相对含量不同，可分为:溶胶型结构、凝胶结构、溶─凝胶结构。
    • 某高速公路沥青混凝土路面施工中，宜选用()结构的沥青。
      • 溶–凝胶型
        • 溶–凝胶型结构的沥青: 在高温时具有较低的温度敏感性，低温时又具有较好的变形能力。
        • 因此，修筑高速公路用的沥青，大多采用这种结构的沥青。
  • 技术性质
    • 黏滞性
      • 含义
        • 是在外力作用下，沥青材料抵抗粘性变形的能力
      • 影响因素
        • 组分；温度
      • 评价指标
        • 粘稠沥青
          • 针入度：一定质量G的标准针在一定温度T、一定时间t内 锥入沥青试样的深度P（单位1/10mm）
        • 液体沥青
          • “标准黏度(黏滞度)”:常用流出时间来表示 一定试验温度T时,从一定直径d的流孔流出50ml沥青所用的时间C。
        • 针入度越大，表明黏稠石油沥青的黏度越小; 标准黏度越大，表明液体石油沥青的黏度越大。
    • 塑性
      • 含义
        • 是在外力作用下，沥青材料产生变形而不破坏,除去外力后,仍能保持变形后形状的性质。→它一定程度上反映了沥青开裂后的自愈能力。
      • 影响因素
        • 组分;温度;沥青膜层的厚度
      • 评价指标
        • 延度→在规定温度的水槽中，以50mm/min速率拉伸沥青试样，当拉断时所延伸的长度。
    • 温度敏感性
      • 含义
        • 指沥青的粘滞性和塑性受温度变化而影响的程度。 →温度敏感性大的沥青，在温度升高时,很快变软而流淌;温度降低时，极易变脆而破坏。
        • 当温度在一定范围内升降,石油沥青的粘性和塑性变化程度不大时，则说明沥青的温度稳定性好。
      • 影响因素
        • 组分
          • 沥青质是决定石油沥青耐热性(温度敏感性)的最大组分，其含量越多，则沥青软化点越高。
      • 评价指标
        • “软化点”(沥青从固态→达到“某种特定黏流状态{即沥青在软化点温度下的针入度值为800}”时的温度)。 →采用“环球法”测定:以5C/min的速度加热甘油或水，当f=9.53mm、G=3.5g的钢球下垂25.4mm时的水温T(C)。
        • “针入度指数PI":PI=30/(1+50A)-10 , 其中A=[Ig800-Ig(25°C,100g,5s)]/[T-25]。→PI值愈大，沥青的温度敏感性愈小。
      • 改善措施
        • 工程中，使用沥青时往往加入滑石粉、石灰粉或其他矿物填料来减小其温度敏感性。
    • 大气稳定性
      • 含义
        • 沥青在热、空气、阳光等因素的长期综合作用下，性能保持稳定(不显著恶化)的性质。
      • 影响因素
        • 紫外线;热;水;氧;氧化剂;应力。
      • 评价指标：（160°c下加热5h）
        • 蒸发损失
          • =(沥青试样原质量-加热后质量)/沥青原质量×100% 。
        • 针入度比
          • =沥青试样加热后针入度/沥青原针入度×100%。
        • 蒸发损失率越小或针入度比越大,则表示沥青的大气稳定性越好，也就是耐老化性能越好。
    • 施工安全性
      • ·沥青的闪点:指加热沥青试样至挥发出的可燃气体与空气混合， 在规定的条件下与火焰接触,当试验液面最初出现一瞬即灭的蓝色火焰时的温度(以℃表示)。
      • ·沥青的燃点:是加热沥青试样至挥发出的可燃气体与空气混合， 在规定的条件下与火焰接触能持续燃烧不少于5s时的试样温度(以℃表示)。
    • 总结
      • 沥青的温度敏感性（温度稳定性）一般采用软化点或针入度指数来评价。
      • 针入度：用于评价粘稠石油沥青的黏性。
      • 针入度比：用来评价沥青的大气稳定性。
      • 延度：用来评价沥青的塑性。
      • 针入度比、蒸发损失百分率：是反映沥青抗老化性（即大气稳定性）的评价指标。
  • 技术指标
    • 石油沥青的技术指标
      • 石油沥青的标号:是按针入度指标来划分的，同时每一标号的沥青还必须满足相应的延度和软化点等指标的要求。
      • 沥青标号越高
        • 针入度越大→粘滞性越小
        • 延度越大→塑性越好
        • 软化点越低→温度敏感性越大（即温度稳定性（耐热性）越差）
          • 沥青越软
        • 三大技术指标
      • 沥青针入度试验中，特别需要注意的试验条件是(试验温度)。
        • 若试验温度增高，则沥青会变软，故针入度测定值会增大。 故沥青针入度试验中应特别注意试验温度(规范规定的标准温度为25°C)
    • 石油沥青的选用
      • 温度
        • ①对“温热地区、易受日晒或受热严重”的部位:为防止沥青受热过分软化，→应选用“标号较小”的沥青。
        • ②在“寒冷地区”、在“夏季受晒，冬季受冻”的部位:不仅要考虑受热软化、还要考虑低温脆裂，→故适宜选用“中等标号”的沥青。
        • ③对一些不易受温度影响的部位(如伸缩缝、沥青止水井):→可选用“标号较大”的沥青。
        • ④当缺乏所需标号的沥青时,可采用不同标号的沥青相互掺配使用。
      • 用于屋面防水层
        • 要求具有较好的粘结性、温度稳定性和大气稳定性,因此，要求沥青的软化点应高于当地历年来达到的屋面最高气温20°C以上，以保证夏季高温不流淌。但也不宜过高，否则冬季低温时易发生硬脆甚至开裂。
      • 用于地下防潮、防水工程的沥青:
        • 要求其粘性大，塑性和韧性好，但对温度稳定性和大气稳定性要求不高
      • 拟作为道路工程路面材料的石油沥青，选择时应优先选用()。
        • 延度值较大、软化点适中的沥青”的道路工程路面材料。
        • 原因：“延度值较大的沥青”塑性好，故受力变形时不容易产生破坏。 “软化点适中的沥青”具有低温时不容易脆裂、高温时不容易流淌的特点。
    • 沥青的掺配
      • 掺配要注意遵循同源原则(即同属石油沥青或同属煤沥青的才可掺配)。
        • 所以在石油沥青中掺入煤沥青来改善其防腐性能不可取
      • 两种不同牌号沥青掺配时，其掺量计算如下:
• 沥青混合料
  • 沥青混合料由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。 其中矿料起骨架作用，沥青与填料(如石灰石矿粉、矿渣粉等)起胶结和填充作用。
  • 沥青混合料主要用于道路路面、水工防渗、建筑防水等工程中。
  • 一、沥青混合料的分类
    • 按矿料级配类型划分
      • ·连续级配沥青混合料、间断级配沥青混合料
    • 按混合料密实度来划分
      • ·密级配沥青混合料、开级配沥青混合料、半开级配沥青混合料。
    • 按骨料公称最大粒径(DM)来划分
      • ·特粗式沥青混合料、粗粒式沥青混合料、中粒式沥青混合料、细粒式沥青混合料、砂粒式沥青混合料。
    • 按混合料施工温度来划分
      • ·热拌热铺沥青混合料、冷拌沥青混合料。
  • 二、水工沥青混凝土
    • 沥青混凝土是指沥青与矿料经拌合冷却凝固的混合物。 沥青混凝土具有良好的抗渗性,良好的柔性及自愈闭合等功能， 非常适宜作为需要承受不均匀变形的水工防渗体(防渗心墙、防渗面板等)。 水工沥青混凝土是指用于水利水电工程的沥青混凝土的统称。
  • 三、沥青砂浆
    • 沥青砂浆:是由沥青材料、矿物填料和砂混合而成的沥青混合料。
    • 热用沥青砂浆:是先将沥青材料和矿物粉配制成沥青胶结物，然后将140~160℃的砂子加入拌匀而成,使用时的温度为160~180℃，以便浇筑密实。
    • 冷用沥青砂浆:是采用液体沥青或乳化沥青配制,矿料无需加热干燥,具有施工安全、方便的优点。
  • 四、沥青胶
    • 沥青胶:是在沥青中掺入适量的矿质粉料或再掺入部分纤维状填料配制的胶体材料。 常用的矿物填料主要有滑石粉、石灰石粉和石棉。
    • 沥青胶主要用于粘贴卷材、嵌缝、接头、补漏、做防水层的底层及水工沥青混凝土防渗面板的封闭层等。
    • 沥青胶用于水工沥青混凝土防渗结构的封闭层,可增加表面密度,延缓老化,增大抗渗性能。
• 改性沥青
  • 改性沥青的种类
    • 橡胶类改性沥青
    • 树脂改性沥青
    • 热塑性橡胶类改性沥青
    • 矿物填充料改性沥青
  • 以改性沥青为基材的防水卷材
    • SBS改性沥青防水卷材（(寒冷地区使用)
    • APP改性沥青防水卷材（炎热地区使用)
    • PVC改性焦油沥青防水材料
    • 再生胶改性沥青防水卷材
• 煤沥青
  • 煤沥青的组成上分为:油分、树脂和游离碳三个基本组分。
  • 与石油沥青相比,煤沥青具有以下特点:
    • ①温度敏感性大
    • ②大气稳定性差
    • ③塑性差
    • ④与矿质骨料表面黏附性好
    • ⑤有毒、有臭味，防腐能力强
• 概念
  • 沥青的定义
    • ·沥青是一种有机胶凝材料，它是由复杂的高分子碳氢化合物及非金属(氧、硫、氮等）衍生物所组成的混合物。 在常温下呈固体、半固体或液体状态。
  • 沥青的特点
    • ·沥青结构致密，塑性及粘结力良好，并具有不导电、不吸水、不透水、耐酸碱腐蚀等性能。
    • ·沥青不溶于水，但能溶于多种有机溶液中。
  • 沥青的应用
    • ·主要用于屋面、地下及水下的防水工程，防腐蚀工程，铺筑道路路面及飞机场跑道等。
  • 分类
    • 地沥青
      • 天然沥青
      • 石油沥青 P193
        • 液体石油沥青
          • 乳化沥青 P202
            • 组成材料
              • 沥青
              • 乳化剂
              • 水
              • 稳定剂
            • 乳化沥青属于液态石油沥青（沥青乳液），工程中常将其作为防水涂料涂刷于材料表面，也常以喷洒的方式用于道路工程的透层、黏层、表面处治等，还常用于拌制沥青碎石、沥青混合料。
          • 冷底子油 P216
            • 冷底子油属于液态沥青，使用时不用加热，工程中多在常温下喷涂或涂刷于防水工程的底层，以增强防水卷材与基底的黏结力
    • 焦油沥青
      • 煤沥青
      • 木沥青
      • 泥炭沥青
      • 页岩沥青