第八章沥青材料.

第八章沥青材料组成材料：由极其复杂的高分子组成，主要是C、H化合物和这些化合物的非金属（O、S、N）的衍生物组成的混合物。溶解性：能溶于CS2、C6H6、汽油、煤油、柴油等有机溶剂中。相态：常温下有固体、膏体、液体。颜色：辉亮褐色——黑色。变形特性：加荷速度快——脆性（敲击）加荷速度慢——流变性（放铅球在沥青表面上则沉入其中，而铅球放在其它脆性材料表面上则无此现象。）化学性质：耐酸、碱、盐的侵蚀；但易老化。与水的性质：憎水，可作防水材料。此外，有良好的粘性、塑性。在建筑工程和交通工程中主要使用石油沥青，少量使用煤沥青。一、石油沥青：石油在分馏塔中，依次得到汽油、煤油、柴油、机油、润滑油。最后的残渣去掉杂质后即是。化学组成：CnH2n＋aObScNd：其中C：80～87％；H：10～15％；O、S、N：＜5％.还有极少量的：Ni、V、Fe、Pb1、组分（组丛）（1）化学组成结构十分复杂；（2）测试分析技术的限制；（3）沥青老化导致各成分不断变化。因此按分子量的大小分成三个组，每个组即为一个组分。（共三个组分）A：油分：在常温下是液体，使沥青具有流动性。B：树脂：在常温下是膏体，使沥青塑性、粘结性好。C：地沥青质：在常温下是固体，使沥青的高温稳定性好，但在低温时则易脆裂。有害成分：石蜡：在45℃时熔化；降低沥青的塑性、粘结性、温度稳定性。测试：加热沥青100克，倒入丁酮﹕苯=1﹕1的溶剂中，搅拌、静置、把上层溶液倒出，在-20℃中冷冻、过滤出固体即是。有毒成分：苯酚、二恶英。煤沥青中较多。2、沥青的结构：胶体结构。其中：沥青质：胶核，树脂：被吸附于胶核表面成胶团。油分：分散介质。根据各组分相对含量的不同，又分为三种结构：溶胶结构：液体；溶—凝胶结构：膏体（优质沥青）；凝胶结构：固体。3、技术性质：A：粘滞性：反映了沥青软硬、稀稠的程度。（1）、常温下是液体的沥青：测粘滞度。测试方法：不锈钢外筒内装水（通常为25℃），内筒装沥青，测流满50ml所需的时间（实际测从25ml到75ml所花的时间），用CtdT表示，t：水温（有20℃、25℃、30℃、60℃）；d：孔径（有3、5、10㎜。常用的是5㎜）；T：时间（秒）。（2）、常温下是固体的沥青：测针入度。测试方法：脱水：脱水是否完全，沥青从钢筋上下落是成线状还是成滴状；过筛：用0.6～0.8㎜（方或圆）筛筛去杂质；涂隔离剂：滑石粉∶甘油=3∶1；成型：倒入金属皿中，在15～30℃空气中冷却一小时；恒温：在25℃恒温水浴中一小时，水面高出沥青25㎜以上。恒温水浴调平仪器，成水平状态，（水准泡在中间），在玻璃皿中调25℃的水；测试：放下针尖至沥青表面（侧面看），测5秒钟插入的深度。（10=0.1㎜）。共测三次，每次擦洗针尖，孔间距10㎜以上。取三个的平均值为测试结果。极差要求：平均值：＜25025～750极差：≤20≤30平均值：75～1500150～2000极差：≤50≤100导致测试误差的因素：1、脱水不完全、局部有水泡；2、未过筛（完全），有砂等杂质；3、测试时水温控制不准；4、在恒温水浴中时间太短、太长（吸水）；5、测试时间控制不准；6、仪器未调至水平；7、针尖未擦净、或已锈蚀；8、针已弯、或针尖已不在；9、针尖未调至沥青表面；10、间距太近；11、试件做好后未及时测，放了几天才测；实际测试时：多测几次，取三个相近的数值取平均值。B：塑性（反映了树脂的含量）：用延度（延伸度）表示，试件制作：（三个8字形试模）在玻璃板上及试模上涂隔离剂；倒入已脱水的热沥青；冷却30分钟；用热刀刮平。测试过程：1、试件放在恒温水浴中，恒温一小时；（25±0.5℃）2、在延伸度仪中调25±0.5℃的水，水面高出沥青表面25㎜；3、调整水的密度和沥青相等，不上浮也不下沉（酒精、食盐）；4、开动电动机，以每分钟5㎝自动拉伸；5、记录拉断时的延度值；6、取三个平均值为结果（三个值与平均值相差≤±5％）。导致误差的因素有:1、沥青材料不均匀（含气泡、水、砂等）。2、沥青注入模中不饱满、未刮平；3、隔离剂太稀，取侧模时带走沥青，最小断面处＜1×1㎝24、水的密度和沥青不等；5、起始指针未对0；6、水温控制不准；7、测试时受振动，水面起波浪。8、拉得很细，断时未看清。实际测时多备几个试件，取三个相近值的平均值为测试验结果。C：温度敏感性：（高温用软化点表示；低温用冷脆点表示）C—1：软化点：指由固态转变为具有一定流动性膏体的温度。用环与球法测。测试过程：1、在玻璃板上涂隔离剂，放铜环，倒入沥青，冷30分钟，用热刀刮平；2、试验前，先恒温15分钟：（估计软化点≤80℃，在5±0.5℃水中；估计软化点＞80℃，则在32±1℃甘油中。）；3、在烧杯中加新煮沸又冷至5℃的水（或32℃甘油）；4、套上钢球定位器，放上钢球，放在金属片上。钢球：D=9.35㎜，质量3.5克，无斑痕，无锈迹；上下金属片相距25.4㎜，液面高出试件51㎜，中间插入温度计。5、加热烧杯，要求3分钟后的升温速度为每分钟上升5±0.5℃；6、记下沥青下坠至下金属片时的温度，取两个平均值为软化点。误差要求：软化点平均值：＜80℃＞80℃两个试件平行差：≤0.5℃＜1℃误差分析：1、试样不均匀；2、测试前未恒温至5℃（32℃）；3、上下两金属片间距不准；4、升温时起点温度不准确；5、升温速度控制不准；6、钢球卡在定位器中；7、铜环中涂了隔离剂，沥青易落下；8、沥青粘在玻璃片上，少了一些，质量轻不易下落；9、温度计不准、或读数误差。实际测试时，多备些试件。新式软化点测试仪：内含发热管，升温速度准，且自动记录。C—2：冷脆点：测试方法；1、不锈钢薄片：长41㎜，宽20㎜，厚0.15㎜；2、称0.4克沥青放在不锈钢薄片上，加热，涂满；3、冷后卡在玻璃瓶中的夹钳上，在瓶中加酒精、干冰（固体CO2），使瓶中每分钟降1℃；4、手抓摇柄，每秒转一圈（顺时针），到转不动为止（通常20～25圈）,看沥青是否开裂；5、手抓摇柄，每秒倒转一圈（逆时针）；6、以上4、5、为一个循环，一分钟一个循环，直至沥青开裂为止；7、测三次以上，取极差≤3℃范围内的三个测试结果的平均值为冷脆点。以上为沥青的三大指标，根据针入度、参考延度定牌号。牌号大：针入度大、沥青软、软化点低、塑性好、粘结性好、使用年限长。D：关于不同软化点沥青的掺配使用，计算公式：较软沥青的掺量=（较硬的软化点—要求的软化点）÷（较硬的软化点—较软的软化点）。例有两种沥青，软化点分别为40℃和80℃，现需软化点为70℃的沥青28吨，1、求掺配比例？2、需两种沥青各多少吨？解：需40℃沥青=（80—70）÷（80—40）=1／4；需80℃沥青=3／4。掺配比例为1:3需软化点分别为40℃的沥青28×1／4=7吨需软化点分别为80℃的沥青28×3／4=21吨例：现有三种沥青，分别为A：8吨，软化点为63℃；B：5吨，软化点为40℃；C：19吨，软化点为90℃。1、需软化点为76℃的沥青30吨，求A、B、C三种沥青的用量各为多少？2、最多能配出几吨软化点为76℃的沥青？（1）解：先把A沥青和B沥青按8﹕5的比例配得D沥青B沥青的掺量：QB=5÷（8＋5）=（TA—TD）÷（TA—TB）=（63—TD）÷（63—40）得TD=54℃再把D沥青和C沥青配软化点为76℃的沥青：需D沥青QD=（TC—T）÷（TC—TD）=（90—76）÷（90—54）=7／18即mD=（7／18）×30=11.7吨其中mA=8÷（8＋5）×11.7=7.2吨mB=5÷（8＋5）×11.7=4.5吨得mC=30—mD=30—11.7=18.3吨即A、B、C三种沥青的用量分别为7.2吨、4.5吨、18.3吨就可配出软化点为76℃的沥青30吨。（2）解：按A沥青和B沥青先配得D沥青再和C沥青配的顺序假设可以配出X吨，由于D沥青最多为8＋5=13吨，C沥青最多为19吨，得：mD=（7／18）X≤13mC=（1—7／18）X≤19以上两个不等式得X1≤33.4吨；X2≤31.1吨。取X1、X2中数值小的，即最多能配出31.1吨；同样按先B沥青和C沥青得D，再与A沥青配的顺序假设可以配出Y吨；先把B沥青和C沥青按5﹕19的比例配得D沥青B沥青的掺量：QB=5÷（5＋19）=（TC—TD）÷（TC—TB）=（90—TD）÷（90—40）得TD=79.6℃再把D沥青和A沥青配软化点为76℃的沥青：需A沥青QA=（TD—T）÷（TD—TA）=（79.6—76）÷（79.6—63）=21.7％需D沥青QD=1－21.7％=78.3％mA=Y×21.7％≤8mD=Y×78.3％≤24以上两个不等式得Y1≤36.9吨；Y2≤30.7吨。取Y1、Y2中数值小，的即最多能配出30.7吨；按先C沥青和A沥青得D沥青，再与B沥青配的顺序假设可以配出Z吨。先把C沥青和A沥青按19﹕8的比例配得D沥青A沥青的掺量：QA=8÷（19＋8）=（TC—TD）÷（TC—TA）=（90—TD）÷（90—63）得TD=82℃再把D沥青和B沥青配软化点为76℃的沥青：需B沥青QA=（TD—T）÷（TD—TB）=（82—76）÷（82—40）=1／7需D沥青mD=1－1／7=6／7mB=（1／7）Z≤5mD=（6／7）Z≤27以上两个不等式得Z1≤35.0吨；Z2≤31.5吨。取Z1、Z2中数值小的，即最多能配出31.5吨。可见：按A沥青和B沥青先配得D沥青再和C沥青配的顺序最多能配出31.1吨；按先B沥青和C沥青得D沥青再与A沥青的顺序最多能配出30.6吨；按先C沥青和A沥青得D沥青再与B沥青的顺序最多能配出31.5吨。因此最多能配出31.5吨软化点为76℃的沥青。即取X、Y、Z中最大值。4、大气稳定性（耐老化性能）：在热、阳光、O2、潮湿等长期作用下，沥青中小分子变成大分子的过程。沥青中油分——树脂——地沥青质，变硬、变脆、易开裂。测试：在160℃烘箱中烘五小时，测质量损失、针入度比值（烘后与烘前）。5、闪点、燃点（燃烧五秒以上）。6、沥青的改性：（1）氧化改性：在250～300℃吹入空气，提高粘度、软化点。（2）矿物填充料：滑石粉、石灰石粉、石棉。提高抗拉强度、热稳定性。（3）聚合改性：加SBS橡胶或APP树脂，弹塑性、耐高低温、耐老化性好。（4）加入磨细的硅藻土。（5）加入稻壳灰：可耐80℃高温，防水性能优异，有效使用年限达20年以上（印度）。二、煤沥青：煤焦油中提取出轻油、中油、重油后的残渣。平均分子式：C144H87N3O。特点：1、耐老化性能差；2、高温易软化、低温易脆裂，适用温度范围窄；3、塑性差；4、粘附性好；5、含有毒物质，可作防腐材料。用途：阴暗密闭处的防腐、防水、防潮材料。两种沥青的鉴别：三、沥青基制品：1、冷底子油：沥青溶于汽油、煤油、柴油、工业苯中；通常30～40％30号或40号石油沥青＋70～60％有机溶剂。特点：粘度小；易渗入砼、砂浆、砂子、石子、木材等孔中，改善粘接性。2、乳化沥青：在水中加入乳化剂，倒入热（液体）沥青同时机械强力搅拌，分散成1～6μm颗粒，形成悬浮乳体，存放期≤1个月；用途：同冷底子油，且可在潮湿基层上施工。另外高速铁路为防止石子吸上车箱，取消道碴，用乳化沥青砂浆取代道碴。3、沥青胶：在沥青中加入粉状（滑石粉、石灰石粉、白云石粉）或纤维状（石棉、玻纤）填充物，拌均而成；技术指标有:耐热度、柔韧性和粘结力。用途：粘贴防水卷材。加填充料的作用：提高耐热性、韧性、降低低温脆性。4、沥青防水卷材：中间是胎体（有长丝聚酯无纺布、玻璃纤维布、麻布等），两面压上沥青，在其中一面撒上撒布材料（滑石粉、云母）或贴上铝箔等。基本性能主要有：耐水性、温度稳定性、强度、延伸性、低温柔韧性及大气稳定性。屋面防水施工屋顶(模型)养鱼屋顶(模型)种花草四、沥青混合料（沥青砼、沥青砂浆）：A：优点：1、优良的力学性能，有一定的高温稳定性和低温柔性，路面平整无接缝；2、良好的抗滑性，平整而粗糙，有纹理；水泥混凝土路面拉毛水泥混凝土路面拉毛四川绵阳高温致路面断裂3、施工（