土木工程材料CivilEngineeringMaterials【工程案例導入】古韻悠長：大雁塔的建筑藝術(shù)大雁塔及其結(jié)構(gòu)圖

大雁塔，坐落于中國陜西省西安市，是一座具有悠久歷史和深厚文化底蘊的古代砌體結(jié)構(gòu)建筑。這座高達60余米的七層樓閣式方塔，采用了青磚和土塈作為主要建筑材料。在建造過程中，工匠們巧妙地將中國傳統(tǒng)木建筑的結(jié)構(gòu)元素與磚砌建筑相結(jié)合，創(chuàng)造出了獨特的仿木磚結(jié)構(gòu)。CONTENT磚01砌塊02墻用板材03砌筑石材04第七章

墻體及屋面材料屋面材料0501磚磚是指砌筑用的人造小型塊材。外形多為直角六面體按生產(chǎn)工藝分為燒結(jié)磚和非燒結(jié)磚按形狀分為標準磚、多孔磚和空心磚按材質(zhì)分為黏土磚、頁巖磚、煤矸石磚、粉煤灰磚、混凝土磚等燒結(jié)普通磚

以黏土、頁巖、煤矸石、粉煤灰、建筑渣土、淤泥（江、河、湖淤泥）、污泥等為主要原材料，經(jīng)焙燒而成主要用于建筑物承重部位的普通磚，稱為燒結(jié)普通磚。氧化氣氛下可得紅磚，還原氣氛下可得青磚?！稛Y(jié)普通磚》（GB/T5101-2017）規(guī)定：按主要原料分為黏土磚（N）、頁巖磚（Y）、煤矸石磚（M）、粉煤灰磚（F）、建筑渣土磚（Z）、淤泥磚（U）、污泥磚（W）、固體廢棄物磚（G）。1.燒結(jié)磚燒結(jié)普通磚（1）燒結(jié)普通磚的生產(chǎn)①原料

普通黏土磚的主要原料為粉質(zhì)或砂質(zhì)黏土，其主要化學成分為SiO2、Al2O3、Fe2O3和結(jié)晶水

。②生產(chǎn)過程

采土→配料調(diào)制→制坯→干燥→焙燒→成品1.燒結(jié)磚1.燒結(jié)磚欠火磚過火磚合格紅磚③焙燒

焙燒溫度控制在900～1100℃之間，使磚坯燒至部分熔融而燒結(jié)。焙燒時火候要控制適當，以免出現(xiàn)欠火磚和過火磚。燒結(jié)普通磚（2）燒結(jié)普通磚的技術(shù)性質(zhì)

《燒結(jié)普通磚》（GB/T5101-2017）中對燒結(jié)普通磚的尺寸允許偏差、外觀質(zhì)量、強度等級、耐久性能等主要技術(shù)性能指標均做了具體規(guī)定①尺寸允許偏差燒結(jié)普通磚的外形為直角六面體，其公稱尺寸240mm×115mm×53mm。4塊磚長，8塊磚寬，16塊磚厚均為1m，1m3砌體需磚512塊②外觀質(zhì)量1.燒結(jié)磚燒結(jié)普通磚（2）燒結(jié)普通磚的技術(shù)性質(zhì)③強度

燒結(jié)普通磚按抗壓強度分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個等級④耐久性能

磚的耐久性能由抗凍試驗、泛霜試驗、石灰爆裂實驗和吸水率試驗來確定1.燒結(jié)磚燒結(jié)普通磚（2）燒結(jié)普通磚的技術(shù)性質(zhì)⑤產(chǎn)品標記

磚的產(chǎn)品標記按產(chǎn)品名稱的英文縮寫、類別、強度等級和標準編號順序編寫。

示例：燒結(jié)普通磚，強度等級MU15的黏土磚，其標記為：FCBNMU15GB/T5101觀察與討論燒結(jié)普通磚的鹽析現(xiàn)象請觀察右圖，分析燒結(jié)普通磚表面產(chǎn)生白霜的原因及其后果。理解為何燒結(jié)普通磚的技術(shù)要求中規(guī)定優(yōu)等品無泛霜，合格品不允許出現(xiàn)嚴重泛霜。1.燒結(jié)磚普通磚表面的白霜燒結(jié)多孔磚與燒結(jié)空心磚

燒結(jié)多孔磚和燒結(jié)空心磚代替燒結(jié)普通磚，可減少墻體自重30%~35%，節(jié)約黏土20%~30%，墻體施工功效提高40%，并改善磚的隔熱隔聲性能。2.燒結(jié)磚燒結(jié)多孔磚與燒結(jié)空心磚（1）燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊

燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊是以粘土、頁巖、煤矸石、粉煤灰、淤泥（江河湖淤泥）以及其他固體廢棄物等為主要原料，經(jīng)焙燒而成的建筑材料，主要用于建筑承重部位。

其孔洞率通常大于或等于33%，孔的尺寸小而數(shù)量多，且為豎向孔1.燒結(jié)磚燒結(jié)多孔磚與燒結(jié)空心磚

根據(jù)《燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊》（GB13544-2011）的規(guī)定，燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊按主要原料分為粘土磚和粘土砌塊（N）、頁巖磚和頁巖砌塊（Y）、煤矸石磚和煤矸石砌塊（M）、粉煤灰磚和粉煤灰砌塊（F）、淤泥磚和淤泥砌塊（U）、固體廢棄物磚和固定廢棄物砌塊（G）。

燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊的外形一般為直角六面體，其長度、寬度、高度尺寸應符合下列要求：

磚的規(guī)格尺寸（mm）：290、240、190、180、140、115、90。

砌塊的規(guī)格尺寸（mm）：490、440、390、340、290、240、190、180、140、115、90。

1.燒結(jié)磚燒結(jié)多孔磚與燒結(jié)空心磚

燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊的產(chǎn)品標記按產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格、強度等級、密度等級和標準編號順序進行編寫。

標記示例：規(guī)格尺寸290mm×140mm×90mm，強度等級MU25、密度1200級的黏土燒結(jié)多孔磚，標記為：燒結(jié)多孔磚N290×140×90MU251200GB13544-2011。燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊根據(jù)抗壓強度分為：MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個強度等級1.燒結(jié)磚（2）燒結(jié)空心磚和空心砌塊

燒結(jié)空心磚和空心砌塊是以黏土、頁巖、煤矸石、粉煤灰、淤泥（江河湖淤泥）、建筑渣土及其他固體廢棄物為主要原料，經(jīng)焙燒而成，主要用于建筑物非承重部位，如框架結(jié)構(gòu)建筑中的填充墻，室內(nèi)裝修中的隔斷墻。

燒結(jié)空心磚的孔洞率很高，一般不低于35%，孔洞尺寸較大而少且多為矩形條孔或其他形狀的水平孔。1.燒結(jié)磚（2）燒結(jié)空心磚和空心砌塊

燒結(jié)空心磚和空心砌塊的外型為直角六面體，混水墻用空心磚和空心砌塊，應在大面和條面上設(shè)有均勻分布的粉刷槽或類似結(jié)構(gòu)，深度不小于2mm。其長度、寬度、高度尺寸應符合下列要求：

長度規(guī)格尺寸（mm）：390，290，240，190，180（175），140；

寬度規(guī)格尺寸（mm）：190，180（175），140，115；

高度規(guī)格尺寸（mm）：180（175），140，115，90。1.燒結(jié)磚（2）燒結(jié)空心磚和空心砌塊

燒結(jié)空心磚和空心砌塊的產(chǎn)品標記按產(chǎn)品名稱、類別、規(guī)格（長度×寬度×高度）、密度等級、強度等級和標準編號順序編寫。

標記示例：規(guī)格尺寸290mm×190mm×90mm，密度等級800，強度等級MU7.5的頁巖空心磚

標記為：燒結(jié)空心磚Y（290×190×90）800MU7.5GB13545-20141.燒結(jié)磚

蒸壓（養(yǎng)）磚為非燒結(jié)磚，經(jīng)常壓蒸汽養(yǎng)護硬化而成的蒸養(yǎng)磚（蒸養(yǎng)粉煤灰磚、蒸養(yǎng)礦渣磚、養(yǎng)煤渣磚）；經(jīng)高壓蒸汽養(yǎng)護硬化而成的蒸壓磚（蒸壓灰砂磚、蒸壓粉煤灰磚、蒸壓礦造磚）。蒸壓灰砂磚

蒸壓灰砂磚（簡稱灰砂磚）是以石灰和砂為主要原料，經(jīng)配料制備、壓制成型、蒸壓養(yǎng)護而成的實心磚或空心磚。2.蒸壓（養(yǎng)）磚蒸壓灰砂磚（1）灰砂磚的技術(shù)性質(zhì)

根據(jù)《蒸壓灰砂實心磚與實心砌塊》（GB/T11945-2019）的規(guī)定，灰砂磚的尺寸為240mm×115mm×53mm，按抗壓強度和抗折強度分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個強度等級。

根據(jù)尺寸偏差和外觀質(zhì)量、強度、吸水率、線性干燥收縮率、抗凍性、碳化系數(shù)、軟化系數(shù)、放射性核素限量劃分為合格品和不合格品兩個質(zhì)量等級。2.蒸壓（養(yǎng)）磚蒸壓灰砂磚（2）灰砂磚的應用

灰砂磚與其他墻體材料相比，強度較高，蓄熱能力顯著，隔聲性能十分優(yōu)越，屬于不可燃建筑材料，可用于多層混合結(jié)構(gòu)的承重墻體，其中MU15、MU20、MU25、MU30灰砂磚可用于基礎(chǔ)及其他部位，MU10可用于防潮層以上的建筑部位。2.蒸壓（養(yǎng)）磚蒸壓（養(yǎng)）粉煤灰磚

蒸壓（養(yǎng)）粉煤灰磚是以粉煤灰、生石灰為主要原料，可摻加適量石膏等外加劑和其他集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護而制成的磚。（1）粉煤灰磚的技術(shù)性質(zhì)

根據(jù)《蒸壓粉煤灰磚》（JC/T239-2014）的規(guī)定，蒸壓粉煤灰磚的尺寸為240mm×115mm×53mm，按強度分為MU30、MU25、MU20、MU15、MU10五個強度等級。

粉煤灰磚根據(jù)外觀質(zhì)量、尺寸偏差、強度等級、抗凍性、線性干燥干縮值、碳化系數(shù)、吸水率、放射性核素限量分為合格品和不合格品兩個質(zhì)量等級。2.蒸壓（養(yǎng)）磚蒸壓（養(yǎng)）粉煤灰磚

蒸壓（養(yǎng)）粉煤灰磚是以粉煤灰、生石灰為主要原料，可摻加適量石膏等外加劑和其他集料，經(jīng)坯料制備、壓制成型、高壓蒸汽養(yǎng)護而制成的磚。（2）粉煤灰磚的應用

粉煤灰磚可用于工業(yè)與民用建筑的墻體和基礎(chǔ)，但用于基礎(chǔ)或用于易受凍融和干濕交替作用的建筑部位，必須使用MU15及以上強度等級的磚。2.蒸壓（養(yǎng)）磚蒸壓（養(yǎng)）磚的干縮性

干縮性指材料在干燥過程中，隨著水分的蒸發(fā)，體積會產(chǎn)生相應的收縮引起干縮的原因：內(nèi)部孔隙結(jié)構(gòu)原材料特性養(yǎng)護條件2.蒸壓（養(yǎng)）磚干縮帶來的影響：墻體開裂降低砌體強度可采取的措施：優(yōu)化原材料選擇和配比加強養(yǎng)護條件，嚴格控制蒸壓（養(yǎng)）磚上墻前的含水率延長存放時間2.蒸壓（養(yǎng)）磚

現(xiàn)在一般生產(chǎn)的灰砂磚表面光滑，與普通砌筑砂漿的粘結(jié)不夠理想。

請討論解決此問題可有哪些途徑。創(chuàng)造性培養(yǎng)提高灰砂磚與砂漿粘結(jié)強度問題02砌

塊

砌塊是用于砌筑、形體大于砌墻磚的人造塊材，一般為直角六面體。按產(chǎn)品主規(guī)格的尺寸，可分為大型砌塊（高度大于980mm）、中型砌塊（高度為380~980mm）和小型砌塊（高度大于115mm，小于380mm）。

砌塊高度一般不大于長度或?qū)挾鹊?倍，長度不超過高度的3倍按外觀形狀可分為實心砌塊（空心率<25%）和空心砌塊（空心率≥25%）。

按砌塊在組砌中的位置與作用可以分為主砌塊和輔助砌塊

按用途分為承重砌塊和非承重砌塊普通混凝土小型砌塊外形為直角六面體，其常用塊型的規(guī)格尺寸見表7-91.普通混凝土小型砌塊長度寬度高度39090、120、140、190、240、29090、140、190注：其他規(guī)格尺寸可由供需雙方協(xié)商確定。采用薄灰縫砌筑的塊型，相關(guān)尺寸可作相應調(diào)整。表7-9普通混凝土小型砌塊的規(guī)格尺寸根據(jù)《普通混凝土小型砌塊》（GB/T8239-2014）的要求，砌塊的強度等級按承重砌塊和非承重砌塊可分為以下等級，見表7-101.普通混凝土小型砌塊砌塊種類承重砌塊（L）非承重砌塊（N）空心砌塊（H）7.5、10.0、15.0、20.0、25.05.0、7.5、10.0實心砌塊（S）15.0、20.0、25.0、30.0、35.0、40.010.0、15.0、20.0表7-10普通混凝土小型砌塊的強度等級

粉煤灰空心砌塊，又稱粉煤灰硅酸鹽砌塊，是一種新型墻體材料。它主要以粉煤灰（燃煤電廠排出的主要固體廢物）、水泥為主要原料，并加入石膏、煤渣、硬礦渣等骨料，按照一定的比例加水攪拌，振動成型，再經(jīng)蒸汽養(yǎng)護而制成的小型空心砌塊。其中粉煤灰用量不應低于原材料質(zhì)量的20%，水泥用量不應低于原材料質(zhì)量的10%。

主要規(guī)格為390mm×190mm×190mm，其中承重墻體最小外壁厚應不小于30mm，肋厚應不小于25mm2.粉煤灰混凝土小型空心砌塊

根據(jù)《粉煤灰混凝土小型空心砌塊》（JC/T862-2008）的規(guī)定，粉煤灰空心砌塊按孔的排數(shù)，分為單排孔（1），雙排孔（2），多排孔（D）；按用途，分為承重砌塊和非承重砌塊；按抗壓強度，可分為MU3.5、MU5、MU7.5、MU10、MU15和MU20六個等級

砌塊按下列順序進行標記：代號（FHB）、分類、規(guī)格尺寸、密度等級、強度等級和標準編號。

標記示例：規(guī)格尺寸為390mm×190mm×190mm、密度等級為800級、強度等級為MU5的雙排孔的砌塊，標記為：FHB2390×190×190800MU5JC/T862-20082.粉煤灰混凝土小型空心砌塊

蒸壓加氣混凝土砌塊是以硅質(zhì)材料（如石英砂、粉煤灰、礦渣等）和鈣質(zhì)材料（如生石灰、水泥）為主要原料，摻入適量調(diào)節(jié)材料（如石膏）及發(fā)氣劑（通常為鋁粉）。經(jīng)過磨細、配料、攪拌、澆注、發(fā)氣膨脹、預養(yǎng)切割、蒸壓養(yǎng)護等工藝過程制成的一種多孔、輕質(zhì)的塊狀墻體材料3.蒸壓加氣混凝土砌塊技術(shù)性質(zhì)

根據(jù)《蒸壓加氣混凝土砌塊》（GB11968-2006）的規(guī)定，蒸壓加氣混凝土砌塊按抗壓強度分為A1.0、A2.0、A2.5、A3.5、A5.0、A7.5、A10七個級別；按干密度分為B03、B04、B05、B06、B07、B08六個級別

產(chǎn)品標記由產(chǎn)品名稱（代號ACB）、強度等級、干密度等級、規(guī)格尺寸、產(chǎn)品等級和標準標號組成。

示例：強度等級為A7.5、干密度等級為B07、優(yōu)等品（A），規(guī)格尺寸為600mm×200mm×150mm的蒸壓加氣混凝土砌塊，其標記為：ACBA7.5B07600×200×150AGB11968。3.蒸壓加氣混凝土砌塊蒸壓加氣混凝土砌塊的特性（1）輕質(zhì)多孔（2）防火性能良好（3）隔音性能較好（4）可加工性強蒸壓加氣混凝土砌塊的應用

蒸壓加氣混凝土砌塊廣泛應用于工業(yè)與民用建筑的填充墻、隔墻、保溫層、隔熱層、防火層等，是一種高效、節(jié)能、經(jīng)濟的建筑材料。3.蒸壓加氣混凝土砌塊粘土磚與加氣混凝土砌塊吸水率的比較

將粘土磚與加氣混凝土砌塊分別在水中浸泡2分鐘后，再分別敲開，觀察新斷面中孔的大小、形狀分布及水滲入的程度，請分析其吸水率不同的原因。觀察與討論蒸壓加氣混凝土砌塊砌體裂縫

某工程用蒸壓加氣混凝土砌塊砌筑外墻，該蒸壓加氣混凝土砌塊出釜一周后即砌筑，工程完工一個月后墻體表面出現(xiàn)裂紋，試分析原因。工程實例分析

輕集料混凝土砌塊是將輕集料、水泥和適量的水、外加劑等按一定比例混合攪拌后，經(jīng)過成型和養(yǎng)護工序制成的空心率大于25%的砌塊。輕集料包括陶粒、浮石、火山渣、煤渣、膨脹珍珠巖等。這些輕集料一般具有質(zhì)量輕、孔隙率高的特點。4.輕集料混凝土砌塊輕集料保溫砌塊

輕集料混凝土小型空心砌塊的外觀尺寸、強度等級與密度等級的相關(guān)要求要符合《輕集料混凝土小型空心砌塊》（GB/T15229—2011）中的要求。

其按抗壓強度分為MU2.5、MU3.5、MU5.0、MU7.5、MU10.0五個強度等級，

按干體積密度分為700kg/m3、800kg/m3、900kg/m3、1000kg/m3、1100kg/m3、1200kg/m3、1300kg/m3、1400kg/m3八個密度等級4.輕集料混凝土砌塊03墻用板材

墻面板材是一種用于搭建室內(nèi)或室外墻面的新型墻體材料，其主要作用有美化空間、增強墻體功能，如隔音、隔熱、保溫、防潮和防火等，能顯著提升室內(nèi)環(huán)境的舒適度和安全性。

墻面板材類型多樣，常見的有石膏板、加氣混凝土板、玻璃纖維增強水泥板、預制鋼筋混凝土板等。常見的類型有紙面石膏板、纖維石膏板及石膏空心板三種類型紙面石膏板普通紙面石膏板、耐水紙面石膏板和耐火紙面石膏板1.石膏板纖維石膏板

纖維石膏板是以石膏為主要原料，以玻璃纖維或紙筋等為增強材料，經(jīng)鋪漿、脫水、成型、烘干等加工而成的一種板材。

纖維石膏板的抗彎強度和彈性模量都高于紙面石膏板，主要用作建筑物的非承重內(nèi)隔墻、天棚吊頂和內(nèi)墻貼面等。1.石膏板石膏空心板

石膏空心板是以熟石膏為膠凝材料，摻入適量的水、粉煤灰或水泥和少量的纖維，同時摻入膨脹珍珠巖為輕質(zhì)集料，經(jīng)攪拌、成型、抽芯、干燥等工序制成的空心板材。1.石膏板

復合材料墻板是指用兩種或兩種以上材料，根據(jù)功能要求組合而成的墻板，多為輕質(zhì)高強的夾心墻板。纖維水泥板（1）玻璃纖維增強水泥板

玻璃纖維增強水泥板（GRC板）是以玻璃纖維為增強材料，以水泥凈漿或水泥砂漿為基體，經(jīng)成型、養(yǎng)護而形成的一種復合材料板材。3.復合材料墻板纖維水泥板（2）石棉水泥板

石棉水泥板是以石棉作增強材料，水泥凈漿為基材制作而成的板材?，F(xiàn)有平板和半波板兩種：按其物理性能又分為一類板、二類板和三類板三類；按其尺寸偏差可分為優(yōu)等品和合格品兩種。3.復合材料墻板鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板

鋼絲網(wǎng)架夾芯墻板，簡稱GBF夾芯板，是一種新型輕質(zhì)板材。是在特制的三維空間強化鋼絲網(wǎng)架中，分別填充憎水膨脹珍珠巖制品、加氣輕質(zhì)砼或礦（巖）棉質(zhì)品為板芯，構(gòu)成鋼絲網(wǎng)架芯板。3.復合材料墻板金屬夾芯板

是一種金屬復合板材，主要由兩層金屬面板和中間夾有的非金屬材料構(gòu)成，常見的類型有鋁塑復合墻板、彩色壓型鋼板復合墻板和超輕隔熱夾芯板。（1）鋁塑復合墻板

鋁塑復合墻板是以經(jīng)過化學處理的涂裝鋁板為表層材料，用聚乙烯塑料或高礦物為芯材，在專用鋁塑板生產(chǎn)設(shè)備上加工而成的復合材料。3.復合材料墻板（2）彩色壓型鋼板復合墻板

是以波形彩色壓型鋼板為面板，以輕質(zhì)保溫材料（如聚苯乙烯泡沫板、礦碴棉板、巖棉板、玻璃棉板、聚氨酯泡沫塑料等）為芯層，通過復合工藝加工而成的輕質(zhì)保溫墻板。

俗稱“三明治”墻板。3.復合材料墻板（3）超輕隔熱夾芯板

超輕隔熱夾芯板是以彩色鍍鋅鋼板為外表面用材，經(jīng)過數(shù)道輥軋，使其成為壓型板，然后與液體聚氨酯發(fā)泡而成的泡沫塑料板，直接復合而成。它具有輕質(zhì)、高強、保溫、隔熱、隔聲、耐水等優(yōu)良的物理性能和可加工性。

超輕隔熱夾芯板分普通板和承重板兩種。3.復合材料墻板觀察與討論鋼絲網(wǎng)架水泥聚苯乙烯夾心板右圖為某復合墻板的構(gòu)造圖，請討論各層材料的作用。04砌筑石材

石材使用歷史最終久的建筑材料之一。

建筑石材有天然石材和人工石材兩大類。

天然石材是指從天然巖石體中開采未經(jīng)加工或經(jīng)加工制成塊狀、板狀或特定形狀的材料。

人造石材是利用各種方法加工制造的具有類似天然石材性質(zhì)、紋理和質(zhì)感的合成材料。天然石材人造石材按巖石的形成分類

根據(jù)巖石的成因，按地質(zhì)分類法，天然巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。

巖漿巖又稱火成巖，可分為深成巖、噴出巖、火山巖三種。1.砌筑石材的分類按巖石的形成分類

根據(jù)巖石的成因，按地質(zhì)分類法，天然巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。

沉積巖是由其他巖石的風化產(chǎn)物、火山物質(zhì)或生物遺體經(jīng)搬運、沉積和固結(jié)成巖作用形成的層狀巖石。1.砌筑石材的分類按巖石的形成分類

根據(jù)巖石的成因，按地質(zhì)分類法，天然巖石可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。

變質(zhì)巖是原有巖石（如巖漿巖、沉積巖或早期變質(zhì)巖）在地下高溫、高壓或化學流體作用下發(fā)生成分和結(jié)構(gòu)改變而形成的新巖石。1.砌筑石材的分類按外形分類

建筑上使用的天然石材分為砌筑石材、板材和顆粒狀的石料（1）砌筑石材

按其加工的外形規(guī)則程度分為料石、毛石。毛石，又稱片石或塊石，是指以開采所得，未經(jīng)加工的形狀不規(guī)則的石塊。按其表面的平整程度分為亂毛石和平毛石兩類；

料石，又稱條石，是指以人工斬鑿或機械加工而成，形狀比較規(guī)則的六面體。石材按料石表面加工的平整程度可分為毛料石、粗料石、半細料石、細料石1.砌筑石材的分類按外形分類（2）板材

板材是用結(jié)構(gòu)致密的巖石經(jīng)鑿平或鋸解而成的，一般厚度10～30mm，長度和寬度300~1200mm的板狀石材。

根據(jù)加工方法分為剁斧板材（表面粗糙，具有規(guī)則的條狀斧紋）和機刨板材（表面平整，具有相互平行的刨紋）。

根據(jù)用途分為粗磨板材（表面平滑無光，主要用于建筑物外墻面、柱面、臺階及勒腳部位）和磨光板材（表面光滑如鏡，主要用于室內(nèi)外墻面、柱面）（3）顆粒狀石料

顆粒狀石料一般包括碎石、卵石和石渣等1.砌筑石材的分類物理性能（1）表觀密度

石材按照表觀密度的大小分為重質(zhì)石材和輕質(zhì)石材兩類。輕質(zhì)石材：表觀密度≤1800kg/m3，可作為建筑物的基礎(chǔ)、貼面、地面、屋外墻、橋梁和水工構(gòu)筑物；

重質(zhì)石材：表觀密度>1800kg/m3，常用作墻體材料。

在通常情況下，同種石材的表觀密度越大，則抗壓強度越高，吸水率越小，耐久性好，導熱性好。2.砌筑石材的性能物理性能（2）吸水性

巖石吸水性的大小與其孔隙率及孔隙特征有關(guān)。

吸水率低于1.5%的巖石稱為低吸水性巖石。

吸水率介于1.5%～3%的巖石稱為中吸水性巖石。

吸水率高于3.0%的巖石稱為高吸水性巖石。2.砌筑石材的性能物理性能（3）耐水性石材的耐水性以軟化系數(shù)表示：當石材的軟化系數(shù)>0.9為高耐水性；軟化系數(shù)在0.75～0.9為中耐水性；軟化系數(shù)在0.6～0.75為低耐水性；軟化系數(shù)<0.6者，則不允許用于重要建筑物中。2.砌筑石材的性能物理性能（4）抗凍性

抗凍性是指石材抵抗凍融破壞的能力，是衡量石材耐久性的重要指標。其值用石材在水飽和狀態(tài)下按規(guī)范要求所能經(jīng)受的凍融循環(huán)次數(shù)表示。

先將石材在-15℃的溫度下凍結(jié)后，再在20℃的水中融化，這樣的過程為一次凍融循環(huán)。2.砌筑石材的性能物理性能（5）耐熱性

石材的耐熱性與其化學成分及礦物組成有關(guān)。（6）石材的安全性

少數(shù)天然石材中可能含有某些放射性元素，若超過國家規(guī)定的標準是不安全的，它們對人體健康有害。用于室內(nèi)及人口密集處的石材，應滿足《建筑材料放射性核素限量》（GB6566-2010）的要求（7）導熱性

石材的導熱性用導熱率表示，主要與其致密程度有關(guān)。2.砌筑石材的性能力學性能

天然石材的力學性質(zhì)主要包括抗壓強度、沖擊韌性、硬度及耐磨性等。（1）抗壓強度

石材的抗壓強度是以三個邊長為70mm的立方體試塊的抗壓破壞強度平均值表示。根據(jù)《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》（GB50003-2011）的規(guī)定，石材共分為7個強度等級，MU100、MU80、MU60、MU50、MU40、MU30、MU20。2.砌筑石材的性能力學性能（2）沖擊韌性

石材的沖擊韌性決定于巖石的礦物組成與構(gòu)造。通常，晶體結(jié)構(gòu)的巖石較非晶體結(jié)構(gòu)的巖石，具有較高的韌性。（3）硬度

石材的硬度取決于石材礦物組成的硬度、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。由致密、堅硬礦物組成的石材，其硬度較高；結(jié)晶質(zhì)結(jié)構(gòu)硬度高于玻璃質(zhì)結(jié)構(gòu)；構(gòu)造緊密的巖石硬度以莫氏硬度表示，巖石的硬度與抗壓強度有很好的相關(guān)性，一般抗壓強度高的其硬度也大。巖石的硬度越大，其耐磨性越好，但表面加工越困難。（4）耐磨性

石材的耐磨性可用磨耗率表示。石材的耐磨性是指它抵抗撞擊、邊緣剪力和摩擦的聯(lián)合作用的能力。2.砌筑石材的性能工藝性能

石材的工藝性質(zhì)，主要指其開采和加工過程的難易程度及可能性，包括加工性、磨光性與抗鉆性。（1）加工性

石材加工的難易程度。凡強度、硬度、韌性較高的石材，不易加工（2）磨光性

指石材能否磨成平整光滑表面的程度。致密、均勻、細粒的巖石，一般都有良好的磨光性，可以磨成光滑亮潔的表面。疏松多孔、有鱗片狀構(gòu)造的巖石，磨光性不好。（3）抗鉆性

石材鉆孔時的難易程度。主要與石材的強度、硬度有關(guān)。2.砌筑石材的性能砌筑石材的選用（1）石材的選用原則經(jīng)濟性適用性安全性技術(shù)指標（2）石材的使用維護合理選材表面處理2.砌筑石材的性能04屋面材料

屋面材料是用于覆蓋建筑屋頂?shù)牟牧?，在建筑中起著至關(guān)重要的作用。它們不僅保護建筑內(nèi)部免受風雨、日曬等自然因素的侵襲，還影響著建筑的保溫、隔熱、防水和美觀性能。

常見的屋面材料類型包括：瓦類，如黏土瓦、琉璃瓦、水泥瓦、彩鋼瓦等；卷材類，像瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材、合成高分子防水卷材等；板材類，有金屬屋面板、塑料屋面板、木質(zhì)屋面板等。

屋面瓦是利用各種瓦材作為防水材料，通過瓦與瓦之間的搭接錯縫來達到防水目的。屋面瓦不僅具有遮風擋雨、室內(nèi)采光的作用，還具備重要的裝飾效果。

常見的類型有陶土瓦、琉璃瓦、水泥瓦、瀝青瓦、金屬瓦等。（1）陶土瓦

中國古代早在西周時期就有使用陶土瓦的記錄，陶土瓦是將粘土和其他合成物制作成濕胚，然后干燥，最后通過高溫燒制而成。燒制過程中，溫度一般控制在1200度以下，以確保粘土固化為陶而不至于瓷化。1.屋面瓦（2）琉璃瓦

琉璃瓦是采用優(yōu)質(zhì)礦石原料，經(jīng)過篩選粉碎，高壓成型，高溫燒制而成。

具有強度高、平整度好，吸水率低、抗折、抗凍、耐酸、耐堿、永不褪色、等顯著優(yōu)點。其制作過程為：取土→塑制成型→燒制→上釉→再次燒制。1.屋面瓦（3）水泥瓦

根據(jù)其外觀形態(tài)分類，常見的水泥瓦有：①波形瓦

波形瓦是水泥瓦中比較常見的一種類型。它的形狀呈波浪狀，有大波、中波和小波之分。1.屋面瓦②平板瓦

平板瓦外觀較為平整，其形狀類似長方形。平板瓦的尺寸一般較為規(guī)整，長度通常在300~400mm，寬度在200~300mm左右。

它的優(yōu)點是鋪設(shè)后屋面外觀比較簡潔、整齊。

適用于坡度較小的屋面，一般屋面坡度在10%~30%1.屋面瓦③S形瓦（西班牙瓦）

S形瓦結(jié)合了波形瓦和平板瓦的特點。它的形狀像字母“S”，中間有一定的弧度，兩邊有較為平緩的坡面。S型的設(shè)計可以增強了瓦片之間的固定性，使得整個屋頂更加穩(wěn)固。

適用于中高端住宅、歐式風格建筑等，屋面坡度一般在20%~40%較為合適。1.屋面瓦④瀝青瓦

瀝青瓦是以玻璃纖維氈為胎基，經(jīng)浸漬和涂蓋優(yōu)質(zhì)氧化瀝青后，上表面覆彩色礦物粒料，下表面覆細砂或覆蓋聚乙烯膜等隔離材料所制成的瓦狀屋面防水片材，也被稱為玻纖胎瀝青瓦。

瀝青瓦具有重量輕、防水性能優(yōu)越、耐久性強、施工簡便、環(huán)保節(jié)能等特點，能適應于坡度5~90度的任何形狀屋面以及球型屋面，但并不適用于平屋面平瓦型瀝青瓦

平瓦型瀝青瓦的形狀比較扁平，類似傳統(tǒng)的平板瓦。用于屋面坡度較小的建筑，一般屋面坡度在18%~22%左右。1.屋面瓦魚鱗型瀝青瓦

形狀像魚鱗一樣，一片瓦片的邊緣部分會覆蓋在下一片瓦片的主體部分上，形成緊密的搭接。它的造型獨特，具有很強的裝飾性。常用于對建筑外觀要求較高的項目，如別墅、高檔住宅、景觀建筑等。它適合的屋面坡度范圍較廣，一般在20%~60%左右。1.屋面瓦馬賽克型瀝青瓦

由多個小塊的瀝青瓦組合而成，類似于馬賽克的拼接方式。這些小塊的形狀可以是方形、菱形等多種幾何形狀。適用于需要突出創(chuàng)意和個性的建筑，如藝術(shù)工作室、特色餐廳等建筑的屋面。

它對屋面坡度的適應性也比較強，一般在20%~50%左右。1.屋面瓦⑤金屬瓦

金屬瓦是以金屬為基礎(chǔ)材料制作的屋面瓦，原材料主要包括基板、彩砂覆面和粘合劑等?；宀捎缅冧X鋅或鋅鋁鎂鋼板，具有高耐腐蝕性能，是金屬瓦使用壽命的基礎(chǔ)條件。

根據(jù)其制作工藝和原材料的不同，可分為石面金屬瓦、漆面金屬瓦和金屬本色瓦等1.屋面瓦

屋面卷材指以不同的施工工藝將不同種類的膠結(jié)材料粘結(jié)卷材固定在屋面上起到防水作用的屋面材料。所用卷材有傳統(tǒng)的瀝青防水卷材、高聚物改性瀝青防水卷材和合成高分子防水卷材等三大系列。（1）瀝青防水卷材

瀝青防水卷材是以瀝青為主要浸涂材料所制成的卷材。

按有無芯材（基胎）可以分為有胎卷材（浸漬）和無胎卷材（輥壓）兩種。

按芯材（基胎）種類可分為紙?zhí)ゾ聿暮筒继ゾ聿膬深悺?.屋面卷材

《石油瀝青紙?zhí)ビ蜌帧罚℅B/T326-2007）規(guī)定，石油瀝青紙?zhí)ビ蜌职淳碇睾臀锢硇阅芊譃镮型、Ⅱ型和Ⅲ型。I型、Ⅱ型油氈適用于輔助防水、保護隔離層、臨時性建筑、防潮及包裝等。Ⅲ型油氈適用于屋面工程的多層防水。

最初的紙?zhí)ビ蜌脂F(xiàn)已發(fā)展成為石油瀝青玻璃布胎油氈、玻璃纖維布胎瀝青油氈和鋁箔面油氈等一系列瀝青防水卷材。

2.屋面卷材

石油瀝青玻璃布胎油氈是以玻璃纖維布為胎基，浸涂石油瀝青，并在兩面撒布粉狀隔離材料所制成的。

玻璃纖維布胎瀝青油氈是一種采用玻璃纖維薄氈為胎基，浸涂石油瀝青后，在其表面涂撒以礦物粉料或覆蓋聚乙烯膜等隔離材料而制成的防水卷材材料。

鋁箔面油氈鋁箔面油氈是采用玻璃纖維（簡稱玻纖）氈為胎基，浸涂氧化瀝青，在其表面用壓紋鋁筒貼面，底面撒以細穎粒礦物材料或覆蓋聚乙烯（PE）膜所制成的一種具有熱反射和裝飾功能的防水卷材。2.屋面卷材（2）高聚物改性瀝青防水卷材

在瀝青中添加橡膠或者塑料樹脂進行改性的防水卷材。

一般可分為彈性體聚合物改性瀝青防水卷材、塑性體聚合物改性瀝青防水卷材、橡塑共混體聚合物改性瀝青防水卷材三大類。①彈性體聚合物改性瀝青防水卷材

彈性體改性瀝青防水卷材是以聚酯氈或玻纖氈為胎基，苯乙烯—丁二烯—苯乙烯（SBS）熱塑彈性體作改性劑，以聚乙烯膜或細砂或礦物粒（片）料為覆面材料而制成的防水卷材，簡稱SBS卷材。

SBS卷材按胎基分為聚酯氈（PY）和玻纖氈（G）、玻纖增強聚酯氈（PYG）三類。

按上表面隔離材料分為聚乙烯（PE）膜、細砂（S）（顆粒不超過0.6mm）及礦物粒（片）料（M）三種。

按物理力學性能分為I型和Ⅱ型。2.屋面卷材①彈性體聚合物改性瀝青防水卷材

與瀝青油氈相比，SBS改性瀝青防水卷材具有以下特點：

具有優(yōu)異的耐高、低溫性能和耐久性具有良好的機械力學性能，施工方便。2.屋面卷材②塑性體改性瀝青防水卷材

塑性體改性瀝青防水卷材是以聚酯氈或玻纖氈為胎基，無規(guī)聚丙烯（APP）或聚烯短類聚合物（APAO、APO）作改性劑，兩面覆以隔離材料所制成的建筑防水卷材，統(tǒng)稱APP卷材。APP卷材按胎基分為聚酯氈（PY）、玻纖氈（G）、玻纖增強聚酯氈（PYG）三類。

按上表面隔離材料分為聚乙烯膜（PE）、細砂（S）及礦物粒料（M）三種。

按下表面隔離材料分為聚乙烯膜（PE）、細砂（S）。

按材料性能分為I型和Ⅱ型。2.屋面卷材③合成高分子防水卷材

是以合成橡膠、合成樹脂或者二者的共混體為基料，并加入適量的化學助劑以及填充料，然后經(jīng)過一系列工序加工而成的可卷曲的片狀防水材料。

合成高分子防水卷材可以分為橡膠系列（如三元乙丙橡膠、聚氨酯、丁基橡膠等）防水卷材、塑料系列（聚乙烯、聚氯乙烯等）防水卷材和橡膠塑料共混系列防水卷材三大類。2.屋面卷材

種植屋面是指在建筑物的屋面或地下建筑頂面的防水層上，鋪以種植土或設(shè)置容器種植各類植物，是一種將建筑技術(shù)與綠化技術(shù)相結(jié)合的屋面形式。3.種植屋面（1）種植屋面的結(jié)構(gòu)層次屋面基層防水層保護層（隔根層）排水層過濾層種植土層植被層3.種植屋面（2）種植屋面的分類按形式和組成元素分類分為簡單式種植屋面和花園式種植屋面。按使用功能分類分為公共休憩型種植屋面、盈利型種植屋面、家庭式種植屋面和科研生產(chǎn)性種植屋面。按位置分類分為單層建筑種植屋面、多層和高層建筑種植屋面。按空間開敞程度分類分為開敞式種植屋面、半開敞式種植屋面和封閉式種植屋面。按建筑結(jié)構(gòu)分類分為平屋頂種植屋面和坡屋頂種植屋面。3.種植屋面

光伏屋面是指在建筑物屋頂表面安裝光伏組件，利用太陽能電池的光電效應，將太陽光直接轉(zhuǎn)換為直流電的一種屋面系統(tǒng)。

光伏與建筑的結(jié)合有兩種形式，一種是附加形式，一種是建筑一體化形式。4.光伏屋面附加形式

建筑一體化形式【創(chuàng)新思維培養(yǎng)】綠色節(jié)能新選擇：砂加氣混凝土板材

在江蘇省鎮(zhèn)江市的南徐新城，一座宏偉壯觀的體育會展中心拔地而起，它就是鎮(zhèn)江體育會展中心。這座占地46萬平方米、建筑面積18萬平方米的現(xiàn)代化建筑，不僅承載著城市的文化體育功能，更成為了綠色建筑的新典范。而這一切，都離不開一種新型墻體材料——砂加氣混凝土板材（簡稱砂加氣板）的廣泛應用。

砂加氣混凝土板材是由砂加氣混凝土配置特殊防銹處理的鋼筋網(wǎng)作為增強材料，添加發(fā)氣劑后，經(jīng)過攪拌、澆筑、切割、高溫高壓蒸汽養(yǎng)護等復雜工藝制成的輕質(zhì)剛強建筑產(chǎn)品。這種板材不僅具有優(yōu)異的物理性能，還兼具了良好的保溫、隔音、不燃等特性，為建筑的安全和舒適提供了有力保障?！緞?chuàng)新思維培養(yǎng)】綠色節(jié)能新選擇：砂加氣混凝土板材砂加氣混凝土外墻及內(nèi)隔墻【工程素質(zhì)培養(yǎng)】砌體結(jié)構(gòu)坍塌湖南省鳳凰縣堤溪沱江大橋全長328.45m，前面寬度13m，設(shè)3%縱坡，橋型為4孔65m跨徑等截面懸鏈線空腹式無鉸拱橋，大橋橋墩高33m，且為連拱石拱橋。2007年7月15日完成主體工程后開始卸架，8月13日16：40整個橋體全部坍塌，造成64人死亡，4人重傷，18人輕傷，直接經(jīng)濟損失3974.7萬元。【材料與生態(tài)】光伏建筑一體化：邁向低碳未來的新篇章

光伏建筑一體化（BIPV），是應用太陽能發(fā)電的一種新概念，簡單地講就是將太陽能光伏發(fā)電方陣安裝在建筑的圍護結(jié)構(gòu)外表面來提供電力。根據(jù)光伏方陣與建筑結(jié)合的方式不同，光伏建筑一體化可分為兩大類：

第一類是光伏方陣與建筑的結(jié)合。這種方式是將光伏方陣依附于建筑物上，建筑物作為光伏方陣載體，起支承作用。

第二類是光伏方陣與建筑的集成。這種方式是光伏組件以一種建筑材料的形式出現(xiàn)，光伏方陣成為建筑不可分割的一部分，如光電瓦屋頂、光電幕墻和光電采光頂?shù)?。這是未來光伏建筑一體化的重點發(fā)展方向。【材料與生態(tài)】光伏建筑一體化：邁向低碳未來的新篇章北京世園會中國館

中國館光伏發(fā)電玻璃感謝各位的觀看土木工程材料CivilEngineeringMaterials【工程案例導入】世界上最漫長的科學實驗昆士蘭大學的瀝青滴落實驗裝置

瀝青滴漏實驗以其耗時之長和過程之緩慢，被稱為世界上持續(xù)時間最長的實驗之一。該實驗由澳大利亞昆士蘭大學的托馬斯·帕內(nèi)爾于1927年啟動，1930年正式開始觀測。實驗中，加熱的瀝青被裝入漏斗，冷卻后看似凝固，但在重力作用下會極其緩慢地流動，平均每8至10年才滴落一滴。截至2024年，僅記錄了??9滴瀝青滴落??，最近一次是在2014年。

第十次瀝青大概會在2027年滴落，我們或許有幸成為這個持續(xù)近百年漫長實驗中瀝青滴落過程的下一個見證者。CONTENT瀝青01瀝青混合料02第八章

瀝青與瀝青混合料01瀝

青8.1.1瀝青的分類

瀝青材料按產(chǎn)源可分為地瀝青和焦油瀝青兩大類，地瀝青是指通過對地表或地下開采所得到的瀝青材料，主要包括天然瀝青和石油瀝青。圖8-2全球最大的彼奇瀝青湖8.1.1瀝青的分類

瀝青材料按產(chǎn)源可分為地瀝青和焦油瀝青兩大類，地瀝青是指通過對地表或地下開采所得到的瀝青材料，主要包括天然瀝青和石油瀝青。1.天然瀝青天然瀝青是一種在地球地殼中自然形成的有機物質(zhì)，主要由瀝青質(zhì)、樹脂等膠質(zhì)以及少量的金屬和非金屬等其他礦物雜質(zhì)組成。圖8-3天然瀝青湖中未凝結(jié)的瀝青8.1.1瀝青的分類2.石油瀝青

石油瀝青是在原油提煉過程中，將原油加熱至高溫，使其中的輕質(zhì)組分蒸發(fā)，剩下的重質(zhì)組分再經(jīng)過氧化和聚合作用形成。圖8-4液態(tài)石油瀝青

圖8-5固態(tài)石油瀝青8.1.1瀝青的分類3.煤瀝青

煤瀝青是煤焦油蒸餾加工去除液體餾分后的殘余物，是煤在高溫干餾過程中得到的一種深褐色至黑色黏稠液體或半固體。

煤瀝青一般為粘稠的液體、半固體或固體，色黑而有光澤。在室溫下，它通常為黑色脆性塊狀物，有臭味，熔融時易燃燒，并有毒。圖8-6煤瀝青8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)1.瀝青的顏色與狀態(tài)

瀝青通常呈現(xiàn)為黑色或黑褐色。這種顏色是由于瀝青中含有大量的碳元素和其他深色礦物成分所導致的。

瀝青的狀態(tài)在不同溫度和條件下會有所變化。

在常溫下，瀝青通常呈固體或半固體狀態(tài)，具有一定的硬度和韌性。這種狀態(tài)下的瀝青可以用于道路建設(shè)、防水材料等領(lǐng)域，因為其能夠保持一定的形狀和穩(wěn)定性。

在高溫下，瀝青會熔化成液體狀態(tài)。這種變化是由于瀝青中的分子在高溫下變得活躍，導致瀝青的粘度降低，流動性增強。液態(tài)瀝青在施工過程中具有更好的流動性和可塑性，能夠更容易地填充和覆蓋各種不平整的表面。8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)2.瀝青的組分8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)2.瀝青的組分8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)瀝青的膠體結(jié)構(gòu)與性能

請觀察瀝青的三種膠體結(jié)構(gòu)，圖中的黑色部分為瀝青質(zhì)，討論其性能的差異。

（a）溶膠結(jié)構(gòu)

（b）溶-凝膠結(jié)構(gòu)

（c）凝膠結(jié)構(gòu)8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)3.瀝青的化學穩(wěn)定性

瀝青作為一種復雜的有機混合物，其化學穩(wěn)定性是決定其使用壽命和性能的關(guān)鍵因素。化學穩(wěn)定性主要體現(xiàn)在瀝青在不同環(huán)境條件下抵抗化學反應的能力，這包括對溫度變化、紫外線照射、氧氣和水的侵襲等的抵抗力。

瀝青的化學穩(wěn)定性受多種因素影響，包括其組成成分、溫度變化、光照強度和氧氣含量等。其中，瀝青中的飽和烴、芳香烴和膠質(zhì)含量是決定其穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。在化學穩(wěn)定性分析中，通常會使用熱重分析（TGA）和差示掃描量熱法（DSC）來評估瀝青的熱穩(wěn)定性。8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)4.瀝青的物理力學性能（1）瀝青的粘度

粘度是表征瀝青流動性的重要參數(shù)，通常用動力粘度、運動粘度或條件粘度表示。高粘度的瀝青流動性差，低粘度的瀝青則易于流動。

溫度是影響瀝青粘度的主要因素之一，隨著溫度的升高，瀝青的粘度會降低；反之，隨著溫度的降低，瀝青的粘度會升高。瀝青的粘度可以通過多種方法進行測定，主要包括以下幾種：①毛細管法②旋轉(zhuǎn)法③流出杯法8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)a瀝青旋轉(zhuǎn)粘度計

b瀝青針入度測定儀圖8-7瀝青主要性能測試儀器8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)（2）瀝青的針入度

針入度是評價瀝青硬度和稠度的指標，通過標準針入試驗測量。瀝青針入度是指在一定條件下瀝青針垂直插入瀝青樣品的深度，也稱為針入深度。

針入度越大，表示瀝青越軟，適用于溫度較高的環(huán)境；針入度較小的瀝青硬度較大，適合寒冷氣候條件。針入度與瀝青的溫度敏感性密切相關(guān)，是瀝青分級的重要依據(jù)。8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)（3）瀝青的延度

瀝青延度是描述瀝青材料在拉伸過程中所能承受的最大變形而不發(fā)生斷裂的能力。延度是衡量瀝青塑性變形能力的指標，通過拉伸試驗測定。

瀝青延度測試通常使用瀝青延度儀進行。

延度越大，表明瀝青的塑性越好，具有更好的柔韌性和抗裂性，能夠更好地適應溫度變化和車輛荷載，減少路面開裂，從而提高路面的耐久性和使用壽命。圖8-9瀝青延度測試示意圖8.1.2瀝青的物理化學性質(zhì)（4）瀝青的軟化點

瀝青的軟化點，作為評估瀝青溫度敏感性和高溫穩(wěn)定性的關(guān)鍵指標，是指瀝青在一定條件下開始軟化的溫度。

瀝青軟化點測定是評估瀝青溫度穩(wěn)定性的重要手段，通常使用環(huán)球法。

瀝青的軟化點受到多種因素的影響，包括瀝青的組成、分子量分布、結(jié)構(gòu)類型以及制備工藝等。觀察與討論建筑石油瀝青的選用請比較下列A、B兩種建筑石油瀝青的針入度、延度及軟化點測定值。若于南方夏季炎熱地區(qū)屋面選用何種瀝青較合適，請討論。編號針入度/0.01mm

(25℃，100g，5s)延度/cm

(25℃，5cm/min)軟化點

/℃A30572B222.5101工程實例分析瀝青長時間加熱與保溫

某施工隊熬制石油瀝青準備作地下防水，由于瀝青碎塊的平均尺寸為20cm，工程量較大，因此加熱的時間較長，保溫的時間亦較長。施工后發(fā)現(xiàn)其效果不夠理想，特別是瀝青的塑性明顯下降。請分析原因。

工程實例分析瀝青混凝土路面裂縫

華南某二級公路瀝青混凝土路面使用1年后就出現(xiàn)較多網(wǎng)狀裂縫，其中施工厚度較薄及下凹處裂縫更為明顯。據(jù)了解當時對路基已作認真檢查，并處理好軟弱層，而所用的瀝青延度較低。請分析原因。

8.1.3石油瀝青的技術(shù)標準1.建筑石油瀝青的技術(shù)標準

8.1.3石油瀝青的技術(shù)標準2.道路石油瀝青的技術(shù)標準

8.1.4石油瀝青的摻配與選用1.石油瀝青的摻配

在工程中，由于一種牌號的瀝青往往不能滿足所有工程要求，因此常常需要用不同牌號的瀝青進行摻配。當采用兩種瀝青進行摻配時，瀝青摻配的比例可用下式估算：在進行瀝青摻配時，為了不使摻配后的瀝青膠體結(jié)構(gòu)破壞，應選用表面張力相近和化學性質(zhì)相似的瀝青。8.1.4石油瀝青的摻配與選用【例8.1】某工程需用軟化點為85℃的石油瀝青，現(xiàn)有10號及60號石油瀝青，其軟化點分別為95℃和45℃。試估算如何摻配才能滿足工程需要？

【解】由題目可知：較軟的60號瀝青軟化點為45℃，較硬的10號瀝青軟化點為95℃，摻配后瀝青軟化點為85℃。

解得：需用20%的60號瀝青和80%的10號瀝青摻配。8.1.4石油瀝青的摻配與選用不同類型土木工程對石油瀝青摻配的需求

在道路工程中，高速公路與一級公路對瀝青的性能要求極高，特別是在夏季溫度高、重載交通頻繁的路段，需要采用稠度大、粘度高的瀝青，以提高路面的高溫穩(wěn)定性和抗車轍能力。8.1.4石油瀝青的摻配與選用不同類型土木工程對石油瀝青摻配的需求

在屋面防水工程中，由于屋面防水層直接暴露在自然環(huán)境中，因此需滿足防水層的耐久性、抗裂性、抗?jié)B漏性等要求。特別是在高溫地區(qū)，需要選用軟化點高、耐高溫性能好的瀝青，以避免夏季高溫下瀝青流淌、防水層失效的問題。而在寒冷地區(qū)，則需選擇抗低溫開裂性能好的瀝青，以確保防水層在冬季的穩(wěn)定性和耐久性。8.1.4石油瀝青的摻配與選用不同類型土木工程對石油瀝青摻配的需求

地下防水工程要求瀝青具有優(yōu)異的抗?jié)B性和耐久性，以防止地下水滲漏對建筑結(jié)構(gòu)造成損害。在摻配時，需選擇粘度大、抗?jié)B性強的瀝青進行摻配，以提高防水層的整體性能。8.1.4石油瀝青的摻配與選用不同類型土木工程對石油瀝青摻配的需求

橋梁工程則更注重瀝青的抗疲勞性和抗裂性，以確保橋梁結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性。在摻配時，需選擇具有優(yōu)異抗疲勞性能和抗裂性能的瀝青進行摻配，以滿足橋梁工程的特殊需求。8.1.5乳化瀝青1.乳化瀝青的制備工藝

乳化瀝青在制備過程中，首先需要將瀝青加熱至適當?shù)臏囟?，通常?20°C至160°C之間，以降低其粘度，便于后續(xù)的乳化處理。接著，將加熱后的瀝青與乳化劑混合，瀝青顆粒被乳化劑包裹形成微小的油滴，這些油滴在高速攪拌的作用下均勻分散在水中。

生產(chǎn)好的乳化瀝青需儲存于專用的儲罐中，并進行定期檢測以確保其質(zhì)量穩(wěn)定。在貯存過程中，應注意防止乳液分層、聚結(jié)或變質(zhì)。8.1.5乳化瀝青2.乳化瀝青的性能特點與優(yōu)勢

乳化瀝青是將黏稠瀝青經(jīng)過熱融和機械作用，以微滴狀態(tài)分散于含有乳化劑及穩(wěn)定劑的水中，形成水包油（O/W）型的瀝青乳液。

這種特性使得乳化瀝青在常溫下具有較低的粘度，流動性非常好，便于施工和滲透。乳化瀝青可以常溫使用，也可以和冷、潮濕的石料一起使用，操作簡便，節(jié)省熱能。

乳化瀝青還具有良好的水穩(wěn)定性，這使得它在多雨地區(qū)或需要頻繁承受水損害的路面工程中表現(xiàn)出色。

乳化瀝青的另一個顯著優(yōu)勢是其對環(huán)境的友好性。由于其制備過程中不涉及高溫加熱，因此能夠顯著降低能源消耗和有害氣體排放。8.1.6改性瀝青

改性瀝青是摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細的橡膠粉或其他填料等外摻劑（改性劑），或采取對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青或瀝青混合料的性能得以改善制成的瀝青結(jié)合料。

改性瀝青的機理涉及多個方面，包括但不限于分子間相互作用、化學鍵的形成與斷裂、以及相變行為等。

在改性瀝青的制備過程中，改性劑的選擇與添加量至關(guān)重要。改性劑的加入對于提升瀝青的粘結(jié)力、抗裂性和耐久性具有顯著效果，從而能夠延長道路的使用壽命并大幅度降低維護成本。根據(jù)添加的改性劑材料的不同，改性瀝青可以分為橡膠及熱塑性彈性體改性瀝青、塑料與合成樹脂類改性瀝青以及共混型高分子聚合物改性瀝青三大類。8.1.6改性瀝青改性瀝青的特點

改性瀝青在極端溫度條件下表現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性。無論是在高溫環(huán)境下，還是在低溫條件下，改性瀝青都能保持其物理和化學性質(zhì)的相對穩(wěn)定，不易發(fā)生軟化和硬化，從而確保了道路在各種氣候條件下的良好使用性能。

改性瀝青具有優(yōu)異的彈性恢復能力和抗疲勞性能。在受到外力作用時，如車輛的反復碾壓，改性瀝青能夠迅速恢復其原始形態(tài)，減少了路面的永久變形和裂縫的產(chǎn)生。

改性瀝青具有良好的耐久性和抗老化性能。在長期的使用過程中，改性瀝青能夠抵抗紫外線、氧氣和水等環(huán)境因素的侵蝕，延緩了瀝青的老化過程。

改性瀝青還具有良好的粘附性和抗水損害能力。通過與集料的緊密粘附，改性瀝青能夠形成更為牢固的路面結(jié)構(gòu)，提高了路面的整體穩(wěn)定性。8.1.6改性瀝青改性瀝青的應用

改性瀝青在道路表面鋪裝中發(fā)揮著重要作用，常被用于機場跑道、高速公路、城市道路等交通路面的鋪裝。

改性瀝青在橋面鋪裝和防水工程中也有著廣泛的應用。改性瀝青因其良好的粘附性和抗水損害能力，能夠緊密地粘附在橋面結(jié)構(gòu)上，形成一道堅固的防水屏障，有效地防止水分滲透和侵蝕，從而延長橋梁的使用壽命。

改性瀝青還被廣泛應用于隧道工程、停車場、運動場等場合。在隧道工程中，改性瀝青能夠保持隧道的干燥和穩(wěn)定，提高隧道的通行能力和安全性。在停車場和運動場中，改性瀝青則能夠提供良好的防滑性和耐磨性，確保車輛和行人的安全通行。02瀝青混合料8.2.1瀝青混合料的組成瀝青混合料主要由瀝青、粗集料、細集料和填料組成。1.瀝青

在瀝青混合料中，瀝青的主要功能在于提供強大的粘結(jié)力，將各種集料、填料等材料牢固地結(jié)合在一起，形成一個穩(wěn)定且強度適宜的整體結(jié)構(gòu)。2.集料

集料作為瀝青混合料的骨架，根據(jù)其粒徑大小被細分為粗集料和細集料。3.礦粉

礦粉作為填充劑，能夠高效地填充粗集料與細集料之間的微小空隙，這一特性極大地提升了混合料的密實度，有助于形成更為緊密、均勻的微觀結(jié)構(gòu)。8.2.2瀝青混合料的結(jié)構(gòu)

瀝青混合料根據(jù)其粗、細集料的比例不同，其結(jié)構(gòu)組成有三種形式：懸浮密實結(jié)構(gòu)、骨架空隙結(jié)構(gòu)和骨架密實結(jié)構(gòu)。8.2.3瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)1.高溫穩(wěn)定性

瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性是指其在高溫條件下，能夠抵抗車輛荷載的反復作用，不發(fā)生顯著永久變形，從而保證路面平整度的特性。評估瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性，通常采用以下實驗方法：（1）車轍試驗

車轍試驗通過模擬車輛荷載在瀝青路面上形成的車轍變形，來評估瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。（2）馬歇爾穩(wěn)定度試驗

馬歇爾穩(wěn)定度試驗通過測定瀝青混合料試件在規(guī)定溫度和加荷速度下的破壞荷載和垂直變形，來評估其高溫穩(wěn)定性。8.2.3瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)2.低溫抗裂性

瀝青混合料的低溫抗裂性是指其在低溫條件下應具有一定的柔韌性，以保證在低溫時不產(chǎn)生裂縫的能力，是評價瀝青混合料在寒冷地區(qū)使用性能的重要指標之一。評估瀝青混合料的低溫抗裂性，通常采用以下實驗方法：（1）低溫彎曲試驗

低溫彎曲試驗通過模擬低溫條件下瀝青混合料受到彎曲荷載時的變形情況，來評估其低溫抗裂性。（2）低溫劈裂試驗

低溫劈裂試驗通過模擬低溫條件下瀝青混合料受到劈裂荷載時的變形情況，來評估其低溫抗裂性。8.2.3瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)2.低溫抗裂性

瀝青混合料的低溫抗裂性是指其在低溫條件下應具有一定的柔韌性，以保證在低溫時不產(chǎn)生裂縫的能力，是評價瀝青混合料在寒冷地區(qū)使用性能的重要指標之一。評估瀝青混合料的低溫抗裂性，通常采用以下實驗方法：（3）低溫收縮試驗

低溫收縮試驗通過測量瀝青混合料在低溫條件下的收縮變形量，來評估其低溫抗裂性。（4）低溫蠕變試驗

蠕變是指材料在恒定應力作用下，隨時間產(chǎn)生的變形。低溫蠕變試驗通過測量瀝青混合料在低溫條件下的蠕變變形量，來評估其低溫抗裂性。工程實例分析瀝青低溫開裂

在河北中部每到冬天，居民住宅附近的瀝青路面總會出現(xiàn)一些裂縫，裂縫大多是橫向的，且?guī)缀鯙榈染嚯x間距的，在寒冷天氣裂縫尤其明顯。8.2.3瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)3.耐久性

瀝青的耐久性是指瀝青材料抵抗各種自然因素及交通荷載機械應力的性能，是評價瀝青及其混合料質(zhì)量和使用壽命的重要指標。

瀝青在長期使用過程中，會受到氧化、蒸發(fā)、光的作用以及水的影響等多種因素的共同作用，導致其性能逐漸下降。因此，評價瀝青耐久性的核心在于模擬這些老化過程，并觀察瀝青在老化前后的性能變化。

常用的瀝青耐久性評價方法是加熱質(zhì)量損失試驗和加熱后殘渣性質(zhì)試驗。4.抗滑性

瀝青抗滑性是指瀝青混合料或瀝青路面抵抗車輛輪胎滑動的能力，是評價道路安全性能的關(guān)鍵指標之一。工程實例分析瀝青路面泛油

觀察下圖路面，其瀝青上泛至表面，形成路面局部泛油、光面。請分析有何危害，并分析其成因。8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計【例8.2】現(xiàn)需設(shè)計某高速公路用三層式瀝青混凝土路面，下面層采用5cm厚AC-20瀝青混凝土，原材料擬采用AH-70石油瀝青，石灰?guī)r碎石，天然砂和石灰?guī)r礦粉。AC-20瀝青混凝土是瀝青混凝土路面的重要結(jié)構(gòu)層，要求具有較高的高溫穩(wěn)定性和抗?jié)B性。為了保證工程質(zhì)量，必須進行嚴格的配合比試驗。如何準確測定穩(wěn)定度和流值、如何選擇合理的空隙率以及采用何種礦料級配是瀝青混凝土配合比試驗的關(guān)鍵問題，通過試驗確定礦料級配和最佳瀝青用量，使瀝青混合料性能滿足設(shè)計要求。8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計（1）瀝青混合料礦料組成設(shè)計

瀝青混合料配合比設(shè)計首先要確定瀝青混合料中使用的各種礦料，根據(jù)本工程實際使用的原材料為石灰?guī)r碎石、石灰?guī)r石屑、天然砂及石灰?guī)r礦粉，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTGE20-2011）和《公路工程集料試驗規(guī)程》（JTG3432-2024）的規(guī)定方法選取樣品，拌合，篩分。8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計（2）瀝青混合料礦料配合比設(shè)計

經(jīng)篩分析試驗，各集料的分計篩余百分率列于表8-5，求出各礦料級配比例，列入表中。8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計據(jù)此計算合成級配，繪制設(shè)計混合料的級配范圍及合成級配曲線8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計（3）馬歇爾試驗

按此配比根據(jù)經(jīng)驗選定油石比在3.5%～5.5%范圍，以0.5%間隔，成型制作不同油石比的馬歇爾試件，并分別進行馬歇爾試驗。8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計（4）確定瀝青最佳用量繪制瀝青用量與物理-力學指標關(guān)系圖，以瀝青用量為橫坐標，以視密度、空隙率、飽和度、穩(wěn)定度和流值為縱坐標，將試驗結(jié)果繪制成瀝青用量與各項指標的關(guān)系曲線。8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計①根據(jù)穩(wěn)定度、密度和空隙率確定最佳瀝青用量初始值1（OAC1）

從圖中取相應于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a1，相應于密度最大值的瀝青用量a2，和相應于規(guī)定空隙率范圍的中值的瀝青用量a3，求取三者的平均值作為最佳瀝青用量的初始值OAC1，即：OAC1=（a1+a2+a3）/3②根據(jù)符合各項技術(shù)指標的瀝青用量范圍確定最佳瀝青用量初始值2（OAC2）

按圖8-12中求出各指標符合瀝青混合料技術(shù)標準的瀝青用量范圍OACmin～OACmax，其中值為OAC2。即：OAC2=（OACmin+OACmax）/2③根據(jù)OAC1和OAC2綜合確定瀝青最佳用量（OAC）8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計①根據(jù)穩(wěn)定度、密度和空隙率確定最佳瀝青用量初始值1（OAC1）

從圖中取相應于穩(wěn)定度最大值的瀝青用量a1，相應于密度最大值的瀝青用量a2，和相應于規(guī)定空隙率范圍的中值的瀝青用量a3，求取三者的平均值作為最佳瀝青用量的初始值OAC1，即：OAC1=（a1+a2+a3）/3②根據(jù)符合各項技術(shù)指標的瀝青用量范圍確定最佳瀝青用量初始值2（OAC2）

按圖8-12中求出各指標符合瀝青混合料技術(shù)標準的瀝青用量范圍OACmin～OACmax，其中值為OAC2。即：OAC2=（OACmin+OACmax）/2③根據(jù)OAC1和OAC2綜合確定瀝青最佳用量（OAC）8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計④根據(jù)氣候條件和交通特性調(diào)整最佳瀝青用量

由OAC1和OAC2綜合決定最佳瀝青用量OAC時，還宜根據(jù)實踐經(jīng)驗和道路等級、氣候條件，考慮從下述情況進行調(diào)整：

一般可取OAC1和OAC2的中值作為瀝青最佳用量OAC。

對熱區(qū)道路以及車輛渠化交通的高速公路、一級公路、城市快速路、主干路，預計有可能造成較大車轍的情況時，可在中限值OAC2與下限OACmin范圍內(nèi)決定，但一般不宜小于中限值OAC2的0.5%。

對于寒區(qū)道路以及一般道路，最佳瀝青用量可以在中限值OAC2與上限值OACmax范圍內(nèi)決定，但一般不宜大于中限值OAC2的0.3%。8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計按最大密度、最大穩(wěn)定度、空隙率中值確定的最佳油石比OAC1=3.83%；按各項指標全部合格范圍的中值確定的最佳油石比OAC2=4.13%；由此確定的最佳油石比OAC=3.98%；相應的最佳瀝青用量OAC=3.83%。8.2.4瀝青混合料配合比設(shè)計（5）配合比設(shè)計檢驗

對瀝青混合料做性能檢驗：

浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗、車轍試驗、彎曲試驗、滲水試驗

結(jié)果表明瀝青混合料滿足瀝青混合料配合比設(shè)計檢驗指標要求。（6）結(jié)論

上述檢驗結(jié)果表明，所設(shè)計AC-20瀝青混合料目標配合比級配滿足AC-20馬歇爾試驗配合比設(shè)計技術(shù)要求和AC-20配合比設(shè)計檢驗指標要求。即采用10~15mm碎石：5~10mm碎石：3~5mm石屑：0~3mm砂：礦粉=48：8：30：8：6。制備的AC-20瀝青混合料，其最佳油石比為3.98%，最佳瀝青用量OAC=3.83%，最大密度為2.437（g/cm3）。【創(chuàng)新思維培養(yǎng)】彩色透水瀝青：城市街道的華麗變身彩色透水瀝青路面

彩色瀝青以其絢麗的色彩和精妙的設(shè)計，為城市增添了一抹抹生動的色彩，讓街道在美觀與安全之間找到了完美的平衡點。

透水瀝青憑借其卓越的透水能力，迅速吸納并滲透雨水，有效減緩了地表徑流的速度，大幅度降低了城市內(nèi)澇的風險，為城市的防洪體系筑起了一道堅不可摧的屏障?！竟こ趟刭|(zhì)培養(yǎng)】高速公路路面破損某高速公路項目是國家重點交通建設(shè)項目，全長120公里，設(shè)計時速為120公里/小時，采用雙向六車道標準建設(shè)。該項目于2018年開工建設(shè)，2020年底正式通車。然而，在通車后不到兩年的時間內(nèi)，部分路段出現(xiàn)了較為嚴重的瀝青路面早期破損現(xiàn)象，主要表現(xiàn)為裂縫、坑槽、車轍及推移等，嚴重影響了道路的使用性能和行車安全。【材料與生態(tài)】從刺鼻到清新：凈味改性瀝青的變革凈味瀝青保障施工人員健康

凈味改性瀝青是一種在改性瀝青基礎(chǔ)上，通過添加特定凈味劑而制成的綠色環(huán)保型特種瀝青產(chǎn)品。這種瀝青不僅繼承了改性瀝青的優(yōu)良性能，如耐高溫性、抗疲勞性、優(yōu)異的粘結(jié)能力和路面承載能力等，還顯著降低了在瀝青生產(chǎn)和路面施工過程中產(chǎn)生的煙氣排放。

這一顯著的減排效果，使得凈味改性瀝青在通風不良的隧道施工、城市繁華路段等特殊環(huán)境中有著廣闊的應用前景。感謝各位的觀看土木工程材料CivilEngineeringMaterials【工程案例導入】“黑科技”滑雪板：高分子材料引領(lǐng)冰雪裝備革新滑雪板及內(nèi)芯2022年北京冬奧會，聚氨酯被廣泛應用于制造滑雪板板芯。CONTENT合成高分子材料概述01合成高分子材料應用02第九章

合成高分子材料01合成高分子材料概述1.高分子材料概述

高分子材料是以高分子化合物為基礎(chǔ)，由相對分子質(zhì)量較高的化合物構(gòu)成的材料，高分子也是生命存在的形式，所有的生命體都可以看作是高分子的集合。

合成高分子材料由合成高分子化合物構(gòu)成的材料，通常指有機的，如塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑、土工合成材料等。

高分子材料用于建筑行業(yè)有如下特殊的優(yōu)勢：1）優(yōu)異的性能2）節(jié)能環(huán)保3）節(jié)約木材，節(jié)約鋼材2.高分子材料的分類1）按照聚合物的來源分類

按照聚合物的來源，可將高分子材料分為天然高分子材料，如天然橡膠、淀粉、植物纖維等；改性的天然高分子材料，如由纖維素制備的硝基纖維素；合成高分子材料，如由小分子原料經(jīng)化學反應和聚合方法合成的PE、PVC、PP等；改性合成高分子材料，即聚合物再經(jīng)化學、物理方法改性而得到的材料。2.高分子材料的分類2）按照聚合物的分子結(jié)構(gòu)分類

根據(jù)分子鏈的形狀不同，可將高分子化合物分為線型、支鏈型和體型三種：線型高分子化合物的主鏈原子排列成長鏈狀如聚乙烯、聚氯乙烯等。支鏈型高分子化合物的主鏈也是長鏈狀的，但帶有大量的支鏈，如ABS樹脂等。體型高分子化合物的長鏈被許多橫跨鏈交聯(lián)成網(wǎng)狀，或在單體聚合過程中二維或三維空間交聯(lián)形狀空間網(wǎng)絡(luò)，分子彼此固定.如環(huán)氧、聚酯等樹脂的最終產(chǎn)物。2.高分子材料的分類2）按照聚合物的分子結(jié)構(gòu)分類根據(jù)分子鏈的形狀不同，可將高分子化合物分為線型、支鏈型和體型三種：高分子化合物的結(jié)構(gòu)示意圖（a）線型聚合物分子結(jié)構(gòu)；（b）支鏈型聚合物分子結(jié)構(gòu)；（c）體型聚合物分子結(jié)構(gòu)（a）（b）（c）2.高分子化合物分子特征

高分子化合物又稱高分子聚合物（簡稱高聚物），高聚物是組成單元相互多次重復連接而構(gòu)成的物質(zhì)，因此分子量很大，但化學組成都比較簡單，都是由許多低分子化合物聚合而形成的。(1)單體例如：

CH2=CH2為乙烯單體而聚乙烯分子結(jié)構(gòu)為：

CH2-CH2…CH2-CH2…CH2-CH2…

寫作：-[-CH2-CH2-]n-2.高分子化合物分子特征

高分子化合物又稱高分子