1、2020/7/22,1,土木工程材料Civil Engineering Materials,土木工程學(xué)院建筑工程系,2020/7/22,2,1 緒言 2 氣硬性膠凝材料 3 水泥 4 混凝土 5 建筑砂漿 6 燒結(jié)磚 7 建筑鋼材 8 建筑塑料 9 瀝青與防水材料 10 木材 11 其它工程材料,目 錄,2020/7/22,3,9.1 石油瀝青及煤瀝青 9.2 瀝青及防水材料,9 瀝青與防水材料 Bituminous and Water Proofing Material,2020/7/22,4,瀝青具有良好的粘性、塑性、耐腐蝕性和憎水性。它是由高分子碳?xì)浠衔锛捌溲苌锝M成的黑色或深褐色有機(jī)

2、材料。其分類如下所示：,9 瀝青與防水材料 Bituminous and Water Proofing Material,2020/7/22,5,1. 組分： （1）三組分分析法 油分（液體）多：流動性大； 樹脂(半固體)多：塑性和粘結(jié)性好； 地瀝青質(zhì)（固體）多：耐熱性好、粘性大。 （2）四組分分析法 瀝青質(zhì) 飽和分 芳香分 膠質(zhì),一、石油瀝青的組分與結(jié)構(gòu)：,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,6,2.膠體結(jié)構(gòu)： 溶膠結(jié)構(gòu)： 地瀝青質(zhì)少 粘性小 油分多 塑性好 樹脂多 感溫性大 凝膠結(jié)構(gòu)： 相反 溶-凝膠結(jié)構(gòu)：二者之間,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,7,二、石油瀝青的

3、技術(shù)性質(zhì) 1.粘性（粘滯性） （1）概念：瀝青抵抗變形或相對流動的特性。 （2）評定： 固體和半固體瀝青針入度小，粘性大 25，100g荷重標(biāo)準(zhǔn)針，5s深入試樣中的深度（1/10mm） 液體瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度（粘滯度）大，粘性大 在規(guī)定溫度（20、25、30 、60），規(guī)定直徑d（3、5、10mm) 的孔流出50ml瀝青所需的時間（s）,記作Ct,d。 （3）影響因素： 地瀝青質(zhì)多，粘性大； 溫度升高，粘性降低。,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,8,9.1 石油瀝青及煤瀝青,粘滯度測定示意圖,針入度測定示意圖,2020/7/22,9,針入度儀,2020/7/22,10,2.塑性 （1）

4、概念：瀝青在外力作用時產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力 后，則仍保持變形后的形狀的性質(zhì)。 （2）評定：延度越大，塑性越好。 8字型瀝青標(biāo)準(zhǔn)試件（中間最小截面積1cm2），在規(guī)定拉伸速度（5cm/min）和規(guī)定溫度（25C）下拉斷時的伸長長度（cm）。 （3）影響因素 ： 樹脂多，塑性大； 溫度升高，塑性增大 瀝青膜層越厚，塑性越大。,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,11,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,12,延度,延度測定示意圖,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,13,3.溫度敏感性（感溫性） （1）概念：瀝青的粘性和塑性隨溫度升降而變化的程度。 （2）評價：

5、軟化點高，感溫性低（溫度穩(wěn)定性好）。 環(huán)球法將瀝青裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(nèi)，上置一標(biāo)準(zhǔn)鋼球，浸入5C水或32C甘油中，以5/min加熱，使瀝青軟化下垂達(dá)25.4mm時的溫度（C）。 （3）影響因素 地瀝青質(zhì)多，感溫性低 瀝青含蠟量高，感溫性大 （4）改善：加入滑石粉、石灰石粉等礦物粉末填料。,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,14,軟化點測定示意圖,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,15,9.1 石油瀝青及煤瀝青,軟化點儀,2020/7/22,16,4.大氣穩(wěn)定性（抗老化性） （1）概念：瀝青在熱、光、氧和潮濕等因素長期作用下，抵抗老化的性能。 （2）老化：大氣因素作用下，

6、瀝青各組分發(fā)生遞變，即油分樹脂地瀝青質(zhì)，瀝青粘性增大，塑性降低，變硬變脆。 （3）評定： 蒸發(fā)損失率愈小，蒸發(fā)后針入度比愈大，則大氣穩(wěn)定性愈好。 （4）影響因素：油分含量高，大氣穩(wěn)定性差,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,17,蒸發(fā)試驗,烘箱外觀,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,18,5.其他性能 溶解度 石油瀝青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率，以表示瀝青中有效物質(zhì)含量。 閃點 加熱瀝青至初次閃火時的溫度。 燃點或著火點 加熱瀝青能持續(xù)燃燒5秒以上時的溫度。,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,19,三、石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),1.牌號：根據(jù)針入度、延度

7、和軟化點等指標(biāo)劃分 以針入度值表示。 建筑石油瀝青：10、30、40 中輕交通道路石油瀝青：A-60(甲乙)、A-100(甲乙)、 A-140、A-180、A-200 重交通道路石油瀝青：AH-50、AH-70、AH-90 AH-110、AH-130 防水防潮石油瀝青：3、4、5、6 普通石油瀝青：55、65、75 2.牌號與性質(zhì)的關(guān)系： 牌號：粘性（針入度），塑性（延度 ）， 感溫性 （軟化點）。,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,20,選用原則：滿足使用條件下，選用牌號較大的石油瀝青，以保證使用壽命。 道路瀝青：塑性好、粘性小 拌制瀝青砼或砂漿道路或地面 建筑石油瀝青：耐熱性好

8、，塑性差 制造防水材料屋面及地下防水、防腐。 普通石油瀝青：蠟多，感溫性大，粘性小，塑性差。 不宜直接使用，可摻配或改性。 防水防潮石油瀝青溫度穩(wěn)定性較好 寒冷地區(qū)的防水防潮工程。,四、石油瀝青的選用,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,21,建筑石油瀝青的選用： 高溫地區(qū)及受日曬部位較低牌號 （防止瀝青受熱軟化） 寒冷地區(qū)中等牌號 （考慮低溫時瀝青易脆斷，又要考慮受熱軟化） 不受大氣影響的部位較高牌號,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,22,例：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。,9.1 石

9、油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,23,1.瀝青的摻配 （1）原則：同源瀝青摻配 （2）估算： Q1= Q2 = 1Q1 式中：Q1、Q2兩種瀝青的用量（）； T1、T2兩種瀝青的軟化點。,(T2T),(T2T1),100%,五、瀝青的摻配和改性,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,24,（3）試配調(diào)整： 在估算的摻配比例基礎(chǔ)上，再選出（5%-10%）兩組摻配比例，進(jìn)行摻配試驗，測定各組的軟化點，繪制摻配比例軟化點曲線，確定軟化點符合要求的摻配比例。,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,25,2.改性瀝青（1）氧化（吹制）改性 瀝青 分子量變大：粘性 ，感溫性 （2）礦粉

10、填料（滑石粉、石灰石粉）改性 瀝青+礦粉 “結(jié)構(gòu)瀝青”：粘結(jié)力、柔韌性和耐熱性 （3）聚合物（橡膠、樹脂）改性 膠體結(jié)構(gòu) 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性和抗疲勞性 SBS改性瀝青最成功和用量最大的改性瀝青 APP改性瀝青適用于氣溫較高地區(qū) （4）纖維類（木質(zhì)素纖維、礦物纖維、有機(jī)纖維）改性 高溫穩(wěn)定性 ，低溫抗拉強(qiáng)度 。,9.1 石油瀝青及煤瀝青,氧化、聚合,濕潤、吸附,2020/7/22,26,六、煤瀝青,1.分類： 低溫煤瀝青、中溫煤瀝青、高溫煤瀝青 2.組分：油分、軟樹脂、硬樹脂、游離碳 3.特點： 溫度穩(wěn)定性差 大氣穩(wěn)定性差 塑性較差 防腐能力好 粘附性好 密度較大 4.應(yīng)用：地下防

11、水工程和防腐工程,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,27,5.煤瀝青與石油瀝青的鑒別方法,煤瀝青 1.251.28 音清脆，韌性差 煙呈黃色，有刺激味 濃黑色 難溶于汽油或煤油，呈黃綠色,石油瀝青 1.0 音啞，彈韌性好 煙無色，無刺激味 輝亮褐色 易溶于煤油或汽油，呈棕黑色。,方法 密度 錘擊 燃燒 顏色 溶解,9.1 石油瀝青及煤瀝青,2020/7/22,28,一、冷底子油與瀝青膠1.冷底子油：基層處理劑 （1）組成：瀝青+稀釋劑（汽油、柴油、煤油、苯等） （2）用途：常溫下用于防水工程的底層，增強(qiáng)防水卷 材與基層之間的粘結(jié)力。 （3）注意事項; 一般不單獨使用，做某些防水材料

12、的配套材料； 基面要求干燥：砂漿找平層的含水率10%,9.2 防水材料,2020/7/22,29,2.瀝青膠（瑪蹄脂）：膠粘劑 （1）組成：瀝青+礦物填充料 （2）用法：熱用：粘結(jié)效果好，污染環(huán)境； 冷用：施工方便，成本高。 （3）技術(shù)要求：耐熱度、柔韌性、粘結(jié)力 （4）標(biāo)號：根據(jù)耐熱度分為S-60、S-65、S-70 S-75、S-80、S-85,9.2 防水材料,滑石粉,石灰石粉,白云石粉,石棉,2020/7/22,30,1.種類： 瀝青防水卷材:傳統(tǒng)、低檔卷材 聚合物改性瀝青防水卷材 合成高分子防水卷材 2.性能要求： （1）耐水性 （2）溫度穩(wěn)定性 （3）強(qiáng)度、延伸性、抗斷裂性 （4）

13、柔韌性 （5）大氣穩(wěn)定性,9.2 防水材料,二、防水卷材,性能優(yōu)異 發(fā)展趨勢,2020/7/22,31,3.瀝青防水卷材,（1)制法 用原紙、纖維織物、纖維氈等胎體浸涂瀝青，表面撒布粉狀、粒狀或片狀材料而制成。 （2）特點 溫度穩(wěn)定性差、延伸率小，易起鼓、老化和滲漏。 （3）品種 石油瀝青紙?zhí)ビ蜌?a.標(biāo)號：根據(jù)原紙1m2的質(zhì)量(g)200號、350號、500號 b.適用范圍：二氈三油、三氈四油疊層鋪設(shè)的屋面工程,9.2 防水材料,2020/7/22,32,石油瀝青玻璃布油氈 a.等級：一等品（B）和合格品（C） b.用途：地下防水、防腐層 屋面防水層 管道（熱管道除外）的防腐保護(hù)層。 石油瀝

14、青玻纖胎油氈 a.標(biāo)號：根據(jù)原紙10m2的質(zhì)量(kg) 15號、25號、35號 b.用途：屋面或地下防水工程,9.2 防水材料,2020/7/22,33,2.聚合物改性瀝青防水卷材,（1）制法 以聚合物改性瀝青為涂蓋層，纖維織物和纖維氈為胎體，粉狀、片狀或薄膜材料為隔離層而制成。 （2）特點 高溫不流淌、低溫不脆裂、拉伸強(qiáng)度高、塑性好、耐久性高。 （3）品種 SBS改性瀝青防水卷材：寒冷地區(qū)和變形頻繁的機(jī)構(gòu) APP改性瀝青防水卷材：紫外線強(qiáng)烈及炎熱地區(qū)的屋面,9.2 防水材料,2020/7/22,34,3.合成高分子防水卷材,（1）制作 以合成橡膠、合成樹脂或兩者共混體為基料，加入適量化學(xué)助劑

15、，經(jīng)成型、硫化、定型等工序制成的無胎防水卷材。 （2）特點 拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度高，斷裂伸長率極大，耐熱性和低溫柔性好，耐腐蝕，耐老化。 （3）品種 三元乙丙（EPDM）橡膠防水卷材：性能最優(yōu) 聚氯乙烯（PVC）防水卷材 氯化聚乙烯橡膠共混防水卷材。,9.2 防水材料,2020/7/22,35,三、 防水涂料,1.概念：防水涂料是一種流態(tài)或半流態(tài)物質(zhì)，涂布在基層表面，經(jīng)溶劑或水分揮發(fā)或各組分間的化學(xué)反應(yīng)，形成有一定彈性和一定厚度的連續(xù)薄膜，使基層表面與水隔絕，起到防水、防潮作用。 2.優(yōu)點：能在各種復(fù)雜、不規(guī)則的部位進(jìn)行防水施工，并形成無接縫的完整防水膜。,3.類型：溶劑型（冷底子油） 水乳型

16、（乳化瀝青） 反應(yīng)型 4.用途：屋面防水工程、地下室防水工程和地面防潮、防滲等。,9.2 防水材料,2020/7/22,36,一、概述,1.概念： 礦料 (集料和礦粉) + 瀝青瀝青混合料 攤鋪，壓實 瀝青混凝土混合料(AC)：P10% 過渡層、整平層 瀝青碎石混合料(AM) ：P10% 面層 2.特點： （1）粘-彈-塑性好，力學(xué)性質(zhì)好，有高溫穩(wěn)定性和低溫 抗裂性； （2）安全性好； （3）施工方便； （4）經(jīng)濟(jì)耐久； （5）可再生利用。,9.3 瀝青混合料,2020/7/22,37,3.分類： (1)按膠結(jié)材料 石油瀝青混合料 煤瀝青混合料,9.3 瀝青混合料,（2）按級配： 連續(xù)級配：礦

17、料從大到小各級粒徑都有按比例組成的級配 如瀝青穩(wěn)定碎石混合料（ATB) 間斷級配：礦料組成中缺少某些尺寸范圍粒徑的級配 如瀝青瑪蹄脂碎石混合料(SMA),2020/7/22,38,(3)按骨料的最大粒徑特粗式(Dm=53.0mm或37.5mm) 粗粒式(Dm=26.5mm或31.5mm) 中粒式(Dm=16mm或19mm) 細(xì)粒式(Dm=9.5mm或13.2mm) 砂粒式(Dm4.75mm或9.5mm) 最大粒徑：通過百分率為100%的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。 公稱最大粒徑：全部通過或允許少量不通過（篩余量不超過10%）的最小標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔尺寸。通常比集料最大粒徑小一個粒級。,9.3 瀝青混合料,20

18、20/7/22,39,二、組成材料,瀝青材料-道路石油瀝青 （1）分類 （2）選用 氣溫高的地區(qū)，交通量大的道路：牌號較小的瀝青。 重交通道路石油瀝青：高速公路、一級公路路面、 機(jī)場道面及重要的城市道路路面 中、輕交通道路石油瀝青 ：一般道路路面、車間地面等,9.3 瀝青混合料,2020/7/22,40,2.礦質(zhì)材料 （1） （2）技術(shù)要求 粗集料（d2.36mm）：碎石等 a力學(xué)指標(biāo)：壓碎值Qa小強(qiáng)度高 磨光值PSV大耐磨光性好抗滑性好 磨耗值A(chǔ)AV小耐磨性好 沖擊值LSV小抗沖擊性好,9.3 瀝青混合料,2020/7/22,41,b形狀：近似立方體、表面粗糙 c與瀝青粘結(jié)力: 規(guī)律：堿性中

19、性酸性 要求：水煮法3級 措施：摻抗剝離劑 加石灰、水泥作填料 用石灰漿處理 細(xì)集料（d2.36mm）：天然砂、石屑、機(jī)制砂等 堅硬、清潔、干燥、無風(fēng)化、無雜質(zhì) 礦粉（d0.075mm）：堿性,9.3 瀝青混合料,2020/7/22,42,三、組成結(jié)構(gòu),9.3 瀝青混合料,a-密實懸浮結(jié)構(gòu) b-骨架孔隙結(jié)構(gòu) c-密實骨架結(jié)構(gòu),2020/7/22,43,四、技術(shù)性質(zhì),1.高溫穩(wěn)定性 （1）定義： 瀝青混合料在高溫條件下，承受多次重復(fù)荷載不產(chǎn)生車轍、波浪等現(xiàn)象的性質(zhì)。 （2）試驗方法 馬歇爾試驗：馬歇爾穩(wěn)定度MS大 車轍試驗：動穩(wěn)定度DS大 （3）影響因素： 瀝青粘度較大 適當(dāng)減少瀝青用量 骨料形

20、狀好、富棱角 骨架密實結(jié)構(gòu),9.3 瀝青混合料,高溫穩(wěn)定性好,高溫穩(wěn)定性好,2020/7/22,44,2.低溫抗裂性 （1）定義：溫度較低時瀝青混合料抵抗收縮變形，不產(chǎn)生開裂的性質(zhì)。 （2）瀝青路面裂紋原因： 重復(fù)荷載 疲勞開裂； 低溫脆化 變形能力開裂； 低溫收縮。 （3）影響因素： 瀝青粘度較低 適當(dāng)增加瀝青用量,9.3 瀝青混合料,低溫抗裂性好,2020/7/22,45,3.耐久性 （1）定義：瀝青混合料在大氣因素的長期作用下抗老化的能力，抗水損害的能力和在行車荷載長期作用下抗疲勞破壞的能力。 （2）影響因素: 結(jié)構(gòu)瀝青多 瀝青用量增加 骨料堅固 密實結(jié)構(gòu) （3）指標(biāo) 孔隙率低 飽和度（

21、瀝青填隙率）高 殘留穩(wěn)定度大,9.3 瀝青混合料,耐久性好,耐久性好,2020/7/22,46,4.抗滑性 （1）影響因素: 礦料表面結(jié)構(gòu)、級配、混合料組成及瀝青用量。 （2）改善措施 選用耐磨石料 注意:硬質(zhì)石料往往屬于酸性石料，需加抗剝離劑。 控制瀝青用量：瀝青表面平滑抗滑性。 5. 施工和易性 取決于礦料級配、瀝青粘度及用量、氣溫及施工條件。,9.3 瀝青混合料,2020/7/22,47,五、技術(shù)指標(biāo),1.穩(wěn)定度 MS（KN） （1）定義：D=101.6mm，h=63.5mm的圓柱體 試件在60保溫3040 min，以505mm/min的速度加荷，達(dá)到破壞時的最大荷載。 （2）意義：評價

22、高溫穩(wěn)定性。 2.殘留穩(wěn)定度 MS0 （1）定義： 浸水48h和按常規(guī)處理的兩種試件的馬歇爾穩(wěn)定度的比值。 （2）意義：評價耐水性，在一定程度上反映耐久性。 3.流值FL（0.1mm） （1）定義：試件達(dá)到最大荷載時的垂直壓縮變形值。 （2）意義：表示抵抗塑性變形的能力。,9.3 瀝青混合料,2020/7/22,48,4.空隙率 Vv (1)定義：空隙體積占瀝青混合料總體積的百分率。 (2)公式： (3)意義：表示瀝青混合料的密實度。 Vv熱穩(wěn)定性及抗滑性，耐久性。 5.瀝青飽和度（瀝青填隙率）VFA (1)定義： 瀝青體積占礦料空隙體積的百分率。 (2)公式： (3)意義： VFA過小瀝青難以