土木工程材料

张小燕

目录

  • 1 绪论
    • 1.1 绪论
  • 2 土木工程材料的基本性质
    • 2.1 任务一 材料的基本物理性质
    • 2.2 任务二 材料的力学性质
    • 2.3 任务三 材料与水有关的性质
    • 2.4 任务四 材料的热性质
    • 2.5 任务五 材料的耐久性
  • 3 气硬性胶凝材料
    • 3.1 任务一 石膏
    • 3.2 任务二 石灰
    • 3.3 任务三 水玻璃
  • 4 水泥
    • 4.1 任务一 通用硅酸盐水泥
    • 4.2 任务二 其他品种水泥
  • 5 混凝土
    • 5.1 任务一混凝土的定义与分类
    • 5.2 任务二 普通混凝土的组成材料
    • 5.3 任务三 混凝土拌合物的和易性
    • 5.4 任务四 混凝土的强度
    • 5.5 任务五 混凝土的耐久性
    • 5.6 任务六 普通混凝土配合比设计
  • 6 建筑砂浆
    • 6.1 任务一砌筑砂浆
    • 6.2 任务二 抹面砂浆
    • 6.3 任务三 其他建筑砂浆
  • 7 砌筑材料
    • 7.1 任务一 砖
    • 7.2 任务二 砌块
  • 8 沥青及沥青混合料
    • 8.1 任务一 沥青的分类及石油沥青的基本结构组成
    • 8.2 任务二 沥青的基本性质
  • 9 土木工程材料试验
    • 9.1 水泥试验一
    • 9.2 水泥试验二
    • 9.3 混凝土试验
    • 9.4 砂浆试验
任务二 沥青的基本性质

教学目标:掌握沥青的基本性质:沥青的粘滞性、塑性、温度敏感性、大气稳定性以及其他一些性能。并掌握这些性质的测定方法和衡量指标。

一、粘滞性   

 反映沥青材料内部阻碍其相对流动和抵抗剪切变形的性质,也是沥青材料软硬、稀稠程度的表征。粘滞性的大小与组分和温度有关,油分含量越少,地沥青质含量越高,则粘滞性越大,在一定温度范围内,温度越高,粘滞性随之降低。

沥青粘滞性大小的表示有绝对粘度相对粘度两种。绝对粘度的测定方法精密度要求高,操作复杂,因此,工程中通常采用相对粘度反映沥青的粘性。


液态沥青:用标准粘滞度表示,指液态沥青在一定温度(20℃ 25℃ 、30或60℃)下,经规定直径的孔洞(3mm、5mm或10mm)漏下50mL所需要的时间秒数。

表示方法:  

相同的温度和流孔条件下,流出时间越长,表示沥青黏度越大。

粘稠石油沥青用针入度表示,

在规定温度条件下,以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度,以0.1mm为单位。如:P25,100,5=60

表示:试验温度25℃,荷载质量100g,历时5s,贯入沥青深度6mm 

沥青的针入度值愈大,表示沥青的粘度愈小,石油沥青越软。针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。

      标号:一般取针入度的平均值。

例如: 90号沥青,针入度范围为80~100(0.1mm)

           110号沥青,针入度范围为100~120(0.1mm)

二、塑性

沥青的塑性可衡量沥青开裂后的自愈能力以及沥青在外力作用下产生变形而不破坏的能力。

指标:延度   (cm)

影响因素:温度;沥青膜层的厚度

延度——将沥青试样制成8字形标准试件,在规定温度(25℃)和规定速度(5cm/s)的条件下,在延度仪上进行拉伸,以试件拉断时的伸长值(cm)表示,单位:cm。

延度的表示方法:D(T,v)=121cm(可记作>100cm)

     其中,T为试验温度,v为拉伸速度。

     通常采用试验条件: 温度25℃,拉伸速度5cm/min。

测定延度的意义

     沥青延度越大,其塑性变形越大,有利于低温变形。采用延度大的沥青筑路,使用寿命较长。


三、温度敏感性

温度稳定性是指沥青粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。


沥青一般为多种化合物的混合物,故没有一定熔点。如果将它慢慢加热,则会逐渐软化而成为粘性液体;当温度降低时,又逐渐由粘流态凝固成半固态、固态,甚至变硬变脆。

不同的沥青,这种变化的程度不同。工程要求沥青随温度变化而发生性能变化的幅度应较小,也即温度敏感性要小,以尽可能避免出现冬天变脆,夏天变粘甚至流淌等情形。所以温度敏感性是沥青的重要性质之一。

软化点表示,指沥青受热由固态转变为具有一定流动性膏体时的温度(℃)。
沥青软化点越高,沥青的温度稳定性越好。

测定方法:环与球法软化点。

 将沥青试样注于规定内径的铜环中,环上置一钢球,在规定的加热速度下,沥青试样逐渐软化,直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度,称为软化点。单位:℃ 

工程中应用的沥青软化点不能太低,否则夏季易产生变形,甚至流淌;但也不能太高,否则太硬,不易施工,冬季易发生脆裂现象。

四、大气稳定性


大气稳定性指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的性能。

老化定义:在阳光、空气和热的综合作用下,沥青各组分会不断递变。低分子化合物将逐步转变成高分子物质,即油分和树脂逐渐减少,而地沥青质逐渐增多。树脂转变为地沥青质比油分变为树脂的速度快很多。因此,使石油沥青随着时间的进展而流动性和塑性逐渐减小,硬脆性逐渐增大,直至脆裂,这个过程称为石油沥青的“老化”。

评价方法:采用蒸发损失试验

(将沥青试件置于专用烘箱中加热,在160℃温度下让其蒸发5小时,待其冷却后测定重量损失和针入度损失值,以此作为抗老化指标。 )



蒸发损失百分数愈小和蒸发后针入度比和延度愈大,则表示大气稳定性愈高,即老化愈慢。 

五、课后思考题:

1.石油沥青的主要技术性质有哪些?

2.简述石油沥青的组分及其对性质的影响?

3.什么叫沥青的老化?