10　沥青及防水材料（课件）- 《建筑材料》同步教学（北京理工大学版）

10　沥青及防水材料 10.1　沥青 10.2　防水卷材 10.3　防水涂料 10.4　建筑密封材料 10.5　沥青混合料 返回 1 10.1　沥青 沥青是早期应用最广泛的柔性防水材料。它属于憎水有机胶凝材料，是一种复杂的高分子碳氢化合物和非金属（氧、硫、氮等）衍生物的混合物。其颜色呈褐色或黑褐色，常温下呈固态、半固态或黏性液态。在工程中多用于屋面、地面、地下结构的防水，也可用于木材、钢材的防腐。 沥青按产源可分为地沥青（天然沥青、石油沥青）和焦油沥青（煤沥青、页岩沥青）。工程中常用的是石油沥青。 10.1.1　石油沥青 将石油原油分馏提炼出各种轻质油（汽油、煤油、柴油等）及润滑油后的残留物，再经过加工炼制而得到的产品就是石油沥青。 下一页 返回 10.1　沥青 建筑上主要使用的是由建筑石油沥青制成的各种防水制品，道路工程中使用的主要是道路石油沥青。 在分析沥青的化学组成时，往往将沥青的化学成分与物理、化学性质相似且具有某些共同特征的部分划分成若干组，称为组分，不同的组分对沥青性质的影响不同。石油沥青的组分可划分为油分、树脂和沥青质三个组分。 10.1.2　煤沥青 煤沥青是从由煤干馏得到的煤焦油经再次蒸馏出轻油、中油、重油和蒽油后所剩的残渣中提取得到的副产品。按蒸馏程度不同，煤沥青可分为低温煤沥青、中温煤沥青和高温煤沥青。建筑上多采用半固态的低温煤沥青。 上一页 下一页 返回 10.1　沥青 煤沥青与石油沥青相比，其大气稳定性和温度稳定性较差，宜硬脆；塑性较差，变形后易开裂；煤沥青中含酚，有毒性；表面活性物质较多，与矿物表面的粘结力好。对两者必须认真鉴别，不能混淆，简易的鉴别方法可参考表10-2。 煤沥青防腐性好，适用于地下防水层或作木材等的防腐材料。由于煤沥青在技术性能上存在较多的缺点，而且成分不稳定并有毒性，对人体和环境不利，近年来已很少用于建筑、道路和防水工程之中。 10.1.3　改性沥青 建筑工程中使用的沥青应具备良好的综合性能，如在高温条件下要具有足够的强度和稳定性，在低温条件下具有良好的弹性和塑性； 上一页 下一页 返回 10.1　沥青 在加工和使用过程中具有一定的抗老化能力；与各种矿物和结构表面有较强的粘结力。通常，普通石油沥青的性能不一定能全面满足这些要求，为此，常用橡胶、树脂和矿物填料等对沥青进行改性。性能得到不同程度的改善的新沥青称为改性沥青。按照改性材料的不同，改性沥青可分为橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶和树脂并用改性沥青、再生胶改性沥青和矿物填充剂改性沥青等。 上一页 返回 10.2　防水卷材 10.2.1　防水卷材的分类 防水卷材是可卷曲的片状柔性防水材料。防水卷材的品种很多，根据其主要防水组成材料可分为沥青防水卷材、高聚物改性沥青防水卷材和合成高分子防水卷材三大类，如图10-6所示。 卷材根据其结构的不同，又可分为有胎卷材及无胎卷材两种。有胎卷材是指用纸、玻璃布、棉麻织品、聚酯毡、无纺布或塑料薄膜等增强材料作胎料，将沥青、高分子材料等浸渍或涂覆在胎料上制成的片状防水卷材；无胎卷材是指将沥青、塑料或橡胶与填充料、添加剂等经配料、硫化、冷却等工艺制成的片状卷材。 下一页 返回 10.2　防水卷材 10.2.2　防水卷材的性能 根据使用环境和其施工工艺，防水卷材要满足建筑工程防水要求，必须具备下列几点性能： （1）柔韧性。柔韧性是指防水卷材在低温条件下保持柔韧性的性能。它在保证易于施工、不脆裂方面十分重要，常用柔度、低温弯折性等指标表示。 （2）温度稳定性。温度稳定性是指防水卷材在高温下不流淌、不滑动、不起泡，在低温下不脆裂的性能，也就是在一定温度变化下保持原有性能的能力，常用耐热度、耐热性等指标表示。 上一页 下一页 返回 10.2　防水卷材 （3）耐水性。耐水性是指防水卷材在水的作用下和被水浸润后其性能基本不变，在压力水的作用下具有不透水性，常用不透水性、吸水性等指标表示。 （4）大气稳定性。大气稳定性是指防水卷材在阳光、热、臭氧及其他化学侵蚀介质等因素的长期综合作用下抵抗侵蚀的能力，常用耐老化性、热老化保持率等指标表示。 （5）机械强度、抗断裂性和延伸性。机械强度、抗断裂性和延伸性是指防水卷材承受一定荷载、应力或在一定变形的条件下不断裂的性能，常用抗拉强度、断裂伸长率和拉伸强度等指标表示。 上一页 下一页 返回 10.2　防水卷材 10.2.3　沥青防水卷材 沥青防水卷材俗称油毡，是在基胎（如原纸、纤维织物等）上浸涂沥青后，再在表面撒布粉状或片状的隔离材料而制成的可卷曲的片状防水材料。沥青防水卷材是传统的防水材料，因其性能远不及改性沥青，因此逐渐被改性沥青卷材所代替。 沥青防水卷材仅适用于屋面防水等级为三级和四级的屋面防水工程。对于防水等级为三级的屋面，应选用三毡四油沥青卷材防水；对于防水等级为四级的屋面，应选用二毡三油沥青卷材防水。 上一页 下一页 返回 10.2　防水卷材 10.2.4　高聚物改性沥青防水卷材 高聚物改性沥青防水卷材是以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，以纤维织物或纤维毡为胎体，以粉状、粒状、片状或薄膜材料为覆面材料制成的可卷曲的防水材料。高聚物改性沥青与传统的氧化沥青等相比，其使用温度区间大为扩展，做成的卷材光洁，柔软，高温不流淌、低温不脆裂，且可做成4～5 mm的厚度。可以单层使用，具有10～20年可靠的防水效果。利用高聚物改性沥青作防水卷材已是全世界普遍的趋势，也是我国近期主要发展的防水卷材品种。 上一页 下一页 返回 10.2　防水卷材 1．SBS改性沥青防水卷材 SBS改性沥青防水卷材又称为弹性体沥青防水卷材，是一种以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯（SBS）热塑性弹性体作改性剂，以聚酯毡或玻纤毡为胎基，两面覆以隔离材料所制成的卷材。该类卷材按胎基可分为聚酯胎（PY）和玻纤胎（G）两类；按上表面隔离材料可分为聚乙烯膜（PE）、细砂（S）及矿物粒（片）料（M）三种；按物理力学性能可分为Ⅰ型和Ⅱ型。 2．APP改性沥青防水卷材 APP改性沥青防水卷材属于塑性体沥青防水卷材，是以聚丙烯（APP）或聚烯烃类聚合物（APAO、APO）作改性剂，以聚酯毡或玻纤毡为胎基，两面覆以隔离材料所制成的建筑防水卷材。 上一页 下一页 返回 10.2　防水卷材 APP卷材的品种、规格与SBS卷材相同。该类防水卷材广泛适用于各类建筑防水、防潮工程，尤其适用于高温或有强烈太阳辐射地区的建筑物防水。 3．改性沥青聚乙烯胎防水卷材 改性沥青聚乙烯胎防水卷材是以改性沥青为基料，以高密度聚乙烯膜为胎体，以聚乙烯膜或铝箔为上表面覆盖材料，经滚压、水冷、成型制成的防水材料。按基料的不同，可分为改性氧化沥青防水卷材、丁苯橡胶改性氧化沥青防水卷材、高聚物改性氧化沥青防水卷材三类。 改性沥青聚乙烯胎防水卷材，综合了沥青和塑料薄膜的功能，具有抗拉强度高、延伸率大、不透水强并可热溶粘结等特点，适用于工业与民用建筑的单层或多层防水工程。 上一页 下一页 返回 10.2　防水卷材 另外，上表面覆盖聚乙烯膜的卷材常用于非外露防水工程；上表面覆盖铝箔的卷材常用于外露防水工程。 10.2.5　合成高分子防水卷材 合成高分子防水卷材是以合成橡胶、合成树脂或两者的共混体为基料，加入适量的化学助剂和填充料等，经不同工序（混炼、压延或挤出等）加工而成的可卷曲的片状防水材料；或将上述材料与合成纤维等复合制成的可卷曲的片状防水材料。合成高分子防水卷材分为橡胶类（聚氨酯、三元乙丙橡胶、丁基橡胶等）防水卷材、塑料类（聚乙烯、聚氯乙烯等）防水卷材和橡胶-塑料共混类防水卷材三大类。 上一页 下一页 返回 10.2　防水卷材 此类卷材按厚度分为1 mm、1.2 mm、1.5 mm、2.0 mm等规格，具有拉伸强度和抗撕裂强度高、断裂伸长率大、耐热性和低温柔性好、耐腐蚀、耐老化等一系列优异的性能，是新型高档防水卷材。合成高分子防水卷材适用于防水等级为Ⅰ级、Ⅱ级和Ⅲ级的屋面防水工程。一般单层铺设，可采用冷粘法施工。 上一页 返回 10.3　防水涂料 10.3.1　防水涂料的分类 防水涂料按成膜物质的主要成分不同可分为沥青类、高聚物改性沥青类和合成高分子类，如图10-7所示。按其液态类型可分为溶剂型、水乳型和反应型三种。其中，溶剂型粘结性较好，但污染环境；水乳型价格低，但粘结性稍差。从防水涂料的发展趋势来看，在水乳型性能不断改善的基础上，它的应用会更广。 10.3.2　防水涂料的性能 防水涂料要满足防水工程的要求，必须具备以下几点性能： （1）柔性。柔性是指防水涂料成膜后的膜层在低温下保持柔韧的性能。它反映了防水涂料在低温下的施工和使用性能。 下一页 返回 10.3　防水涂料 （2）固体含量。固体含量是指防水涂料中所含有固体的比例。因为涂料涂刷后涂料中的固体成分形成涂膜，所以，固体含量的多少与成膜的厚度及涂膜质量紧密相关。 （3）延伸性。延伸性是指防水涂料适应基层变形的能力。由于温差、干湿等因素致使建筑的基层一般都有一定的变形，因此，防水涂料成膜后必须具有一定的延伸性，以便保证防水效果。 （4）耐热度。耐热度是指防水涂料成膜后的防水薄膜在高温下不发生流淌、软化变形的性能。它反映了防水涂膜的耐高温性能。 （5）不透水性。不透水性是指防水涂料成膜后，其涂膜在一定水压（静水压或动水压）和一定时间内不出现渗漏的性能。它是防水涂料满足防水功能要求的主要质量指标。 上一页 下一页 返回 10.3　防水涂料 10.3.3　沥青基防水涂料 1．冷底子油 冷底子油是将沥青溶解于有机溶剂中的沥青涂料。通常用30%～40%的10号或30号石油沥青与60%～70%的稀释剂（汽油、煤油、轻柴油）按比例配制而成。因它多在常温下用于防水工程的底层，故名冷底子油。冷底子油的黏度小，能渗入到混凝土、砂浆、木材等材料的毛细孔隙中，待溶剂挥发后，与基面牢固结合，使基面具有一定的憎水性，为粘结同类防水材料创造了有利条件。在冷底子油上铺热沥青胶粘贴卷材，该卷材防水层可与基层粘贴牢固。冷底子油应涂刷在干燥的基面上，通常要求水泥砂浆找平层的含水率≤10％。冷底子油应随配随用，储存时应使用密闭容器，以防止溶剂挥发。 上一页 下一页 返回 10.3　防水涂料 2．乳化沥青 乳化沥青又称水乳型沥青防水涂料，是在机械强力搅拌下，将熔化的沥青微粒均匀地分散于含有乳化剂的溶剂中，形成稳定的悬浮体。制作乳化沥青的乳化剂是表面活性剂，可分为有机型（分阳离子型、阴离子型及非离子型）和无机型两类。目前，使用较多的是阴离子型，如肥皂、洗衣粉、松香皂、十二烷基硫酸钠等。 乳化沥青基涂料分为两大类，即厚质防水涂料和薄质防水涂料。厚质防水涂料常温时为膏体或黏稠液体，一次施工厚度可以在3 mm以上；薄质防水涂料常温时为液体，具有自流平的性能，一次施工厚度不能大于1 mm，因此，需要施工多层才能满足涂膜防水的厚度要求。 上一页 下一页 返回 10.3　防水涂料 目前，国内市场上用量最大的薄质乳化沥青防水涂料是氯丁胶乳沥青防水涂料，其次还有丁苯胶乳薄质沥青防水涂料、丁腈胶乳薄质沥青防水涂料、SBS改性乳化沥青薄质防水涂料、再生胶乳化沥青薄质防水涂料等。 建筑上使用的乳化沥青是一种棕黑色的水乳液，具有无毒、无臭、不燃、干燥快、粘结力强等特点，在0 ℃以上可流动，易于涂刷和喷涂。乳化沥青与其他类型的涂料相比，其主要特点是可以在潮湿的基础上使用，具有相当大的粘结力；可以冷施工，不需要加热，避免了采用热沥青施工可能造成的烫伤、中毒事故等；有利于消防和安全，减轻人员的劳动强度，提高工作效率、加快施工进度；价格便宜，施工机具容易清洗。 上一页 下一页 返回 10.3　防水涂料 乳化沥青与一般的橡胶乳液、树脂乳液具有良好的相溶性，混溶后性能比较稳定，能显著地改善乳化沥青的耐高温性能和低温柔性。 乳化沥青材料的稳定性较差，储存时间一般不超过6个月，储存时间过长容易分层变质。乳化沥青一般不能在0 ℃以下储存和运输，也不能在0 ℃以下施工和使用。 3．沥青胶 沥青胶是沥青与适量的粉状或纤维状矿物质填充料的混合物，均匀混合制成。填料有粉状的（如滑石粉、石灰石粉、白云石粉等）、纤维状的（如木纤维等）或者二者的混合物。填充料节省了沥青，提高了其耐热性、增加了韧性，降低了沥青在低温下的脆性。 上一页 下一页 返回 10.3　防水涂料 沥青胶标号以耐热度表示，分为六个标号。对沥青胶的质量要求有耐热性、柔韧性、粘结力等，见表10-6。 10.3.4　高聚物改性沥青防水涂料 高聚物改性沥青防水涂料是指以沥青为基料，用橡胶、树脂等高分子聚合物对其进行改性处理，制成的水乳型或溶剂型防水涂料。这类涂料在柔韧性、弹性、延伸性、耐高低温性能、使用寿命等方面与沥青基涂料相比均有很大改善。其适用于Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级防水等级的工业与民用建筑工程的屋面防水工程，以及地下室和卫生间的防水工程等。 上一页 返回 10.4　建筑密封材料 密封材料又称嵌缝材料，是为了承受位移且能达到气密、水密的目的而嵌入建筑物缝隙中的防水材料。 10.4.1　密封材料的分类 密封材料按常温下是否具有流动性，分为定型密封材料和不定型密封材料两大类。定型密封材料是具有一定形状和尺寸的密封材料，如密封条、止水带等；不定型密封材料通常是黏稠状的材料，如密封膏和嵌缝膏等。不定型密封材料按原材料及其性能，可分为塑性密封膏、弹塑性密封膏和弹性密封膏三大类；按构成类型可分为溶剂型、乳液型和反应型；按使用时的组分，可分为单组分密封材料和多组分密封材料。密封材料的分类如图10-8所示。 下一页 返回 10.4　建筑密封材料 10.4.2　密封材料的性能 建筑密封材料除应有较高的粘结强度外，还必须具备良好的弹性、柔韧性、耐冻性和一定的抗老化性，以适应屋面板和墙板的热胀冷缩、结构变形、高温不流淌、低温不脆裂的要求，保证接缝处不渗漏、不透气的密封作用。建筑密封材料的合理选用能够使工程中的施工缝、构件连接缝、变形缝等各种接缝保持水密、气密，保证建筑物的整体抗渗性、防水性能。 上一页 下一页 返回 10.4　建筑密封材料 10.4.3　建筑防水密封膏（胶） 1．沥青嵌缝油膏 沥青嵌缝油膏又称建筑防水沥青嵌缝油膏，是以石油沥青为基料，加入改性材料、稀释剂及填充料混合制成的密封膏。改性材料有废橡胶粉和硫化鱼油，稀释剂有松节重油和机油等，填充料有石棉绒和滑石粉等。 沥青嵌缝油膏主要用于冷施工型的屋面、墙面防水密封及桥梁、涵洞、沟槽及地下工程等的防水密封。 上一页 下一页 返回 10.4　建筑密封材料 2．聚氯乙烯接缝膏 聚氯乙烯接缝膏简称PVC接缝膏，是以煤焦油和聚氯乙烯（PVC）树脂粉为基料，按一定比例加入增塑剂（邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯）、稳定剂（三盐基硫酸铝、硬脂酸钙）及填充料（滑石粉、石英粉）等，在130 ℃～140 ℃的温度下塑化而成的膏状密封材料。也可采用废旧聚氯乙烯塑料代替聚氯乙烯树脂粉。 PVC接缝膏有良好的粘结性、防水性、弹塑性、耐热、耐寒、耐腐蚀和抗老化性。这种密封材料可以热用，也可以冷用。热用时，将聚氯乙烯接缝膏用文火加热，加热温度不得超过140 ℃，达到塑化状态后，应立即浇灌于清洁、干燥的缝隙或接头等部位； 上一页 下一页 返回 10.4　建筑密封材料 冷用时，加溶剂稀释。适用于各种屋面嵌缝或大型墙板嵌缝和表面涂布作为防水层，也可用于水渠、管道等接缝以及工业厂房自防水屋面的嵌缝。冬期施工时，缝内应刷冷底子油。 3．聚氨酯密封膏 聚氨酯密封膏是以聚氨基甲酸酯聚合物为主要成分的双组分反应固化型建筑密封材料。聚氨酯密封膏按流变性分为N型（非下垂型）和L型（自流平型）两种类型。 聚氨酯建筑密封膏具有延伸率大、弹性高、粘结性好、耐低温、耐油、耐酸碱及使用年限长等优点，被广泛应用于各种装配式建筑屋面板、墙板、地面等部位的接缝、施工缝的密封，建筑物沉降缝、伸缩缝的防水密封； 上一页 下一页 返回 10.4　建筑密封材料 桥梁、涵洞、管道、水池、厕浴间等工程的接缝防水密封；建筑物渗漏修补等。 4．丙烯酸酯密封膏 丙烯酸酯密封膏是在丙烯酸树脂中掺入增塑剂、分散剂、碳酸钙、增量剂等配制而成的建筑密封膏。这种密封膏弹性好，能适应一般基层伸缩变形的需要。其主要优点是：耐候性能优异，其使用年限在15年以上；耐高温性能好，在 － 20 ℃～+100 ℃的情况下，长期保持柔韧性；粘结强度高，耐酸碱性好，并有良好的着色性。但它固化后有15%～20%的收缩率，使用时应事先考虑；由于它的耐水性不好且抗疲劳性较差，不宜用于长期浸水部位和频繁受震动的工程。 上一页 下一页 返回 10.4　建筑密封材料 丙烯酸酯密封膏应用范围广泛，可用于混凝土、玻璃、陶瓷、金属等材料的嵌缝防水以及用作钢窗、铝合金窗的玻璃腻子等，还可用于各种预制板材、门窗等接缝密封防水及裂缝修补。 5．硅酮密封胶 硅酮密封胶是以聚硅氧烷为主要成分的单组分和双组分室温固化型建筑密封材料。其中，以单组分应用较多，双组分应用较少。硅酮密封胶具有良好的耐热、耐寒和耐候性，与各种材料都有较好的粘结性能，耐水性好，能适应基层较大的变形，外观装饰效果好。 根据《硅酮建筑密封胶》（GB/T 14683—2003）的规定，硅酮建筑密封胶按用途分为F类和G类两种类别。 上一页 下一页 返回 10.4　建筑密封材料 其中，F类为建筑接缝用密封胶，适用于预制混凝土墙板、水泥板、大理石板的外墙接缝，混凝土和金属框架的粘结，卫生间和公路接缝的防水密封等；G类为镶玻璃用密封胶，主要用于镶嵌玻璃和建筑门、窗的密封。其技术性能应符合标准规定的要求。 10.4.4　高分子止水带（条） 合成高分子止水带属于定形建筑密封材料，它是将具有气密和水密双重性能的橡胶或塑料制成一定形状（带状、条状、片状等），嵌入到建筑物施工接缝、伸缩缝、沉降缝等结构缝内的密封防水材料。主要用于工业及民用建筑工程的地下及屋顶结构缝防水工程； 上一页 下一页 返回 10.4　建筑密封材料 闸坝、隧洞、溢洪道等水工建筑物变形缝的防漏止水；闸门、管道的密封止水等。 目前，工程中常用的合成高分子止水材料有橡胶止水带和止水橡皮、遇水膨胀型橡胶止水带、塑料止水带等。 上一页 返回 10.5　沥青混合料 10.5.1　沥青混合料的分类 沥青混凝土按所用结合料的不同，可分为石油沥青的混合料和煤沥青的混合料两大类。有些国家或地区也有采用或掺用天然沥青拌制的混合料。 沥青混凝土按所用集料品种不同，可分为碎石、砾石、砂质、矿渣等，以碎石采用最为普遍；按混合料最大颗粒尺寸不同，可分为粗粒（35～40 mm以下）、中粒（20～25 mm以下）、细粒（10～15 mm以下）、砂粒 （5～7 mm以下）等。 下一页 返回 10.5　沥青混合料 沥青混凝土按混合料的密实程度的不同，可分为密级配、半开级配和开级配等数类，开级配混合料也称沥青碎石。其中，热拌热铺的密级配碎石混合料经久耐用，强度高，整体性好，是修筑高级沥青路面的代表性材料，应用最广。 沥青混凝土按施工温度（沥青混合料拌制和摊铺温度），可分为热拌热铺沥青混合料和常温沥青混合料。 各国对沥青混凝土制定有不同的规范，我国制定的热拌热铺沥青混合料技术规范，以空隙率在10％及以下者称为沥青混凝土，它又细分为Ⅰ型和Ⅱ型，Ⅰ型的空隙率为3％（或2％）～6％，属密级配型；Ⅱ型为6％～10％，属半开级配型；空隙率在10％以上者称为沥青碎石，属开级配型。混合料的物理力学指标有稳定度、流值和空隙率等。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 10.5.2　沥青混凝土的制备 沥青混合料的强度主要表现在两个方面：一是沥青与矿粉形成的胶结料的粘结力；二是集料颗粒之间的内摩阻力和锁结力。矿粉细颗粒（大多小于0.074 mm）的巨大表面积使沥青材料形成薄膜，从而提高了沥青材料的粘结强度和温度稳定性；而锁结力则主要在粗集料颗粒之间产生。选择沥青混凝土矿料级配时要兼顾两者，以达到加入适量沥青后的混合料能形成密实、稳定、粗糙度适宜、经久耐用的路面。配合矿料有多种方法，可以用公式计算，也可以凭经验规定级配范围，我国目前采用经验曲线的级配范围。沥青混合料中的沥青适宜用量，应以试验室试验结果和工地使用情况来确定，一般在相关规范内均列有可供参考的沥青用量范围作为试配的指导。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 当矿料品种、级配范围、沥青稠度和种类、拌和设施、地区气候及交通特征较固定时，也可采用经验公式估算。 热拌的沥青混合料宜在集中地点用机械拌制。一般选用固定式热拌厂，在线路较长时宜选用移动式热拌机。冷拌的沥青混合料可以集中拌和，也可就地路拌。沥青拌合厂的主要设备包括沥青加热锅、砂石储存处、矿粉仓、加热滚筒、拌合机及称量设备、蒸汽锅炉、沥青泵及管道、除尘设施等，有些还有热集料的重新分筛和储存设备（见沥青混合料 拌和基地）。拌合机又可分为连续式和分批式两大类。在制备工艺上，过去多采用先将砂石料烘干加热后，再与热沥青和冷的矿粉拌和的方法。近年来，又发展了一种先用热沥青拌好湿集料，然后再加热拌匀的方法，以消除因集料在加热和烘干时的飞灰。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 采用后一种工艺时，要防止残留在混合料中的水分影响沥青混凝土使用寿命，最好能同时采用沥青抗剥落剂，以增强抗水能力。 10.5.3　常用的沥青混合料 1．传统的沥青混凝土面层（AC） 传统的沥青混凝土面层（AC），即普通密级配沥青混凝土。《公路沥青路面设计规范》（JTG D50—2006）中规定， 按公称最大粒径的大小可分为特粗式（公称最大粒径大于31.5 mm）、粗粒式（公称最大粒径等于或大于26.5 mm）、中粒式（公称最大粒径16 mm或19 mm）、细粒式（公称最大粒径9.5 mm或13.2 mm）、砂粒式（公称最大粒径小于9.5 mm）沥青混合料。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 其组合原则是：沥青面层集料的最大粒径宜从上层至下层逐渐增大。上层宜使用中粒式及细粒式，且上面层沥青混合料集料的最大粒径不宜超过层厚的1/2，中、下面层集料的最大粒径不宜超过层厚的2/3。 2．多碎石沥青混凝土面层（SAC） 多碎石沥青混合料是采用较多的粗碎石形成骨架，沥青砂胶填充骨架中的空隙并使骨架胶合在一起而形成的沥青混合料。具体组成为：粗集料含量69％～78％，矿粉6％～10％，油石比为5％左右。经几条高等公路的实践证明，多碎石沥青混凝土面层既能提供较深的表面构造，又具有传统Ⅰ型沥青混凝土的较小空隙及较小透水性，同时又具有较好的抗形变能力（动稳定度较高）。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 即“多碎石沥青混凝土既具有传统Ⅰ型沥青混凝土的优点，又具有Ⅱ型沥青混凝土的优点，同时，又避免了两种传统沥青混凝土结构形式 的不足。” 3．沥青玛 脂碎石混合料面层（SMA） 沥青玛 脂碎石混合料（SMA）是一种以沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青玛 脂结合料，填充于间断级配的矿料骨架中所形成的混合料。其组成特征主要包括两个方面：一是含量较多的粗集料互相嵌锁组成高稳定性（抗变形能力强）的结构骨架；二是细集料矿粉、沥青和纤维稳定剂组成的沥青玛 脂将骨架胶结一起，并填充骨架空隙，使混合料有较好的柔性及耐久性。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 SMA的结构组成可概括为三多一少，即粗集料多、矿粉多、沥青多，细集料少。具体来讲：①SMA是一种间断级配的沥青混合料，5 mm以上的粗集料比例高达70％～80％，矿粉的用量达7％～13％（“粉胶比”超出通常值1.2的限制）。由此形成的间断级配，很少使用细集料；②为加入较多的沥青，一方面增加矿粉用量，同时使用纤维作为稳定剂；③沥青用量较多，高达6.5％～7％，粘结性要求高，并选用针入度小、软化点高、温度稳定性好的沥青（最好采用改性沥青）。 SMA的特点是：沥青玛 脂碎石混合料是当前国际上公认（使用较多）的一种抗变形能力强、耐久性较好的沥青面层混合料。由于粗集料的良好嵌挤，混合料有非常好的高温抗车辙能力，同时由于沥青玛 脂的粘结作用，使低温变形性能和水稳定性也有较多的改善。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 添加纤维稳定剂，使沥青结合料保持高黏度，其摊铺和压实效果较好。间断级配在表面形成大孔隙，构造深度大、抗滑性能好。同时，混合料的空隙又很小，耐老化性能及耐久性都很好，从而全面提高了沥青混合料的路面性能。 4．橡胶沥青（AR） 橡胶沥青是先将废旧轮胎原质加工成为橡胶粉粒，再按一定的粗细级配比例进行组合，同时添加多种高聚合物改性剂，并在充分拌和的高温条件下（180 ℃以上），与基质沥青充分熔胀反应后形成的改性沥青胶结材料。橡胶沥青具有高温稳定性、低温柔韧性、抗老化性、抗疲劳性、抗水损坏性等性能，是较为理想的环保型路面材料，目前，主要应用于道路结构中的应力吸收层和表面层中。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 橡胶沥青路面具有以下性能优势： （1）优异的抗疲劳性，可提高路面的耐久性能。 （2）由于胶结料含量高、弹性好，提高了路面对疲劳裂缝、反射裂缝的抵抗能力。 （3）较强的低温柔韧性减轻了路面的温度敏感性。 （4）因为胶结料含量高、油膜厚以及轮胎中含有抗氧化剂，故提高了道路抗老化、抗氧化能力。 （5）优异的抗车辙、抗永久变形能力。 （6）由于道路的耐久性得到提高，使得道路的养护费用显著降低；大量使用废旧轮胎，既节约了能源，也有利于环境保护。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 （7）橡胶中的炭黑能够使路面黑色长期保存，与标线的对比度高，提高了道路的安全性。 （8）橡胶沥青用于沥青混合料时，由于施工厚度薄、施工迅速，缩短了施工时间。 5．Superpave沥青混合料（SUP） Superpave沥青混合料是美国战略公路研究计划（SHRP）的研究成果之一。Superpave是Superior Performing Asphalt Pavement的缩写，中文意思就是“高性能沥青路面”。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 Superpave沥青混合料设计法是一种全新的沥青混合料设计法，包含沥青结合料规范，沥青混合料体积设计方法，计算机软件及相关的使用设备、试验方法和标准。Superpave沥青混合料设计系统是根据项目所在地的气候和设计交通量，把材料选择与混合料设计都集中在 体积设计法中，该方法要求在设计沥青路面时，充分考虑在服务期内温度对路面的影响，要求路面在最高设计温度时能满足高温性能的要求，不产生过量的车辙；在路面最低温度时，能满足低温性能的要求，避免或减少低温开裂；在常温范围内控制疲劳开裂。对于沥青结合料，采用旋转薄膜烘箱试验来模拟沥青混合料在拌和和摊铺工程中的老化；采用压力老化容器模拟沥青在路面使用工程中的老化。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 对于集料，在进行混合料级配设计时，采用控制点和限制区的概念来限定，优选试验级配设计。对于沥青混合料，在拌好后，采用短期老化来模拟沥青混合料在拌和摊铺压实过程中的老化，沥青混合料试件采用旋转压实仪准备。试件压实过程中，记录旋转压实次数与试件高度的关系，从而对沥青混合料体积特性进行评价。 6．SBS改性沥青混凝土（SBS） SBS改性沥青是在原有基质沥青的基础上，掺入2.5%、3.0%、4.0%的SBS改性剂。改性后的沥青与原沥青相比，其高温黏度增大、软化点升高。在良好的设计配合比和施工条件下，沥青路面的耐久性和高温稳定性明显提高。 上一页 下一页 返回 10.5　沥青混合料 7．热压式沥青混凝土（HRA） 热压式沥青混凝土路面（Hot Rolled Asphalt Pavement，HRA）作为一种独特的沥青混凝土路面形式，是一种细集料间断级配沥青混凝土路面。它是在摊铺完成的砂粒式沥青混凝土表面撒布一层等粒径、耐磨抗滑的预拌沥青碎石集料，然后通过碾压形成抗滑磨耗层的路面。 上一页 返回 图 10 - 2 返回 图 10 - 6 返回 图 10 - 7 返回 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