第三章 沥青混凝土防渗材料

第一节　沥青混凝土的组成材料

沥青混凝土是以沥青为胶凝材料与矿粉、矿物骨料（碎石和砂料），经加热、拌和、压实而成的具有一定强度的防渗材料。

一、沥青

（一）沥青的分类

沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温下呈现黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。沥青按产源不同分为地沥青和焦油沥青，如图1－3－1所示。

渠道防渗工程主要应用石油沥青，此外还使用少量的煤沥青。

（二）石油沥青的主要技术性质

1.黏滞性

黏滞性是沥青材料抵抗外力作用下发生黏性变形的能力，它反映了沥青软硬、稀稠的程度。工程上，液体石油沥青的黏滞性用黏滞度（又称标准黏度）表示，它表征了液体沥青在流动时的内部阻力；对于半固体或固体的石油沥青则用针入度表示，它反映了石油沥青抵抗剪切变形的能力。

黏滞度是在规定温度t（通常为20℃、25℃、30℃或60℃），规定直径d（为3mm、 5mm或10mm）的孔流出50cm3沥青所需的时间秒数T。常用符号“”表示。

针入度是在规定温度（25℃）条件下，以规定质量（100g）的标准针，在规定时间（5s）内贯入试样中的深度（1/10mm为1度）表示。显然，针入度越大，表示沥青越软，黏度越小。一般，地沥青质含量高，有适量的树脂和较少的油分时，石油沥青黏滞性大。温度升高，其黏性降低。

2.塑性

塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后的形状不变的性质。它是石油沥青的主要性能之一。

石油沥青的塑性用延度指标表示。沥青延度是把沥青制成∞字形标准试件（中间最小截面积为1cm2），在规定的拉伸速度（5cm/min）和规定温度（25℃）下拉断时的伸长长度，以cm为单位。延度值越大，表示沥青塑性越好。

一般情况下，沥青中油分和地沥青质适量，树脂含量越多，延度越大，塑性越好。温度升高，沥青的塑性随之增大。

3.温度稳定性

温度稳定性是指石油沥青的黏滞性和塑性受温度变化的影响程度，是沥青的重要指标之一。

温度稳定性用软化点指标衡量。软化点是指沥青由固态转变为具有一定流动性膏体时的温度，可采用环球法测定。它是把沥青试样装入规定尺寸（直径约16mm，高约6mm）的铜环内。试样上放置一标准钢球（直径9.53mm，质量3.5g），浸入水中或甘油中，以规定的升温速度（5℃/min）加热，使沥青软化下垂。当沥青下垂量达25.4mm时的温度（℃），即为沥青软化点。软化点越高，沥青的耐热性越好，即温度稳定性越好。

4.大气稳定性

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

在大气因素的综合作用下，沥青中的低分子量组分会向高分子量组分转化递变，即油分→树脂→地沥青质。由于树脂向地沥青质转化的速度要比油分变为树脂的速度快得多，因此石油沥青会随时间进展而变硬变脆，亦即“老化”。

石油沥青的大气稳定性以沥青试样在加热蒸发前后的“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比”来评定。其测定方法是：先测定沥青试样的质量及其针入度，然后将试样置于烘箱中，在160℃下加热蒸发5h，待冷却后再测定其质量和针入度，则

蒸发损失百分率越小，蒸发后针入度比越大，则沥青大气稳定性越好，亦即“老化”越慢。

（三）石油沥青的技术标准与选用

沥青是沥青混凝土的胶凝材料，应具有良好的不透水性、稳定性、柔性和黏结强度等。沥青混凝土所用沥青材料，应根据气候条件、建筑物工作条件、沥青种类和施工方法等来选择。对于气候较热的地区、受荷载较大的建筑物，细粒或砂粒式（10mm或5mm）的混合料，应选用标号较低的沥青；反之，则选用标号较高的沥青。渠道衬砌与防渗工程宜采用70号或90号道路石油沥青，其性能指标宜满足表1－3－1的要求。

炎热地区或高寒地区，当普通石油沥青不能满足沥青混凝土性能特殊要求时，可选择聚合物改性沥青，其性能指标宜满足表1－3－2的要求。

二、矿料（粗、细骨料）

沥青混凝土矿料应质地坚硬、密实、清洁、有害杂质少、级配良好，并与沥青材料有较好的黏结性，具体有如下几方面的要求。

（一）石料

由于酸性石料（花岗石类）与沥青的黏结性差，故应选用碱性石料，如石灰岩、白云岩等。同时，石料应尽量选用碎石，以增加黏结力。粗骨料应质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化。石料的技术要求见表1－3－3。

（二）砂料

砂料可选用河砂、山砂、海砂或人工砂。其含泥量不得大于2%（河砂、山砂）～5%（人工砂），坚固性试验合格，水稳定性等级不低于4级。细骨料应质地坚硬、新鲜，不因加热而引起性质变化，其性能指标应满足表1－3－4的要求。

（三）矿粉

矿粉又称填料，是粒径小于0.074mm的矿料，要求0.074mm筛通过率不小于75%，亲水性系数小于1.0。填料宜采用石灰岩粉、白云岩粉，也可采用滑石粉、普通硅酸盐水泥。当采用粉煤灰时，需经试验研究论证。填料应不结团块、不含有机质及泥土。矿粉的技术要求见表1－3－5。