土质与公路建筑材料-沥青材料

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1、土质与公路,主讲教师：,建筑材料,2012年2月,四川省交通运输职业学校,单元六 沥青材料,目 录,本章教学目的,掌握石油、乳化、改性、煤沥青及再生沥青的概念； 掌握石油沥青的主要技术性质与技术指标； 掌握乳化沥青、改性沥青的分类； 掌握乳化沥、改性沥青青的主要技术性质和技术指标。 操作检测沥青密度与相对密度；道路石油沥青三大指标检测；乳化沥青稳定性检测。 各试验结果的计算与分析。 培养实际动手能力。,前 言,一、沥青的概念沥青是一种有机胶凝材料，是由高分子碳氧化合物及其非金属（氧、氮、硫）的衍生物组成的混合物。在常温下，沥青呈褐色或黑褐色的固体、半固体或液体状态，能溶于二硫化碳、氯仿、苯等有

2、机溶剂。二、沥青分类,按照来源的不同，沥青可分为地沥青和焦油沥青两大类。,前 言,1、地沥青：是指地下原油演变或加工而得到的沥青，又可分为天然沥青和石油沥青。2、焦油沥青：是干馏有机燃料所收集的焦油再经加工而得到的一种沥青材料。按干馏原料的不同，焦油沥青可分为煤沥青、页岩沥青、木沥青和泥碳沥青。工程上常用的焦油沥青为煤沥青。,沥青施工照片,课题一 石油沥青,一、石油沥青的概述 （一）定义：从油井采出来的石油，又称原油。炼油厂将原油分馏而提取汽油、煤油、柴油和润滑油等石油产品后所剩残渣，在进行加工可制得各种石油沥青。 （二）石油沥青根据常温下的稠度不同分：1、黏稠石油沥青。通常又称道路石油沥青，

3、在常温下呈固体或半固体状态。2、液体石油沥青。在常温下呈液体状态。,课题一 石油沥青,一、石油沥青的组成1、石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物组成的混合物，石油中相对分子量最大、组成及结构最为复杂的部分化为“组”，称这一组为“沥青化学组成”，简称“组分”。2、将沥青分为不同的化学分析方法称为组分分析法，石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂、沥青质三个组分。这种分析法称为溶解一吸附法，按三组分分析法所得各组分的性状列见P201页表6-1。,课题一 石油沥青,课题一 石油沥青,3、目前现有行业标准规定，含蜡量（蒸馏法）A级沥青不大于2.2%，B级沥青不大于3.

4、0%，C级沥青不大于4.5%。,三、石油沥青的技术性质 （一）黏滞性（黏性）：指沥青在外力作用下胶团之间产生相互位移时抵抗变形的能力。沥青黏度的检测方法可以分两类，一类是“绝对黏度法”，如用毛细管黏度计等；另一类为“相对黏度”或条件黏度法，采用针入度法，道路标准黏度计法、赛氏黏度计法和恩氏黏度计法等方法试验检测。黏度石油沥青的黏滞性测定方法指标：针入度、黏度。,课题一 石油沥青,（1）针入度针入度是测定道路石油沥青粘滞性的常用技术指标，采用针入度仪测定。针入度值越小，表示粘度越大。我国现行试验方法公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 0522000）规定：标准针和针连杆组合件总质量为50g

5、 0.05g，另加50g0.05g砝码一只，试验时总质量为100g0.05g，试验温度为25 oC，标准针贯入时间为5s。例： P（25 oC，100g，5s）= 65（0.1mm） 针入度值越大，表示沥青越软（稠度愈小）。,文库专用,12,针入度是在温度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，以0.1mm为1度表示。 针入度越大，表示沥青流动性大，粘滞性差。其数值范围在5200度之间。针入度测定示意图见图8.2。,针入度0.1mm为1度表示,文库专用,13,针入度示意动画,课题一 石油沥青,（2）黏度（粘度） 粘度是测定液体沥青粘结性的常用技术指标，采用标准

6、粘度计测定。 我国现行试验方法公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 0522000）规定：液体状态的沥青材料，在标准粘度计中，于规定的条件下（20oC、25oC、30oC或60oC），通过规定的流孔直径（3mm、4mm、5mm及10mm），流出50ml体积所需的时间（s），以CT，d表示。例：C60，5 = 100s 在相同温度和相同流孔条件下，流出时间愈长，表示沥青粘度愈大。,文库专用,15,粘滞度是液体沥青在一定温度t（25或60）、经规定直径d（3mm，5mm或10mm）的孔流出50cm3沥青所需的时间秒数T，常用符号CdtT表示。 CdtT 粘滞度值越大，表示沥青的稠度越大。粘滞度

7、测定示意图见下图。,粘滞度测定示意图,CdtT,t 温度 d 直径 T 时间秒数,文库专用,16,标准粘度计测定液体沥青1沥青试样 2活动球杆 3流孔 4水,文库专用,17,粘滞度测定动画,课题一 石油沥青,（二） 塑性 塑性是指石油沥青在外力作用时发生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后的形状不变的性质。 塑性表示沥青开裂后自愈能力及受机械应力作用后变形而不破坏的能力，它是石油沥青的主要性能之一。 沥青的塑性用延度（延伸度或延伸率）表示。延度以cm为单位。 沥青的延度值愈大，表示沥青塑性愈好。,课题一 石油沥青,我国现行试验方法公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 0522000）规定：

8、沥青的塑性用延度表示，用延度仪测定。将沥青试样制成字形标准试模（中间最小截面积为1cm2）在规定速度5cm/min0.25cm/min和规定温度15oC（或10oC）下拉断时的长度，以厘米表示。沥青的延度越大，塑性越好，柔性和抗断裂性越好。 我国液体沥青是采用黏度来划分技术等级的。,文库专用,20,沥青延伸度的测测定,试件,课题一 石油沥青,（三） 温度稳定性（感温性） 温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能，是沥青一个很重要的性质。 温度敏感性较小的石油沥青其粘滞性和塑性随温度变化较小。 温度敏感性常用软化点来表示，软化点是指沥青材料由固态转变为具有一定流动性膏体的温度。

9、 软化点可采用环球法测定 沥青软化点大致在25100之间。软化点越高，表明沥青的耐热性越好，即温度稳定性越好。,课题一 石油沥青,1、高温敏感性用软化点表示软化点是沥青材料由固化点到滴落点的温度间隔的87.21% 。我国现行试验方法公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 0522000）规定：沥青的软化点一般采用环球法软化点仪测定。将沥青试样装入规定尺寸内径18.9mm的铜环内，试样上放置质量为3.5kg的标准钢球浸入水或甘油中，以规定的升温速度5oC/min加热，使力求软化下垂至规定距离时的温度。 软化点愈高，表明沥青的耐热性愈好，即温度稳定性愈好。,课题一 石油沥青,2、低温抗裂性用脆点

10、表示脆点是指沥青材料由粘塑状态转变为固体状态达到条件脆裂时的温度。我国现行试验方法公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTJ 0522000）规定：沥青的脆点采用弗拉斯法测定。将沥青试样涂在金属片上，置于有冷却设备的脆点仪的曲柄，使涂有沥青的金属片产生弯曲，随制冷剂温度降低，沥青薄膜温度逐渐降低，当沥青薄膜在规定弯曲条件下，产生断裂时的温度。,文库专用,24,软化点测定试验,文库专用,25,软化点测定环球法,课题一 石油沥青,（四） 密度概念：沥青密度是在规定温度下单位体积所具有的质量，单为为t/m3或g/cm3，我国现行试验方法（JTJ 0522000）规定的温度条件为15。也可用相对密度表示

11、，相对密度是指在规定温度25下，沥青质量与同体积的水质量之比值。通常黏稠沥青的密度波动在0.961.04g/cm3范围。影响因素：沥青的相对密度与沥青的化学组成有密切的关系，它取决于沥青各组分的比例及排列的紧密程度。沥青中含硫量大、芳香族含量高、沥青质含量高则相对密度较大；蜡分含量较多则相对密度较小。,课题一 石油沥青,（五）安全性安全性测定是测定沥青的闪点和燃点指标。闪点（闪火点）是指加热沥青挥发出可燃气体与空气组成混合气在规定条件下与火接触，产生闪光时的沥青温度（oC）。燃点（着火点）是指沥青加热产生的混合气体与火接触能持续燃烧5s以上时的沥青温度（oC）。公路工程沥青及沥青混合料试验规程

12、（JTJ 0522000）常用克利夫兰开口杯式闪点仪测定。,课题一 石油沥青,（六）溶解度指石油沥青在三氯乙烯中溶液的百分率。 （七）含水率沥青中含有水分，施工中挥发太慢，影响施工速度，所以要求沥青中含水量不宜过多。 （八）其它性能指标1、劲度模量 劲度模量是表示沥青的粘性和弹性联合效应的指标。2、粘附性 粘附性是路用沥青重要性能之一，其直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。3、老化 沥青在自然因素（热、氧化、光和水）的作用下，产生“不可逆”的化学变化，导致路用性能劣化，通常为“老化”。,课题一 石油沥青,四、石油沥青的技术标准（1） 石油沥青的技术标准1、道路石油沥青分为A级、B级、C级三个等

13、级，各自的适用范围应符合P204页表6-2的规定。2、道路石油沥青标号根据我国现行石油沥青标准，按用途分为道路石油沥青、建筑石油沥青、普通石油沥青等。 三种石油沥青都是按针入度或针入度指数指标来划分标号的，而每个标号还应保证相应的延度和软化点，以及溶解度、蒸发损失、蒸发针入度比、闪点等。,课题一 石油沥青,有些标号有甲乙之分，是由于它们针入度相同，而延度和软化点不同而加以区分的。道路石油沥青的技术标准见P205页表6-3.（2）道路用液体沥青的技术标准道路用液体沥青适用于透层、黏层及拌制冷拌沥青混合料。按其凝结速度而分为：快凝、中凝、慢凝三个等级，除黏度外，对蒸馏的蒸馏分及残疾留物性质，闪点和

14、含水率等应提出相应的要求，技术标准见P207页表6-4.,课题一 石油沥青,道路石油沥青的适用范围 表6-2,课题一 石油沥青,石油沥青牌号简易鉴别,沥青试验仪器图片,电脑针入度仪,针入度仪,沥青试验仪器图片,针入度仪,沥青试验仪器图片,标准粘度计,沥青试验仪器图片 延度试验,沥青试验仪器图片 环球法软化点仪,课题二 乳化沥青,一、乳化沥青概述（一）定义乳化沥青是指石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等作用下经乳化加工制得的均匀沥青产品（或称沥青乳液）。,乳化沥青的应用：乳化沥青适用于沥青表面处治路面、沥青贯入式路面、冷拌沥青混合料路面，修补裂缝，喷洒透层、粘层与封层等。,（二）乳化沥青特点 可冷态施

15、工，节约能源。,课题二 乳化沥青, 施工便利，节约沥青。乳化沥青不仅与集料有良好的粘附性，而且可与湿集料粘附。由于乳化沥青粘度低，混合料中含有水分，施工和易性好，易于拌和，节约劳力。此外，乳化沥青混合料中沥青膜薄，不仅提高沥青的粘结力，而且可节约沥青用量约10%。 保护环境，减少污染，施工安全。 乳化沥青铺筑的路面成型期较长 乳化沥青储存时间不能太长，易破乳。 二、乳化沥青的组成配比乳化沥青主要由沥青、乳化剂、稳定剂、和水等组分组成，有时提高乳化沥青的性能还加入聚合物改性剂。,课题二 乳化沥青,1沥青沥青是乳化沥青组成的主要材料，占其总质量的30%70%。选择沥青时，首先要考虑它的易乳化性。通

16、常认为沥青酸含量大于1%的沥青，采用通用乳化剂和一般工艺易乳化。一般来说，相同油源和工艺的沥青，针入度较大者易于形成乳液。但是针入度的选择应根据乳化沥青在路面工程中的用途而定。高速公路和一级公路宜选用石油沥青A、B级沥青，其它公路可采用C级沥青。,2乳化剂乳化剂是乳化沥青形成的关键材料。乳化剂的乳化量依乳化剂品种和沥青质量而定，一般为沥青质量的0.3%5%。,课题二 乳化沥青,沥青乳化剂是表面活性剂的一种类型，按其亲水基在水中是否电离分为离子型和非离子型两大。目前，我国常用的乳化剂类型及乳化剂的名称如表。,常用的乳化剂类型,课题二 乳化沥青,3.稳定剂为使乳液具有良好的储存稳定性，以及在施工中喷洒或拌和机械作用下的稳定性，必要时加入适量的稳定剂。稳定剂分两类： .有机稳定剂。常用的有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、糊精、MF废液等。 .无极稳定剂。常用的有氯化钙、氯化镁、氯化铵和氯化铬等。 4.水水师乳化沥青的主要组成部分。水在乳化沥青中起着润湿、溶解及化学反应作用。所以水要求纯净，不含其它杂质。水在乳化沥青中的用量为总质量的30%70%。,