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1、土木工程材料教案第五章沥青土木工程材料教案第五章沥青材料材料本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道主要内容：石油沥青的生产工艺主要内容：石油沥青的生产工艺 石油沥青的组成和结构石油沥青的组成和结构 石灰的技术性质石灰的技术性质重点内容：石油沥青的组成和结构重点内容：石油沥青的组成和结构 石油沥青的三大指标石油沥青的三大指标难难 点：石油沥青的组分分析点：石油沥青的组分分析 石油沥青的胶体结构石油沥青的胶体结构 石油沥青的三大指标石油沥青的三大指标要要 求求 ：掌握石油沥青的组成和结构：掌握石油沥青的组成和结构 掌握石油沥青的技术性质掌握石油沥青的技术性质 参考资料：
2、土木工程材料陈志源参考资料：土木工程材料陈志源 道路建筑材料严家伋道路建筑材料严家伋 道路建筑材料孙道路建筑材料孙 凌凌 沥青及沥青混合料路用性能沥青及沥青混合料路用性能 沥青及沥青混合料试验规程沥青及沥青混合料试验规程本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道
3、世界工厂下载频道本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道三、石油沥青的技术性质三、石油沥青的技术性质（一）粘结性（一）粘结性 粘结性是指沥青材料在外力的作用下，沥青粒子产生相互粘结性是指沥青材料在外力的作用下，沥青粒子产生相互位移时抵抗变形的性能。位移时抵抗变形的性能。针人度（粘稠沥青粘结性的测定方法）针人度（粘稠沥青粘结性的测定方法） 沥青的针人度是在规定温度（沥青的针人度是在规定温度（）和时间（）内，）和时间（）内，附加一定重量（）的标准针垂直贯入试样的深度，以附加一定重量（）的标准针垂直贯入试样的深度，以表示。表示。结论：针入度越大，粘结性，针入度是划分沥青标号
4、的重要依结论：针入度越大，粘结性，针入度是划分沥青标号的重要依据。据。粘度（液体沥青粘结性的测定方法）粘度（液体沥青粘结性的测定方法） 沥青的标准粘度（简称沥青的标准粘度（简称“粘度粘度”）是试样在规定温度下，）是试样在规定温度下，自道路沥青标准粘度计规定直径的流孔流出所需的时自道路沥青标准粘度计规定直径的流孔流出所需的时间，以表示。间，以表示。 T本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道针入度测定仪针入度测定仪针入度测定仪针入度测定仪本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道（二）塑性（二）塑性 塑塑性性是是指指沥沥青青材材料料在在外外力力作
5、作用用下下发发生生变变形形而而不不破坏的能力。破坏的能力。 目前以沥青的延度指标来反映沥青的塑性。目前以沥青的延度指标来反映沥青的塑性。 沥沥青青的的延延度度是是规规定定形形状状的的试试样样在在规规定定温温度度下下，以一定速度受拉伸至断开时的长度，以厘米表示。以一定速度受拉伸至断开时的长度，以厘米表示。结论结论结论结论：延度越大，沥青的延性越好。：延度越大，沥青的延性越好。 本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道延度测定仪延度测定仪延度测定仪延度测定仪本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道（三）温度稳定性（三）温度稳定性软化点软化点软化点
6、。该法是将沥青试样注入规定尺寸的金属环内径软化点。该法是将沥青试样注入规定尺寸的金属环内径（15.90.1mm15.90.1mm），高（），高（6.40.16.40.1）mmmm）内，上置规定尺寸）内，上置规定尺寸和重量的钢球（直径和重量的钢球（直径9.53mm9.53mm，质量（，质量（3.50.053.50.05）g g），放于），放于水（或甘油）中，以（水（或甘油）中，以（50.550.5）minmin的速度加热，至钢的速度加热，至钢球下沉达规定距离（球下沉达规定距离（25.4mm25.4mm）时的温度，以）时的温度，以表示。表示。结论：软化点越高，温度稳定性越好。结论：软化点越高，温度
7、稳定性越好。针人度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青路用性能最常用针人度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标，所以通称的经验指标，所以通称“三大指标三大指标”。 本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道软化点测定仪软化点测定仪本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道思考题：思考题：1. 1.我国现行规范采用四组分法将沥青材料划分为哪我国现行规范采用四组分法将沥青材料划分为哪几个组分？几个组分？各组分与沥青材料的技术性质关系如何？各组分与沥青材料的技术性质关系如何？ 2. 2.石油沥青有哪三种胶体结构类型？其路用性能如石油沥青
8、有哪三种胶体结构类型？其路用性能如何？何？3. 3.石油沥青三大指标是什么？其值大小说明其路用石油沥青三大指标是什么？其值大小说明其路用性能如何？性能如何？ 本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道主要内容：石油沥青的技术性质主要内容：石油沥青的技术性质石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准重点内容：针入度指数与胶体结构及路用性能的关系重点内容：针入度指数与胶体结构及路用性能的关系石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准难难 点：针入度指数与胶体结构及路用性能的关系点：针入度指数与胶体结构及路用性能的关系要要 求：掌握石油沥青的技术性质和技术标准求：掌握石油沥青的技术性质和
9、技术标准参考资料：土木工程材料陈志源参考资料：土木工程材料陈志源 道路建筑材料严家伋道路建筑材料严家伋 道路建筑材料孙道路建筑材料孙 凌凌 沥青及沥青混合料路用性能沥青及沥青混合料路用性能 沥青及沥青混合料试验规程沥青及沥青混合料试验规程本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道2. 2.脆点脆点 沥沥青青的的脆脆点点是是涂涂于于金金属属片片的的试试样样薄薄膜膜在在特特定定条条件件下下，因因被被冷冷却却和和弯弯曲曲而而出出现现裂裂纹纹的的温温度度，以以表表示。示。 沥青的脆点更直接地反映了其低温抗裂性。沥青的脆点更直接地反映了其低温抗裂性。本书由本书由vince上传于上
10、传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道（四）大气稳定性（四）大气稳定性 为为了了解解沥沥青青在在路路面面施施工工及及使使用用过过程程的的耐耐久久性性，规规范范规规定定要要进进行行沥沥青青的的加加热热质质量量损损失失和和加加热热后后残残渣渣性质的试验。性质的试验。沥沥青青的的蒸蒸发发损损失失试试验验( (中中、轻轻交交通通量量用用道道路路粘粘稠稠石石油油沥沥青青) )将将50g50g的的沥沥青青试试样样装装入入盛盛样样皿皿（筒筒状状，内内径径55mm55mm，深深35mm35mm）内内，置置于于烘烘箱箱中中，在在163163下下保保持持受受热热时时间间5h5h，冷冷却却。测测定定质质量量损损失失，
11、并并测测定定残残留留物物的的针人度。针人度。本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道沥青薄膜加热试验沥青薄膜加热试验( (重交通量用道路粘稠石油沥重交通量用道路粘稠石油沥青青) ) 是是3.2mm3.2mm厚度的试样在规定温度条件下，经规厚度的试样在规定温度条件下，经规定时间加定时间加 热，测定试验前后沥青质量和性质变化热，测定试验前后沥青质量和性质变化的试验。的试验。n n（五）安全性（五）安全性n n 沥青的沥青的闪点闪点是试样在规定的克利夫兰开口杯盛样器内，是试样在规定的克利夫兰开口杯盛样器内，按规定的升温速度受热时所蒸发的气体，以规定的方法与按规定的升温速度受
12、热时所蒸发的气体，以规定的方法与试焰接触，初次发生一瞬即灭的火焰时的试样温度，以试焰接触，初次发生一瞬即灭的火焰时的试样温度，以表示。表示。n n 沥青的沥青的燃点燃点是试样继续受热时，蒸气接触火焰能持续是试样继续受热时，蒸气接触火焰能持续燃烧时间不少于时的试样温度，以燃烧时间不少于时的试样温度，以表示，沥青材料表示，沥青材料在使用时必须加热，加热温度必须低于闪点。在使用时必须加热，加热温度必须低于闪点。本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道n n（六）溶解度（六）溶解度n n（七）含水量（七）含水量n n（八）非常规的其它性能（八）非常规的其它性能n n针人度指数
13、针人度指数n n针入度指数是根据沥青在针入度指数是根据沥青在2525的针人度值的针人度值（0.1mm0.1mm）和软化点（）和软化点（）来表达沥青感温性和）来表达沥青感温性和胶体结构的流变学参数。胶体结构的流变学参数。n n按针人度指数可将沥青划分为三种胶体结构，即按针人度指数可将沥青划分为三种胶体结构，即n n针人度指数者为针人度指数者为溶胶结构溶胶结构；n n针入度指数者为针入度指数者为凝胶结构凝胶结构；n n针人度指数一十者为针人度指数一十者为溶凝胶结溶凝胶结构。构。本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道n n劲度模量劲度模量n n 劲度模量是表示沥青材料粘性
14、和弹性两种联劲度模量是表示沥青材料粘性和弹性两种联合效应的指标。大多数沥青在变形时呈现粘合效应的指标。大多数沥青在变形时呈现粘弹性。弹性。n n范范 德德 波尔在论述粘波尔在论述粘弹性材料（沥青）的抗变弹性材料（沥青）的抗变形能力时，以荷载作用时间（）和温度（）形能力时，以荷载作用时间（）和温度（）作为应力（作为应力（ ）与应变（）与应变（ ）之比的函数，即在一）之比的函数，即在一定荷载作用时间和温度条件下，定荷载作用时间和温度条件下，n n应力与应变的比值称为劲度模量（简称劲度）应力与应变的比值称为劲度模量（简称劲度）本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道 粘附性
15、粘附性n n4 4 老化老化n n 沥青在自然因素（热、氧化、光和水）的作沥青在自然因素（热、氧化、光和水）的作用下，产生不可逆的化学变化，导致路用性用下，产生不可逆的化学变化，导致路用性能劣化，通常称之为老化。能劣化，通常称之为老化。n n 沥青老化后，在物理力学性质方面，表现为沥青老化后，在物理力学性质方面，表现为针入度减少，延度降低，针入度减少，延度降低，n n 软化点升高，绝对粘度提高，脆点降低等。软化点升高，绝对粘度提高，脆点降低等。n n 在化学组分含量方面，表现为饱和分变化甚在化学组分含量方面，表现为饱和分变化甚少，芳香分明显转变为胶质（速度较慢），而胶少，芳香分明显转变为胶质（
16、速度较慢），而胶质又转变为沥青质（速度较快），由于芳香分转质又转变为沥青质（速度较快），由于芳香分转变为胶质不足以补偿胶质转变为沥青质，所以最变为胶质不足以补偿胶质转变为沥青质，所以最终是胶质显著地减少，而沥青质显著增加，路用终是胶质显著地减少，而沥青质显著增加，路用性能劣化，即沥青老化。性能劣化，即沥青老化。本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道n n四、石油沥青的改性措施n n 现代高等级沥青路面的交通特点是：交通密度大，车辆轴载重、荷载作用间歇时间短，以及高速和渠化。由于这些特点造成沥青路面产生严重的车辙和裂缝病害。n n 为解决高等级路面的车辙和裂缝，对高等
17、级沥青路面使用的沥青，提出更高的要求，即必须具有抵抗高温变形和低温裂缝这两种互相矛盾的性能，而这是现有沥青生产工艺难以达到的。因此要求对现有市场沥青的性能进行改善。本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道n n 改性沥青是沥青与一种或数种掺加剂的混合物，改性沥青是沥青与一种或数种掺加剂的混合物，通常这些掺加剂是天然的或人工合成的弹性体。通常这些掺加剂是天然的或人工合成的弹性体。结合料沥青改性的目标是改善低温和高温时的性结合料沥青改性的目标是改善低温和高温时的性质，即达到改性沥青材料高温时具有较高的劲度质，即达到改性沥青材料高温时具有较高的劲度以避免形成车辙，低温时则具
18、有较低的劲度以减以避免形成车辙，低温时则具有较低的劲度以减少开裂。少开裂。n n 应用于改善沥青性能的改性剂主要有：橡胶、应用于改善沥青性能的改性剂主要有：橡胶、塑料胶、纤维类等。塑料胶、纤维类等。n n橡胶（合成橡胶）橡胶（合成橡胶）n n塑料胶塑料胶n n纤维类纤维类本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道n n五、石油沥青的技术标准五、石油沥青的技术标准n n 道路用粘稠石油沥青分为道路用粘稠石油沥青分为“ “重交通量道路石油沥重交通量道路石油沥青技术要求青技术要求” ”及及“ “中、轻交通量道路石油沥青技术中、轻交通量道路石油沥青技术要求要求” ”两个等级。两
19、个等级。n n 重交通量道路沥青按针人度划分为重交通量道路沥青按针人度划分为n nAHAH一一130130、AHAH一一110110、AHAH一一9090、AHAH一一7070、AHAH一一5050n n五个标号，同时对各标号沥青的延度、软化点、五个标号，同时对各标号沥青的延度、软化点、闪点、含蜡量、薄膜加热试验等技术指标也提出闪点、含蜡量、薄膜加热试验等技术指标也提出相应的要求。相应的要求。n n中、轻交通量道路石油沥青按计人度划分为中、轻交通量道路石油沥青按计人度划分为n nA A一一200200、A A一一180180、A A一一140140、A A一一100100甲、甲、A A一一100100乙、乙、A A一一6060甲、甲、A A一一6060乙六个标号。乙六个标号。本书由本书由vince上传于上传于世界工厂下载频道世界工厂下载频道n n思考题：思考题：n n1. 1.试比较重交通量与中、轻交通量道路石油沥青试比较重交通量与中、轻交通量道路石油沥青技术要求有何不同，在实际工程中的意义何在？技术要求有何不同，在实际工程中的意义何在？ . .什么是沥青材料的老化？从组分转化的角度说什么是沥青材料的老化？从组分转化的角度说明老化过程？明老化过程？结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！27
