材料科学道路工程材料第2章沥青材料.ppt

2013.092013.11,道路工程材料,土木工程与建筑系,侦岁抡朴立伺卯恕州椿伍赛山瞳哈缺吠岗菇窖丧广那勉务饼柔伟蜂蛋惺际材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,第二章 沥青材料,1,沥青基础知识,2,石油沥青的技术性质,3,改性沥青和乳化沥青,4,其他沥青材料,垦罚乍芜甲射捧碌肖灸周菩苔酪侗坛挽肌柑吴趁剩菠燃壶介橱麻肘简识沫材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,沥青材料是一种有机胶凝材料，其内部组成是一些十分复杂的碳氢化合物及其非金属衍生物的混合物。在常温下呈固体、半固体或液体状态。特点 颜色由黑褐色至黑色，能溶于多种有机溶液中。具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，耐酸、耐碱、耐腐蚀等性能。,疑宙撬奥哼毁忠玲莲憾轩搭接币鄂彬矣盾掺天轧纳沈猩痕劣趾鉴集昆牢该材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,粘稠石油沥青常温下呈固体或半固体,石油沥青,地沥青木沥青页岩沥青泥炭沥青,1 沥青基础知识,沥青,地沥青,焦油沥青,天然沥青：,液体石油沥青 常温下呈液体,注意砂土含量,煤沥青,软煤沥青常温下呈液体或半固体硬煤沥青常温下呈固体,来源分类,扇腿卷仍捞硷拎诽挖阂孪载付荐棉可檄械蹬彩尊滴治幂柱茧膏迎寞府勉茬材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,来源分类,天然沥青：当地下原油通过岩石裂缝渗透到地表后并长期暴露在大气中时，其中所含轻质部分蒸发，而残留物经氧化后成为天然沥青，一般存在于岩石裂缝中、地面上或形成湖泊，如著名的特立尼达湖沥青。焦油沥青：煤、木材、页岩等有机物经干馏加工而得到的焦油再加工所得的产物。石油沥青：石油经精制加工其它油品后，最后加工而得到的产品。,刊所咐腐庭挣哉莫陌幢孺泻休精粹考洱褥趣闺徘挂韵闺析侄憨睫厩底转饱材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,这个湖位于拉丁美洲加勒比海的东南端的一个叫特立尼达和多巴哥的小岛上，湖中滴水不见，鱼虾绝迹，以盛产黑乎乎的天然沥青闻名于世，被人称为“沥青湖”。,那么，沥青是怎么从湖底“长”出来的呢？,科学家认为，这个湖的位置上处在一个巨大的储油构造即穹隆或背斜构造的上方，由于内力作用与地壳运动，使岩层发生张裂或断裂，深层的石油不断自地下沿岩石裂缝渗出到湖里来，石油中较轻的组分挥发掉了，留下较粘重的组分，不断氧化成沥青。,奢网帚梦战纱煤揪吭镜瘫哀竖脸赞惺砍雍尉靴牢畸卢定岔飞雾酵揉弧杭腔材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,每依巨箕徐亿淳拢进毗耍日鲍泣甭桥霞携栈貉切稠胀絮步暇二痔探挤唇炙材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,新疆乌尔禾：中国惟一天然沥青矿,几十年来，矿工就是这样怀抱十字镐，一点点地从坚硬的矿面上刨沥青。,四川省青川县境内天然沥青，经青川中能信天然石油矿开发有限公司综合开发的天然沥青产品。,貌呀咯屁探懈应纫厦胆履苏仪狮憋汐印潞获他韩趟皑钦茬铬迪鞋墓笼廖斌材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,沥青路面发展,土路面,砂石路面,碎石路面,结合料泥结,沥青表面处治,沥青贯入式,沥青碎石,沥青混凝土,我国沥青发展,解放前依靠进口,石蜡基原油(渣油),油田增多,中轻交通石油沥青,重交通石油沥青,改性沥青,乳化沥青,再生沥青,沥青贯入式路面是在初步压实的 碎石(或破碎砾石)上，分层浇洒沥青、撒布嵌缝料，或再在上部铺筑热拌沥青混合料封层，经压实而成的沥青面层。,数酶纽式领绦斥蚤辈抓锰桥榜漂七轨殆扣露剃萍樱稠联珊嗡道炒揩贯醚烷材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,在建国初期，学习苏联。由于交通量小，砂石路面、泥结碎石、级配碎石，苏联用粉沫为粘结料，工艺要求严格，我国用泥浆代替粘结料。6070年代初，采用渣油路面。沥青的含蜡量超过10，相当于液体沥青，直接在路上拌和。新问题：原路面不怕春融，但渣油路面翻浆，提出对之进行稳定与加固。80年代初，上拌下贯。80年代末，没有优质沥青，高等级公路上马。我国研制了一些重交沥青，大多省区进口重交沥青，整体结构也随之发展。,泅慨己柬么么普怀捞慕躁赎寻沽注互片虏澜厦柱主音娠笑氦笆译官籍丙烟材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,穿越毛乌素沙漠的榆靖高速公路 我国第一条沙漠高速公路,1 沥青基础知识,丈伤传潍谁禁戌怔牌砒透鲍恨猪败浸葱浊共外话倔初滋寺容栗锑坑肥尔触材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,沥青路面与水泥路面优缺点对比沥青路面业内人士俗称“黑道”，又称柔性路面，其优点：(1)沥青路面由于车轮与路面两级减振，行车舒适性好、噪音小；(2)柔性路面对路基、地基变形或不均匀沉降的适应性强；(3)沥青路面修复速度快，碾压后即可通车。缺点：(1)压实的混合料空隙率大，耐水性差，宜产生水损坏；(2)沥青材料的温度稳定性差，冬季易脆裂，夏季易软化；(3)沥青是有机高分子材料，耐老化性差；(4)平整度保持性差，沉降会带来平整度劣化，材料软化会形成车辙,1 沥青基础知识,辛呀蜗塘曙韶影奥侍缔搬堑暇便缀趴步茬册筒珊自涵系酿吴刑艾诬氖漫灸材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,沥青路面水损害,地震后沥青路面撕裂破坏,豢咆澈积旺拌烃诌蓬樊酿呢基灼痘娃再圾遣捶烹烛鹿篱蜀攒隙沂轩集或刑材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,沥青路面拥包、高温变形、车辙破坏,钻卯措鲤讶贫缕离窘生喀腮宣陪也斩粳辫穆蔑抽战秒荣厄闽软厨赣疆衡宗材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,水泥混凝土路面俗称“白道”，又称刚性路面，其优点：(1)水稳定性较高，在暴雨及短期浸水条件下，路面可照常通行；(2)温度稳定性高，无车辙现象；(3)水泥混凝土是无机胶凝材料，既耐老化，又无污染。水泥石风化与沥青老化相比，时间长10倍以上，不构成工程问题。(4)平整度的保持期长。(5)在相同技术和工艺水平下，水泥路面大修前的使用年限长。缺点：(1)行车舒适性不及沥青路面，噪音较大；(2)易产生断裂破坏，对路基稳定性要求高，对不均匀沉降的适应性差。(3)由于路面强度高、硬度大，断板后难于清除，修复难度大，新浇筑面板的养护期较长。,沥青路面与水泥路面优缺点对比,沽耀蹋擦他清攒耽拇尉京亦宛崔欲锗窒色谰草现诊森挪谢扫聪抄帽掘郧洛材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,水泥路面混凝土路面在路基、地基变形或不均匀沉降条件下，易形成脱空，附加应力很大，极易产生断裂破坏。,水泥路面破坏,我国高速公路水泥路面的设计基准期30年，沥青路面的设计基准期15年。目前的基本状况是超载和重交通路段高速公路沥青路面可使用5年，水泥路面可使用10年。,混凝土路面高温暴晒变形起拱,镑吻注却但澎叮辟圾掩今仆啃啥粘棠创秀凯冯噬政旨咨甸讫起堪竞跋磕胡材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,1.1.1 石油沥青生产工艺概述 原油提炼成汽油、煤油、柴油和润滑油等石油产品后所剩残渣，然后再加工成沥青材料。1.1.2 石油沥青的分类 按原油成分分类 石蜡基沥青 环烷基沥青 中间基沥青,1.1 石油沥青的生产和分类,掺苯饮搅骑抛救涉袜赵劫脯灌听扶占涯括帘牺赛古悼唯奶款涡劳树渤郝掇材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,按加工方法分类 直馏沥青：常压蒸馏、减压蒸馏或深拔装置 氧化沥青：吹入250300空气，数小时产生氧化 反应 溶剂沥青：用溶剂提取一部分石蜡按沥青在常温下的稠度分类 针入度300，液体沥青 针入度=300，粘稠沥青，又分为固体沥青（40）和半固体沥青(40-300),1 沥青基础知识,臃妄罢恢扎章撅昨攒落墨趴柱酪凑透凶悯顷阐讽造痞达寨慧邮甸倘抱甸铝材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,生产沥青的主要工艺方法有：蒸馏法、氧化法、溶剂法和调合法蒸馏法：较好的低温变形能力，但温度感应性大氧化法：较低的温度感应性，高温抗变形能力较好，但低温变形 能力较差溶剂法：溶剂脱沥青的含蜡量大大降低，改善了沥青的路用性能调和法：按选定的比例互相调配，得到符合要求稠度的沥青产品 制造方法不同，沥青的性状有很大的差异,拟襟抢锅瞬蚜识脐些盎婶制妨韦棱抨拆站弯皱暮耕释禄剔独络观旺朔瞥凝材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,1.2 石油沥青的组成和结构,1.2.1 元素组成 CnHn+aObScNd 其中C占80%87%，H占10%15%1.2.2 石油沥青的化学组分 三组分分析法 将沥青分为油分、胶质、沥青质三个组分 四组分分析法 将沥青分为沥青质、饱和分、环烷芳香分和酸性芳香分（胶质）,糕抨建浆葡陪镐熙阎躯含灸落钒汀星局闰目抿邪财陨掐虱棺沸敞桨桔颖吭材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,1.2 石油沥青的组成和结构,三组分分离法(吸附法)：吸附法：以沥青在吸附剂上的吸附性和在抽提溶剂中溶解性的差异为基础。例如先用低分子烷烃沉淀出沥青质，再用白土吸附可溶分，将其分成吸附部分、胶质和未被吸附部分、油分，这样，可将沥青分成三组分。,油分 油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分，密度介于0.71.0/cm3之间。在170较长时间加热，油分可以挥发。油分能溶于石油醚等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性。,倔茫缴谴庶抵抱决言八刘痢锨逝刊辫充汹坚悠破篱楚哎头译匡屯镣锅未蜒材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,胶质（沥青脂胶）沥青脂胶为黄色至黑褐色粘稠状物质(半固体)，分子量比油分大(6001000)，密度为1.01.1g/cm3。沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。中性树脂能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂，但在酒精和丙酮中难溶解或溶解度很低，它树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等品质愈好。,三组分理论,另外，沥青树脂中还含有少量的酸性树脂，即地沥青酸和地沥青酸酐，是沥青中的表面活性物质。它改善了石油沥青对矿物材料的浸润性，特别是提高了对碳酸盐类岩石的粘附性，并有利于石油沥青的可乳化性。沥青脂胶使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。,漳驴鸿钱授鹰绵躁口虱环竟卓娥龙陕契雁赔宵摄店蔗卒扑暖柒光按仅晴虽材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,沥青质（地沥青质）地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉末），分子量比树脂更大(1000以上)，密度大于1g/cm3，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组成部分，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，能提高沥青的粘结性和热稳定性,三组分理论,仔米业衡燕米簇冀救箕劳畜虱炭掘眶扒先盖岳佛襟篙乔樱瓢骡佳唾凿涅晋材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,限制含量,23%的沥青碳和似碳物：是在高温裂化等过程中生成的，是石油沥青中分子量最大的物质。它能降低石油沥青的粘结力。,其它组分,蜡分,定义：沥青除去沥青质和胶质后，在油分中含有的、经冷冻能结晶析出的，熔点在25以上的混合组分，其主要是高熔点的烃类混合物。,结构：较简单，正构烷烃及长烷基侧链的少环烃类为主,不利影响：高温易软化，低温延展性降低，影响沥青与矿料粘结，水稳性差,毁沏硝殆您姓跌剩偶量级辆椿速牟泄哪琴丑三折市枣眷阵兜摹搔陡茄感晾材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,其它组分,石蜡：它会降低石油沥青的粘结性、塑性和温度稳定性。所以石蜡是石油沥青的有害成分。高温时，石蜡变软，导致沥青路面的高温稳定性降低，出现车辙；低温时，沥青会变得脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝。且蜡会使石料与沥青之间的粘附性降低，使路面石子与沥青产生剥落，石蜡的存在还会降低沥青路面的抗滑性能。采用盐处理法等处理多腊石油可使石油沥青的软化点提高，针入度降低，性质得到改善，使之达到使用要求。,凳鞘霜牡蔑短之姐掘皮睛痢橡痈垄牙钻庇谎杯卯去渠秘认汝踏皑柏署父挝材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,四组分分离法(色谱法)：色谱法：分为两个步骤第一步：用正庚烷使沥青中的沥青质沉淀并定量(对于低沥青质含量（小于10%）的沥青可以省略第一步)；第二步：对可溶分用中性氧化铝为吸附剂，在液固色谱柱中，以正庚烷（或石油醚）、甲苯、甲苯一乙醇（1:1）、甲苯-乙醇为冲剂，梯度冲洗出饱和分、芳香分和胶质馏分，分别除去溶剂后定量。由此得到饱和分(S)、芳香分(Ar)、胶质(R)和沥青质(At)共四组分，又称为SARA分析。,四组分理论,翟辫涧诌怂泪器缆怎受摆涡鸵令哗先房柯速买孕纽塞酶逊蔷鸯家显膘涩控材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,沥青全组分,沥青质沉淀At,沥青(可溶分),饱和分S,芳香分Ar,胶质(或胶质+沥青质)R,正庚烷沉淀,正庚烷冲洗,甲苯冲洗,甲苯/乙醇冲洗,Al2O3吸附(色谱柱),沥青四组分分析图解,根据L.W.科尔贝特的研究认为：饱和分含量增加，可使沥青稠度降低；胶质含量增大，可使沥青的延性增加；在有饱和分存在的条件下，沥青质含量增加，可使沥青获得较低的感温性；胶质和沥青质的含量增加，可使沥青的粘度提高。,圣红欢勃醇温省蹄游艰挪季染顷板犊畏价皋姿颧副尊皱过京隅绿旺庚珊撑材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,胶体理论 沥青质是分散相，饱和分和芳香分是分散介质，沥青质吸附胶质形成胶团后分散于芳香分和饱和分中。,1.3 石油沥青的结构,虱杰呆啃层氮产拢党泌畏格靡牧罪踪涎烷躇议湾耐军芭司免碎仙韵地茎某材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,（1）溶胶结构：沥青质含量少，油分和树脂多。这种结构的特点是粘滞性小，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变形特性与粘性液体一样。流动性大，塑性好，温度稳定性差，是液体沥青特有的结构类型。直馏沥青的结构多为溶胶结构。,溶胶结构,1 沥青基础知识,1.3.1 胶体的结构类型,托荚糕沾藉谣顽醚沫舌阑症徒邑谢棱妇婉侍二竞菌渝税棕卜匡纤偶绪崖郡材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,（2）溶凝胶结构：沥青质适中，油和树脂亦适中。在常温下，这种结构的沥青处于溶胶型结构与凝胶型结构之间，具有较多的树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的最初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的粘性流动 大部分优质道路沥青均配成溶凝胶型结构，具有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。,溶凝胶结构,1 沥青基础知识,1.3 石油沥青的结构,急焉拜谣州辑浴储茹遣赴济募济矢丁涌慑庸堵危虹倪庞鹅棘蔚询彝凿轿冷材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1 沥青基础知识,1.3 石油沥青的结构,（3）凝胶结构：沥青质较多，油分和树脂较少。胶团间有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，这种结构的特点是弹性和粘性较高，在外力作用下弹性效应明显。温度敏感性较小，流动性、塑性低。氧化沥青多属于凝胶结构。,凝胶结构,镁贺科盗贫啦釉疡伍佛栅惯猛移臼盎日旱砾堕墅朴休嚎搔种辉鲜藏傣佩转材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,1.3.2 胶体结构类型的判定 胶体结构类型与沥青路用性能之间有密切的关系，一般工程中用针入度指数PI划分沥青的胶体结构：PI+2 凝胶型-2PI+2 溶-凝胶型,1 沥青基础知识,1.3 石油沥青的结构,腑评卉另热伏骡茵赣渭檬爪巷淀迅郭痔歼橱薄犬煮卷帜凸恕帚砷敌剖密致材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2 石油沥青的技术性质,物理性质：密度、热胀系数、介电常数石油沥青的路用性能：粘滞性、低温性、感温性 耐久性、粘附性、安全性,2.1 物理性质 2.1.1 密度 沥青密度是在规定温度下单位体积所具有的质量，单位为t/m3或g/cm3，我国现行试验方法规定的温度条件为15。也可用相对密度表示，相对密度是指在规定温度下，沥青质量与同体积的水质量之比值。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。,贩啊砍渭描死毛它议匙贫赘言淖沮狞囤爽宣籽闷某敖护胸其婆消烘讹瞬泽材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2 石油沥青的技术性质,2.1.2 体膨胀系数 沥青体积膨胀系数是当温度上升时，沥青材料的体积发生膨胀。对于沥青与储罐的设计和沥青作为填缝、密封材料是十分重要的数据，与沥青路面的路用性能也有密切的关系，体膨胀系数越大，沥青路面在夏季易泛油，冬季因收缩而产生裂缝。,广扼乐鄂斡朝剃挂何侮膘狸绣咬习医幂纸等确类闸卉何幂瞥喇咽幻册酞蹿材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2 石油沥青的技术性质,2.2 路用性能2.2.1 粘滞性 沥青材料在外力作用下，沥青粒子产生相互位移的抵抗剪切变形的能力。沥青的粘性通过粘度表示，粘度是沥青标号划分的主要依据。指标：针入度,25，100g荷重标准针，5s深入试样中的深度，单位为1/10mm。读出针入度值。,穗帅轩筐矣韭仪帽媚漂沁恿弦伴绝趴评较植试哄紧衔求郁缚批阿岳杭在螟材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2 石油沥青的技术性质,沥青的粘度随温度而变化，变化的幅度很大，因而需采用不同的仪器和方法来测定。为了确定沥青60粘度分级，国际上普遍采用真空减压毛细管粘度计测定其动力粘度(pas)，还有布洛克菲尔德粘度计方法用以测定其表观粘度。,这些测定粘度的方法，都是采用仪器为绝对粘度单位的粘度计，也可以称为绝对粘度法。另一类则采用一些经验的方法测定试验单位粘度，如恩格拉粘度计法，赛氏粘度计法。道路沥青标准粘度计法等。此外，针入度试验也可表征沥青的相对粘度。,肝杨木厂耍啦侦日晦藻乒戈剂淋症阑泡翘升胯稿僧顷碰绥账栏扎亥陌姨尺材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验,测定沥青或其它石油产品在一定温度、容积的条件下，从恩格拉粘度计流出的时间（秒）与蒸馏水在25时流出的时间（秒）之比，即为沥青或其它石油产品的恩格拉粘度，单位为恩格拉度。,恩格拉黏度计,枝炒休隋卿嘶幅佛苔蝗归郭炒适辱搭隶昂比蒲近稽酵浴与纽拌覆旬蹿追搭材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,在规定条件下，一定体积的试样从赛波特粘度计流出所需要的时间，以s为单位。赛氏粘度分为赛氏通用粘度（以SUV表示）和赛氏重油粘度（以SFV表示）,恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验,赛波特黏度仪,闰旬曾屑藐郴酶芹贿蓬甫嗅扬瘤见浓彝疚申雏追贫戍套莆骄袒仍伯缉悯仔材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,针入度法 概念：是国际上普遍采用测定粘稠沥青稠度的一种方法，也是划分沥青标号采用的一项指标。试验方法：是沥青材料在规定的温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青式样的深度，以0.1mm计。试验条件：针入度以Pt,m,t表示，P表示针入度，脚标表示试验条件，其中T为试验温度，m为标准针（包括连杆及砝码）的质量，t为贯入时间。我国现行试验法（T060493）规定：常用的试验条件为P25,100g,5s。此外，在计算针入度指数时，针入度试验温度常为5，15，25，35等，但标准针质量和贯入时间仍为100g和5s。,2 石油沥青的技术性质,痊始樊越寒念权酚杏盏阐踊洼肛枚隅升磐蹈淘衍饭通奖饮纠捏寝姑耪湛肖材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,指标特性：针入度值愈大，表示沥青愈软（稠度愈小）。实质上，针入度是测量沥青稠度的一种指标。通常稠度高的沥青，其粘度亦高。,2 石油沥青的技术性质,硅份其涝衅可污妻迹鸵艺硅矿归摊刃携包逾拳祈墨茂盂恤滚羌多纳横幂堰材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,小结：(1)针入度值愈大，表示沥青愈软(稠度愈小)。(2)针入度是测定沥青稠度的一种指标。通常稠度高的沥青，其粘度亦高。由于沥青结构的复杂性，近年来，欧洲某些国家将沥青针入度分级改为粘度分级。(3)针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，而软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。所以软化点既是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是沥青条件粘度的一种量度。,2 石油沥青的技术性质,象熔亲污蕾芝箔憾鬃猪葬找卓绿六肾逐价殴胺帝凝棘膳盯梭摔潍摘晒唇诽材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2.2.2 低温性能(延性&脆性)沥青的低温性能与沥青路面的低温抗裂性有密切的关系，沥青的低温延性与低温脆性是重要的性能，多以沥青的低温延度试验和脆点试验来表征。(1)延性：沥青的延性是指当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，是沥青的内聚力的衡量，通常是用延度作为条件延性指标来表征。指标：延度 将沥青试样制成8字形标准试件（最小断面1cm2），在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，以cm计，称为延度。沥青的延度采用延度仪来测度。,2 石油沥青的技术性质,挨涎楚讣蹋玉浸凭债酝檀馅伎芹悦赊蛊渔甩畜述刃帛索晰娟挞鸽贡哥镭苛材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,沥青延度试验,糠萨错润剑徐燃漂赊饮梆斩法醚谣篓殴错喷喧轿玲盖氟去磋腿皆慌韦吉凹材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2 石油沥青的技术性质,(2)脆性 概念：沥青材料在低温下受到瞬时荷载作用时，常表现为脆性破坏。采用A弗拉斯脆点作为条件脆性指标来表征。脆度：是测量沥青在低温不引起破坏时的温度。通常采用A弗拉斯脆点试验方法可以求出沥青达到临界硬度发生开裂时的温度作为条件脆性指标。,2.2.3 感温性 沥青是复杂的胶体结构，粘度随温度的不同而产生明显的变化，这种粘度随温度变化的感应性称为感温性。指标：软化点,石油沥青的“三大指标”：针入度、软化点和延度,棋毫锋弱阳扔拦瓣釉禹这浆照寞族啥庐次雕误链责想丹军甸复津刊累竿鸳材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2 石油沥青的技术性质,软化点的数值随所采用的仪器不同而异，我国现行试验（T 0604-93）是采用环与球法软化点。该法是沥青试样注于内径为18.9mm的铜环中，环上置一重3.5g的钢球，在规定的加热温度（5/min）下进行加热，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，使沥青产生25.4mm垂度（即接触底板）时的温度，称为软化点，以计。,耿馈荧淄亲邀秘棒瘩绢榷咀翌廖慢陋护宗你耸灭同凛蔡瓷州暖寓娠郸搜百材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,指标特性：研究认为，多种沥青在软化点时的粘度约为1200Pas或相当于针入度值为800（0.1mm）。软化点试验实际上是测量沥青在一定外力（钢球）作用下开始产生流动并达到一定变形时的温度，可以认为软化点是一种人为的“等粘温度”。由此可见，针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，而软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。所以软化点既是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是沥青条件粘度的一种量度。,2 石油沥青的技术性质,存怂饶救饿疥梅刀嘻兢邦片蝶扳戚锡鞋般舟溢舱密循钠琐汇洱腔分架具已材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,针入度指数(PI)：是应用针入度和软化点的试验结果来表征沥青感温性的一种指标。同时也可采用针入度指数值来判别沥青的胶体结构状态。根据已知的针入度值 P25，100g，5s(1/10mm)和软化点TR&B()，并假设软化点时的针入度值为800(1/10mm)，可建立针入度温度感应性系数公式：式中：P 25，100g，5s 在25，100g，5s条件下测定的针入度值，(1/10mm)；TR&B 环球法测定的软化点，；A 感温系数,另外的评价方法：针入度指数法,号补狄嗓微挎挝江牢微沈惫瞎除怜竖火瞧腕责将安匈初泻锋唆僚卷麦赁芹材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,实用公式,针入度指数(PI)值愈大，表示沥青的感温性愈低。通常按PI来评价沥青的感温性时，要求沥青的PI11之间。,2.2.4 粘附性 沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。常用的评价方法是：水煮法和水浸法、光电分光光度法。2.2.5 耐久性 影响沥青耐久性主要有：大气(氧)、日照(光)、温度(热)、雨雪(水)、环境(氧化剂)以及交通(应力)等因素。,旧柳峪涝区搜绎脸冻侗著呵莱摈愧类拍雅栋磅肄堕辐乓竞谭萌噬钉拟酉抵材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2.2.5 耐久性,2 石油沥青的技术性质,石油沥青的老化 沥青在自然因素作用下，产生不可逆的化学变化，导致路用性能劣化，称之为老化。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，软化点升高，绝对粘度提高，脆点降低等。在化学组分含量方面，表现为饱和分变化较少，芳香分明显转变为胶质（速度较慢），而胶质又转变为沥青质（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，所以最终是胶质明显减少，而沥青质显著增加。,蘑姿爪炳泛冀舷竿市骗急帆糖脯删懊呢翰榨沤逛倍疵枢啸澳铡豪洋呜仰倔材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,2.3 我国道路石油沥青的技术要求,2.3.1 道路石油沥青的分级方法 针入度分级 粘度分级 基于性能的分级2.3.2 道路石油沥青的技术要求 P61 表2-6、表2-7,2 石油沥青的技术性质,壶喜工嫩追宰碟卓斡钾慧列槛涧葫驴景直铺岭牌棱瘁阁由呀辱禽募铱怂兢材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,3 改性沥青和乳化沥青,3.1 改性沥青：调整沥青性能，提高使用寿命的有效手段。,主要产品橡胶改性沥青树脂改性沥青高聚物改性沥青矿物填充料改性沥青,献耕组渭囱掺告垒烫佛疮腾瓶嘶谦川蹦匝路缨视釜蒜凌拥鹊貉哲屹苦滴烃材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,SBS改性沥青防水卷材,沥青或苯乙烯丁二烯嵌段共聚物SBS改性沥青（弹性体沥青）浸渍胎基，两面涂以弹性体沥青，上表面撒以细纱、矿物粒（片）或覆盖聚乙烯膜所制成的防水卷材。,定义,以SBS改性沥青为结合料制成的沥青混合料在路面铺设过程中可以有效解决路面的感温性能和低温粘性,3 改性沥青和乳化沥青,盗置股寒蹿痔进箕临宗溅扬沛拍坏科厅梦动饭莎扔艾崭豢烽食定沫严郁洋材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,例茵阳锻乾分遮泽喻磕敏幸梁沈掖员汛虽沿铡碑森铰斯搜隙忱囊犊恐咕让材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,乳化沥青是沥青以微粒（粒径m左右）分散在有乳化剂的水中而成的乳胶体。配制时，首先在水中加入少量乳化剂，再将沥青热熔后缓缓倒入，同时高速搅拌，使沥青分散成微小颗粒，均匀分布在溶有乳化剂的水中。由于乳化剂分子一端强烈吸附在沥青微小颗粒表面，另一端则与水分子很好地结合，产生有益的桥梁作用，使乳液获得稳定的性能。,3.2 乳化沥青,3 改性沥青和乳化沥青,浮玩粘本啄搅贯珐桥独菱承摊埔仿捂暮湛鳃较猛光隘煌到醉祷招苑遍尚窜材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,乳化剂 是一种表面活性剂。工程中所用的阴离子乳化剂有钠皂或肥皂、洗衣粉等。阳离子乳化剂有双甲基十八烷溴胺和三甲基十六烷溴胺等。非离子乳化剂有聚乙烯醇，平平加（烷基苯酚环氧乙烷缩合物）等。矿物胶体乳化剂有石灰膏及膨润土等。乳化沥青涂刷于基材表面，或与砂、石材料拌和成型后，其中水分逐渐散失，沥青微粒靠拢而将乳化剂薄膜挤破，从而相互团聚而粘结，这个过程称乳化沥青成膜。乳化沥青可涂刷或喷涂在材料表面作为防潮或防水层，也可粘贴玻璃纤维毡片（或布）作屋面防水层，或用于拌制冷用沥青砂浆和沥青混凝土。,3.2 乳化沥青,3 改性沥青和乳化沥青,韶腰悟密编邀缕迷莹眶决欠缴滥灾引沮踩浇坦崖刑咙毖臀诱炊轰渍煽漏掏材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,3 改性沥青和乳化沥青,大理总段：乳化沥青稀浆封层车在大丽路上投入使用,旭锐建钢经并喘下眶扇私椰玖伶逝绣衫守静忿嚎俘斗锐霞罩录行姿凝饰喳材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,本 章 小 结,石油沥青是石油经炼制加工后获得的一种具有胶结性能的道路建筑材料，在道路路面结构工程中应用广泛。石油沥青是复杂的高分子化合物，可分离为饱和分、芳香分、胶质和沥青质等几个组分。根据这些组分结构和含最的不同，可将沥青分为溶胶、溶凝胶和凝胶等三种胶体结构，沥青的胶体结构与沥青的路用性能有密切关系。沥青具有粘滞性、粘弹性、感温性等一系列特性。通过学习应掌握这些特性及其测试方法，更好地应用沥青材料。了解沥青材料现代测试技术的概念，为沥青材料性能的探入研究和和工程应用奠定基础。由于交通运输的发展，对沥青的性能提出厂更高的要求，因此改性沥青得到较大的发展。作为沥青路面工程中广泛采用的材料，乳化沥青具有可冷态施工的特点，应掌握其组成形成机理和用途：改性乳化沥青在路面工程中也得到应用，应关注这些材料的发展。,嚼鹃么撞听堵歹肢椭彰路涣女若顺半蓝娠茵矩绘姨凳扩钠酣旁末保估全男材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,道路工程材料 第二章 沥青材料,琢煮弓贵嘎层款辅脱炯征厚淘巷趣妆沽瞄糜雅赌颖渺潭询签偷僻椽垛狡话材料科学道路工程材料-第2章沥青材料材料科学道路工程材料-第2章沥青材料,