第四章瀝青材料PPT課件

1、道路建筑材料第四章第四章 瀝青材料瀝青地瀝青 煤瀝青 天然瀝青頁巖瀝青 石油瀝青 焦油瀝青 木瀝青 泥炭瀝青 第三節(jié) 乳化瀝青第二節(jié) 煤瀝青第四節(jié) 改性瀝青第一節(jié) 石油瀝青練習與作業(yè)湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料第一節(jié) 石油瀝青一、石油瀝青的生產和分類二、石油瀝青的組成和結構三、石油瀝青的技術性質四、石油瀝青的技術標準返回本章目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料一、石油瀝青的生產和分類 （一）石油瀝青生產工藝概述湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（二）石油瀝青的分類石油瀝青 原油成分“關鍵餾分特性”和“含硫量” 混合瀝青 環(huán)烷基瀝青 氧化瀝青 中間基瀝青 加

2、工方法 溶劑瀝青 粘稠瀝青 稠度石蠟基瀝青 液體瀝青 2% 5% 2% 5% 含蠟量 P=300（0.1mm）直餾瀝青 返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料二、石油瀝青的組成和結構瀝青的組成和結構對瀝青的技術性質影響很大 （一）元素組成主要是碳、氫 ，其次是非烴元素，如氧、硫、氮等混合物。通式分子表達式為CnH2n+aObScNd （二）石油瀝青的化學組分為了研究石油瀝青化學組成與使用性能之間的聯(lián)系，常將瀝青中化學性質相近的成分歸類分析，劃分為若干“組”，稱為“瀝青化學組分”，簡稱“組分”。早年分為：瀝青酸、瀝青酸酐、油分、樹脂、瀝青質、瀝青碳和似碳物等組分 現(xiàn)在分為：三組

3、分分析法和四組分分析法。 湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（二）石油瀝青的化學組分與路用性能的關系 石油瀝青的化學組分三組分分析法：油分、樹脂、瀝青質。四組分分析法：飽和分、芳香分、膠質、瀝青質。瀝青的含蠟量流動性塑性粘結性、熱穩(wěn)定性1、高溫穩(wěn)定性降低（車轍）2、低溫抗裂性降低（裂縫）3、粘附性降低（剝落）4、抗滑性降低湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（三）石油瀝青的結構1膠體理論瀝青質是分散相，飽和分和芳香分是分散介質，但瀝青質不能直接分散在飽和分和芳香分中 ,而膠質作為一種“膠溶劑” 。以瀝青質為膠核，膠質被吸附其表面形成膠團，分散在飽和分和芳香分中。湖北交通職業(yè)技

4、術學院道橋系 第四章 瀝青材料2瀝青的膠體結構類型采用針入度指數(shù)（PI）來劃分其膠體結構類型。 按各組分的相對含量不同分類溶膠結構凝膠結構溶凝膠結構粘滯性小，流動性好，塑性好，但溫度穩(wěn)定性差彈性和粘性較高，溫度敏感性小，但流動性塑性差最好。高溫時的感溫性、低溫時的形變能力都較好。瀝青質少瀝青質多瀝青的膠體結構類型溶膠溶凝膠凝膠瀝青的針入度指數(shù)（PI）2222返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料三、石油瀝青的技術性質（一）粘滯性（粘性）（二）塑性（三）溫度穩(wěn)定性(感溫性)（四）加熱穩(wěn)定性（五）安全性（六）溶解度（七）含水量（八）非常規(guī)的其它性能返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院

5、道橋系 第四章 瀝青材料（一）粘滯性（粘性）粘滯性（粘性）：是指瀝青在外力作用下抵抗變形的能力，與組分及溫度有關瀝青質多、樹脂適量、油分少時，粘滯性較大溫度升高，粘滯性降低粘滯性的表示方法1瀝青的絕對粘度（亦稱動力粘度）（測定復雜）2瀝青的相對粘度（條件粘度）（實際應用 ）（1）針入度（用于道路石油瀝青）（2）粘度（用于液體瀝青）返回三湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（1）針入度（道路石油瀝青的粘滯性） 以PT,m,t（0.1mm）表示，P為針入度,T為試驗溫度（），m為針重（g） ，t為貫入時間（S）。如P（25，100g，5S）=65（0.1mm）圖4-5 針入度法測定粘稠瀝青

6、針入度是劃分道路石油瀝青等級的主要指標, 針入度值越大，表示瀝青愈軟（稠度愈小），粘度越小。試圖4-1 針入度標準針（單位：mm）湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料針入度試驗1530 室溫冷卻11.5h0.6mm篩過濾裝模移入200.1恒溫水槽11.5h加熱脫水至無氣泡湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料針入度試驗試樣表面水深不小于10mm，使針尖與試樣表面接觸，放入傳感器設定時間為5s，溫度為25按下啟動鍵，記錄25的針入度（準確至0.5 ），移動試樣與針尖接觸位置，按復位鍵及啟動鍵，同一試樣要測出三個針入度湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料 試驗結果同一試樣3次

7、平行試驗結果的最大值和最小值之差在下列允許偏差范圍內時，計算3次試驗結果的平均值，取整數(shù)作為針入度試驗結果，以0.1mm為單位。瀝青針入度試驗返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料以C T、d（s）表示，C為粘度，T為試驗溫度，d為流孔直徑（mm） 。如C60、5=100s。用來測定液體瀝青。是劃分液體瀝青等級的，時間愈長，表示瀝青愈稠，粘度愈大。（2）粘度（粘滯度 ）瀝青粘度試驗返回 標準粘度計測定液體瀝青示意圖1瀝青試樣，2活動球桿，3流孔，4水湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（二）塑性塑性（用延度表示）：是指瀝青在外力作用下發(fā)生變形而不破壞的能力。與組分及溫度有關：

8、 樹脂多，油分及瀝青質適量，塑性較大； 當溫度升高，塑性增大； 瀝青膜層愈厚則塑性愈高。延度(cm) ：用延度儀測定，將試樣制成字形，在規(guī)定速度5cm/min和規(guī)定溫度15（或10）下拉斷時的長度。延度越大，塑性越好，柔性和抗斷裂性越好。返回三湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料延度儀與試模瀝青延度試驗返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（三）溫度穩(wěn)定性(感溫性)溫度穩(wěn)定性：指瀝青的粘結性和塑性隨溫度升降而變化的性能。 溫度升高,瀝青由固態(tài)流態(tài)：軟化點。 溫度降低,由流態(tài)固態(tài)至變脆：脆點。高溫敏感性：軟化點（）T軟（或TR&B ）（瀝青材料由固態(tài)變?yōu)榱鲬B(tài)時的溫度間隔的87.

9、21%）測定：用環(huán)球法軟化點儀測定。軟化點愈高，溫度穩(wěn)定性愈好。針入度是在規(guī)定溫度條件下（如25 ）的粘度，而軟化點則是規(guī)定條件粘度時（軟化P（25，100g，5S）=800（0.1mm）的溫度。“三大指標”：針入度、延度、軟化點 低溫抗裂性：脆點（） 要求瀝青有較高的軟化點和較低的脆點，否則瀝青會夏季流淌或冬季變脆開裂。感溫性和膠體結構的指標：針入度指數(shù)返回三湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料環(huán)球法軟化點儀將瀝青試樣裝入銅環(huán)內，試樣上放置鋼球浸入水或甘油中，以規(guī)定的升溫速度（5/min）加熱，使瀝青軟化下垂至規(guī)定距離時的溫度以表示。試圖4-6 鋼球定位環(huán)(單位:mm)瀝青軟化點試驗

10、返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料 脆點（ ） 是指瀝青由塑態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)達到條件脆裂時的溫度。測定：弗拉斯法返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料針入度指數(shù)（PI） 由針入度和軟化點的試驗結果求得。應用：表征瀝青的感溫性和膠體結構的指標。1）針入度溫度感應性系數(shù)A瀝青達到軟化點時的針入度約等于800（1/10mm） 2）針入度指數(shù)（P.I.）的確定（1）實用公式（2）針入度指數(shù)諾模圖（3）按（P.I.）劃分其膠體結構類型。瀝青的膠體結構類型溶膠溶凝膠凝膠瀝青針入度指數(shù)（PI）2222返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（四）加熱穩(wěn)定性加熱穩(wěn)定性：瀝青在過熱或過

11、長時間加熱過程中，會發(fā)生輕質餾分揮發(fā)、氧化、裂化、聚合等物理化學變化，使瀝青的化學組成及性質相應發(fā)生變化（熱致老化）。瀝青在路面施工及使用過程的耐久性，要進行加熱質量損失和加熱后殘渣性質的試驗。1、 道路石油瀝青采用瀝青薄膜加熱試驗（TFOT）或瀝青旋轉薄膜加熱試驗（RTFOT） 測定其質量損失、殘留物針入度、延度等。2、液體石油瀝青采用瀝青的蒸餾試驗 測定其殘留物針入度、延度等。 返回三湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料瀝青薄膜加熱試驗烘箱外部旋轉架盤子溫度計6mm返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（五）安全性閃點：指瀝青加熱揮發(fā)出可燃氣體與空氣組成的混合氣體，在規(guī)定

12、條件下與火接觸，產生閃光時的瀝青溫度（）。燃點：指瀝青加熱產生的混合氣體與火接觸能持續(xù)燃燒5s以上時的瀝青溫度（） 。閃點與燃點溫度相差10 左右。用克利夫蘭開口杯閃點儀測定。圖4-11 克利夫蘭開口杯式閃點儀（單位：mm）1溫度計；2溫度計支架；3金屬試驗杯；4加熱器具；5試驗標準球；6加熱板；7試驗火焰噴嘴；8試驗火焰調節(jié)開關；9加熱板支架；10加熱器調節(jié)鈕瀝青閃點燃點試驗返回三湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（六）溶解度溶解度：指石油瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率（即有效物質含量）。那些不溶解的物質為有害物質（瀝青碳、似碳物），會降低瀝青的性能，應加以限制。返回三湖北交通職業(yè)技

13、術學院道橋系 第四章 瀝青材料（七）含水量瀝青中含有水分，施工中揮發(fā)太慢，影響施工速度，所以要求瀝青中含水量不宜過多。在加熱過程中，如水分過多，易產生“溢鍋”現(xiàn)象，引起火災，使材料受到損失。在溶化瀝青時應加快攪拌速度，促進水分蒸發(fā)，控制加熱溫度。返回三湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（八）非常規(guī)的其它性能1、勁度模量2、粘附性3、老化返回三湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料1、勁度模量 Sb （Mpa ）：是表示瀝青的粘性（高溫）和彈性（低溫）聯(lián)合效應的指標。 T欲求勁度時的路面溫度與瀝青軟化點之差值（）。 t荷載作用時間（s） P.I.針入度指數(shù)利用諾模圖求勁度模量，需

14、有3個參數(shù)： 加荷時間頻率t;溫度差，即路面實際溫度與環(huán)球法軟化點之間的溫差T ;針入度指數(shù)P.I.1、勁度模量湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料例4-1已知瀝青軟化點T軟為70，針入度指數(shù)P.I為2，路面溫度T為-10，荷載作用時間t為10-1 S，求瀝青的勁度模量Sb 。解：在A線上找到加載時間為10-1 S的點為a。 已知路面溫度與軟化點之間的溫差為80，在B線上找到80之點為b。 在針入度指數(shù)的標尺上找到+2，作水平線。 連接ab兩點，并延長至與針入度指數(shù)+2的水平線相交點的勁度曲線順至頂端，即為勁度模量 即Sb =2108 N/m2=200Mpa.湖北交通職業(yè)技術學院道橋系

15、 第四章 瀝青材料返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料2、粘附性 瀝青裹覆石料后的抗水性（即抗剝性）不僅與瀝青的性質（粘滯性）有關，而且亦與集料性質（酸堿性）有關。應優(yōu)先選擇堿性石料；采用酸性石料時，可摻加各種抗剝劑。測定：水煮法(最大粒徑大于13.2mm)和水浸法(最大粒徑小于或等于13.2mm ) a) b) c)試圖4-9 水煮法試驗返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料3、老化老化：瀝青在自然因素（熱、氧化、光和水）的作用下，產生“不可逆”的化學變化，導致路用性能劣化，稱為“老化”。瀝青老化的性質變化：在物理力學性質方面，表現(xiàn)為針入度減少，延度降低，軟化點升高，絕

16、對粘度提高，脆點降低等。在化學組分含量方面: 飽和分變化少， 芳香分膠質（較慢）， 膠質瀝青質（較快）， 表現(xiàn)瀝青質顯著增加，膠質顯著減少。湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料小結：三、石油瀝青的技術性質（一）粘滯性（粘性） 針入度道路石油瀝青 粘度液體瀝青（二）塑性延度 （三）溫度穩(wěn)定性(感溫性) 軟化點高溫敏感性、 脆點低溫抗裂性、 針入度指數(shù)感溫性和膠體結構（四）加熱穩(wěn)定性瀝青薄膜加熱、液體石油瀝青蒸餾試驗 （五）安全性閃點、燃點 （六）溶解度（七）含水量（八）非常規(guī)的其它性能 勁度模量（粘性和彈性） 、 粘附性（抗剝性） 、 老化（耐久性） 返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四

17、章 瀝青材料四、石油瀝青的技術標準（一）道路石油瀝青的技術標準 1、道路石油瀝青分為A、B、C三個等級，見道路石油瀝青的適用范圍表格。2道路石油瀝青按針入度劃分為160號、130號、110號、90號、70號、50號、30號七個標號，同時對各標號瀝青的延度、軟化點、閃點、含蠟量、薄膜加熱試驗等技術指標提出了相應要求，見道路石油瀝青技術要求表格。 （二）道路液體石油瀝青的技術標準返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料道路石油瀝青的適用范圍返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料（二

18、）道路液體石油瀝青的技術標準返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料一、煤瀝青的化學組成和結構特點1、煤瀝青的化學組成2煤瀝青的結構與石油瀝青相類似 二、煤瀝青的技術性質與技術標準第二節(jié) 煤瀝青返回本章目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料二、煤瀝青的技術性質與技術標準1煤瀝青與石油瀝青相比 1）溫度穩(wěn)定性差 2）氣候穩(wěn)定性差 3）塑性較差 4）煤瀝青與礦質材料表面粘附性能好 5）防腐性能好 2、煤瀝青的技術指標3道路用煤瀝青技術要求返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料3道路用煤瀝青技術要求返回湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料第三節(jié) 乳化瀝青一、概述二

19、、乳化瀝青的組成材料三、乳化瀝青的形成機理四、乳化瀝青的性質與技術要求五、乳化瀝青在集料表面分裂機理六、乳化瀝青的應用返回本章目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料一、概述乳化瀝青：是指石油瀝青與水在乳化劑、穩(wěn)定劑等的作用下經(jīng)乳化加工制得的均勻瀝青產品（瀝青乳液）。特點：（1）可冷態(tài)施工（2）與濕集料拌和，粘結力好（3）無毒、無嗅保護環(huán)境，減少污染，施工安全（4）穩(wěn)定性差 （5）修筑路面的成型期間較長。應用：鋪筑路面、路堤的邊坡保護、層面防水、金屬材料表面防腐等 返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料二、乳化瀝青的組成材料1瀝青針入度較大 、活性組分的含量多2乳化劑

20、一端親油，吸引瀝青微粒為固體核；另一端親水，與水分子吸引，形成水膜。3穩(wěn)定劑貯存和施工的穩(wěn)定性。4水乳 化 劑 離 子 型非離子型 陰離子型 陽離子型 兩性離子型返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料三、乳化瀝青的形成機理 （1）乳化劑降低界面能的作用 （2）界面膜的保護作用 （3）界面電荷穩(wěn)定作用 圖4-16 乳化劑在瀝青微滴表面形成的界面膜圖4-17 陽離子乳化瀝青的界面電荷返回本節(jié)目錄瀝青微滴均勻穩(wěn)定地分散在乳化劑水溶液中。 湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料四、乳化瀝青的性質與技術要求注：P為噴灑型，B為拌和型 ，C、A、N分別表示陽離子、陰離子、非離子乳化

21、瀝青； 粘度可選用恩格拉斯粘度計或瀝青標準粘度計之一測定；表中的破乳速度與集料的粘附性、拌和試驗的要求、所使用的石料品種有關。質量檢驗時應采用工程上實際的石料進行試驗，僅進行乳化瀝青產品質量評定時可不要求此三項指標；貯存穩(wěn)定性根據(jù)施工實際情況選用試驗時間，通常采用5d，乳液生產后能在當天使用時也可用1d的穩(wěn)定性；當乳化瀝青需要在低溫冰凍條件下貯存或使用時，尚需按T0656進行-5低溫貯存穩(wěn)定性試驗，要求沒有粗顆粒、不結塊；如果乳化瀝青是將高濃度產品運到現(xiàn)場經(jīng)稀釋后使用時，表中的蒸發(fā)殘留物等各項指標指稀釋前乳化瀝青的要求。返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料五、乳化瀝青在集料

22、表面分裂機理分裂是指從乳液中分裂出來的瀝青微滴在集料表面聚結成一層連續(xù)的瀝青薄膜的過程（俗稱破乳）。乳液產生分裂的外觀特征是它的顏色由棕褐色變成黑色。（1）乳液與集料表面的吸附作用 陰離子乳液（瀝青微滴帶負電）與帶正電荷堿性集料 （石灰?guī)r、玄武巖等）有較好的粘結性。 陽離子乳液（瀝青微滴帶正電）與帶負電荷的酸性集料（花崗巖、石英巖等）具有較好的粘結性，同時對堿性集料也有較好的親和力）。 （2）水分的蒸發(fā)作用：水分蒸發(fā)速度的快慢與溫度、濕度、風速等條件有關。在溫度較高，有風的環(huán)境中，水分蒸發(fā)較快，反之較慢。通常當瀝青乳液中水分蒸發(fā)到瀝青乳液的80%90%時，乳化瀝青即開始凝結。返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料六、乳化瀝青的應用適用于瀝青表面處治路面、瀝青貫入式路面、冷拌瀝青混合料路面，修補裂縫，噴灑透層、粘層與封層等 返回本節(jié)目錄湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料湖北交通職業(yè)技術學院道橋系 第四章 瀝青材料 練習題1.石油瀝青的三組分分析法是將石油瀝青分離為_，_，_三個組分。2.粘稠石油瀝青的三大指標是_，_，_。3.瀝青膠體結構類型可分為 結構、 結構和溶凝膠結構。4.提高瀝青粘結力的主要組分