瀝青混合料 第二章 瀝青材料課件

瀝青混合料第二章瀝青材料2.1概述瀝青的定義及分類(lèi)

1.定義1）AIPCR：由天然或熱分解或兩者兼而有之得到的烴類(lèi)混合物，通?？梢允菤怏w、液體、半固體或固體，完全溶解于二硫化碳。2）ASTM：褐色或暗褐色的粘稠狀物（固體、半固體或粘稠狀物），由天然或人工制造而得，主要由高分子烴類(lèi)組成。3）國(guó)標(biāo)：由高分子碳?xì)浠衔锛胺墙饘伲ㄑ酢⒘?、氮）的衍生物組成的固體或半固體混合物，呈暗褐色至黑色，可溶于苯或二硫化碳等溶劑，是自然界中天然存在的或從原油經(jīng)蒸餾得到的殘?jiān)?.瀝青的分類(lèi)-按產(chǎn)源不同地瀝青：天然存在或由人工提煉而得到的瀝青。1）天然瀝青：地殼中的石油在各種自然因素的作用下，經(jīng)過(guò)輕質(zhì)油分蒸發(fā)、氧化和縮聚作用而形成的天然產(chǎn)物。2）石油瀝青：石油經(jīng)過(guò)各種煉制工藝加工而得到的產(chǎn)品。焦油瀝青：各種有機(jī)物干餾的焦油，經(jīng)再加工而得到的產(chǎn)品。按加工有機(jī)物的不同命名，如煤瀝青、木瀝青、頁(yè)巖瀝青等。石蠟基瀝青—含蠟量>5%混合基瀝青—含蠟量2%-5%瀝青基瀝青—含蠟量<2%瀝青的分類(lèi)-按蠟含量不同瀝青的分類(lèi)-按加工方法不同直餾瀝青—原有通過(guò)常壓或減壓蒸餾的方法得到的瀝青產(chǎn)品，當(dāng)產(chǎn)品符合瀝青標(biāo)準(zhǔn)的就是直餾瀝青，反之為渣油瀝青。該種瀝青溫度穩(wěn)定性和大氣穩(wěn)定性較差。溶劑脫瀝青—渣油瀝青通過(guò)減壓蒸餾，得到減壓渣油。減壓渣油經(jīng)溶劑沉淀后得到溶劑脫瀝青產(chǎn)品或半成品，常溫下是半固體或固體。氧化瀝青—以減壓渣油為原料，在高溫下吹入空氣（230℃-280℃），經(jīng)氧化處理得到的產(chǎn)品。常溫下是固體，比直餾瀝青具有較高的熱穩(wěn)定性，高溫抗變形能力較好，但低溫變形能力較差，亦形成開(kāi)裂現(xiàn)象。裂化瀝青—對(duì)蒸餾后的重油在高溫下進(jìn)行裂化，得到裂化殘?jiān)蔀榱鸦癁r青。其具有更大的硬度和延度，軟化點(diǎn)較高。但粘度、氣候穩(wěn)定性比直餾瀝青、氧化瀝青差。瀝青的分類(lèi)-按常溫下稠度不同固體瀝青、粘稠瀝青、液體瀝青瀝青的分類(lèi)-按用途不同道路石油瀝青、建筑瀝青等三組分分析法—油分、樹(shù)脂、瀝青質(zhì)性狀外觀特性平均分子量碳?xì)浠浚ノ锘匦杂头值S色透明液體200～7000.5～0.745～60幾乎溶于大部分有機(jī)溶劑，具有光學(xué)活性，常發(fā)現(xiàn)有熒光，相對(duì)密度約0.7～1.0樹(shù)脂紅褐色粘稠半固體800～30000.7～0.815～30溫度敏感性高，熔點(diǎn)低于100℃，相對(duì)密度大于1.0～1.1瀝青質(zhì)深褐色固體微粒1000～50000.8～1.05～30加熱不熔化而碳化，相對(duì)密度1.1～1.5油分賦予瀝青以流動(dòng)性，油分含量的多少直接影響瀝青的柔軟性、抗裂性及施工難度。油分在一定條件下可以轉(zhuǎn)化為樹(shù)脂甚至瀝青質(zhì)。飽和分—由直鏈和支鏈飽和烴、烷基烴和一些烷基芳香烴組成，含量約占瀝青的5%-20%，非極性稠狀油類(lèi)，色較淺。隨飽和分含量增加，瀝青的稠度降低，感溫性增加。芳香分—由瀝青中分子量最低的環(huán)烷芳香化合物組成，約占瀝青總質(zhì)量的20%-50%，粘稠狀液體，深棕色，對(duì)其他高分子烴類(lèi)物質(zhì)有較強(qiáng)的溶解性。四組分分析法—飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)蠟分—存在于芳香分和飽和分中，蠟在低溫下結(jié)晶析出分散在瀝青材料中，減少瀝青分子之間的緊密程度，使其低溫延展能力降低；蠟在溫度升高時(shí)易融化，使瀝青粘度降低，增加材料的溫度敏感性；蠟還能使瀝青與石料表面的粘附性降低，含量過(guò)高易使瀝青路面的抗滑性能降低國(guó)產(chǎn)瀝青的特點(diǎn)含蠟量較高比重偏小延度較小軟化點(diǎn)相對(duì)較高石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)現(xiàn)代膠體理論認(rèn)為：瀝青材料是一種膠體分散系。它以固態(tài)微粒的瀝青質(zhì)為分散相，以液態(tài)的飽和分和芳香分為分散介質(zhì)，過(guò)渡性的膠質(zhì)起保護(hù)物質(zhì)的作用，使分散相能夠很好的膠溶于分散介質(zhì)中，形成穩(wěn)定的膠體結(jié)構(gòu)。一般認(rèn)為，在瀝青的膠體結(jié)構(gòu)中，從瀝青質(zhì)到膠質(zhì)，乃至芳香分和飽和分，它們的極性是逐漸遞變的，沒(méi)有明顯的分界線(xiàn)。瀝青的膠體結(jié)構(gòu)類(lèi)型溶膠結(jié)構(gòu)—瀝青質(zhì)含量較少，膠團(tuán)間完全沒(méi)有引力或引力很小，在外力作用下隨時(shí)間發(fā)展的變形特性與粘性液體一樣，具有較好的自愈性和低溫變形能力，但溫度敏感性較強(qiáng)。直餾瀝青的結(jié)構(gòu)多為溶膠結(jié)構(gòu)。凝膠結(jié)構(gòu)。瀝青質(zhì)含量很高，膠團(tuán)間引力增強(qiáng)，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，飽和分和芳香分分散在網(wǎng)格之間成為分散相，連續(xù)膠團(tuán)成為分散介質(zhì)。在外力作用下彈性效應(yīng)明顯。深度氧化瀝青多屬于凝膠結(jié)構(gòu)。具有較低的溫度敏感性，但低溫變形能力較差。溶膠結(jié)構(gòu)凝膠結(jié)構(gòu)溶一凝膠結(jié)構(gòu)介于溶膠與凝膠之間，并有較多的膠質(zhì)作為保護(hù)介質(zhì)，膠團(tuán)間有一定吸引力，在常溫下受力變形的最初階段呈現(xiàn)出明顯的彈性效應(yīng)，當(dāng)變形增加到一定數(shù)值后，則變?yōu)橛凶枘岬恼承粤鲃?dòng)。大部分優(yōu)質(zhì)道路瀝青均為溶～凝膠型結(jié)構(gòu)，通常，環(huán)烷基稠油的直餾瀝青、半氧化瀝青、以及按要求組分重新組配的溶劑瀝青等往往屬于此類(lèi)膠體結(jié)構(gòu)。這類(lèi)瀝青在高溫時(shí)具有較低的感溫性，在低溫時(shí)又具有較好的變形能力。粘稠石油瀝青的針入度是在規(guī)定溫度（5℃、15℃、25℃、35℃）條件下，以規(guī)定質(zhì)量（100ｇ）的標(biāo)準(zhǔn)針，在規(guī)定時(shí)間（５s）內(nèi)貫入試樣中的深度來(lái)表示，單位以1/10mm計(jì)。針入度值越大，表明瀝青越軟（稠度越?。?shí)質(zhì)上，針入度是測(cè)定瀝青稠度的一種指標(biāo)。通常稠度高的瀝青粘度越高。針入度的測(cè)定粘滯度是將一定量的液體瀝青，在某溫度下經(jīng)一定直徑的小孔流出50ml所需的時(shí)間，以s表示。常用符號(hào)“CT,d”表示粘滯度，其中ｄ為小孔直徑（mm），常用流孔直徑３mm、4mm、５mm、10mm；T為試樣溫度，通常為25℃或60℃。粘滯度的測(cè)定瀝青的軟化點(diǎn)試樣在規(guī)定尺寸（內(nèi)徑為18.9mm）的金屬環(huán)內(nèi)，上置規(guī)定尺寸和質(zhì)量（3.5g）的鋼球，放于水（5℃）或甘油（32.5℃）中，以5±0.5℃／min的升溫速度加熱，至鋼球下沉達(dá)到規(guī)定距離﹙25.4mm）時(shí)的溫度，以℃表示，它在一定程度上表示瀝青的溫度穩(wěn)定性。針入度是在規(guī)定溫度下測(cè)定瀝青的條件粘度軟化點(diǎn)則是瀝青達(dá)到規(guī)定條件粘度時(shí)的溫度軟化點(diǎn)的測(cè)定2、瀝青的延性延性：當(dāng)瀝青受到外力的拉伸作用時(shí)，所能承受的塑性變形的總能力，通常用延度作為條件延性指標(biāo)來(lái)表征。延度在一定程度上反映了瀝青在某一條件下的變形能力，有研究發(fā)現(xiàn)，瀝青材料的低溫延度大小與其低溫時(shí)的抗裂性能有一定關(guān)系，低溫延度值越大，低溫環(huán)境下瀝青的開(kāi)裂性越小。延度的測(cè)定延伸度斷裂針入度指數(shù)越大，表征瀝青的感溫性越小，即瀝青在溫度升高時(shí)其狀態(tài)改變程度較小，表現(xiàn)為夏季氣溫升高時(shí)，瀝青不易變軟，具有一定的抗車(chē)轍變形能力；但另一方面冬季氣溫較低時(shí)，瀝青變硬，開(kāi)裂的可能性增加。故瀝青的PI<-2時(shí)，瀝青的溫度敏感性大，瀝青的PI>+2時(shí)，溫度敏感性較低。為了兼顧材料的高低溫性能要求，一般宜選用瀝青針入度指數(shù)為-1-+1的瀝青作為路用瀝青。3、耐久性瀝青在熱、陽(yáng)光、氧氣和潮濕等大氣因素的長(zhǎng)期綜合作用下抵抗老化的性能，稱(chēng)為耐久性。在大氣因素的綜合作用下，瀝青中各組分會(huì)發(fā)生不斷遞變，低分子化合物將逐步轉(zhuǎn)變成高分子物質(zhì)，即油分和樹(shù)脂逐漸減少，而地瀝青質(zhì)逐漸增多。石油瀝青隨著時(shí)間的進(jìn)展，流動(dòng)性和塑性將逐漸減小，硬脆性逐漸增大，直至脆裂。這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為石油瀝青的“老化”。所以耐久性即為瀝青抵抗老化的性能。耐久性影響因素1、熱的影響：熱能加速瀝青分子的運(yùn)動(dòng)，除了引起瀝青輕質(zhì)組分的蒸發(fā)外，還能促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)的加速，最終導(dǎo)致