任务5-1-1沥青材料性能及试验

任务5-1-1：沥青材料性能及试验,道路建筑材料课程建设组,学习目标1评价石油沥青技术性质2评价其他沥青的性能及应用,训练项目:认识石油沥青测定石油沥青指标,针入度,延度,软化点,认识沥青,石油沥青生产工艺：原油在提取了汽油、煤油、柴油和润滑油等石油产品后，其残渣再经氧化装置、溶剂脱沥青装置或深拔装置等处理，即可制成石油沥青。,训练项目一：认识石油沥青,石油沥青含哪些成分？,化学成分：83%碳；10%氢；7%氧,氮和硫；微量的钒、镍、铝和硅。,石油沥青的组分有哪些？,油分（芳香油和饱和油）油状液体，密度最小，加热可以挥发，能溶于有机溶剂，它们赋予沥青以流动性。树脂（沥青脂胶）粘稠状液体（半固体），密度大于油分，属于中性树脂，能溶于有机溶剂（苯、汽油）。它们赋予沥青以良好的粘结性、塑性。地沥青质（沥青质）固态无定性物质，决定沥青的温度敏感性和粘性，其含量越高，沥青软化点越高，粘性越大，越硬脆。,石油沥青的化学结构是怎样的？,溶胶结构油分较多，胶团较少，温度稳定性差；胶团相对运动自由，流动性和塑性较好。溶凝胶结构介于溶胶结构与凝胶结构之间。凝胶结构油分与树脂较少，地沥青质较多，温度稳定性好；胶团相互连接成不规则空间网状的凝胶结构，弹性和粘性较高，流动性和塑性较低。,溶胶结构,凝胶结构,石油沥青的胶体结构,粘性（粘滞性）塑性（延性）温度稳定性(感温性)加热稳定性安全性其他性能,石油沥青有哪些技术性质?,什么是沥青的粘性（粘滞性）?粘性反映石油沥青材料抵抗外力或自重作用下变形的能力。用什么方法测定沥青的粘性?针入度仪法影响沥青的粘性的因素有哪些?组成：地沥青质含量较高，油分含量较小但有适量树脂，则粘性大；温度：在一定温度范围内，粘性随温度升高而降低，反之则随之增大。,针入度仪,试验条件：试验温度：25（5、15、30）试验荷载：标准针和连杆及附加砝码100g贯入时间：5s试验方法：沥青针入度实验.wmv针入度：在规定的温度和时间内，附加一定质量的标准针垂直灌入试样的深度，以0.1mm表示。试验条件以PT，m，t表示其中P为针入度，T为试验温度，m为荷载重，t为贯入时间。针入度是划分沥青技术等级的主要指标，针入度越大，表示沥青越软，粘滞性越小。,沥青针入度试验,沥青针入度试验,什么是沥青的塑性?沥青在外力作用下发生变形而不破坏的能力。评价沥青的塑性指标是什么?延度影响沥青塑性的因素有哪些？组分：沥青中树脂含量多，油分和沥青质含量适当，则塑性较大。温度：升高，塑性增大,训练项目二：测定石油沥青技术指标,返回,沥青延度试验,测定沥青的塑性的方法：沥青延度试验延度：将沥青试样制成字形标准试件（中间最小截面积为1cm2）在规定速度5cm/min和规定温度25或15下拉断时的伸长长度。沥青的延度越大，塑性越好，柔性和抗断裂性越好。,延度仪,延度,沥青延度试验,试验要点：1.试样采用字型（中间最小截面积为1cm2）。2.水温：试验温度0.5。水面距试件表面不小于25mm。3.拉伸速度：5cm/min。4.实验中，如沥青细丝浮于水面或沉入槽底，应在水中加入酒精或食盐，调整水的密度至与试样相近后，重新试验。5.沥青拉断时，指针所指标尺上的读数，即为延度，以厘米表示。,什么是沥青的温度稳定性？敏感性是指石油沥青的粘性和塑性随温度升降而改变的程度。评价指标是什么？软化点，它是沥青材料由固态转变为粘流态时的温度。影响沥青的温度稳定性的因素有哪些？地沥青质含量高，软化点高，温度稳定性减小；沥青中蜡含量高，增大其温度稳定性；加入矿物粉末填料（滑石粉、石灰石粉等）可减小其温度稳定性。,训练项目二：测定石油沥青技术指标,沥青软化点试验,测定沥青软化点的方法：环球法试验方法：沥青软化点实验.wmv软化点铜环沥青试样上置标准钢球浸入水或甘油，以规定的升温速度（5/min）加热，使沥青软化下垂至规定距离时的温度。,软化点试验仪,试验要点：1.初始水温：50.5。2.加热时，应使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升50.5。记录下每分钟上升的温度值。如温度上升速度超出此范围时，则试验应重作。3.沥青受热软化坠至下层底板时的温度即为软化点。,训练项目二:测定石油沥青技术指标,安全性闪点：加热沥青挥发出可燃气体与空气组成混合气体在规定条件下与火接触，产生闪光时的沥青温度。燃点：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。沥青闪点与燃点.flv,返回,训练项目三：评价其他沥青的性能及应用,煤沥青乳化沥青改性沥青,什么是煤沥青？将煤焦油进行蒸馏，蒸去水分和所有的轻油及部分中油、重油和蒽油后所得残渣就是煤沥青。,煤沥青有什么特点？温度敏感性大，夏天易流淌，冬天易硬脆；大气稳定性较差，可挥发分较多；塑性较差，容易因变形而开裂；防腐能力较好，可用作木材防腐处理；含表面活性物质较多，与矿物表面粘附性较好。密度较大。,煤沥青与石油沥青有什么不同?,三、沥青改性及改性材料,土木工程中使用的沥青要求：在低温下应有弹性和塑性；在高温下要有足够的强度和稳定性；在加工和使用中具有抗老化能力；与矿物和结构表面有较强的粘附力；以及对构件变形的适应性和耐疲劳性。沥青材料本身难以满足这些性能要求，需用其他材料改性。,（一）用于沥青改性的材料,脂肪胺改善沥青的湿润性，增加在湿基面上的粘结力。烃有机溶剂，改变沥青的粘度。弹性体再生橡胶粉丁二烯苯乙烯丁二烯嵌段共聚物（SBS树脂）丁二烯苯乙烯橡胶乳液（SBR）天然橡胶乳液塑性体乙烯醋酸乙烯脂（EVA）苯乙烯脂矿物粉末滑石粉、石灰石粉、膨润土、水泥等。,橡胶改性沥青橡胶有：氯丁橡胶、丁氰橡胶、再生橡胶等。改性机理：橡胶分子加入到沥青中，改变了沥青中分散介质的组成，促进沥青分子相互排斥，并改变了分散相的结构，形成弹性结构网。改性效果：气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧、耐气候和耐燃烧性等得到大大改善和提高。掺入方法：溶剂法和乳液法,树脂改性沥青树脂有：古马隆树脂、聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、酚醛树脂和天然松香等。改性机理：与橡胶相同。改性效果：气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐光、耐臭氧、耐气候和耐燃烧性得到大大改善。掺入方法：溶剂法或乳液法。,矿物填充料改性沥青矿物填充料的品种：滑石粉、石灰石粉、硅藻土、云母粉、石棉绒、粉煤灰、水泥等。作用机理：由于沥青对矿物填充料的润湿和吸附作用，沥青分子可能成单分子装排列在矿物颗粒（或纤维）表面，形成结合力牢固的沥青薄膜，因而又称为“结构沥青”。改性作用：提高了粘性和耐热性等。,什么是乳化沥青？乳化沥青是指沥青的微粒颗粒（1m左右），在机械破碎搅拌力的作用下，使沥青以微粒状均