第七章-----沥青和沥青混合料..ppt

1、概述：第1节：石灰，第2节：沥青混合料，第7章：沥青和沥青混合料。概述：1 .沥青在土木工程中的应用：1)道路工程中道路沥青年消耗量超过1万吨，75%以上的亚高等级路面(包括城市主干道)为沥青路面。2)建筑工程：屋面、地下室、卫生间等防水材料。3)水利工程：此外，防渗心墙还广泛用于桥面铺装、防水层和各种接缝材料。2.沥青根据其来源分为两类，即沥青和焦油沥青。石油沥青是土木工程中常用的地面沥青，其次是煤沥青和焦油沥青。石油沥青的加工和产品，石油沥青的组成和结构，石油沥青的技术性能，石油沥青的技术材料标准，沥青的改性，煤沥青，第一节沥青，石油沥青的组成和结构，碳/氢的概念，石油沥青的化学成分，石油

2、沥青的化学成分元素，主要是碳和氢，其次是一些非金属，氧，硫和氮等。第7章/第1节，石油沥青的胶体结构，第7章/第1节，胶体形成：以沥青质为胶体核心；胶水被吸附在胶芯表面，胶芯逐渐扩散成胶束。胶束分散在芳香和饱和部分。这是沥青胶体。胶体结构：根据沥青胶体中胶束的不同数量和分散程度，沥青胶体具有不同的结构形式，这使得沥青的流变性能不同。经过研究，它可以分为三种类型。溶胶-凝胶法(见示意图7-3)凝胶法，直馏沥青多属于溶胶型氧化沥青多属于凝胶型半氧化沥青或溶剂沥青多属于溶胶-凝胶型，沥青的三种胶体结构的划分可按“渗透指数”2凝胶=-2 2凝胶法，示意图7-3，第7章/第1节，C/H，H H H H

3、H直链HCCC CnH2n 2直链6/14=0.43环链6/6=1 用直链上的环(见下页)，碳氢比的大小可以反映石油沥青分子结构中直链烃上的环数，用大的碳氢比和更多的环； C/H很小，只有很少的循环。石油沥青烃链中的碳数一般为20-30。第7章/第1节H H H H H H H C直链HCCC CCC直链，环10/15=0.67，H H C C H H C H H H H、石油沥青的化学成分，石油沥青是复杂碳氢化合物和非金属以及这些碳氢化合物的衍生物的混合物。很难从混合物中分离出这些化合物。通常，只能分析具有相近属性和相关道路性能的组件。化学成分分析法原理沥青可以选择性地溶解在不同的有机溶剂中

4、，并选择性地吸附在不同的吸附剂上。成分分析方法包括三成分法和四成分法。三组分法：溶剂法和溶剂吸附法。四组分法：色谱分析，第7章/第1节，石油沥青的组分：沥青质、树脂、油(包括蜡)三组分法沥青质、胶质(树脂)、芳香族组分和饱和组分(包括蜡)四组分分析流程图7-2表7-5列出了不同基属沥青的化学组分。环烷基沥青含有较多的沥青质和芳香族成分，饱和蜡有许多饱和蜡。续，第7章/第1节，石油沥青的加工以及产品、产品和石油基属的分类。处理流程见图7-1。根据“关键馏分特征”和“硫含量”的不同，石油(原油)可分为三个不同的基属。石蜡基、中间基、环烷基和不同含硫原油(高和低)(0.5%为界)具有不同的性质，这也

5、影响不同的沥青性质，例如沥青的不同技术性质，如粘结性、软化点和延展性。石蜡基沥青具有低粘结性、高软化点和低延展性(大庆油田)。环烷基沥青具有高粘结性和低软化点。大延度中间基层沥青的性能介于两者之间(克拉玛依、胜利等)。)，第七章/第一节/石油沥青的加工和产品，常压蒸馏和减压蒸馏渣油后的残渣(慢凝液体沥青)直馏沥青从深度提取渣油或直馏沥青后的残渣中氧化沥青。当使用沥青生产润滑油时，提取后的残渣被稀释。乳化沥青是通过向某种溶剂中加入粘性沥青来稀释的。将乳化沥青加入乳化剂水溶液中乳化，得到产品。第七章/第一节/石油沥青的加工和产品，混合沥青沥青(可形成粘性沥青和慢凝液体沥青)是由两种或两种以上不同稠

6、度和性质的石油沥青或其他石油精炼油混合而成。沥青是由石油沥青和一定量的煤沥青混合而成的产品。石油沥青的耐久性、安全性、密度、热膨胀系数、介电常数、1)绝对粘度法| 2)条件粘度法、1)温度敏感性2)温度敏感性时效性(刚度模量)，评价方法通常为水煮法(粒径13.2-19毫米)和水浸法(粒径小于或等于13.2毫米)。1。沥青老化2。耐久性评估方法，用闪点和燃点表示，用闪点仪测量。第7章/第1节，粘度是指沥青材料在外力作用下抵抗变形的能力。沥青的变形是由于沥青颗粒的相互位移造成的，沥青的粘度通常用粘度来表示，这是现代沥青等级分类的重要依据。绝对粘度，运动粘度()，针入度，粘度(粘度)，软化点，绝对粘

7、度法，条件粘度法和牛顿定律确定的粘度评价法，第七章/第一节/第三节，石油沥青的技术性能/绝对粘度法，绝对粘度法，牛顿定律确定的绝对粘度，运动粘度()，动态粘度与密度之比()T流动时间，第7章/第1节/第3节，石油沥青的技术性能，牛顿定律确定的绝对粘度， 绝对粘度由牛顿定律确定(用真空减压毛细管法测量)，如图7(4-11)所示，沥青层(厚度为d)夹在两块金属板之间，下板固定，上板受力，使其匀速定向平移。 一段时间后，沥青层中的摩擦力f与层间接触面积a和接触面法向的速度变化成正比。内摩擦系数(即沥青的动态粘度系数)。根据牛顿内摩擦定律，我们得到： ()，这表明f与a之和成正比。比例常数，即绝对粘度

8、Pas；剪应力；剪切速率，第七章/第一节/第三节，石油沥青的技术性能，图7(4-11)，条件粘度法，针入度，粘度(粘度)，软化点，第七章/第一节/第三节，石油沥青的技术性能，针入度，在规定温度和规定载荷下的针入度，规定时间的标准针入度，试验见图7-(4-13)。针入度是目前我国沥青标准中确定沥青等级的主要指标。例如，4080(毫米)沥青被指定为60号沥青。第七章/第一/三节。石油沥青的技术性能/条件粘度法，粘度(粘度)是一种“流出粘度”，用于测量液体沥青的粘度试验温度。见图7(4-12)，粘度(粘度)，第7章/第1/3节，石油沥青的技术性能/条件粘度法。沥青是一种聚合物无定形物质，没有确切的熔

9、点，在很宽的温度区间内从固态变成液态。因此，通过研究，选择物体在一定条件下变形的温度来表达其温度敏感性。用环球法测定的“软化点”是沥青温度敏感性的常用技术指标，理论上是沥青硬化点和滴点之间的温度区间的87.21%作为软化点。软化点，第7章/第1节/第三节，石油沥青的技术性能/条件粘度法，2)条件粘度法，研究表明，沥青在软化点的粘度约为1200帕斯卡或相当于800(mm)的渗透值，因此软化点是一个人为的“等粘度温度”，它不仅反映热稳定性，也是沥青粘度的一个量度。也就是说，TRB=0.8721(Td-Ts) TS如图7(4-14)，第7章/第1/3节，石油沥青的技术性能/条件粘度法，(3)延展性和

10、脆性，1。延展性：通常用延展性来表示，延展性是指沥青在外力作用下变形而不受损的能力。测量方法是在规定的温度和拉伸速度下使用8字形标准试件，并以断裂长度(cm)表示。一般规定沥青的延度为t=25，v=5cm/min，这说明沥青的塑性变形性能是好是坏，延度大，塑性好。技术标准规定不同等级的沥青有相应的延度要求。2.脆性：弗雷泽脆点。沥青的延展性取决于沥青的胶体结构和流变性能。针入度、延度和软化点是沥青的三个指标。第七章/第一/三节。石油沥青的技术性能/，(4)。流变特性，1。温度敏感性，2。温度敏感性(刚度模量)，第七章/第一节/第三节。石油沥青的技术性能/(1)针入度指数(Pfeifer公式法)

11、，2)修正针入度指数，第7章/第1/3节，石油沥青的技术性能/(4)和流变性能，1)针入度指数(Pfeifer定律)，这在以前已经说过，沥青是一种温度敏感性。 我们可以得到它们的相关方程lg p=ATK渗透率lg 800 T温度lg P25 K常数25TRB渗透率温度敏感性系数，从而我们可以得到坐标图中的直线(渗透率温度敏感性系数)A是直线的斜率，这可以通过下面的公式计算。 A=lg800lg P25/TRB25 lg800可通过以下公式计算。根据大量试验，发现沥青在软化点的针入度为800(mm)，针入度指数与A的关系可用以下公式表示：A=20-P.I/10P。一1/50，1)渗透指数(pi:

12、渗透指数)第七章/第一节/第三节，石油沥青的技术性能/(四)，流变性能，2)渗透指数的修改。由于普发公式假设沥青在软化点的针入度值为800，实际上，在软化点的针入度可以在600和1000之间波动(尤其是含蜡沥青)，所以在确定针入度指数(即当针入度值为800时)之前，通常使用夏诺谟图来修正软化点。实施例1:众所周知，A-60沥青的渗透率在25小时为24(1/10毫米)，在40小时为90(1/10毫米)。通过修改诺谟图，试图找到沥青的修正软化点(T800)和修正针入度指数(PI)c。解决方法：按照以下步骤：在图7(4-20)中，从温度为25的横坐标画一条垂直线；从渗透率为24(1/10毫米)的垂直

13、轴画一条水平线，两条线在点A处相交。同样，获得温度40和渗透率90(1/10毫米)的交点b。连接ab线并延伸，在800(1/10毫米)的穿透处与水平线相交，即T800=64。线ab通过点a的平行位移，以及平行线和点0处的标度的交点，即沥青的=0。2。温度敏感性(刚度模量)。对于固体弹性材料，材料的应力-应变关系(刚度)通常可以是沥青是一种具有流变性质的温度敏感材料。为了理解沥青的应力-应变关系，有必要规定其温度、加载时间等条件，这些条件可以用刚度模量Sb(也称为刚度模量)来表示。Sb=()(T.t)范德波尔提出了一种计算沥青刚度模量的诺模图，该图是用T、T和P.I三个参数查表计算的。查表时应确

14、定四个参数：(1)软化点T800应予以纠正；(2)修订渗透指数(pi)c；(3)温差(T=T800-Tp=改性软化点与路面工作温度之差)；(4)负载动作时间(根据代表车速)。(见P134，图4-13)，第7章/第1/3节，石油沥青的技术性能/(4)，流变性能，图4-13，(6)，耐久性，1。沥青的老化长期受阳光、空气、雨、雾的影响，沥青中的化学成分发生缩聚反应，低分子量成分逐渐转变为高分子量(芳香族成分和胶质)，即油基树脂，沥青质碳最终使沥青失去可塑性，增加脆性。2.耐久性评估方法：重载交通采用薄膜烘箱试验，中、轻型交通采用蒸发损耗试验。第七章/第一节/第三节，石油沥青的技术性能/第四节，石油

15、沥青的技术材料标准，(1)，建筑石油沥青标准，(2)，道路石油沥青技术标准，根据针入度值分为40号、30号和10号三个等级，针入度小，软化点高，延展性小。屋面防水选用10号小针入度沥青，地下室选用40号沥青，主要考虑耐老化性能。标准见表7-2。第七章/第一节/，4。石油沥青技术材料标准，(1)建筑石油沥青标准，(2)道路石油沥青技术标准，1。中、轻型交通道路石油沥青标准按针入度分类，有5个标签，A200、A180、A140、A100、A60 2，重交通道路石油沥青技术标准要求软化点4055，热损失不大于0.61.3%，针入度不小于45.58，蜡含量3%，相对密度1.01.01，闪点不小于230。3.液态石油沥青的技术标准分为三个等级：快速凝固；铝的中等凝固和铝的缓慢凝固。第七章/第一节/第五节，沥青改性，(1)沥青混合，(2)沥青改性，1。建筑工程根据软化点进行拌和，其配合比按以下公式计算：T2-Q1=100%，Q2=100-Q1 T2-T1: Q1软沥青用量，%;Q2硬质沥青消耗量，%;t要求制备沥青的软化点；较软沥青的T1软化点；较硬沥青的T2软化点。2.公路工程按渗透率进行混合。分类2。技术标准，第7章/第1节/第6节。煤沥青。(1)煤沥青的化学组成与石油沥青相似，其成分可分为游离碳、树脂(硬的和软的)、中性油和有害物质(