【交通运输】第六章沥青材料.ppt
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1、江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 第六章 沥青材料 v 沥青材料的品种很多,按其在自然界获得的方式不同,可分 为地沥青和焦油沥青两大类。 v1地沥青 是指地下原油演变或加工而得到的沥青。又分为天然 沥青和石油沥青。 v2焦油沥青 是干馏有机燃料(煤,页岩,木材料等)所收集 的石油再经加工而得到的一种沥青材料,按干馏原料的不同,焦 油沥青可分为煤沥青、页岩沥青、木沥青和泥岩沥青。工程上常 用的焦油沥青是煤沥青。 v 沥青材料是这类材料的总称,它具有良好的憎水性,粘接性 和塑性,可以防水,防潮,因而广泛应用与道路和水利工程。通 常所讲的沥青是石油沥青,其它沥青都要在沥青俩字前加上名称
2、以示区别。在道路建筑中最常用的是石油沥青和煤沥青两类,其 次是天然沥青。 忱 咬 叛 递 重 资 汝 柿 尺 蝴 镀 自 谓 跃 错 宣 奸 绘 烧 脸 砚 浅 鹅 陌 吕 里 肯 锣 交 几 蕊 暖 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 第一节 石油沥青 v一、石油沥青的分类和产生 v(一)石油沥青生产工艺概述 v(二)石油沥青的分类 v二、石油沥青的组成和结构 v(一)元素组成 v(二)石油沥青的化学组分 v(三)石油沥青的结构 息 讹 明 逃 龚 刺 须 利 湘 谊 魁 祁 假
3、 棵 共 洽 渡 蜡 舍 室 婶 瓤 峻 以 伊 买 昼 戊 晾 孽 爬 护 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v在常压塔底收集的常压重油,能否直接加工成沥青,主要决定于 原油的稠度。我国大多数油井开采的原油,稠度均较低,所得常 压重油通常需要进入减压塔作减压蒸馏后,再进入氧化塔或深拔 装置或溶剂脱沥青装置,经过进一步加工才能得到沥青。但也有 少数油井开采的原油稠度较大,其常压重油稠度也较大,直接进 行减压蒸或深拔后即可得到直馏沥青。 v常用石油沥青主要是由氧化装置、溶剂脱沥青装
4、置或深拔装置所 产生的粘稠沥青。为了改善粘稠沥青的使用性能,还可采取各种 方式将其加工成液体沥青,调和沥青,乳化沥青,混合沥青和其 他改性沥青等。 毛 慌 竟 缉 怖 缎 靖 辆 宛 孽 啼 鼻 售 探 堕 凹 戎 压 烫 焚 懊 宪 群 脸 哟 滇 雅 奸 搀 顽 脾 占 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v1按原油的成分分类 v 石蜡基沥青 ; 环烷基沥青 ; 中间基沥青 ; v2按加工方法分类 v 直馏沥青 ; 氧化沥青 ; 溶剂沥青 ; 裂化沥青 v3按沥青在常温下的稠度
5、分类 v4. 按用途分类 v 道路石油沥青 ; 建筑石油沥青 ; 普通石油沥青 今 与 啦 然 述 勇 郧 信 费 利 删 碌 亥 奉 蜕 薄 列 绘 拒 毋 润 傍 柠 肄 怖 皮 塞 盛 类 琶 祖 欧 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属(氧,硫,氮)的衍生 物组成的混合物,它的分子表达通式为CnH2n+aObScNd。化学 组成主要是碳(80%87%)、氢(10%15%),其次是非烃 元素,如氧、硫、氮等(3%)。此外,还含有一些微量的
6、金属 元素,如镍、 钒、铁、锰、镁、钠等,但含量都极少,约为几 个至几十个ppm(百万分之一) 。 殷 郧 揣 闭 豌 剧 家 探 吩 纹 摇 牢 鸦 结 称 填 疥 曹 笔 毗 件 霍 洒 腆 址 肥 爱 抉 律 秋 屠 铝 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v1三组分分析法 v石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂、沥青 质三个组分。 v2四组分分析法 v 沥青质 ; 饱和分 ; 环烷芳香烃 ; 极性芳香分 v3.沥青的含蜡量 v由于沥青中蜡的存在,在高温时使沥青
7、容易发软,导致沥青的高 温稳定性降低,出现车辙。同样低温时会使沥青变得脆硬,导致 路面低温抗裂性降低,出现裂缝。 仔 姥 篓 虹 拌 丑 萄 喻 扑 舔 购 胁 赖 囤 意 狐 霹 缨 贸 馏 浊 粮 参 碟 妻 夯 荣 村 潭 捶 暂 泳 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v1胶体理论 v2. 胶体的结构类型 v根据沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同,可以形成不同 的胶体结构。沥青的胶体结构,可分为下列三个类型: v 溶胶型结构 v 溶-凝胶型结构 v凝胶型结构 v3. 胶
8、体结构类型的判定 墨 介 褥 撩 梆 屿 阎 跌 炒 泊 笼 均 邪 竟 吵 至 片 旺 德 芥 辊 洪 炭 盈 幢 躲 沁 友 纹 痔 掳 伙 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v三、石油沥青的技术性质 v(一)粘滞性(粘性) v粘滞性是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。是反映沥青内部 材料阻碍其相对流动的特性。 v1沥青的绝对粘度(亦称动力粘度) F=A (6-1) v式中:F移动顶层平面的力 ( N )(即等于沥青薄膜内部胶团 抵抗变形的能力)A沥青薄膜层的面积 ( cm2
9、 )V顶层位移 的速度 ( m/s )D沥青膜的厚度 ( cm )反映沥青粘滞 性的系数,及绝对粘度 (Pas) 佑 逛 胁 箱 泳 仔 妥 感 怀 饿 备 昔 狗 锋 莉 户 热 颖 脖 谨 可 泄 肆 媳 匪 饭 懊 羡 蚊 伦 驻 饥 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v当令,=F/A =v/d时,可将式6-1改写为: (6-2) v式中:剪应变 ( N/cm2 )(沥青薄膜层单位面积上所受的剪 切力) v剪变率 ( s-1 )(位移速度在d方向的变化率) v2. 沥青的相
10、对粘度 v 沥青的相对粘度也称为条件粘度,是反映沥青材料在温度条 件下表现出的性质。 = 宾 跃 衰 联 曳 内 列 孵 垄 汽 耍 补 珊 楞 绥 章 错 归 镣 铆 皑 篱 巡 饭 蹲 蝶 寐 肌 演 饲 射 廓 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v 针入度(如图1所示) v是测定粘稠石油沥青粘结性的常用技术指标,采用针入度仪测定 。沥青的针入度是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
11、为试验温度,m为荷载重,t为贯入时间 。针入度值越小,表示粘度越大。 v我国现行使用的粘稠沥青技术标准中,针入度是划分沥青技术等 级的主要指标。针入度值越大,表明沥青愈软(稠度愈小)。 及 蜜 簧 笼 派 遮 燃 浪 钞 努 甥 予 玫 侦 熄 媒 始 箩 酥 租 诞 隶 冷 吭 沟 叫 痘 美 诲 掸 妮 肥 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v 粘度 v粘度又称粘滞度,是测定液体沥青粘结性的常用技术指标。 v粘度是指沥青试样在规定温度下,通过规定孔径,流出50mL试 样所需的
12、时间,以s为单位。我国目前采用道路标准粘度计测定. v(二) 塑性 v塑性是指沥青在外力作用下发生变形而不被破坏的能力。影响塑 性大小的因素与沥青的组分及温度有关。沥青中树脂含量多,油 分及沥青质含量适当,则塑性较大。当温度升高,塑性增大,沥 青膜层愈厚则塑性愈高。反之,塑性愈差。在常温下,塑性好的 沥青不易产生裂缝,并减少摩擦时的躁声。同时它对于沥青在温 度降低时抵抗开裂的性能有着重要影响。沥青的塑性用延度表示 ,用延度仪测定。 蛰 湛 彦 涡 俄 姿 棚 鹃 涯 浦 锡 蹬 协 利 瘤 刮 筑 抽 膝 绦 马 铰 箕 兴 韭 宫 驰 他 脑 拟 诫 哺 【 交 通 运 输 】 第 六 章
13、沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v(三)温度稳定性(感温性) v是指沥青的粘滞性和塑性随温度升降不产生较大变化的性能。当 温度升高时,沥青 由固态或半固态逐渐软化成粘流状态,当温 度降低时由粘流状态转变为半固态或固态,甚至变脆。温度稳定 性高的沥青,使用时不易因夏季高温而软化,也不易因冬季低温 而脆。在工程上使用的沥青,要求具有良好的温度稳定性。 v高温敏感性用软化点表示。软化点是沥青材料由 固体状态变 为为具有一定流动态时的温度间隔的87.21%为软化点。沥青软 化点用环球法软化点测定仪测定。 切 乓 妥 诅
14、师 殆 砷 愁 贱 迁 双 览 辑 悍 牛 愤 酮 详 禄 剃 臼 芒 逆 芥 菱 久 服 铺 床 纲 艰 观 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v针入度是在规定温度下沥青的条件粘度,而软化点则是沥青达到 规定条件粘度时的温度。软化点既是反映沥青材料感温性的一个 指标,也是沥青粘度的一种量度。 v针入度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经 验指标,所以通称“三大指标”。 v 低温抗裂性用脆点表示。 v脆点是指沥青材料由粘稠状态转变为固体状态达到条件脆裂时的 温度。一
15、般采用弗拉斯脆点仪 测定。 v(四)加热稳定性 邮 酚 捉 茎 鬼 谈 膳 阎 幸 橡 薯 妈 啪 嘶 搏 沦 佛 郸 烹 铜 嚼 蹬 壕 唁 据 徐 制 拽 兹 纵 骚 赚 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v沥青在加热或长时间的加热过程中,会发生轻馏分挥发、氧化、 裂化、聚合等一系列物理及化学变化,使沥青的化学组成及性质 相应的发生变化。这种性质称为沥青热稳定性。 v1沥青的蒸发损失试验 v2沥青薄膜加热试验 v3液体石油沥青蒸馏试验(如图所示) v(五) 安全性 v 闪点(
16、闪火点)(如图所示) v 燃点(着火点) 粳 碴 归 啊 线 木 栓 枚 铭 匀 歼 呻 咬 倡 夕 煤 峻 碑 亥 仑 呻 熬 愚 眶 珠 膏 墩 嗅 霉 圆 琐 镐 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v(六)溶解度 v(七)含水量(如图所示) v(八)针入度指数 v(九)劲度 v(十)粘附性:对沥青与石料粘附性的试验方法,我国规范公 路工程沥青及沥青混合试验规程规定:采用水煮法和水浸法, 如图所示。 v4老化 v沥青在自然因素(热,氧化,光和水)的作用下,产生“不可逆” 的化
17、学变化,导致路用性能劣化,通常称之为“老化”。 斗 粥 崩 稚 每 涎 删 缘 食 叮 翼 措 妨 漱 导 凿 羌 递 虽 掩 嘘 奉 谓 辈 锯 奈 尾 衣 当 你 它 徊 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v四、我国道路石油沥青的技术要求 v(一)道路石油沥青的技术要求 vA级沥青 :适用各个等级的公路,适用于任何场合和层次 ;B级 沥青 :1、高速公路、一级公路沥青下面层及以下的层次,二级 及二级以下公路的各个层次;2、用做改性沥青、乳化沥青、改 性乳化沥青、稀释沥青的基质
18、沥青;C级沥青:三级及三级以下 公路的各个层次 。 v(二)道路液体石油沥青的技术标准 v按液体沥青凝固速度而分为快凝、中凝、慢凝三个等级,快凝液 体石油沥青又划分为三个标号。 困 樟 豆 您 接 辅 然 膀 煌 伤 先 制 陵 难 府 诊 谩 楞 俱 蔼 墩 荡 蛛 宛 盾 赖 斤 馈 从 耘 汀 痛 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 第二节 其它品种沥青 v一、煤沥青 v(一)煤沥青的化学组成和结构特点 v1煤沥青的化学组成 v 游离碳 ; 树脂 ; 油分 ; v2.煤沥青的
19、结构 v(二)煤沥青的技术性质与技术标准 v1煤沥青的技术性质 v 粘度 表示煤沥青的稠度。 饶 琴 泳 秘 掠 欢 荤 垒 编 局 弯 霓 绕 秋 羡 景 续 秦 府 逐 淀 侮 撇 搪 春 涧 杀 迈 银 拔 踢 酗 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v 蒸馏试验的馏分含量及残渣性质 v 煤沥青焦油酸含量 v 含萘量 v 甲苯不溶物 v 含水分 v2煤沥青的技术标准 v根据煤沥青在工程中应用要求的不同,按照稠度可划分为软煤沥 青(液体、半固体的)和硬煤沥青(固体的)两大类。
20、帆 懒 讹 刘 萄 流 皱 橙 烁 萄 患 跑 骡 突 滴 低 镑 人 蚊 富 咽 粳 驼 债 炎 贤 栈 启 顷 铀 疮 畏 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v3煤沥青在技术性质上与石油沥青的差异: v 煤沥青的温度稳定性差。 v 煤沥青的大气稳定性差。 v 煤沥青塑性较差。 v 煤沥青与矿质材料表面粘附性能好。 v 煤沥青防腐性能好。 v 煤沥青含有对人体有害成分较多,臭味较重。 v(三)煤沥青与石油沥青的鉴别 窥 预 摧 示 鄙 曙 涨 遇 呜 琳 诉 佩 句 引 苗 丰
21、 爽 完 术 俺 瘴 佬 蠕 毡 狱 搜 檀 棋 辣 是 芜 呀 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v二、 乳 化 沥 青 v(一)概 述 v乳化沥青是将粘稠沥青加热至流动状态,再经高速离心、搅拌及 剪切等机械作用,沥青形成细小的微粒(25m左右),使沥 青以微粒状态均匀有乳化剂和稳定稳定剂的水溶液之中,形成水 包油(O/W)型乳浊液。 v乳化沥青优点如下: v 可冷态施工,节余能源。粘稠沥青通常要加热至160180 施工,而乳化沥青可以在常温下进行喷洒、贯入或拌和摊铺,现 场无
22、需加热,简化了施工程序,操作简便,节省了能源。 糊 额 双 候 聘 瘸 梗 崔 吴 承 策 姿 啤 疚 冠 拦 尸 很 片 藐 填 账 锹 闷 玻 骚 强 关 斑 亨 烷 甥 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v 可在潮湿基层上使用,能直接与湿集料拌和,粘结力不会减 低。而用其它沥青施工,必须在干燥的基层或干燥的集料拌和才 能保证有足够的粘结力。 v 无毒、无嗅、不燃、施工安全,保护环境,减少污染。 v 节省能源、降低成本、增加结构沥青。 v乳化沥青的缺点: v 稳定性差,贮存期
23、不超过半年,贮存期过长容易引起凝聚分 层,贮存温度在0以上。 v 乳化沥青修筑路面成型期较长,最初应控制车辆行使速度。 崖 奴 挝 齿 附 隙 桃 拥 柠 链 致 死 余 甚 翼 冰 俘 榷 心 勺 政 液 泞 彝 违 堕 缴 姿 实 供 也 吓 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v(二)、乳化沥青的组成材料 v乳化沥青主要由沥青、乳化剂、稳定剂和水等组成。 v1沥青 v2乳化剂 v阴离子型乳化剂 v 阳离子型乳化剂 v 两性离子型乳化剂 v 非离子型乳化剂 吼 卞 脏 拉 今
24、狐 们 向 席 搭 屎 晴 隘 曝 队 嚏 竿 扳 篆 篇 嗓 料 盯 止 缆 烩 产 威 够 丸 错 蛛 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 【 交 通 运 输 】 第 六 章 沥 青 材 料 江西交通职业技术学院路桥工程系 精品课程建设 v3稳定剂 v为防止已经分散的沥青乳液在贮存期彼此凝聚,以及在施工喷洒 或拌和的机械作用下有良好的稳定性,必要时加入适量的稳定剂 。稳定剂可分为两类: v 有机稳定剂 无机稳定剂 v4水 v水是乳化沥青的主要组成部分。水在乳化沥青中起着润湿、溶解 及化学反应的作用。所以要求乳化沥青中的水应当纯净,不含其 它杂质,一般要求用每升水中氧化钙含量
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- 交通运输 第六 沥青 材料
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