最新版道路建筑材料精品習(xí)題答案模塊5xt

1、模塊 5 瀝青材料思考與練習(xí)1. 請(qǐng)說明石油瀝青的主要組分與其技術(shù)性質(zhì)之間的關(guān)系。1）油分油分是石油瀝青中最輕的組分，密度為0.71.0 g/cm3,常溫下為淡黃色液體 , 能溶于有機(jī)溶劑（如丙酮、苯、三氯甲烷等） , 但不溶 于酒精。油分在石油瀝青中的含量為 40%60%,它賦予石油瀝青流動(dòng)性。2）瀝青脂膠（樹脂）瀝青脂膠為黃色至黑褐色黏稠狀物質(zhì)（半固體） , 分子量比油分 大（6001 000）, 密度為 1.01.1 g/cm3 。瀝青脂膠中絕大部分屬 于中性樹脂 , 它賦予瀝青以良好的黏結(jié)性、塑性和可流動(dòng)性。中性樹 脂含量增加 , 石油瀝青的延度和黏結(jié)力等品質(zhì)越好。3）地瀝青質(zhì)（瀝青質(zhì)

2、）地瀝青質(zhì)為深褐色至黑色固態(tài)無定形物質(zhì)（固體粉末） , 分子量 比樹脂更大（1 000以上），密度大于1.0 g/cm3。地瀝青質(zhì)是決定石油瀝青溫度敏感性和黏性的重要組成部分 ,其含量越多 , 則軟化點(diǎn)越 高 , 黏性越大 , 即越硬脆。另外, 石油瀝青中還含 2% 3%的瀝青碳和似碳物 , 為無定形的黑 色固體粉末 , 是在高溫裂化、過度加熱或深度氧化過程中脫氫而生成 的, 是石油瀝青中分子量最大的。瀝青碳和似碳物降低石油瀝青的黏結(jié)力。石油瀝青中還含有蠟，存在于石油瀝青的油分中，它會(huì)降低石油 瀝青的黏結(jié)性和塑性，同時(shí)對(duì)溫度特別敏感（溫度穩(wěn)定性差），所以蠟 是石油瀝青的有害成分。2. 按流變學(xué)

3、觀點(diǎn)，石油瀝青可劃分為哪幾種膠體結(jié)構(gòu)？如何劃分？各種膠體結(jié)構(gòu)的石油瀝青有什么特點(diǎn)?石油瀝青的結(jié)構(gòu)膠體理論認(rèn)為，油分、樹脂和地瀝青質(zhì)是石油瀝 青的三大主要組分。油分和樹脂可以互相溶解，樹脂能浸潤地瀝青質(zhì)，而在地瀝青質(zhì)的超細(xì)顆粒表面形成樹脂膜。所以，石油瀝青的結(jié)構(gòu)是以地瀝青質(zhì)為核心，周圍吸附部分樹脂和油分，形成膠團(tuán)，無數(shù)膠團(tuán)分 散在油分中形成膠體結(jié)構(gòu)。在這個(gè)分散體系中，分散相為吸附部分樹 脂的地瀝青質(zhì)，分散介質(zhì)為溶有樹脂的油分。在瀝青膠體中，從地瀝青 質(zhì)到油分是均勻逐步遞變的，并無明顯界面。根據(jù)石油瀝青中各組分 的相對(duì)含量，其膠體結(jié)構(gòu)可分為三種類型，即溶膠型結(jié)構(gòu)、凝膠型結(jié)構(gòu)和溶凝膠型結(jié)構(gòu)。1）溶膠

4、型結(jié)構(gòu)當(dāng)油分和樹脂較多時(shí)，膠團(tuán)外膜較厚，膠團(tuán)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)較自由， 這種膠體結(jié)構(gòu)的石油瀝青，稱為溶膠型石油瀝青。溶膠型石油瀝青的 特點(diǎn)是流動(dòng)性和塑性較好，開裂后自行愈合能力較強(qiáng)，而對(duì)溫度的敏 感性強(qiáng),即對(duì)溫度的穩(wěn)定性較差，溫度過高會(huì)流淌。2）凝膠型結(jié)構(gòu)當(dāng)油分和樹脂含量較少時(shí)，膠團(tuán)外膜較薄，膠團(tuán)靠近聚集，相互吸 引力增大，膠團(tuán)間相互移動(dòng)比較困難，這種膠體結(jié)構(gòu)的石油瀝青稱為凝膠型石油瀝青。凝膠型石油瀝青的特點(diǎn)是彈性和黏性較高，溫度敏感性較小,開裂后自行愈合能力較差，流動(dòng)性和塑性較低。在工程性能 上，雖具有較好的溫度穩(wěn)定性，但低溫變形能力較差。3）溶凝膠型結(jié)構(gòu)當(dāng)?shù)貫r青質(zhì)不如凝膠型石油瀝青中的油分和樹脂

5、含量多時(shí)，而膠 團(tuán)間靠得又較近，相互間有一定的吸引力，形成一種介于溶膠型和凝 膠型兩者之間的結(jié)構(gòu)，稱為溶 凝膠型結(jié)構(gòu).溶 凝膠型結(jié)構(gòu)石油瀝青的性質(zhì)也介于溶膠型和凝膠型二者之間。這類瀝青在高溫時(shí)具有較 低的感溫性，低溫石油具有較好的變形能力。大多數(shù)優(yōu)質(zhì)的石油瀝青 都屬于這種結(jié)構(gòu)類型。3. 石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)有哪些?1.物理特征常數(shù)瀝青材料的下列物理特性常數(shù)對(duì)現(xiàn)代瀝青路面的質(zhì)量極為重要。2.黏滯性黏滯性是反映瀝青材料在外力作用下，其材料內(nèi)部阻礙產(chǎn)生相對(duì) 流動(dòng)的能力，是瀝青性質(zhì)的重要指標(biāo)之一。3.塑性塑性是指石油瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞的能力，是瀝青性質(zhì)的重要指標(biāo)之一。4. 溫度穩(wěn)定性溫

6、度穩(wěn)定性是指石油瀝青的黏滯性和塑性隨溫度升降而變化的 性能。5. 加熱穩(wěn)定性瀝青加熱穩(wěn)定性是指瀝青在過熱或過長時(shí)間加熱過程中 , 會(huì)發(fā)生 輕質(zhì)餾分揮發(fā)、氧化、裂化、聚合等物理化學(xué)變化 , 使瀝青的化學(xué)組 成及性質(zhì)相應(yīng)發(fā)生變化（熱致老化） 。6. 安全性瀝青的安全性是指瀝青在施工過程中具有的防火性能。7. 溶解度溶解度是指石油瀝青在三氯乙烯中的溶解百分率 , 用以表示瀝青 中有效物質(zhì)的含量 , 即純凈程度。8. 含水量如果瀝青中含有水分且施工中揮發(fā)太慢 , 即會(huì)影響施工速度 , 所 以要求瀝青中含水量不宜過多。9. 老化石油瀝青中各組分是不穩(wěn)定的。在陽光、熱、氧氣、水等外界因 素作用下 ,密度小

7、的組分會(huì)逐漸轉(zhuǎn)化為密度大的組分 ,油分、樹脂的含量會(huì)逐漸減少 ,地瀝青質(zhì)的含量逐漸增多 , 這一過程稱為瀝青的老化。瀝青老化后流動(dòng)性、塑性降低 , 脆性增加, 易發(fā)生脆裂甚至松散 , 使瀝 青失去防水、防腐作用。4. 瀝青“三大指標(biāo)”有哪些？“三大指標(biāo)”與瀝青性質(zhì)之間有 何關(guān)系？1）針入度我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程 （JTGE202011）規(guī)定，針入度是指在溫度為15 C、25 C或30 C的條件下,以質(zhì)量（100±0.05） g 的標(biāo)準(zhǔn)針,經(jīng)5 s 沉入瀝青中的深度（ 0.1 mm稱1°）來表示。如某瀝青在上述條件下，25 C時(shí)測(cè)得針入度為65。針入度(

8、0.1 mm),可表示為 P(25 °C ,100 g,5 s ) =65 (0.1 mm)值大 ， 說明瀝青流動(dòng)性大 ， 黏滯性差。2 ）標(biāo)準(zhǔn)黏度我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程JTGE2025 C、2011）規(guī)定,標(biāo)準(zhǔn)黏度是指液體瀝青在一定溫度（ 20 C、30 C或 60 C）條件下，經(jīng)規(guī)定直徑（3士0.025） mm（4 士0.025） mm （5 士 0.025） mm或（10 士 0.025） mm）的孔，漏下50 mL所需的秒數(shù)。標(biāo)準(zhǔn)黏度常以符號(hào)Ct,d表示,其中d為孔徑（mm ,t為試驗(yàn)時(shí)瀝青的溫度（C）。Ct,d代表在規(guī)定的d和t條件下所測(cè)得的黏度值。在

9、 相同溫度和相同流孔條件下 , 流出時(shí)間越長 , 表示瀝青黏度越大。3）軟化點(diǎn)軟化點(diǎn)是石油瀝青材料由固體狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢鲃?dòng)性的膏 體時(shí)的溫度。我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTGE20-2011）規(guī)定，軟化點(diǎn)可通過“環(huán)球法”試驗(yàn)測(cè)定。將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的試驗(yàn)環(huán)中 , 上置規(guī)定尺寸和質(zhì)量的鋼球 , 再將置 球的試驗(yàn)環(huán)放在有水或甘油的燒杯中 , 以 5 C /min 的速率加熱至瀝 青軟化下垂至規(guī)定距離時(shí)的溫度（C）,即為瀝青軟化點(diǎn)。5. 石油瀝青與煤瀝青有何性質(zhì)上的差異？煤瀝青與石油瀝青相比 , 由于兩者組分不同 , 所以性質(zhì)上存在某些差異, 主要有以下幾點(diǎn)。1）溫度穩(wěn)定

10、性低。 煤瀝青中可溶性樹脂含量較多 , 受熱易軟化溶于油分中 , 所以加熱溫度和時(shí)間都要嚴(yán)格控制 , 不宜反復(fù)加熱。2）大氣穩(wěn)定性差。 煤瀝青中不飽和碳?xì)浠衔锖枯^多 , 易老化變質(zhì)。3）密度較大。煤瀝青密度一般大于石油瀝青。4）與礦料黏附性好。 煤瀝青中含有較多的表面活性物質(zhì) , 能與礦料很好黏附 , 可提高黏結(jié)強(qiáng)度。5）塑性較差。煤瀝青中含有較多的游離碳 , 受力易變形開裂 ,尤其是在低溫條件下易變得脆硬。6）有毒、有臭味、防腐能力強(qiáng)。煤瀝青中含有萘、蒽、酚等易揮發(fā)的有毒成分 , 使用時(shí)對(duì)人體有害 ,但是用于木材等材料的防腐效果較好。6. 什么是乳化瀝青？其優(yōu)點(diǎn)有哪些？乳化瀝青是將通常高

11、溫使用的道路瀝青經(jīng)過機(jī)械攪拌和化學(xué)穩(wěn) 定的方法（乳化） , 擴(kuò)散到水中而液化成常溫下黏度很低、流動(dòng)性很 好的一種道路建筑材料。乳化瀝青的特點(diǎn)1）乳化瀝青可以冷態(tài)施工 ,并且節(jié)能、降耗、安全、環(huán)保 , 較少受到氣候條件制約。2）原料品種來源豐富、選擇范圍廣、成本較低 , 對(duì)工藝、設(shè)備的要求一般 , 易于生產(chǎn)。3）乳化瀝青應(yīng)用范圍廣 , 幾乎涉及道路的新建和維護(hù)、 養(yǎng)護(hù)施工中各種路面結(jié)構(gòu)。4）便于控制施工質(zhì)量 , 乳化瀝青具有很好的貫入滲透能力和黏附能力, 能有效地提高道路質(zhì)量。5）避免了多次重復(fù)加熱 , 降低了瀝青質(zhì)量的損失。7. 煤瀝青的技術(shù)指標(biāo)都有哪些？煤瀝青的技術(shù)指標(biāo)1）黏度黏度表示煤瀝青

12、的黏結(jié)性 , 取決于液相組分和固相組分的比例。黏度是確定煤瀝青標(biāo)號(hào)的主要指標(biāo) , 用標(biāo)準(zhǔn)黏度計(jì)測(cè)定 , 常用的溫度 和流孔有 C30,5,C30,10,C50,10,C60,10 四種。2）蒸餾試驗(yàn)根據(jù)煤瀝青化學(xué)組成特性 , 將其物理化學(xué)性質(zhì)較接近的化合物分 為170 C以前的輕油、270 C以前的中油、300 C以前的重油三個(gè)餾程。其中300 C以后的餾分是煤瀝青中最有價(jià)值的油質(zhì)部分，應(yīng)測(cè)其軟化點(diǎn)以表示其性質(zhì)。3）含水量煤瀝青中含有水分 , 在施工加熱時(shí)易產(chǎn)生氣泡或爆沸現(xiàn)象 , 不易 控制。同時(shí) , 煤瀝青作為路面結(jié)合料 , 如果含有水分會(huì)影響煤瀝青與骨 料的黏附,降低路面強(qiáng)度 , 因此必須

13、限制煤瀝青中含水量。4）甲苯不溶物含量不溶于熱甲苯的物質(zhì)主要是游離碳和含有氧、 氮、硫等結(jié)構(gòu)復(fù)雜的大分子有機(jī)物及少量灰分，這些物質(zhì)含量過多會(huì)降低煤瀝青的黏結(jié) 性，因此必須加以限制。5) 萘含量萘在低溫時(shí)易結(jié)晶析出，使煤瀝青失去塑性，導(dǎo)致路面冬季易產(chǎn) 生開裂。在常溫下，萘易揮發(fā)、升華，加速煤瀝青老化，且揮發(fā)出對(duì)人 有毒害的氣體，因此必須限制煤瀝青中的萘含量。6) 酚含量酚能溶解于水，易導(dǎo)致路面強(qiáng)度降低。同時(shí)酚有毒，對(duì)環(huán)境、人類 有害,因此必須限制煤瀝青中的酚含量。8. 改性瀝青有何應(yīng)用?聚合物改性瀝青的選用(1)改性瀝青可單獨(dú)或復(fù)合采用高分子聚合物、天然瀝青及其他改性材料制作。(2)各類聚合物改

14、性瀝青的質(zhì)量應(yīng)符合表512的技術(shù)要求,其中PI值可作為選擇性指標(biāo)。當(dāng)使用表512以外的聚合物及復(fù)合改性瀝青時(shí)，可通過試驗(yàn)研究制定相應(yīng)的技術(shù)要求。(3) 制造改性瀝青的基質(zhì)瀝青應(yīng)與改性劑有良好的配伍性，其質(zhì)量宜符合表53中A級(jí)或B級(jí)道路石油瀝青的技術(shù)要求。供應(yīng)商在提供改性瀝青的質(zhì)量報(bào)告時(shí)應(yīng)提供基質(zhì)瀝青的質(zhì)量檢驗(yàn)報(bào)告或?yàn)r青 樣品。(4) 天然瀝青可以單獨(dú)與石油瀝青混合使用或與其他改性瀝青混溶后使用。天然瀝青的質(zhì)量要求宜根據(jù)其品種參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和成功的經(jīng)驗(yàn)執(zhí)行。（5）用作改性劑的SBR膠乳中的固體物含量不宜少于 45%使用中嚴(yán)禁長時(shí)間暴曬或遭冰凍。6）改性瀝青的劑量以改性劑占改性瀝青總量的百分?jǐn)?shù)計(jì)算膠乳改性瀝青的劑量應(yīng)以扣除水以后的固體物含量計(jì)算。7）改性瀝青宜在固定式工廠或在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)廠集中制作 , 也可在拌和廠現(xiàn)場(chǎng)邊制造邊使用，改性瀝青的加工溫度不宜超過 180 C。膠乳類改性劑和制成顆粒的改性劑可直接投入拌和缸中生產(chǎn)改性瀝青混 合料。8）用溶劑法生產(chǎn)改性瀝青母體時(shí) , 揮發(fā)性溶劑回收后的殘留量不得超過 5%。9）現(xiàn)場(chǎng)制造的改性瀝青宜隨配隨用 , 需做短時(shí)間保存 , 或運(yùn)送到附近的工地時(shí) , 使用前必須攪拌均勻 , 在不發(fā)