液體瀝青針入度課件

第四章瀝青材料

第四章瀝青材料二、分類一、概念:瀝青材料是一種有機膠凝材料，其內(nèi)部組成是一些十分復雜的碳氫化合物及其非金屬衍生物的混合物。

二、分類一、概念:瀝青材料是一種有機膠凝材料，其內(nèi)部組成第二節(jié)石油瀝青

Petroleumasphalt

第二節(jié)石油瀝青Petroleumasphal一、生產(chǎn)工藝溶劑膜溶劑瀝青原油

常壓塔減壓塔瀝青直餾瀝青氧化塔氧化瀝青二、分類

1.按原油成分：石蠟基瀝青（含蠟量>5%）（蠟常溫下以結晶形式存在，降低瀝青的黏結性和塑性）；瀝青基瀝青或環(huán)烷基瀝青（含蠟量<2%）；混合基瀝青或中間基瀝青（含蠟量2%~5%）：（性質(zhì)介于石蠟基和環(huán)烷基瀝青之間）一、生產(chǎn)工藝2.按加工方法：直餾瀝青：常壓蒸餾或減壓蒸餾或深拔裝置

氧化瀝青：在250℃—300℃的高溫下吹入空氣，經(jīng)數(shù)小時氧化反應溶劑瀝青：用溶劑提取一部分石蠟3.按瀝青在常溫下的稠度分類：針入度>300，液體瀝青針入度<=300，黏稠瀝青：又分為固體瀝青（<40）和半固體瀝青(40-300)2.按加工方法：直餾瀝青：常壓蒸餾或減壓蒸餾或深拔裝置3三、石油瀝青的組成瀝青分子通式是：，通常在石油瀝青中碳含量為80%-87%，氫為10%-15%，氧、硫、和氮的含量少于3%。由于石油瀝青化學組成結構的復雜性，工程上常將瀝青所含烴類化合物中化學性質(zhì)相近的成分歸類分析，從而劃分為若干組，即用組分進行分析。三、石油瀝青的組成瀝青分子通式是：1.三組分分析法

（1）油分：粘性液體，使瀝青具有流動性（2）樹脂：半固體，有酸性和中性之分酸性樹脂（地瀝青酸、地瀝青酸酐）：提高黏附性中性樹脂（含量多）：使瀝青具有可塑性。（3）瀝青質(zhì)：固體粉末，使瀝青具有粘性和耐高溫性，但也降低瀝青的塑性。含量高，瀝青變硬、變脆。1.三組分分析法（1）油分：粘性2.四組分分析法

瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分、膠質(zhì)（1）飽和分：也稱飽和烴。相當于油分，在老化過程中基本不變。（2）芳香分：亦稱芳香烴。相當于油分的一種，老化過程中部分會轉變成膠質(zhì)。（3）膠質(zhì)：相當于樹脂。（4）瀝青質(zhì)。2.四組分分析法瀝青質(zhì)、飽和分、3.瀝青的含蠟量（對路面性能的影響）

高溫時，石蠟變軟，導致瀝青路面的高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍，另一方面，低溫會使瀝青變脆硬，導致路面低溫抗裂性降低，出現(xiàn)裂縫，且蠟會使石料與瀝青之間的粘附性降低，使路面石料與瀝青產(chǎn)生剝落，造成路面的破壞；石蠟的存在還會降低瀝青路面的抗滑性能。3.瀝青的含蠟量（對路面性能的影響）四、石油瀝青的結構1.膠體理論瀝青的膠體結構是以瀝青質(zhì)為膠核，膠質(zhì)被吸附其表面，并逐漸向外擴散形成膠團，膠團再分散于芳香分和飽和分中。2.膠體結構類型（三種）四、石油瀝青的結構1.膠體理論瀝青的膠體結構是以瀝青

a、溶膠型結構b、溶－凝膠型結構c、凝膠型結構溶膠結構：瀝青質(zhì)含量少，飽和分和芳香分、膠質(zhì)多。凝膠結構：瀝青質(zhì)含量較多，并有相應數(shù)量的膠質(zhì)形成膠團，使得膠團的相互移動較困難。溶-凝膠結構：適中（理想結構）。a、溶膠型結構b、溶－凝膠型結構c、3.膠體結構的評價方法——針入度指數(shù)（PI）瀝青的針入度指數(shù)瀝青膠體結構類型＜－2溶膠－2～＋2溶凝膠＞＋2凝膠瀝青的針入度指數(shù)和膠體結構類型3.膠體結構的評價方法——針入度指數(shù)（PI）瀝青的針入度指數(shù)五、石油瀝青的技術性質(zhì)1.黏滯性：指瀝青在外力作用下抵抗變形的能力，其大小取決于瀝青的化學組分及溫度。用黏度表示。

1）瀝青的絕對黏度

（動力黏度）

2）瀝青的相對黏度（條件黏度）技術指標：針入度、黏度瀝青絕對黏度概念圖五、石油瀝青的技術性質(zhì)1.黏滯性：指瀝青在外力作用下抵抗變形針入度penetration

針入度試驗適用于測定道路石油瀝青稠度，針入度劃分瀝青技術等級的重要指標。

1）定義：在規(guī)定的溫度和時間內(nèi)，附加一定質(zhì)量的標準針垂直貫入試樣的深度，以0.1mm表示。

2）表示方法：瀝青針入度試驗示意圖針入度penetration瀝青針入度試驗示意黏度viscosity1）定義：液態(tài)瀝青在規(guī)定溫度條件下，通過規(guī)定的流孔直徑，流出50ml體積所需要的時間。（適用于測定液體石油瀝青、軟煤瀝青等的黏度）2）試驗方法：標準粘度計法3）表示方法：eg：4）結論：

相同的溫度和流孔條件下，流出時間越長，表示瀝青黏度越大。黏度viscosity1）定義：液態(tài)瀝青在規(guī)定溫度條件道路標準黏度計道路標準黏度計2.塑性1）定義:瀝青在外力作用下發(fā)生變形而不破壞的能力。2）影響因素：瀝青的組分及溫度3）衡量指標：延度4）試驗：延度儀測定

延度試件結論：瀝青延度越大，塑性越好，柔性和抗斷裂性能越好。2.塑性1）定義:瀝青在外力作用下發(fā)生變形而不破壞的能力。3.溫度穩(wěn)定性1）高溫敏感性（用軟化點表示，單位：℃

）

測定方法：環(huán)球法軟化點儀；以瀝青由固化點到滴落點的溫度間隔的87.21%為軟化點。環(huán)球法的軟化點儀定義：指瀝青的黏滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。

3.溫度穩(wěn)定性1）高溫敏感性（用軟化點表示，單位：℃）環(huán)球2）低溫抗裂性（用脆點表示）脆點的表示：瀝青材料由黏塑狀態(tài)轉變?yōu)楣腆w狀態(tài)達到條件脆裂時的溫度。測定方法：弗拉斯脆點儀軟化點越高，表明瀝青的耐熱性越好，即溫度穩(wěn)定性愈好。瀝青的三大指標：針入度、延度、軟化點要求瀝青具有較高的軟化點和較低的脆點。2）低溫抗裂性（用脆點表示）軟化點越高，表明瀝青的耐熱性越好4.加熱穩(wěn)定性1）定義：瀝青在過熱或長時間加熱過程中，會發(fā)生輕質(zhì)餾分揮發(fā)、氧化、裂化、聚合等一系列物理及化學變化，使瀝青的化學組成及性質(zhì)相應地發(fā)生變化，稱為瀝青加熱穩(wěn)定性。

2）試驗：按規(guī)定要進行對瀝青的加熱質(zhì)量損失和加熱后殘渣性質(zhì)的試驗對于道路石油瀝青（黏稠瀝青）：瀝青的薄膜加熱試驗對于液體石油瀝青：液體石油瀝青蒸餾試驗測定：1.質(zhì)量損失百分率2.針入度3.延度（25℃）(cm)4.延度（15℃）(cm)4.加熱穩(wěn)定性1）定義：瀝青在過熱或長時間加熱過程中，會發(fā)生5.安全性2）閃點測定方法：克利夫蘭開口杯式閃點測定儀1）指標:主要是閃點和燃點。閃點：指加熱瀝青揮發(fā)出可燃氣體與空氣組成的混合氣體在規(guī)定條件下與火接觸，產(chǎn)生閃光時的瀝青溫度。燃點：指瀝青加熱產(chǎn)生的混合氣體與火接觸，持續(xù)燃燒5s以上時的瀝青溫度，一般與閃點相差10℃。

各種瀝青的最高加熱溫度都必須低于其閃點和燃點。5.安全性2）閃點測定方法：克利夫蘭開口杯式閃點測定儀1）指6.溶解度定義：石油瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率。（用以確定瀝青含有對筑路有利的有效成分的百分含量）7.含水量含水危害：1.施工中揮發(fā)太慢，影響施工速度2.加熱時“溢鍋”易引起火災3.造成材料損失，影響瀝青與礦質(zhì)材料的粘結。解決措施：在熔化瀝青時，加快攪拌速度，促進水分蒸發(fā)，控制加熱溫度。粘稠瀝青用水分測定儀測定，液體瀝青可直接抽提。6.溶解度定義：石油瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率。（用以8.其他性能指標（1）針入度指數(shù)（PI）：是表征瀝青感溫性和膠體結構的指標。則：A-針入度溫度感應性系數(shù)得出：針入度指數(shù)試驗研究認為，瀝青達到軟化點，此時的針入度在600～1000之間，假定為800（0.1mm），溫度感應性系數(shù)A可由式：8.其他性能指標（1）針入度指數(shù)（PI）：是表征瀝青感溫性（2）勁度模量定義：表示瀝青的黏性和彈性聯(lián)合效應的指標。根據(jù)瀝青材料的針入度指數(shù)(PI)、軟化點、路面溫度及荷載作用時間（或頻率）等因素，可通過勁度模量諾模圖獲得瀝青的勁度模量。對于某一給定瀝青材料而言，彈性變形部分和永久變形部分的比例，取決于應力、荷載作用時間和溫度。瀝青的勁度與溫度、荷載作用時間和瀝青的流變類型（即針入度指數(shù)PI）等參數(shù)有關，故：T—欲求勁度時的路面溫度與瀝青軟化點之差值。（2）勁度模量定義：表示瀝青的黏性和彈性聯(lián)合效應的指標。試驗方法：水煮法和水浸法（3）黏附性不僅與瀝青的性質(zhì)有關，而且與集料性質(zhì)（酸堿性）也有關。（4）老化瀝青在自然因素（熱、氧化、光和水）作用下，產(chǎn)生不可逆的化學變化，導致路用性能劣化，稱之為老化。直接影響瀝青路面的使用質(zhì)量和耐久性。

一般應優(yōu)先使用堿性集料，當采用酸性石料時，可摻加各種抗剝劑來提高黏附性。

其組分變化規(guī)律為：油分

樹脂

瀝青質(zhì)飽和分，芳香分（較慢）

膠質(zhì)（較快）

瀝青質(zhì)試驗方法：水煮法和水浸法（3）黏附性不僅與瀝青的性質(zhì)有關，而

瀝青的大氣穩(wěn)定性以加熱蒸發(fā)損失百分率和加熱前后針入度比來評定。瀝青隨著時間的進展，流動性和塑性將逐漸減小，硬脆性逐漸增大，直至脆裂，導致路面、防水層產(chǎn)生裂縫等破壞等。將瀝青抵抗老化的能力稱為大氣穩(wěn)定性，也是瀝青材料的耐久性指標。蒸發(fā)損失百分數(shù)愈小和蒸發(fā)后針入度比愈大，則表示瀝青的大氣穩(wěn)定性愈好，即‘老化”愈慢。瀝青的大氣穩(wěn)定性以加熱蒸發(fā)損失百分率和加熱前后針入度1.道路石油瀝青的技術標準六、石油瀝青的技術標準2.道路液體石油瀝青的技術標準（1）分級：A、B、C三級，適用范圍見表4-3；（2）標號：根據(jù)針入度劃分160號、130號、110號、90號、70號、50號、30號七個標號。

隨著標號增加，瀝青的黏度減?。ㄡ樔攵仍黾樱?，塑性增加（延度增大），而溫度穩(wěn)定性變差（軟化點降低）。按其凝結速度分快凝、中凝、慢凝三個等級1.道路石油瀝青的技術標準六、石油瀝青的技術標準2.道路液體3.怎樣劃分石油瀝青的標號？標號大小與瀝青主要性質(zhì)間的關系如何？在施工中選用瀝青時，是不是標號越高的瀝青質(zhì)量越好？1.石油瀝青的化學組分及其基本特征？2.石油瀝青的三大指標是什么？分別表示瀝青的什么性質(zhì)？如何測定？3.怎樣劃分石油瀝青的標號？標號大小與瀝青主要性質(zhì)間的關系如

針人度、延度、軟化點統(tǒng)稱為瀝青的“三大指標”。針入度表示固體或是半固體瀝青的黏性指標，其實質(zhì)反映了瀝青膠體結構的緊密程度，即膠團之間引力大小的性質(zhì)。對于固態(tài)瀝青主要用針入度表示。數(shù)值愈大，表示瀝青黏性愈小。液態(tài)瀝青黏性用黏度表示。延度是表示瀝青塑性指標，是指瀝青受到外力作用時，產(chǎn)生連續(xù)變形而不破壞，當外力撤消，能保持獲得的變形的能力。軟化點是表示瀝青溫度敏感性的指標，是指瀝青的黏性和塑性隨溫度變化而改變程度的性能。軟化點高，反映需要在較高溫度作用下，才會發(fā)生瀝青的黏性流動，說明在這樣的使用狀態(tài)下，瀝青的塑性和粘性改變程度不大，即溫度敏感性小。若在相同使用條件下，瀝青的軟化點低，則塑性和粘性變化大，瀝青的溫度敏感性大。2.石油瀝青的三大指標是什么？分別表示瀝青的什么性質(zhì)？如何測定？針人度、延度、軟化點統(tǒng)稱為瀝青的“三大指標”3.石油瀝青的標號主要是根據(jù)瀝青的針入度劃分的。標號由小到大，瀝青性質(zhì)表現(xiàn)為黏性逐漸降低、塑性增大、溫度敏感性增大。選用石油瀝青的原則是根據(jù)工程性質(zhì)（房屋、道路、防腐）及當?shù)貧夂驐l件、所處工程部位（層面、地下）來選用。在滿足上述要求的前提下，盡量選用標號高的石油瀝青，以保證有較長的使用年限。這是因為標號高的瀝青比標號低的瀝青含油分多，其揮發(fā)、變質(zhì)所需時間較長，不易變硬，所以抗老化能力強，耐久性好。但是標號太高瀝青也會出現(xiàn)軟化點較低的現(xiàn)在，在高溫環(huán)境下使用就會出現(xiàn)流淌等現(xiàn)在，所以說瀝青不是標號越高質(zhì)量越好。

3.石油瀝青的標號主要是根據(jù)瀝青的針入度劃分的。標號由小到大第二節(jié)其他瀝青其他瀝青改性瀝青乳化瀝青煤瀝青第二節(jié)其他瀝青其他瀝青改性瀝青乳化瀝青煤瀝青一、煤瀝青煤瀝青是煙煤煉焦或制煤氣時，從干餾所揮發(fā)的物質(zhì)中冷凝出煤焦油，將焦油再繼續(xù)蒸餾提取輕油、中油及重油后所剩的殘渣，即是煤瀝青。根據(jù)干餾溫度的不同，分為：高溫煤焦油——路用煤焦油，及低溫煤焦油兩類。1.煤瀝青的化學組成和結構特點1）化學組成①游離碳（自由碳）：增加瀝青的黏滯性、提高熱穩(wěn)定性②樹脂：硬樹脂：黏滯性軟樹脂：塑性③油分：流動性一、煤瀝青煤瀝青是煙煤煉焦或制煤氣時，從干餾2）煤瀝青的結構——膠體分散系此外，煤瀝青中還含有少量堿性物質(zhì)（吡啶、喹啉等）和酸性物質(zhì)（酚），酚有毒且能溶于水。煤瀝青中的酸性物質(zhì)都屬表面活性物質(zhì)，其含量高于石油瀝青。所以煤瀝青表面活性比石油瀝青高，與石料黏結力好。2.煤瀝青的技術性質(zhì)和技術標準

1）煤瀝青的技術性質(zhì)與石油瀝青的差異：

①煤瀝青含有較多不飽和的碳氫化合物，化學穩(wěn)定性差，所以大氣穩(wěn)定性差，易老化。②煤瀝青含有較多的游離碳，塑性較差，使用時易因受力變形而開裂。2）煤瀝青的結構——膠體分散系此外，煤瀝青中還③可溶性樹脂含量多，受熱易軟化，所以溫度穩(wěn)定性差。④煤瀝青所含的酸、堿性物質(zhì)都是表面活性物質(zhì)，與礦料的粘結力較強。⑤煤瀝青含有酚、蒽油等有毒物質(zhì)，防腐性能好。⑥煤瀝青的密度比石油瀝青大。由于煤瀝青的主要技術性質(zhì)比石油瀝青差，但煤瀝青與礦料的黏結性好，適量摻入石油瀝青中，可增強石油瀝青的黏結力，但不應隨意混合，否則產(chǎn)生沉渣、變質(zhì)等現(xiàn)象，黏結性急劇下降甚至完全失去粘結力。③可溶性樹脂含量多，受熱易軟化，所以溫2）煤瀝青的技術指標⑴黏度：用標準黏度計測量。與液體瀝青一樣。⑵蒸餾試驗餾分含量及殘渣性質(zhì)：測定試樣受熱時，在規(guī)定溫度范圍內(nèi)蒸出的餾分含量，及蒸餾后殘留物的含量。餾分含量的限制控制了煤瀝青由于蒸發(fā)而老化的安全性；殘渣性質(zhì)試驗保證了煤瀝青殘渣具有適宜的黏結性。⑶煤瀝青焦油酸含量：導致路面強度降低，且有毒，在瀝青中的含量必須加以限制。⑷含萘量：萘是有害物且易升華，有毒，能加速老化，萘易使瀝青失去塑性。含量越低越好。⑸甲苯不溶物：瀝青中不溶于甲苯的物質(zhì)。⑹水分：過量的水分造成瀝青損失，易引起火災。3.煤瀝青與石油瀝青的鑒別（見后頁表）2）煤瀝青的技術指標3.煤瀝青與石油瀝青的鑒別（見后頁表）鑒別方法石油瀝青煤瀝青相對密度接近1.01.25–1.28燃燒煙少，無色，無毒煙多，黃色，臭味大，有毒顏色呈輝亮褐色濃黑色溶解試驗可溶于汽油或煤油難溶于汽油或煤油捶擊韌性較好，有彈性感，不易碎韌性差，較脆大氣穩(wěn)定性較高較低抗腐蝕性弱強石油瀝青和煤瀝青的簡易鑒別方法鑒別方法石油瀝青煤瀝青相對密度接近1.01.25–1.二、乳化瀝青1.概述1）定義：石油瀝青與水在乳化劑、穩(wěn)定劑等的作用下，經(jīng)乳化加工制的的均勻瀝青產(chǎn)品，在常溫下具有較好的流動性。

2）優(yōu)點：

①冷態(tài)施工，操作方便，節(jié)約能源②可在潮濕地基上施工（與濕集料拌和，具有足夠的黏結力）③無毒、無臭、施工安全，環(huán)保、污染少3）缺點：

①穩(wěn)定性差，貯存期不超過半年（貯存期長易產(chǎn)生分層）②修筑路面成型期長二、乳化瀝青1.概述3）缺點：2.組成材料乳化瀝青=瀝青+乳化劑+穩(wěn)定劑+水1）瀝青（主要組成材料，占55-70﹪）2）乳化劑（關鍵材料）

⑴瀝青乳化劑是表面活性劑的一種類型，分子結構中的親水基團和親油基團能使互不相容的瀝青與水連接起來。⑵分類按親水基在水中是否電離分：離子型和非離子型乳化劑；離子型乳化劑又分為：陰離子型、陽離子型和兩性離子型乳化劑。2.組成材料乳化瀝青=瀝青+乳化劑+穩(wěn)定劑+3）穩(wěn)定劑

⑴作用：為了儲存或施工時增加瀝青的穩(wěn)定性⑵分類：有機穩(wěn)定劑和無機穩(wěn)定劑⑶用量：為瀝青乳液的0.1﹪

-0.15﹪4）水

⑴作用：起潤濕、溶解及化學反應的作用。(2)要求：不含雜質(zhì)，對硬度也有要求，不能含鈣離子過多(3)用量：30﹪

-70﹪3）穩(wěn)定劑3.乳化瀝青的形成機理1）乳化劑降低界面能的作用2）增強界面膜的保護作用3）界面電荷穩(wěn)定作用乳化劑在瀝青微滴表面形成界面膜4.乳化瀝青技術性質(zhì)和技術要求瀝青能均勻穩(wěn)定地分散在乳化劑水溶液中，主要原因有：3.乳化瀝青的形成機理1）乳化劑降低界面能的作用乳化劑在瀝青5.乳化瀝青的分裂機理1）分裂：從乳液中分裂出來的瀝青微滴在集料表面凝結成一層連續(xù)的瀝青薄膜。2）乳液分裂的外觀特征：瀝青由棕褐色變成黑色3）分裂原因：①乳液與集料表面的吸附作用②水分的蒸發(fā)作用6.乳化瀝青的應用1）灑布法：如透層、粘層、表面處治或貫入式瀝青碎石路面2）拌和法：稀漿封層或冷拌瀝青混合料5.乳化瀝青的分裂機理1）分裂：從乳液中分裂出來的瀝青微滴在透層：為使瀝青面層與非瀝青材料基層結合良好，在基層上噴灑液體石油瀝青、乳化瀝青、煤瀝青而形成的透入基層表面一定深度的薄層。粘層：為加強路面瀝青層與瀝青層之間、瀝青層與水泥混凝土路面之間的粘結而灑布的瀝青材料薄層。稀漿封層：用適當級配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）與乳化瀝青、外摻劑和水，按一定比例拌和而成的流動狀態(tài)的瀝青混合料，將其均勻地攤鋪在路面上形成的瀝青封層。透層：為使瀝青面層與非瀝青材料基層結合良好，在基層上噴灑液體三、改性瀝青1.定義為了提高瀝青混合料的路用性能，摻加某些高分子化合物或其他填料等外摻劑，或采取對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青的性能得以改善而制成的瀝青結合料。2.改性劑的種類1）聚合物類（橡膠類、熱塑性橡膠類、樹脂類）2）纖維類3）固體顆粒類4）粘附性改性劑5）耐老化改性劑（常用的是碳黑）等三、改性瀝青1.定義2.改性劑的種類一、填空題1.道路粘稠石油瀝青的“三大指標”指的是

、

和

，其表征的技術性質(zhì)分別為

、

和

，其單位分別為

、

和

。2.瀝青的粘滯性對于粘稠瀝青用

表示，液體瀝青用

表示。3.石油瀝青的結構有

、

和

三種類型，判定其結構類型的依據(jù)是

，路用優(yōu)質(zhì)瀝青屬于

結構。課堂訓練一、填空題課堂訓練4.石油瀝青的溫度穩(wěn)定性用

和

表示。5.我國道路石油瀝青的標號是按

劃分的。黏度表示方式C（t，d）中，t表示

，d表示

。6.乳化瀝青的組成材料有

、

、

和

。7.表征石油瀝青安全性的指標有

和

。8.石油瀝青按四組分分析法可分離為

、

、

和

。4.石油瀝青的溫度穩(wěn)定性用二、選擇題1.以下哪項對瀝青的描述有誤（）A.是有機膠凝材B.常溫下是固體或半固體C.可溶于三氯乙烯等有機溶劑D.顏色通常為黑褐色或褐色2.以下屬于地瀝青的是（）A.石油瀝青B.煤瀝C.頁巖瀝青D.木瀝青；3.以下（）不是瀝青所具有的特點。A.具有良好的憎水性B.具有良好的粘結性C.具有較大的塑性變形D.具有較高的抗壓強度二、選擇題4.以下（）不是按原油加工方法分類得到的瀝青。A.直餾瀝青B.氧化瀝青C.乳化瀝青D.溶劑瀝青5.石蠟的含量（）的瀝青稱為石蠟基瀝青A.大于10%B.大于5%C.大于2%D.大于0.5%6.三組分分析法將瀝青分成的組分中不包括（）。A.油分B.樹脂C.瀝青質(zhì)D.石蠟7.瀝青中的油分使瀝青具有（）。A.流動性B.塑性C.粘附性D.熱穩(wěn)定性

4.以下（）不是按原油加工方法分類得到的瀝青。8.若瀝青中石蠟含量過高，可能出現(xiàn)的結果是（）。A.瀝青粘結性強B.瀝青溫度穩(wěn)定性好C.瀝青不易老化D.路面抗滑性較差9.煤瀝青的組中不包括（）A.樹脂B.游離碳C.瀝青質(zhì)D.油分10.瀝青能夠均勻穩(wěn)定地分散在乳化劑水溶液中的原因不包括：（）A.乳化劑降低界面能的作用B.界面膜的保護作用C.界面電荷穩(wěn)定作用D.瀝青自身在水中的分散作用8.若瀝青中石蠟含量過高，可能出現(xiàn)的結果是（）。1.（）90號瀝青比70號瀝青軟。2.（）石油瀝青中，石蠟含量越豐富，瀝青路用性能越好。3.（）瀝青老化后，其針入度、延度減小，而軟化點升高。4.（）PI大于2的瀝青為溶膠結構，小于-2的瀝青的為凝膠結構。5.（）煤瀝青的表面活性比石油瀝青大。6.（）乳化瀝青中所用瀝青材料的針入度越大越好。7.（）煤瀝青的防腐蝕性和溫度穩(wěn)定性要優(yōu)于石油瀝青。三、判斷題1.（）90號瀝青比70號瀝青軟。三、判斷題第四章瀝青材料

第四章瀝青材料二、分類一、概念:瀝青材料是一種有機膠凝材料，其內(nèi)部組成是一些十分復雜的碳氫化合物及其非金屬衍生物的混合物。

二、分類一、概念:瀝青材料是一種有機膠凝材料，其內(nèi)部組成第二節(jié)石油瀝青

Petroleumasphalt

第二節(jié)石油瀝青Petroleumasphal一、生產(chǎn)工藝溶劑膜溶劑瀝青原油

常壓塔減壓塔瀝青直餾瀝青氧化塔氧化瀝青二、分類

1.按原油成分：石蠟基瀝青（含蠟量>5%）（蠟常溫下以結晶形式存在，降低瀝青的黏結性和塑性）；瀝青基瀝青或環(huán)烷基瀝青（含蠟量<2%）；混合基瀝青或中間基瀝青（含蠟量2%~5%）：（性質(zhì)介于石蠟基和環(huán)烷基瀝青之間）一、生產(chǎn)工藝2.按加工方法：直餾瀝青：常壓蒸餾或減壓蒸餾或深拔裝置

氧化瀝青：在250℃—300℃的高溫下吹入空氣，經(jīng)數(shù)小時氧化反應溶劑瀝青：用溶劑提取一部分石蠟3.按瀝青在常溫下的稠度分類：針入度>300，液體瀝青針入度<=300，黏稠瀝青：又分為固體瀝青（<40）和半固體瀝青(40-300)2.按加工方法：直餾瀝青：常壓蒸餾或減壓蒸餾或深拔裝置3三、石油瀝青的組成瀝青分子通式是：，通常在石油瀝青中碳含量為80%-87%，氫為10%-15%，氧、硫、和氮的含量少于3%。由于石油瀝青化學組成結構的復雜性，工程上常將瀝青所含烴類化合物中化學性質(zhì)相近的成分歸類分析，從而劃分為若干組，即用組分進行分析。三、石油瀝青的組成瀝青分子通式是：1.三組分分析法

（1）油分：粘性液體，使瀝青具有流動性（2）樹脂：半固體，有酸性和中性之分酸性樹脂（地瀝青酸、地瀝青酸酐）：提高黏附性中性樹脂（含量多）：使瀝青具有可塑性。（3）瀝青質(zhì)：固體粉末，使瀝青具有粘性和耐高溫性，但也降低瀝青的塑性。含量高，瀝青變硬、變脆。1.三組分分析法（1）油分：粘性2.四組分分析法

瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分、膠質(zhì)（1）飽和分：也稱飽和烴。相當于油分，在老化過程中基本不變。（2）芳香分：亦稱芳香烴。相當于油分的一種，老化過程中部分會轉變成膠質(zhì)。（3）膠質(zhì)：相當于樹脂。（4）瀝青質(zhì)。2.四組分分析法瀝青質(zhì)、飽和分、3.瀝青的含蠟量（對路面性能的影響）

高溫時，石蠟變軟，導致瀝青路面的高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍，另一方面，低溫會使瀝青變脆硬，導致路面低溫抗裂性降低，出現(xiàn)裂縫，且蠟會使石料與瀝青之間的粘附性降低，使路面石料與瀝青產(chǎn)生剝落，造成路面的破壞；石蠟的存在還會降低瀝青路面的抗滑性能。3.瀝青的含蠟量（對路面性能的影響）四、石油瀝青的結構1.膠體理論瀝青的膠體結構是以瀝青質(zhì)為膠核，膠質(zhì)被吸附其表面，并逐漸向外擴散形成膠團，膠團再分散于芳香分和飽和分中。2.膠體結構類型（三種）四、石油瀝青的結構1.膠體理論瀝青的膠體結構是以瀝青

a、溶膠型結構b、溶－凝膠型結構c、凝膠型結構溶膠結構：瀝青質(zhì)含量少，飽和分和芳香分、膠質(zhì)多。凝膠結構：瀝青質(zhì)含量較多，并有相應數(shù)量的膠質(zhì)形成膠團，使得膠團的相互移動較困難。溶-凝膠結構：適中（理想結構）。a、溶膠型結構b、溶－凝膠型結構c、3.膠體結構的評價方法——針入度指數(shù)（PI）瀝青的針入度指數(shù)瀝青膠體結構類型＜－2溶膠－2～＋2溶凝膠＞＋2凝膠瀝青的針入度指數(shù)和膠體結構類型3.膠體結構的評價方法——針入度指數(shù)（PI）瀝青的針入度指數(shù)五、石油瀝青的技術性質(zhì)1.黏滯性：指瀝青在外力作用下抵抗變形的能力，其大小取決于瀝青的化學組分及溫度。用黏度表示。

1）瀝青的絕對黏度

（動力黏度）

2）瀝青的相對黏度（條件黏度）技術指標：針入度、黏度瀝青絕對黏度概念圖五、石油瀝青的技術性質(zhì)1.黏滯性：指瀝青在外力作用下抵抗變形針入度penetration

針入度試驗適用于測定道路石油瀝青稠度，針入度劃分瀝青技術等級的重要指標。

1）定義：在規(guī)定的溫度和時間內(nèi)，附加一定質(zhì)量的標準針垂直貫入試樣的深度，以0.1mm表示。

2）表示方法：瀝青針入度試驗示意圖針入度penetration瀝青針入度試驗示意黏度viscosity1）定義：液態(tài)瀝青在規(guī)定溫度條件下，通過規(guī)定的流孔直徑，流出50ml體積所需要的時間。（適用于測定液體石油瀝青、軟煤瀝青等的黏度）2）試驗方法：標準粘度計法3）表示方法：eg：4）結論：

相同的溫度和流孔條件下，流出時間越長，表示瀝青黏度越大。黏度viscosity1）定義：液態(tài)瀝青在規(guī)定溫度條件道路標準黏度計道路標準黏度計2.塑性1）定義:瀝青在外力作用下發(fā)生變形而不破壞的能力。2）影響因素：瀝青的組分及溫度3）衡量指標：延度4）試驗：延度儀測定

延度試件結論：瀝青延度越大，塑性越好，柔性和抗斷裂性能越好。2.塑性1）定義:瀝青在外力作用下發(fā)生變形而不破壞的能力。3.溫度穩(wěn)定性1）高溫敏感性（用軟化點表示，單位：℃

）

測定方法：環(huán)球法軟化點儀；以瀝青由固化點到滴落點的溫度間隔的87.21%為軟化點。環(huán)球法的軟化點儀定義：指瀝青的黏滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。

3.溫度穩(wěn)定性1）高溫敏感性（用軟化點表示，單位：℃）環(huán)球2）低溫抗裂性（用脆點表示）脆點的表示：瀝青材料由黏塑狀態(tài)轉變?yōu)楣腆w狀態(tài)達到條件脆裂時的溫度。測定方法：弗拉斯脆點儀軟化點越高，表明瀝青的耐熱性越好，即溫度穩(wěn)定性愈好。瀝青的三大指標：針入度、延度、軟化點要求瀝青具有較高的軟化點和較低的脆點。2）低溫抗裂性（用脆點表示）軟化點越高，表明瀝青的耐熱性越好4.加熱穩(wěn)定性1）定義：瀝青在過熱或長時間加熱過程中，會發(fā)生輕質(zhì)餾分揮發(fā)、氧化、裂化、聚合等一系列物理及化學變化，使瀝青的化學組成及性質(zhì)相應地發(fā)生變化，稱為瀝青加熱穩(wěn)定性。

2）試驗：按規(guī)定要進行對瀝青的加熱質(zhì)量損失和加熱后殘渣性質(zhì)的試驗對于道路石油瀝青（黏稠瀝青）：瀝青的薄膜加熱試驗對于液體石油瀝青：液體石油瀝青蒸餾試驗測定：1.質(zhì)量損失百分率2.針入度3.延度（25℃）(cm)4.延度（15℃）(cm)4.加熱穩(wěn)定性1）定義：瀝青在過熱或長時間加熱過程中，會發(fā)生5.安全性2）閃點測定方法：克利夫蘭開口杯式閃點測定儀1）指標:主要是閃點和燃點。閃點：指加熱瀝青揮發(fā)出可燃氣體與空氣組成的混合氣體在規(guī)定條件下與火接觸，產(chǎn)生閃光時的瀝青溫度。燃點：指瀝青加熱產(chǎn)生的混合氣體與火接觸，持續(xù)燃燒5s以上時的瀝青溫度，一般與閃點相差10℃。

各種瀝青的最高加熱溫度都必須低于其閃點和燃點。5.安全性2）閃點測定方法：克利夫蘭開口杯式閃點測定儀1）指6.溶解度定義：石油瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率。（用以確定瀝青含有對筑路有利的有效成分的百分含量）7.含水量含水危害：1.施工中揮發(fā)太慢，影響施工速度2.加熱時“溢鍋”易引起火災3.造成材料損失，影響瀝青與礦質(zhì)材料的粘結。解決措施：在熔化瀝青時，加快攪拌速度，促進水分蒸發(fā)，控制加熱溫度。粘稠瀝青用水分測定儀測定，液體瀝青可直接抽提。6.溶解度定義：石油瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率。（用以8.其他性能指標（1）針入度指數(shù)（PI）：是表征瀝青感溫性和膠體結構的指標。則：A-針入度溫度感應性系數(shù)得出：針入度指數(shù)試驗研究認為，瀝青達到軟化點，此時的針入度在600～1000之間，假定為800（0.1mm），溫度感應性系數(shù)A可由式：8.其他性能指標（1）針入度指數(shù)（PI）：是表征瀝青感溫性（2）勁度模量定義：表示瀝青的黏性和彈性聯(lián)合效應的指標。根據(jù)瀝青材料的針入度指數(shù)(PI)、軟化點、路面溫度及荷載作用時間（或頻率）等因素，可通過勁度模量諾模圖獲得瀝青的勁度模量。對于某一給定瀝青材料而言，彈性變形部分和永久變形部分的比例，取決于應力、荷載作用時間和溫度。瀝青的勁度與溫度、荷載作用時間和瀝青的流變類型（即針入度指數(shù)PI）等參數(shù)有關，故：T—欲求勁度時的路面溫度與瀝青軟化點之差值。（2）勁度模量定義：表示瀝青的黏性和彈性聯(lián)合效應的指標。試驗方法：水煮法和水浸法（3）黏附性不僅與瀝青的性質(zhì)有關，而且與集料性質(zhì)（酸堿性）也有關。（4）老化瀝青在自然因素（熱、氧化、光和水）作用下，產(chǎn)生不可逆的化學變化，導致路用性能劣化，稱之為老化。直接影響瀝青路面的使用質(zhì)量和耐久性。

一般應優(yōu)先使用堿性集料，當采用酸性石料時，可摻加各種抗剝劑來提高黏附性。

其組分變化規(guī)律為：油分

樹脂

瀝青質(zhì)飽和分，芳香分（較慢）

膠質(zhì)（較快）

瀝青質(zhì)試驗方法：水煮法和水浸法（3）黏附性不僅與瀝青的性質(zhì)有關，而

瀝青的大氣穩(wěn)定性以加熱蒸發(fā)損失百分率和加熱前后針入度比來評定。瀝青隨著時間的進展，流動性和塑性將逐漸減小，硬脆性逐漸增大，直至脆裂，導致路面、防水層產(chǎn)生裂縫等破壞等。將瀝青抵抗老化的能力稱為大氣穩(wěn)定性，也是瀝青材料的耐久性指標。蒸發(fā)損失百分數(shù)愈小和蒸發(fā)后針入度比愈大，則表示瀝青的大氣穩(wěn)定性愈好，即‘老化”愈慢。瀝青的大氣穩(wěn)定性以加熱蒸發(fā)損失百分率和加熱前后針入度1.道路石油瀝青的技術標準六、石油瀝青的技術標準2.道路液體石油瀝青的技術標準（1）分級：A、B、C三級，適用范圍見表4-3；（2）標號：根據(jù)針入度劃分160號、130號、110號、90號、70號、50號、30號七個標號。

隨著標號增加，瀝青的黏度減?。ㄡ樔攵仍黾樱?，塑性增加（延度增大），而溫度穩(wěn)定性變差（軟化點降低）。按其凝結速度分快凝、中凝、慢凝三個等級1.道路石油瀝青的技術標準六、石油瀝青的技術標準2.道路液體3.怎樣劃分石油瀝青的標號？標號大小與瀝青主要性質(zhì)間的關系如何？在施工中選用瀝青時，是不是標號越高的瀝青質(zhì)量越好？1.石油瀝青的化學組分及其基本特征？2.石油瀝青的三大指標是什么？分別表示瀝青的什么性質(zhì)？如何測定？3.怎樣劃分石油瀝青的標號？標號大小與瀝青主要性質(zhì)間的關系如

針人度、延度、軟化點統(tǒng)稱為瀝青的“三大指標”。針入度表示固體或是半固體瀝青的黏性指標，其實質(zhì)反映了瀝青膠體結構的緊密程度，即膠團之間引力大小的性質(zhì)。對于固態(tài)瀝青主要用針入度表示。數(shù)值愈大，表示瀝青黏性愈小。液態(tài)瀝青黏性用黏度表示。延度是表示瀝青塑性指標，是指瀝青受到外力作用時，產(chǎn)生連續(xù)變形而不破壞，當外力撤消，能保持獲得的變形的能力。軟化點是表示瀝青溫度敏感性的指標，是指瀝青的黏性和塑性隨溫度變化而改變程度的性能。軟化點高，反映需要在較高溫度作用下，才會發(fā)生瀝青的黏性流動，說明在這樣的使用狀態(tài)下，瀝青的塑性和粘性改變程度不大，即溫度敏感性小。若在相同使用條件下，瀝青的軟化點低，則塑性和粘性變化大，瀝青的溫度敏感性大。2.石油瀝青的三大指標是什么？分別表示瀝青的什么性質(zhì)？如何測定？針人度、延度、軟化點統(tǒng)稱為瀝青的“三大指標”3.石油瀝青的標號主要是根據(jù)瀝青的針入度劃分的。標號由小到大，瀝青性質(zhì)表現(xiàn)為黏性逐漸降低、塑性增大、溫度敏感性增大。選用石油瀝青的原則是根據(jù)工程性質(zhì)（房屋、道路、防腐）及當?shù)貧夂驐l件、所處工程部位（層面、地下）來選用。在滿足上述要求的前提下，盡量選用標號高的石油瀝青，以保證有較長的使用年限。這是因為標號高的瀝青比標號低的瀝青含油分多，其揮發(fā)、變質(zhì)所需時間較長，不易變硬，所以抗老化能力強，耐久性好。但是標號太高瀝青也會出現(xiàn)軟化點較低的現(xiàn)在，在高溫環(huán)境下使用就會出現(xiàn)流淌等現(xiàn)在，所以說瀝青不是標號越高質(zhì)量越好。

3.石油瀝青的標號主要是根據(jù)瀝青的針入度劃分的。標號由小到大第二節(jié)其他瀝青其他瀝青改性瀝青乳化瀝青煤瀝青第二節(jié)其他瀝青其他瀝青改性瀝青乳化瀝青煤瀝青一、煤瀝青煤瀝青是煙煤煉焦或制煤氣時，從干餾所揮發(fā)的物質(zhì)中冷凝出煤焦油，將焦油再繼續(xù)蒸餾提取輕油、中油及重油后所剩的殘渣，即是煤瀝青。根據(jù)干餾溫度的不同，分為：高溫煤焦油——路用煤焦油，及低溫煤焦油兩類。1.煤瀝青的化學組成和結構特點1）化學組成①游離碳（自由碳）：增加瀝青的黏滯性、提高熱穩(wěn)定性②樹脂：硬樹脂：黏滯性軟樹脂：塑性③油分：流動性一、煤瀝青煤瀝青是煙煤煉焦或制煤氣時，從干餾2）煤瀝青的結構——膠體分散系此外，煤瀝青中還含有少量堿性物質(zhì)（吡啶、喹啉等）和酸性物質(zhì)（酚），酚有毒且能溶于水。煤瀝青中的酸性物質(zhì)都屬表面活性物質(zhì)，其含量高于石油瀝青。所以煤瀝青表面活性比石油瀝青高，與石料黏結力好。2.煤瀝青的技術性質(zhì)和技術標準

1）煤瀝青的技術性質(zhì)與石油瀝青的差異：

①煤瀝青含有較多不飽和的碳氫化合物，化學穩(wěn)定性差，所以大氣穩(wěn)定性差，易老化。②煤瀝青含有較多的游離碳，塑性較差，使用時易因受力變形而開裂。2）煤瀝青的結構——膠體分散系此外，煤瀝青中還③可溶性樹脂含量多，受熱易軟化，所以溫度穩(wěn)定性差。④煤瀝青所含的酸、堿性物質(zhì)都是表面活性物質(zhì)，與礦料的粘結力較強。⑤煤瀝青含有酚、蒽油等有毒物質(zhì)，防腐性能好。⑥煤瀝青的密度比石油瀝青大。由于煤瀝青的主要技術性質(zhì)比石油瀝青差，但煤瀝青與礦料的黏結性好，適量摻入石油瀝青中，可增強石油瀝青的黏結力，但不應隨意混合，否則產(chǎn)生沉渣、變質(zhì)等現(xiàn)象，黏結性急劇下降甚至完全失去粘結力。③可溶性樹脂含量多，受熱易軟化，所以溫2）煤瀝青的技術指標⑴黏度：用標準黏度計測量。與液體瀝青一樣。⑵蒸餾試驗餾分含量及殘渣性質(zhì)：測定試樣受熱時，在規(guī)定溫度范圍內(nèi)蒸出的餾分含量，及蒸餾后殘留物的含量。餾分含量的限制控制了煤瀝青由于蒸發(fā)而老化的安全性；殘渣性質(zhì)試驗保證了煤瀝青殘渣具有適宜的黏結性。⑶煤瀝青焦油酸含量：導致路面強度降低，且有毒，在瀝青中的含量必須加以限制。⑷含萘量：萘是有害物且易升華，有毒，能加速老化，萘易使瀝青失去塑性。含量越低越好。⑸甲苯不溶物：瀝青中不溶于甲苯的物質(zhì)。⑹水分：過量的水分造成瀝青損失，易引起火災。3.煤瀝青與石油瀝青的鑒別（見后頁表）2）煤瀝青的技術指標3.煤瀝青與石油瀝青的鑒別（見后頁表）鑒別方法石油瀝青煤瀝青相對密度接近1.01.25–1.28燃燒煙少，無色，無毒煙多，黃色，臭味大，有毒顏色呈輝亮褐色濃黑色溶解試驗可溶于汽油或煤油難溶于汽油或煤油捶擊韌性較好，有彈性感，不易碎韌性差，較脆大氣穩(wěn)定性較高較低抗腐蝕性弱強石油瀝青和煤瀝青的簡易鑒別方法鑒別方法石油瀝青煤瀝青相對密度接近1.01.25–1.二、乳化瀝青1.概述1）定義：石油瀝青與水在乳化劑、穩(wěn)定劑等的作用下，經(jīng)乳化加工制的的均勻瀝青產(chǎn)品，在常溫下具有較好的流動性。

2）優(yōu)點：

①冷態(tài)施工，操作方便，節(jié)約能源②可在潮濕地基上施工（與濕集料拌和，具有足夠的黏結力）③無毒、無臭、施工安全，環(huán)保、污染少3）缺點：

①穩(wěn)定性差，貯存期不超過半年（貯存期長易產(chǎn)生分層）②修筑路面成型期長二、乳化瀝青1.概述3）缺點：2.組成材料乳化瀝青=瀝青+乳化劑+穩(wěn)定劑+水1）瀝青（主要組成材料，占55-70﹪）2）乳化劑（關鍵材料）

⑴瀝青乳化劑是表面活性劑的一種類型，分子結構中的親水基團和親油基團能使互不相容的瀝青與水連接起來。⑵分類按親水基在水中是否電離分：離子型和非離子型乳化劑；離子型乳化劑又分為：陰離子型、陽離子型和兩性離子型乳化劑。2.組成材料乳化瀝青=瀝青+乳化劑+穩(wěn)定劑+3）穩(wěn)定劑

⑴作用：為了儲存或施工時增加瀝青的穩(wěn)定性⑵分類：有機穩(wěn)定劑和無機穩(wěn)定劑⑶用量：為瀝青乳液的0.1﹪

-0.15﹪4）水

⑴作用：起潤濕、溶解及化學反應的作用。(2)要求：不含雜質(zhì)，對硬度也有要求，不能含鈣離子過多(3)用量：30﹪

-70﹪3）穩(wěn)定劑3.乳化瀝青的形成機理1）乳化劑降低界面能的作用2）增強界面膜的保護作用3）界面電荷穩(wěn)定作用乳化劑在瀝青微滴表面形成界面膜4.乳化瀝青技術性質(zhì)和技術要求瀝青能均勻穩(wěn)定地分散在乳化劑水溶液中，主要原因有：3.乳化瀝青的形成機理1）乳化劑降低界面能的作用乳化劑在瀝青5.乳化瀝青的分裂機理1）分裂：從乳液中分裂出來的瀝青微滴在集料表面凝結成一層連續(xù)的瀝青薄膜。2）乳液分裂的外觀特征：瀝青由棕褐色變成黑色3）分裂原因：①乳液與集料表面的吸附作用②水分的蒸發(fā)作用6.乳化瀝青的應用1）灑布法：如透層、粘層、表面處治或貫入式瀝青碎石路面2）拌和法：稀漿封層或冷拌瀝青混合料5.乳化瀝青的分裂機理1）分裂：從乳液中分裂出來的瀝青微滴在透層：為使瀝青面層與非瀝青材料基層結合良好，在基層上噴灑液體石油瀝青、乳化瀝青、煤瀝青而形成的透入基層表面一定深度的薄層。粘層：為加強路面瀝青層與瀝青層之間、瀝青層與水泥混凝土路面之間的粘結而灑布的瀝青材料薄層。稀漿封層：用適當級配的石