第四章瀝青材料

第四章瀝青材料

二、分類瀝青焦油瀝青地瀝青石油瀝青天然瀝青煤瀝青頁巖瀝青等一、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(fù)雜的碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘傺苌锏幕旌衔铩?/p>

第二節(jié)石油瀝青

Petroleumasphalt

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%）；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%）

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(yīng)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)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(xué)組成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，工程上常將瀝青所含烴類化合物中化學(xué)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。油分：使瀝青具有流動性樹脂：提高瀝青的塑性和粘附性酸性樹脂：是一種表面活性物質(zhì)，能增強瀝青與砂質(zhì)材料表面的粘附性。瀝青質(zhì)：提高瀝青的粘性、耐熱性，但能降低瀝青的塑性1.三組分分析法

油分、樹脂、瀝青質(zhì)2.四組分分析法

瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分、膠質(zhì)3.瀝青的含蠟量（對路面性能的影響）

高溫時，石蠟變軟，導(dǎo)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(dǎo)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，使路面石子與瀝青產(chǎn)生剝落，石蠟的存在還會降低瀝青路面的抗滑性能。四、石油瀝青的結(jié)構(gòu)1.膠體理論瀝青的膠體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)類型（三種）

a、溶膠型結(jié)構(gòu)b、溶－凝膠型結(jié)構(gòu)c、凝膠型結(jié)構(gòu)溶膠結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)含量少，飽和分和芳香分、膠質(zhì)多。凝膠結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)含量較多，并有相應(yīng)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(jié)構(gòu)：適中（理想結(jié)構(gòu)）。3.膠體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)類型五、石油瀝青的技術(shù)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(xué)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(shù)指標(biāo)：針入度、黏度瀝青絕對黏度概念圖針入度penetration

針入度試驗適用于測定黏稠石油瀝青稠度，針入度劃分瀝青技術(shù)等級的重要指標(biāo)。

1）定義：在規(guī)定的溫度和時間內(nèi)，附加一定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)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粘度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、煤瀝青和乳化瀝青等的粘度）2）試驗方法：標(biāo)準(zhǔn)粘度計法3）表示方法：eg：4）結(jié)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。道路標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)：延度4）試驗：延度儀測定

延度試件結(jié)論：瀝青延度越大，塑性越好，柔性和抗斷裂性能越好。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：指瀝青的黏結(jié)性和塑性隨溫度升降而變化的性能。

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(zhuǎn)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(biāo)：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。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(xué)變化，使瀝青的化學(xué)組成及性質(zhì)相應(yīng)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)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(biāo):主要是閃點和燃點。閃點：指加熱瀝青揮發(fā)出可燃?xì)怏w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℃。

6.溶航解度定義：石撤油瀝青在態(tài)三氯乙烯含中溶解的葛百分率。振（用以確定渠瀝青含有對筑路有紀(jì)利的有效責(zé)成分的百諒分含量）7.含族水量含水危倉害：1.影巡壽響施工飽速度2.加熱煙時“溢鍋窗”易引起株火災(zāi)3.造反成材料裳損失解決措施晉：在熔化瀝馳青時，加腦快攪拌速可度，促進撐水分蒸發(fā)已，控制加熱溫度耐。粘稠瀝青寶用水分測嬸定儀測定洽，液體瀝焦青可直接淹抽提。8.隸其他性殼能指標(biāo)（1）汪針入度互指數(shù)：是表征瀝陣青感溫性栽和膠體結(jié)索構(gòu)的指標(biāo)提，也可采用針入胳度指數(shù)底（PI跪）值判愉別瀝青燙的膠體貓結(jié)構(gòu)狀戀態(tài)。則：A-針巧入度溫起度感應(yīng)級性系數(shù)針入度承指數(shù)當(dāng)PI<戒-2濾溶膠型結(jié)狼構(gòu)PI>眨+2塞凝膠厚型結(jié)構(gòu)PI=枝-2～伏+2獻溶袖凝膠型且結(jié)構(gòu)（2）寄勁度模陡量定義：屢表示瀝艙青的黏太性和彈移性聯(lián)合脆效應(yīng)的及指標(biāo)。根據(jù)瀝青釣材料的針丑入度指數(shù)繪(PI)妖、軟化點三、路面溫柳度及荷載刷作用時間框等因素，串可通過勁個度模量諾幅模圖獲得蛋瀝青的勁舌度模量。對于某頑一給定輕瀝青材泥料而言脆，彈性院變形部勝分和永返久變形飛部分的騾比例，妨取決于紡應(yīng)力、惹荷載作頌用時間鉤和溫度喜。瀝青的勁較度與溫度翻、荷載作臨用時間和澇瀝青的流典變類型等省參數(shù)有關(guān)年，故：試驗方恩法：水痰煮法和印水浸法（3）恰黏附性與瀝青及副集料性質(zhì)誤有關(guān)，一鐘般應(yīng)優(yōu)先恒使用堿性位集料（4）屯老化瀝青在自脂然因素作沉用下，產(chǎn)芬生不可逆坡的化學(xué)變揮化，導(dǎo)致容路用性能鈴劣化，稱碧之為老化語。其組分變祖化規(guī)律為裹：油分樹脂拆瀝青質(zhì)飽和分不芳香分動膠質(zhì)杰瀝青質(zhì)瀝青老光化后針訊入度減循少，延某度降低愁，軟化賢點升高釀，絕對礦黏度提彈高，脆聲點降低讓等。1.道缺路石油老瀝青的定技術(shù)標(biāo)淋準(zhǔn)六、石油且瀝青的技站術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2.道銳路液體哀石油瀝牲青的技尸術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（1）分沃級：A、隔B、C三裙級（2）溫標(biāo)號：餓根據(jù)針魯入度劃耍分七個者標(biāo)號。隨著牌遞號增加找，瀝青報的稠度工減小（聯(lián)針入度范增加）蠟，塑性躺增加（瞧延度增拐大），均而溫度掙敏感性掌增大（猛軟化點腐降低）各。按其凝昂結(jié)速度邊分快凝肉、中凝遣、慢凝炸三個等辦級第二節(jié)幻玉其他瀝驗青其他瀝青改性瀝青乳化瀝青煤瀝青一、煤瀝證青煤瀝青克是煙煤燙煉焦或姑制煤氣帖時，從吉干餾所存揮發(fā)的嚇物質(zhì)中巷冷凝出除煤焦油拴，將焦初油再繼幫續(xù)蒸餾養(yǎng)得輕油業(yè)、中油葡及重油碰后所剩晶的殘渣堆，即是性煤瀝青納。根據(jù)干餾嗚溫度的不帳同，分為息：高溫煤貿(mào)焦油——孔路用煤焦顫油，及低僵溫煤焦油挎兩類。1.煤瀝番青的化學(xué)邪組成和結(jié)煎構(gòu)特點1）化鉛學(xué)組成①游離獨碳（自由域碳）：增泛加瀝青的瘋黏滯性、因提高熱穩(wěn)嚷定性②樹脂鄙：硬樹脂狡：黏滯性軟樹脂郵：塑性③油分憶：流動性2）煤創(chuàng)瀝青的備結(jié)構(gòu)—炭—膠體近分散系此外，煤威瀝青中還費含有少量珍堿性物質(zhì)蒜（吡啶、蒜喹啉等）腎和酸性物糖質(zhì)（酚）拉，酚有毒拔且能溶于豬水。煤瀝青中放的酸性物侍質(zhì)都屬表開面活性物境質(zhì)，其含頌量高于石曲油瀝青。我所以煤瀝睛青表面活董性比石油驢瀝青高，長與石料黏盾結(jié)力好。2.煤肺瀝青的歌技術(shù)性咐質(zhì)和技蒜術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1）煤方瀝青的爪技術(shù)性鳳質(zhì)與石油瀝李青的差異甜：①煤瀝愚青含有該較多不范飽和的暖碳?xì)浠u合物，暗化學(xué)穩(wěn)鞋定性差學(xué)，所以回大氣穩(wěn)慮定性差葡。②煤瀝嶺青含有檔較多的終游離碳惰，塑性舒較差，扭使用時進易因受鍛力變形慌而開裂醫(yī)。③可溶港性樹脂舒含量多晉，受熱午易軟化茅，所以宜溫度穩(wěn)珠定性差熊。④煤瀝籍青所含寸的酸、初堿性物鎖質(zhì)都是資表面活振性物質(zhì)釀，與礦肆料的粘印結(jié)力較與強。⑤煤瀝青險含有酚、壟蒽油等有濤毒物質(zhì)，采防腐性能挨好。⑥煤瀝震青的密林度比石云油瀝青螞大。由于煤瀝繩青的主要拐技術(shù)性質(zhì)及比石油瀝瀉青差，但宜煤瀝青與覺礦料的黏母結(jié)性好，匯適量摻入號石油瀝青旺中，可增伐強石油瀝書青的黏結(jié)垃力，但不險應(yīng)隨意混條合，否則培產(chǎn)生沉渣艇、變質(zhì)等素現(xiàn)象，黏照結(jié)性急劇煉下降甚至感完全失去鏟粘結(jié)力。2）煤瀝義青的技術(shù)輝指標(biāo)⑴黏度陡：用標(biāo)準(zhǔn)黏由度計測量健。與液體矩瀝青一樣攤。⑵蒸炎餾試驗濃餾分含膨量及殘和渣性質(zhì)慢：測定試樣萄受熱時，黑在規(guī)定溫堆度范圍內(nèi)飾蒸出的餾陸分含量，論及蒸餾后迅殘留物的匠含量。餾分含鏈量的限析制控制調(diào)了煤瀝持青由于購蒸發(fā)而牛老化的植安全性垃；殘渣性貢質(zhì)試驗德保證了古煤瀝青幅殘渣具雹有適宜棒的黏結(jié)同性。⑶煤瀝煩青焦油酸流含量：導(dǎo)致路賀面強度襪降低，歲且有毒石，在瀝銀青中的親含量必自須加以萄限制。⑷含建萘量：萘是有溝害物且路易升華潮，有毒車，能加鍋速老化煩，萘易桶使瀝青虜失去塑像性。含嚼量越低鉤越好浙。⑸甲苯不急溶物：瀝青中不脊溶于甲苯訴的物質(zhì)。⑹水分：過量的水譯分造成瀝蜘青損失，解易引起火爐災(zāi)。3.煤瀝項青與石油久瀝青的鑒站別（見后棚頁表）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，有毒氣味常溫下無刺激性氣味常溫下有刺激性臭味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往和煤瀝青艘的簡易鑒歐別方法二、乳弓化瀝青1.概著述1）定義守：石油瀝托青與水在涂乳化劑、鑄穩(wěn)定劑等豆的作用下葬，經(jīng)乳化加工制的烏的均勻瀝濟青產(chǎn)品，袍在常溫下階具有較好需的流動性弓。2）優(yōu)堆點：①冷態(tài)脅施工，善操作方蹲便，節(jié)熊約能源②可在潮庭濕地基上某施工（與還濕集料拌烘和，具有燃足夠的黏偉結(jié)力）③無夾毒、無厚臭、施莊工安全險，環(huán)保戶、污染逆少3）缺骨點：①穩(wěn)定予性差，樂貯存期鍬不超過愛半年（臭貯存期肥長易產(chǎn)辨生分層女）②修筑路習(xí)面成型期代長2.組姓成材料乳化瀝痕青=快瀝青綢+萌乳化劑象+釀穩(wěn)定劑我+習(xí)水1）瀝青（主要組凈成材料，去占55-內(nèi)70﹪）2）乳甩化劑（關(guān)鍵材援料）⑴瀝青乳勾化劑是蠟表面活攤性劑的多一種類掛型，分代子結(jié)構(gòu)稀中的親究水基團和蓋親油基筆團能使沈互不相道容的瀝密青與水潮連接起遺來。⑵分旱類按親水基桶在水中是映否電離分養(yǎng)：離子型樹和非離子冒型乳化劑捕；離子型乳品化劑又分顧為：陰離公子型、陽傘離子型和杏兩性離子鏡型乳化劑冠。3）穩(wěn)定掌劑⑴作用呈：為了儲專存或施禁工時增太加瀝青鄭的穩(wěn)定季性⑵分類悠：有機圖穩(wěn)定劑乏和無機轉(zhuǎn)穩(wěn)定劑⑶用量：戒為瀝青乳蕉液的0.似1﹪-0.將15﹪4）水⑴作用憤：起潤花濕、溶禾解及化醉學(xué)反應(yīng)伏的作用離。(2)勾要求：不含雜質(zhì)驅(qū)，對硬度筐也有要求僵，不能含禍鈣離子過綠多(3)用午量：30﹪-70岸﹪3.乳該化瀝青蝦的形成繳機理1）乳吧化劑降通低界面濁能的作震用2）增強制界面膜的號保護作用3）界及面電荷脹穩(wěn)定作倡用乳化劑膠在瀝青凱微滴表裝面形成鑒界面膜4.乳化禾瀝青技術(shù)凳性質(zhì)和技假術(shù)要求瀝青能均蠻勻穩(wěn)定地何分散在乳沸化劑水溶宿液中，主它要原因有染：5.乳化愛瀝青的分幻玉裂機理1）分裂諒：從乳液中明分裂出來咽的瀝青微臟滴在集料策表面凝結(jié)于成一層連續(xù)企的瀝青薄杠膜。2）乳財液分裂攤的外觀贈特征：瀝青由味棕褐色怎變成黑剪色3）分旱裂原因殃：①乳液肥與集料猾表面的帽吸附作遼用②水分億的蒸發(fā)倍作用6.乳睛化瀝青獅的應(yīng)用1）灑輸布法：如透層、嘗粘層、表引面處治或慮貫入式瀝批青碎石路黨面2）拌借和法：如瀝青藥碎石或途瀝青混炕合料路祝面三、改性湖瀝青1.定倆義為了提絞高瀝青夾混合料鄰的路用貴性能，嫌摻加某私些高分春子化合揉物或其萄他填料準(zhǔn)等外摻肯劑，或協(xié)采取對響瀝青輕貼度氧化膨加工等步措施，耐使瀝青蟻的性能維得以改柿善而制勵成的瀝喘青結(jié)合零料。2.改性嬸劑的種類1）聚邀合物類然（橡燈膠類、剪熱塑性衡橡膠類蔬、樹脂還類）2）纖宣維類3）固廚體顆粒駝類4）粘附豈性改性劑5）耐摟老化改稠性劑（碰常用的渣是碳黑索）等一、填空刺題1.道則路粘稠壓石油瀝拖青的“豪三大指垂標(biāo)”指彩的是、和，其表疼征的技懶術(shù)性質(zhì)暮分別為、和，其單位羅分別為、和。2.瀝青煉的粘滯性伍對于粘稠宅瀝青用表示，易液體瀝蘭青用表示。3.石油麗瀝青的結(jié)還構(gòu)有、和三種類稈型，判祝定其結(jié)怪構(gòu)類型感的依據(jù)聰是，路用帽優(yōu)質(zhì)瀝咱青屬于結(jié)構(gòu)。課堂訓(xùn)練4.石油分瀝青的溫踏度穩(wěn)定性映用和表示。5.我國肥道路石油鐵瀝青的標(biāo)賤號是按劃分的。黏度表示前方式C（順t，d）斤中，t懇表示，d表示。6.乳院化瀝青斤的組成盛材料有、、和。7.表徹征石油端瀝青安崇全性的換指標(biāo)有和。8.石捎油瀝青帝按四組速分分析精法可分辮離為、、和。二、選擇核題1.以旬下哪項這對瀝青腥的描述緊有誤（晶）A.是有汁機膠凝材弓B.常溫答下是固體呈或半固體C.可溶至于三氯乙職烯等有機膊溶劑飲D.顏色慎通常為黑