公路養(yǎng)護(hù)常用材料-瀝青材料

路基路面養(yǎng)護(hù)常用材料——瀝青材料單元一公路路基路面養(yǎng)護(hù)常用材料本單元主要內(nèi)容第一節(jié)砂石材料第二節(jié)石灰、水泥第三節(jié)瀝青及瀝青混合料一、瀝青材料瀝青材料是由一些極其復(fù)雜的高分子碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘?氧、硫、氮)衍生物；組成的混合物。瀝青在常溫下呈黑色或黑褐色的固體、半固體或液體，能夠溶于二硫化碳、氯仿、苯等多種有機(jī)溶劑。在土木工程中主要用于生產(chǎn)防水材料和鋪筑瀝青路面。瀝青地瀝青天然瀝青由地表或巖石中直接采集、提煉加工后得到的瀝青石油瀝青由提煉石油的殘留物制得的瀝青，其中包含石油中所有的重組份焦油瀝青頁巖瀝青由頁巖焦油蒸餾后的殘留物制取的瀝青煤瀝青由煤焦油蒸餾后的殘留物制取的瀝青（一）石油瀝青按加工方法：直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑瀝青。01按用途不同：道路石油瀝青；建筑石油瀝青；普通石油瀝青。03按原油成分：多蠟瀝青、瀝青基瀝青、混合基瀝青。021、分類（一）石油瀝青另外，石油瀝青中還含有2-3%的瀝青碳和似碳物，能夠降低瀝青的黏結(jié)力。2、石油瀝青的組分組分狀態(tài)顏色密度g/cm3含量%作用油分粘性液體淡黃-紅褐色小于140-60使瀝青具流動(dòng)性樹脂粘稠狀物體黃-黑色略大于115-30中性：使瀝青具粘結(jié)性、塑性和可流動(dòng)性酸性：增加瀝青與礦物表面的粘附性地瀝青質(zhì)無定形固體粉末深褐-黑色大于110-30能提高瀝青的粘性和耐熱性，將降低瀝青的塑性，使瀝青變得硬脆（一）石油瀝青高溫時(shí)會(huì)使瀝青發(fā)軟、導(dǎo)致瀝青路面高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍；(1)2、石油瀝青的組分注意：蠟是瀝青中的有害成分,會(huì)給高含蠟量瀝青制備的路用瀝青混合料路用性能帶來不良的影響，我國規(guī)定含蠟量不大于3％。低溫會(huì)使瀝青變得脆硬，導(dǎo)致路面低溫抗裂性能降低，出現(xiàn)裂縫；(2)（一）石油瀝青會(huì)使瀝青石料間的黏附力降低，有水的條件下會(huì)使路面石子產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，造成破壞；(3)2、石油瀝青的組分注意：蠟是瀝青中的有害成分,會(huì)給高含蠟量瀝青制備的路用瀝青混合料路用性能帶來不良的影響，我國規(guī)定含蠟量不大于3％。降低路面的抗滑性能，影響行車安全。(4)在石油瀝青中，油分和樹脂可以互溶，樹脂可以浸潤地瀝青質(zhì)，在地瀝青質(zhì)表面形成樹脂薄膜。其結(jié)構(gòu)是以地瀝青質(zhì)為核心，周圍吸附部分樹脂和油分，構(gòu)成溶團(tuán)，無數(shù)溶團(tuán)分散在油分中形成膠體結(jié)構(gòu)。（一）石油瀝青3、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)瀝青中的油分和樹脂可以互溶，而只有樹脂才能浸潤地瀝青質(zhì)。由于三大組分含量的變化，使石油瀝青具有三種結(jié)構(gòu)：溶膠結(jié)構(gòu)、溶膠——凝膠結(jié)構(gòu)、凝膠結(jié)構(gòu)。地瀝青質(zhì)樹脂（與油分無界面）油分（一）石油瀝青3、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)（1）溶膠結(jié)構(gòu)（一）石油瀝青3、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)地瀝青較少時(shí)，油分及樹脂含量較多，地瀝青質(zhì)在膠體結(jié)構(gòu)中運(yùn)動(dòng)較為自由。特點(diǎn)：粘性小，流動(dòng)性大，塑性好，但溫度穩(wěn)定性。（2）溶膠-凝膠結(jié)構(gòu)（一）石油瀝青3、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)地瀝青含量少于凝膠結(jié)構(gòu)，又含適量的油分和樹脂，它們組成的膠團(tuán)之間有一定的吸引力。在常溫下結(jié)構(gòu)和性質(zhì)介于以上兩者之間。高溫時(shí)具有較低的感溫性，低溫時(shí)具有較好的變形能力。（2）溶膠-凝膠結(jié)構(gòu)（一）石油瀝青3、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)大多數(shù)優(yōu)質(zhì)瀝青屬于溶膠——凝膠結(jié)構(gòu)，常溫下粘稠的石油瀝青即為此結(jié)構(gòu)。（3）凝膠結(jié)構(gòu)（一）石油瀝青3、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)當(dāng)?shù)貫r青含量增多，油分和樹脂相對(duì)較少時(shí)，膠團(tuán)相互吸引力增大，相互移動(dòng)較困難，地瀝青質(zhì)成為不規(guī)則網(wǎng)狀的凝膠結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：彈性和粘性較高，溫度穩(wěn)定性較好，流動(dòng)性、塑性差。（3）凝膠結(jié)構(gòu)（一）石油瀝青3、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)溶膠型瀝青粘性小而流動(dòng)性大，溫度穩(wěn)定性較差在道路工程中很少采用，多為建筑瀝青。修筑現(xiàn)代高等級(jí)公路路面的瀝青，都應(yīng)屬于溶膠－凝膠型瀝青。石油瀝青是憎水材料，幾乎完全不溶于水，而且本身構(gòu)造致密，加之與礦物材料有很好的黏結(jié)力，能緊密黏附于礦物材料表面。它還具有一定的塑性，能適應(yīng)材料與構(gòu)件的變形，所以具有良好的防水性。3、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（1）防水性石油瀝青的粘滯性又稱黏性。常用黏滯度表示流態(tài)瀝青的黏性，用針入度表示固態(tài)或半固態(tài)瀝青的黏性。瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生相互位移的抵抗變形的能力。它是瀝青材料最為重要的性質(zhì)。工程上，對(duì)于半固體或固體的石油瀝青用針入度指標(biāo)表示。針入度是劃分瀝青標(biāo)號(hào)的重要依據(jù)。3、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（2）黏滯性塑性指石油瀝青在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后，仍能保持變形后的形狀的性質(zhì)。瀝青的塑性對(duì)沖擊振動(dòng)荷載有一定吸收能力，并能減少摩擦?xí)r的噪聲，故瀝青是一種優(yōu)良的道路路面材料。石油瀝青的塑性用延度來表示。3、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（3）塑性延度測(cè)定是把瀝青制成“８”字形標(biāo)準(zhǔn)試件，置于延度儀內(nèi)25℃水中，以5cm/min的速度拉伸，用拉斷時(shí)的伸長度來表示，單位用cm計(jì)。延度值愈大，表示瀝青塑性越好。塑性與組分和溫度有關(guān)。組分中含樹脂較多時(shí)，塑性好。溫度高，塑性大。3、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（3）塑性溫度敏感性是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能，是瀝青的重要指標(biāo)之一。在瀝青的常規(guī)試驗(yàn)方法中，軟化點(diǎn)試驗(yàn)可作為反映瀝青溫度敏感性的方法。溫度敏感性以軟化點(diǎn)（softeningpoint）指標(biāo)表示。由于瀝青材料從固態(tài)至液態(tài)有一定的變態(tài)間隔，故規(guī)定以其中某一狀態(tài)作為從固態(tài)轉(zhuǎn)變到粘流態(tài)的起點(diǎn)，相應(yīng)的溫度則稱為瀝青的軟化點(diǎn)。3、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（4）溫度敏感性瀝青軟化點(diǎn)一般采用“環(huán)球法”測(cè)定。3、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)（4）溫度敏感性針入度、延度、軟化點(diǎn)是評(píng)價(jià)粘稠石油瀝青路用性能最常用的經(jīng)驗(yàn)指標(biāo)，所以通稱“三大指標(biāo)”。（5）大氣穩(wěn)定性（一）石油瀝青3、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)大氣穩(wěn)定性是指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等因素長期綜合作用下抵抗老化的性能。它是以瀝青試樣在加熱蒸發(fā)前后的“蒸發(fā)損失百分率”和“蒸發(fā)后針入度比”來評(píng)定。蒸發(fā)損失百分率愈小，蒸發(fā)后針入度比愈大，則表示瀝青大氣穩(wěn)定性愈好，亦即“老化”愈慢。由固態(tài)或粘稠態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)檎沉鲬B(tài)(或液態(tài))的溫度間隔較小，夏天易軟化流淌，而冬天易脆裂，即溫度敏感性較大。（二）煤瀝青煙煤干餾時(shí)所揮發(fā)的物質(zhì)冷凝為煤焦油，煤焦油經(jīng)分餾加工，提出各種油質(zhì)后的產(chǎn)品即為煤瀝青。01含揮發(fā)性成分和化學(xué)穩(wěn)定性差的成分較多，在熱、陽光、氧氣等長期綜合作用下，煤瀝青的組成變化較大，易硬脆，即大氣穩(wěn)定性較差。02煤瀝青得特點(diǎn)：含有較多的游離碳，塑性較差，容易因變形而開裂。（二）煤瀝青煤瀝青得特點(diǎn)：煙煤干餾時(shí)所揮發(fā)的物質(zhì)冷凝為煤焦油，煤焦油經(jīng)分餾加工，提出各種油質(zhì)后的產(chǎn)品即為煤瀝青。03因含有蒽、酚等，故有毒性和臭味，防腐能力較好，適用于木材的防腐因含表面活性物質(zhì)較多，與礦料表面的粘附力較好。04二、瀝青混合料瀝青混合料是由礦料(粗集料、細(xì)集料和填料)與瀝青拌和而成的混合料。瀝青混合料是一種粘彈塑性材料，具有良好的力學(xué)性能，一定的高溫穩(wěn)定性和低溫柔性，修筑路面不需設(shè)置接縫，行車較舒適。按礦質(zhì)骨架的結(jié)構(gòu)狀況，其組成結(jié)構(gòu)分為以下三個(gè)類型。二、瀝青混合料(a)懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)(b)骨架空隙結(jié)構(gòu)(c)骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)瀝青混合料高溫穩(wěn)定性不良的主要破壞形式有泛油、推移、擁包、搓板、車轍等。瀝青的高溫粘度越大，與集料的粘附性越好，瀝青混合料的抗高溫變形能力就越高，對(duì)于細(xì)粒式和中粒式密級(jí)配瀝青混合料，適當(dāng)減少瀝青用量有利于抗車轍能力的提高。瀝青混合料作為瀝青路面的面層材料，應(yīng)具有足夠的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗老化性、抗滑性等技術(shù)性能，以保證瀝青路面優(yōu)良的服務(wù)性能，經(jīng)久耐用。二、瀝青混合料1、高溫穩(wěn)定性瀝青路面的常見裂縫包括低溫收縮裂縫和荷載疲勞裂縫兩類。影響瀝青混合料的低溫勁度的最主要因素是瀝青的低溫勁度，瀝青粘度和溫度敏感性是決定瀝青勁度的主要指標(biāo)。瀝青混合料作為瀝青路面的面層材料，應(yīng)具有足夠的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、水穩(wěn)定性、抗老化性、抗滑性等技術(shù)性能，以保證瀝青路面優(yōu)良的服務(wù)性能，經(jīng)久耐用。二、瀝青混合料2、瀝青混合料的低溫抗裂性耐久性包括瀝青混合料的抗老化性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性等綜合性質(zhì)。3、瀝青混合料的耐久性（1）抗老化性瀝青混合料老化取決于瀝青的老化程度，與外界環(huán)境因素和壓實(shí)空隙率有關(guān)。耐久性包括瀝青混合料的抗老化性、水穩(wěn)定性、抗疲勞性等綜合性質(zhì)。3、瀝青混合料的耐久性（2）水穩(wěn)定性瀝青混合料的水穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法：瀝青與集料黏附性試驗(yàn)、浸水試驗(yàn)、凍融劈裂強(qiáng)度試驗(yàn)等。瀝青混合料水穩(wěn)定性的影響因素：其一，瀝青路面的壓實(shí)空隙率過大導(dǎo)致瀝青混合料透水性大、強(qiáng)度降低；其二，瀝青用量不足導(dǎo)致瀝青混合料水穩(wěn)定性降低；其三，瀝青與集料的黏附性不足，從而導(dǎo)致剝落與松散。4、瀝青混合料的抗疲勞性瀝青混合料出現(xiàn)疲勞破壞的重復(fù)應(yīng)力值稱作疲勞強(qiáng)度。瀝青混合料的疲勞試驗(yàn)可分為四類：實(shí)際路面在真實(shí)汽車荷載下的疲勞試驗(yàn)，足尺路面結(jié)構(gòu)在模擬汽車荷載作用下的疲勞試驗(yàn)，試板試驗(yàn)，試驗(yàn)室小型試件疲勞試驗(yàn)。5、瀝青混合料的表面抗滑性瀝青混合料表面抗滑性的影響因素：其一，瀝青路面的微觀構(gòu)造，用集料抗磨光值表征；其二，瀝青路面的宏觀構(gòu)造，用壓實(shí)后路表構(gòu)造深度表征。6、瀝青混合料施工和易性瀝青混合料應(yīng)具備良好的施工和易性，是保證瀝青路面