第八章沥青及沥青混合料解读.ppt

6.沥青和沥青混合料 6.1 沥青材料 6.2 沥青混合料 学习目标： 掌握沥青材料的基本组成、工程性质及测定方法；了解主要沥青制品及其用途。 掌握沥青混合料配合比，包括矿质材料配合比的设计和配制；了解沥青混合料使用要点。 6.1 沥青材料 6.1.1沥青的分类与基本组成结构 1.沥青的分类 沥青材料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫，氮）的衍生物所组成的混合物。 沥青材料按其在自然界中的获得方式可分为二大类： （1）地沥青：天然沥青；石油沥青。 （2）焦油沥青：煤沥青；页岩沥青。 沥青主要用于道路工程以及防潮、防水、防腐蚀材料。 2.沥青的基本组成结构 （1）石油沥青的基本组成 石油沥青是由石油经蒸馏、吹氧、调和等工艺加工得到的残留物。 化学组分分析就是将沥青分离为几个化学性质相近，而且具有某些共同特征的部分划分为一组，这些组就称为“组分”。 将沥青分离为油分、树脂和沥青质等三组分。 油分赋予沥青以流动性，其含量直接影响沥青的柔软性、抗裂性及施工难度； 树脂主要使沥青具塑性和粘性； 沥青质决定沥青的粘结力、粘度和温度稳定性，以及沥青的硬度、软化点等。 2）石油沥青的胶体结构 胶体结构的形成：沥青的胶体结构是以沥青质为胶核，树脂和油分被吸附其表面，并逐渐向外扩散形成胶团，胶团再分散于油分中。 胶体结构类型： A.溶胶结构——具有较好的自愈性和低温变形能力，但温度稳定性较差。 B.溶-凝胶结构——在高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的形变能力。 C.凝胶结构——具有温度稳定性较好，但低温变形能力较差。 6.1.2沥青的主要性质及其测试方法 1.沥青的主要性质及测试方法 （1）粘滞性 石油沥青的粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。也可以说，它反映了沥青软硬、稀稠的程度。是划分沥青牌号的主要技术指标。 液体石油沥青的粘滞性用粘滞度（也称标准粘度）指标表示，它表征了液体沥青在流动时的内部阻力；对于半固体或固体的石油沥青则用针入度指标表示，它反映了石油沥青抵抗剪切变形的能力。 粘滞度是在规定温度t（通常为20℃、25℃、30℃或60℃），规定直径d（为3mm、5mm或者10mm）的孔流出50㎝３沥青所需的时间秒数T。常用符号“ ”表示。粘滞度测定示意图见下图。 针入度是在规定温度25℃条件下，以规定100 g的标准针，在规定时间5s 内贯入试样中的深度（1/10mm为1度）表示。针入度测定示意图见下图。显然，针入度越大，表示沥青越软，粘度越小。 一般，地沥青质含量高，有适量的树脂和较少的油分时，石油沥青粘滞性大。温度升高，其粘性降低。 （2）塑性 塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后的形状不变的性质。 石油沥青的塑性用延度指标表示。沥青延度是把沥青试样制成 ∞字形标准试模（中间最小截面积为1㎝２）在规定的拉伸速度（5cm/min）和规定温度（25℃）下拉断时的伸长长度，以cm为单位。延度指标测定的示意图见下图。延度值愈大，表示沥青塑性愈好。 一般，沥青中油分和地沥青质适量，树脂含量越多，延度越大，塑性越好。温度升高，沥青的塑性随之增大。 （3）温度敏感性 温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。 1）软化点 软化点是指沥青由固态转变为具有一定流动性膏体的温度，可采用环球法测定（见上图）。 沥青软化点不能太低，不然夏季易融化发软；但也不能太高，否则不易施工，并且品质太硬，冬季易发生脆裂现象。石油沥青温度敏感性与地沥青质含量和蜡含量密切相关。地沥青质增多，温度敏感性降低。工程上往往用加入滑石粉、石灰石粉或其它矿物填料的方法来减小沥青的温度敏感性。沥青中含蜡量多时，其温度敏感性大。 2）针入度指数 沥青针入度值的对数与温度具有线性关系： 则沥青的针入度指数PI可按下式计算： 按针人度指数可将沥青划分为三种胶体结构，即 针人度指数Ｐ．Ｉ．＜－２者为溶胶结构； 针入度指数Ｐ．Ｉ．＞＋２者为凝胶结构； 针人度指数Ｐ．Ｉ．＝一２～十２者为溶凝胶结构。 （4）大气稳定性 大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。 在大气因素的综合作用下，沥青中的低分子量组分会向高分子量组分转化递变，即油分一树脂—地沥青质。由于树脂向地沥青质转化的速度要比油分变为树脂的速度快得多，因此石油沥青会随时间进展而变硬变脆，亦即“老化”。 石油沥青的大气稳定性以沥青试样在加热蒸发前后的“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比”来评定。其测定方法是：先测定沥青试样的质量及其针入度，然后将试样置于烘箱中，在160℃下加热蒸发5h，待冷却后再测定其质量和针入度，则 蒸发损