道路工程材料课件：第二章、沥青材料.ppt

1、下一页下一页上一页上一页道路建筑材料第二章第二章 沥青材料沥青材料 下一页下一页上一页上一页道路建筑材料 第一节第一节 沥青材料概述沥青材料概述一、概念一、概念二、分类二、分类沥沥 青青焦油沥青焦油沥青地沥青地沥青石油沥青石油沥青天然沥青天然沥青煤沥青等煤沥青等粘稠石油沥青粘稠石油沥青液体石油沥青液体石油沥青下一页下一页上一页上一页道路建筑材料第二节第二节 石油沥青石油沥青 Petroleum asphalt 下一页下一页上一页上一页道路建筑材料 油库（沥青罐）油库（沥青罐）下一页下一页上一页上一页道路建筑材料一、生产工艺一、生产工艺二、分类二、分类 1、按原油成分、按原油成分 2、按加工方法

2、、按加工方法 ：直馏沥青、氧化沥青、溶剂沥青和裂化沥青 3、按沥青在常温下的稠度、按沥青在常温下的稠度 4、按用途分类、按用途分类下一页下一页上一页上一页道路建筑材料三、石油沥青的组成三、石油沥青的组成1、三组分分析法、三组分分析法 油分、树脂、沥青质油分、树脂、沥青质2、四组分分析法、四组分分析法 饱和分、芳香分、胶质、沥青质饱和分、芳香分、胶质、沥青质3、四组分的特性、四组分的特性4、蜡含量、蜡含量 (对路面性能的影响）下一页下一页上一页上一页道路建筑材料四、石油沥青的胶体结构四、石油沥青的胶体结构1、胶体结构类型（三种）、胶体结构类型（三种） a、溶胶型结构、溶胶型结构 b、溶凝胶型结构

3、、溶凝胶型结构 c、凝胶型结构、凝胶型结构下一页下一页上一页上一页道路建筑材料、胶体结构的评价方法、胶体结构的评价方法针入度指数（针入度指数（PI）沥青的针入度指数沥青的针入度指数沥青胶体结构类型沥青胶体结构类型 2溶胶 2 2溶凝胶 2凝胶沥青的针入度指数和胶体结构类型沥青的针入度指数和胶体结构类型下一页下一页上一页上一页道路建筑材料五、石油沥青的技术性质五、石油沥青的技术性质1、粘滞性、粘滞性 1）沥青的绝对粘度）沥青的绝对粘度 （动力粘度）（动力粘度） 2）沥青的相对粘度）沥青的相对粘度 （条件粘度）（条件粘度） 技术指标：技术指标：针入度针入度 penetration 粘度粘度 vis

4、cosity 沥青绝对粘度概念图沥青绝对粘度概念图下一页下一页上一页上一页道路建筑材料针入度针入度 penetration 针入度试验适用于测定粘稠石油针入度试验适用于测定粘稠石油沥青稠度，针入度划分沥青标号沥青稠度，针入度划分沥青标号 1）定义）定义 2）表示方法：）表示方法：P T，m，t P为针入度，T为试验温度 m为荷载重，t为贯入时间 3）标准试验条件：）标准试验条件： T = 5、15 、25 、 或35 m = 100g t = 5s P单位为单位为0.1mm 沥青针入度试验示意图沥青针入度试验示意图下一页下一页上一页上一页道路建筑材料 4）试验仪器：）试验仪器： 针入度仪针入度

5、仪 电脑针入度仪电脑针入度仪下一页下一页上一页上一页道路建筑材料电脑针入度仪测定电脑针入度仪测定针入度录像针入度录像下一页下一页上一页上一页道路建筑材料（手动）针入度仪测定（手动）针入度仪测定针入度录像针入度录像下一页下一页上一页上一页道路建筑材料手动针入度仪试验步骤：手动针入度仪试验步骤： 1、检察试验仪器、检察试验仪器 2、调整水温、调整水温 调整水温至调整水温至25 3、调整活动杆位置、调整活动杆位置下一页下一页上一页上一页道路建筑材料4、“三个归零三个归零” （一）（一） （二）（二） （三）（三）下一页下一页上一页上一页道路建筑材料5、针入试验：、针入试验： 平行试验做三次，取平均值

6、平行试验做三次，取平均值作为沥青针入度作为沥青针入度6、针入度表示：、针入度表示： P（ 25、100g、5S) = 读数读数(0.1mm)下一页下一页上一页上一页道路建筑材料粘度粘度 viscosity 1）定义）定义2）试验方法：）试验方法：道路标准粘度计法道路标准粘度计法（适用于测定液体石油沥青、煤沥青和乳化沥青等的粘度）3）表示方法：）表示方法： 以以C Cr r，d d表示表示4 4）结论结论： 相同的温度和流孔条件下，流相同的温度和流孔条件下，流出时间越长，表示沥青粘度越大出时间越长，表示沥青粘度越大下一页下一页上一页上一页道路建筑材料道路标准粘度计道路标准粘度计课堂训练及课后习题

7、课堂训练及课后习题下一页下一页上一页上一页道路建筑材料2、塑性、塑性1）定义）定义2）影响因素）影响因素3）技术指标：）技术指标：延度延度 ductility4）试验：延度仪测定）试验：延度仪测定 延度仪延度仪 延度试件延度试件结论：结论：沥青延度越大，塑性越好，柔性沥青延度越大，塑性越好，柔性 和抗断裂性能越好和抗断裂性能越好下一页下一页上一页上一页道路建筑材料延度试验录像延度试验录像下一页下一页上一页上一页道路建筑材料3、温度稳定性、温度稳定性1）高温敏感性（）高温敏感性（软化点软化点 softening point 表示）表示） 测定方法：环球法软化点仪测定方法：环球法软化点仪环球法的软

8、化点仪环球法的软化点仪2）低温抗裂性（）低温抗裂性（脆点脆点 fraass breaking point 表示）表示） 测定方法：弗拉斯脆点仪测定方法：弗拉斯脆点仪下一页下一页上一页上一页道路建筑材料环球法软化点仪环球法软化点仪测软化点录像测软化点录像下一页下一页上一页上一页道路建筑材料4、加热稳定性、加热稳定性1）定义）定义2）实验方法：沥青的蒸发损失试验）实验方法：沥青的蒸发损失试验 沥青的薄膜加热试验沥青的薄膜加热试验 液体石油沥青蒸馏试验液体石油沥青蒸馏试验5、安全性、安全性1）定义）定义2）指标：）指标：闪点闪点 flash point 3）闪点测定方法：克利夫兰开口杯法（简称）闪点

9、测定方法：克利夫兰开口杯法（简称COC）下一页下一页上一页上一页道路建筑材料6、溶解度、溶解度 solubility 定义：沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率（即有效定义：沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率（即有效 物质含量）物质含量）7、含水量、含水量 试验方法：含水量测定仪测定试验方法：含水量测定仪测定下一页下一页上一页上一页道路建筑材料8、针入度指数、针入度指数 penetration indes1）定义）定义2）计算方法）计算方法3）针入度指数能表征沥青）针入度指数能表征沥青的感温性和胶体结构类型的感温性和胶体结构类型 针入度温度关系图针入度温度关系图9、劲度、劲度10

10、、粘附性、粘附性1）定义）定义2）影响因素）影响因素3）试验方法：水煮法和水浸法）试验方法：水煮法和水浸法下一页下一页上一页上一页道路建筑材料11、耐老化性、耐老化性1）“老化老化”的定义的定义2）影响因素）影响因素3）沥青老化的危害）沥青老化的危害4）耐老化性的评价方法：）耐老化性的评价方法： 薄膜烘箱加热试验（薄膜烘箱加热试验（TFOT） 旋转薄膜加热试验（旋转薄膜加热试验（RTFOT） 压力老化试验（压力老化试验（PAV）下一页下一页上一页上一页道路建筑材料六、石油沥青的技术标准六、石油沥青的技术标准1、道路石油沥青的技术标准、道路石油沥青的技术标准2、道路液体石油沥青的技术标准、道路液

11、体石油沥青的技术标准下一页下一页上一页上一页道路建筑材料沥青洒布车沥青洒布车下一页下一页上一页上一页道路建筑材料热管热管 热洒沥青洒布车热洒沥青洒布车下一页下一页上一页上一页道路建筑材料沥青洒布现场沥青洒布现场课堂训练及课后习题课堂训练及课后习题下一页下一页上一页上一页道路建筑材料第二节第二节 其他沥青其他沥青其他沥青其他沥青改性沥青改性沥青乳化沥青乳化沥青再生沥青再生沥青煤沥青煤沥青下一页下一页上一页上一页道路建筑材料一、改性沥青一、改性沥青 Modified bitumenModified bitumen 1、定义、定义 改性沥青主要用于高速公路，（油水比：60：40）2、改性剂的种类、改

12、性剂的种类 1） 聚合物类 （橡胶类、热塑性橡胶类、树脂类） 2）纤维类 3）固体颗粒类 4）硫磷类 5）粘附性改性剂 6）耐老化改性剂（常用的是碳黑） 下一页下一页上一页上一页道路建筑材料3、改性沥青的生产方法、改性沥青的生产方法1）机械搅拌法2）溶剂法3）胶磨粉法4）胶体磨法 改性沥青生产厂改性沥青生产厂下一页下一页上一页上一页道路建筑材料四川华新改性沥青四川华新改性沥青有限公司录像有限公司录像下一页下一页上一页上一页道路建筑材料 固体式改性沥青设备固体式改性沥青设备 移动式改性沥青设备移动式改性沥青设备 固体式改性乳化沥青设备固体式改性乳化沥青设备 新型改性沥青加温储存设备新型改性沥青加

13、温储存设备下一页下一页上一页上一页道路建筑材料4、SBS与与SBR改性沥青改性沥青1）SBS改性沥青 SBS（苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物）是一种热塑性橡胶共聚物，软化点高软化点高，SBS沥青提高路面的耐久性和高温稳定性沥青提高路面的耐久性和高温稳定性 ，适用于成都、重庆等炎热地区2）SBR改性沥青 SBR（丁苯胶）是橡胶类聚合物，SBR沥青抗低温性能好，软抗低温性能好，软化点低化点低，适用于寒冷地区5、改性沥青的应用、改性沥青的应用下一页下一页上一页上一页道路建筑材料二、乳化沥青二、乳化沥青 Emulsified bitumenEmulsified bitumen1、概述、概述 1）定义）定义

14、2）优点：）优点： 冷态施工，节余能源 可在潮湿地基上施工 无毒、无臭、施工安全，环保、污染少 3）缺点）缺点： 稳定性差，贮存期不超过半年，（贮存期长易产生分层） 修筑路面成型期长 下一页下一页上一页上一页道路建筑材料2、组成材料、组成材料乳化沥青 = 沥青 + 乳化剂 + 稳定剂 + 水 1）沥青）沥青 （主要组成材料，占55-70）2）乳化剂）乳化剂（关键材料） 作用 分类 按离子的类型分类： 阳离子乳化剂 阴离子乳化剂 两性离子乳化剂 非离子乳化剂 按破乳速度分类：快裂型、中裂型、慢裂型下一页下一页上一页上一页道路建筑材料3）稳定剂）稳定剂 作用 分为两类：有机稳定剂和无机稳定剂 用量

15、： 为沥青乳液的0.1-0.154）水）水 作用 用量：30-705）其他材料：）其他材料：酸碱助剂、聚合物改性剂（SBR、SBS、CR等）下一页下一页上一页上一页道路建筑材料3、乳化沥青的形成机理、乳化沥青的形成机理1）乳化剂降低界面能的作用2）增强界面膜的保护作用3）界面电荷稳定作用乳化剂在沥青微滴表面形成界面膜乳化剂在沥青微滴表面形成界面膜4、乳化沥青技术性质和技术要求、乳化沥青技术性质和技术要求下一页下一页上一页上一页道路建筑材料5、乳化沥青的制备、乳化沥青的制备乳化剂乳化剂 水水 制备乳化沥青工艺流程图制备乳化沥青工艺流程图 存存 储储 罐罐 成成 品品 泵泵启动程序：成品泵启动程序

16、：成品泵 乳化机乳化机 乳液泵乳液泵 沥青泵沥青泵停止程序：沥青泵停止程序：沥青泵 乳液泵乳液泵 乳化机乳化机 成品泵成品泵生产产量：每小时十多吨生产产量：每小时十多吨下一页下一页上一页上一页道路建筑材料 乳化剂水溶液的调制乳化剂水溶液的调制 水温控制在60 80 沥青加热沥青加热 加热温度根据沥青的品种、牌号、施工季节和地区而定， 一般温度为120 150 沥青与水比例控制沥青与水比例控制 乳化常用设备：胶体磨乳化常用设备：胶体磨 沥青乳液存放（防止破乳）沥青乳液存放（防止破乳） 1）乳化工艺的主要工序）乳化工艺的主要工序下一页下一页上一页上一页道路建筑材料2）乳化沥青的生产设备）乳化沥青的

17、生产设备下一页下一页上一页上一页道路建筑材料乳液泵乳液泵 沥青泵沥青泵下一页下一页上一页上一页道路建筑材料6、乳化沥青的分裂机理、乳化沥青的分裂机理1）分裂（破乳）2）乳液分裂的外观特征：沥青由棕褐色变成黑色3）分裂影响因素 蒸发作用 乳液与集料表面的吸附作用7、乳化沥青的应用、乳化沥青的应用1）洒布法：）洒布法：如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路面2）拌和法：）拌和法：如沥青碎石或沥青混合料路面下一页下一页上一页上一页道路建筑材料同步沥青碎石封层车同步沥青碎石封层车 稀浆封层车稀浆封层车下一页下一页上一页上一页道路建筑材料三、再生沥青三、再生沥青1、定义、定义2、沥青材料的老化、沥青材

18、料的老化3、沥青的再生、沥青的再生实例：实例：京福高速大修工程山东段第三合同段，沥青路面热再生工程，引进加拿大Dynaire Model8M 现场热再生列车，同时根据国内路面状况，增加一台国产加热车，共有加热车两台，铣刨收料车两台，拌和摊铺车一台。采用两次加热，两次铣刨回收，回收料与20新拌混合料和0.2进口沥青再生剂利用拌和摊铺车实施现场摊铺并碾压成型。 下一页下一页上一页上一页道路建筑材料863计划国产加热车计划国产加热车下一页下一页上一页上一页道路建筑材料 铣刨收料车铣刨收料车下一页下一页上一页上一页道路建筑材料 拌和摊铺车施工拌和摊铺车施工下一页下一页上一页上一页道路建筑材料加热收料机

19、施工加热收料机施工 碾压完毕的路面碾压完毕的路面下一页下一页上一页上一页道路建筑材料 施工完毕即可开放交通施工完毕即可开放交通下一页下一页上一页上一页道路建筑材料四、煤沥青四、煤沥青 Coal Pitch 1、煤沥青的化学组成和结构特点、煤沥青的化学组成和结构特点 1）化学组成）化学组成 游离碳（自由碳）：增加沥青的粘滞性、提高热稳定性 树脂：硬树脂：粘滞性 软树脂：塑性 油分：流动性 2）煤沥青的结构）煤沥青的结构胶体分散系胶体分散系下一页下一页上一页上一页道路建筑材料2、煤沥青的技术性质和技术标准、煤沥青的技术性质和技术标准 1）煤沥青的技术性质 2）煤沥青的技术标准 3）煤沥青在技术性质

20、上与石油沥青的区别3、煤沥青与石油沥青的鉴别（见后页表）、煤沥青与石油沥青的鉴别（见后页表）下一页下一页上一页上一页道路建筑材料鉴别方法鉴别方法石油沥青石油沥青煤沥青煤沥青相对密度相对密度接近接近1.0 1.25 1.28燃烧燃烧烟少，无色，有松香味，无毒烟少，无色，有松香味，无毒烟多，黄色，臭味大，有毒烟多，黄色，臭味大，有毒气味气味常温下无刺激性气味常温下无刺激性气味常温下有刺激性臭味常温下有刺激性臭味颜色颜色呈辉亮褐色呈辉亮褐色浓黑色浓黑色溶解试验溶解试验可溶于汽油或煤油可溶于汽油或煤油难溶于汽油或煤油难溶于汽油或煤油捶击捶击韧性较好，不易碎韧性较好，不易碎韧性差，较脆韧性差，较脆大气稳

21、定性大气稳定性较高较高较低较低康腐蚀性康腐蚀性差差强强石油沥青和煤沥青的简易鉴别方法石油沥青和煤沥青的简易鉴别方法下一页下一页上一页上一页道路建筑材料一、填空题一、填空题1、道路粘稠石油沥青的“三大指标”指的是 、 和 ，其表征的技术性质分别为 、 和 ，其单位分别为 、 和 。2、 沥青的粘滞性对于粘稠沥青用 表示，液体沥青用 表示。 3、石油沥青的结构有 、 和 三种类型，判定其结构类型的依据是 ，路用优质沥青属于 结构。4、石油沥青的温度稳定性用 和 表示。 课堂训练课堂训练下一页下一页上一页上一页道路建筑材料5、我国液体石油沥青的等级是按 划分的，起表示方式C（t，d）中 ，t表示 ，

22、d表示 ，测试仪器名称为 。 6、我国粘稠沥青的牌号是按 划分的，测试仪器名称为 ，测试条件为： 的温度、 的荷重、 的下沉时间。 7、乳化沥青的组成材料有 、 、 和 。8、表征石油沥青安全性的指标有 和 。9、延度试验的试验温度为 或 ，拉伸速度为 ，试验过中，若沥青丝沉入槽底，则应在水中加入 ，若浮出水面，则加入 。 下一页下一页上一页上一页道路建筑材料二、选择题二、选择题1、以下哪项对沥青的描述有误（ ）A、是有机胶凝材 B、常温下是固体或半固体C、可溶于三氯乙烯等有机溶剂 D、颜色通常为黑褐色或褐色2、以下属于地沥青的是（ ）A、石油沥青 B、煤沥 C、页岩沥青 D、木沥青；3、以下

23、（ ）不是沥青所具有的特点。A、具有良好的憎水性 B、具有良好的粘结性C、具有较大的塑性变形 D、具有较高的抗压强度下一页下一页上一页上一页道路建筑材料4、以下（ ）不是按原油加工方法分类得到的沥青。A、直馏沥青 B、氧化沥青 C、乳化沥青 D、溶剂沥青5、石蜡的含量（ ）的沥青称为石蜡基沥青A、大于10% B、大于5% C、大于2% D、大于0.5%6、三组分分析法将沥青分成的组分中不包括（ ）。A、油分 B、树脂 C、沥青质 D、石蜡7、沥青中的油分使沥青具有（ ）。A、流动性 B、塑性 C、粘附性 D、热稳定性 下一页下一页上一页上一页道路建筑材料8、若沥青中石蜡含量过高，可能出现的结果

24、是（ ）。A、沥青粘结性强 B、沥青温度稳定性好 C、沥青不易老化 D、路面抗滑性较差9、煤沥青的组中不包括（ ）A、树脂 B、游离碳 C、沥青质 D、油分10、沥青能够均匀稳定地分散在乳化剂水溶液中的原因不包括：（ ）A、乳化剂降低界面能的作用 B、界面膜的保护作用 C、界面电荷稳定作用 D、沥青自身在水中的分散作用三、判断题1、（ ）90号沥青比70号沥青软。下一页下一页上一页上一页道路建筑材料2、（ ）石油沥青中， 石蜡含量越丰富，沥青路用性能越好。3、（ ）沥青针入度试验的标准温度是15，延度试验的标准温度25。4、（ ）沥青老化后，其针入度、延度减小，而软化点升高。5、（ ）粘度为8

25、0s比粘度为70s的沥青粘结力好。6、（ ）PI大于2的沥青为溶胶结构，小于-2的沥青的为凝胶结构。7、（ ）煤沥青的表面活性比石油沥青大。8、（ ）乳化沥青中所用沥青材料的针入度越大越好。9、（ ）煤沥青的标号主要由针入度划分。10、（ ）沥青延度试验时，若沥青丝下沉或上浮，可先调整水槽中水的密度，再继续拉伸至沥青丝断裂。下一页下一页上一页上一页道路建筑材料一、填空题1、针入度、延度、软化点、粘滞性、塑性、温度稳定性、0.1mm、cm、2、针入度、粘度3、凝胶结构、溶胶结构、溶凝胶结构、针入度指数、溶凝胶结构4、软化点、脆点5、粘度、试验温度、流孔直径、粘度仪6、针入度、针入度仪、25、10

26、0g、5s7、沥青、水、乳化剂课堂训练答案课堂训练答案下一页下一页上一页上一页道路建筑材料8、闪点、燃点9、15、10、食盐、酒精二、选择题1、B 2、A 3、D 4、C 5、B 6、D 7、A 8、D 9、C 10、D三、判断题1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 下一页下一页上一页上一页道路建筑材料一、简答题：1、石油沥青有哪些技术性质。2、什么叫沥青的“老化”，说明“老化”的过程。3、简述道路石油沥青的化学组分与路用性能的关系。4、为什么煤沥青与石料的粘附力较石油沥青的好。5、简述煤沥青与石油沥青的差异。6、什么叫乳化沥青，它有什么特点。7、道路石油沥青A级、B级、C级分别适用范围是什么？课后思考题课后思考题