瀝青試驗(yàn)與檢測(cè)

學(xué)習(xí)情境9瀝青試驗(yàn)與檢測(cè)德修身、技立業(yè)主要內(nèi)容1.瀝青基本知識(shí)2.石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)1.1瀝青分類及應(yīng)用1.2石油瀝青的分類、組分與結(jié)構(gòu)2.1石油瀝青的粘滯性—針入度檢測(cè)2.2石油瀝青的塑性——延度2.3石油瀝青的溫度穩(wěn)定性——軟化點(diǎn)什么是瀝青呢？

由一些極其復(fù)雜的高分子的碳?xì)浠衔锖瓦@些碳?xì)浠衔锏姆墙饘伲ㄑ?、硫、氮）的衍生物所組成的混合物。

在常溫下，瀝青呈黑色或黑褐色的固態(tài)、半固態(tài)或液態(tài)。廣泛用作路面、屋面、防水、耐腐蝕等工程材料。土木工程建筑主要應(yīng)用石油瀝青。1.瀝青基本知識(shí)瀝青應(yīng)用及分類瀝青有哪些應(yīng)用呢？SBS改性瀝青防水卷材及施工地鐵遂道防水多彩瀝青油氈防水瓦瀝青混合料路面彩色瀝青混凝土路面技術(shù)的具有2大優(yōu)點(diǎn)：

（1）具有美化城市、改善道路環(huán)境，展示城市風(fēng)格效果。

（2）具有誘導(dǎo)車流，使交通管理直觀化的作用。

2004年05月14日

湖北第一條彩色路面竣工通車。2004年7月古城西安雁塔路兩側(cè)慢行道，西北地區(qū)首次采用彩色瀝青材料。2004年11月上海試鋪彩色路面有利安全。2006年11月重慶建成國(guó)內(nèi)首段彩色高速路。2007年10月17日河南首條彩色高速公路亮相瀝青地瀝青asphalt

焦油瀝青

tar天然瀝青：石油在自然條件下，長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受地球物理因素作用形成的產(chǎn)物。石油瀝青：石油經(jīng)各種煉制工藝加工而得的瀝青產(chǎn)品。煤瀝青：煤經(jīng)干餾所得的煤焦油，經(jīng)再加工后得到煤瀝青。頁(yè)巖瀝青：頁(yè)巖煉油工業(yè)的副產(chǎn)品(shaletar)瀝青有哪些分類呢？西印度群島特立尼達(dá)的瀝青湖特立尼達(dá)湖瀝青是世界上最大的可作為商業(yè)用途的天然瀝青礦。據(jù)說(shuō)該礦最早是在1595年三月由沃爾特·羅利爵士（SirWalterRaleigh）發(fā)現(xiàn)的。1617年他再次考察該湖時(shí)，在日記中首次記錄了對(duì)該湖的描述。他不叫其為“湖”而稱其為“平原”。他加以解釋說(shuō)：“整個(gè)地區(qū)遍地都是瀝青，四處橫溢，流向大海。”

1.化學(xué)組分化學(xué)組分分析方法:將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，而且與其工程性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個(gè)組，這些組就稱為組分。我國(guó)現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（JTGE20-2011）規(guī)定有三組分和四組分兩種分析法。（1）三組分分析法按三組分分析法所得各組分的性狀列如下表。

瀝青的組分是如何劃分的呢？石油瀝青的分類、組分與結(jié)構(gòu)

組分外觀特征平均分子量碳?xì)浔?原子比含量/%物化特征油分淡黃透明液體200～7000.5～0.745～60幾乎可溶于大部分有機(jī)溶劑，具有光學(xué)活性，常發(fā)現(xiàn)有熒光，相對(duì)密度約0.910～0.925樹脂紅褐色粘稠半固體800～30000.7～0.815～30溫度敏感性高，溶點(diǎn)低于100℃，相對(duì)密度大于1.000瀝青質(zhì)深褐色固體微粒1000～50000.8～1.O5～30加熱不熔化，分解為硬焦炭，使瀝青呈黑色，相對(duì)密度1.100～1.500石油瀝青三組分分析法的各組分性狀

性狀(oil、resin、asphaltene）（2）四組分分析法：四組分分析法是將石油瀝青分離為：飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。四組分分析法所得各組分的性狀如下表。性狀

組分外觀特征平均相對(duì)密度平均分子量主要化學(xué)結(jié)構(gòu)飽和分無(wú)色液體0.89625烷烴、環(huán)烷烴芳香分黃色至紅色液體O.99730芳香烴、含S衍生物膠質(zhì)棕色粘稠液體1.09970多環(huán)結(jié)構(gòu)，含S、O、N衍生物瀝青質(zhì)深棕色至黑色固態(tài)1.153400縮合環(huán)結(jié)構(gòu)，含S、O、N衍生物1.溶膠型結(jié)構(gòu)（soltype）2.溶-凝膠型結(jié)構(gòu)（sol-geltype）3.凝膠型結(jié)構(gòu)（geltype）a)b)c)

瀝青膠體結(jié)構(gòu)示意圖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)

油分瀝青質(zhì)樹脂瀝青的結(jié)構(gòu)是如何劃分的呢？

1.粘滯性

2.延性

3.溫度敏感性4.耐久性5.安全性6.其他性質(zhì)√√√√石油瀝青的主要技術(shù)性質(zhì)條件粘度

針入度（適應(yīng)粘稠石油瀝青）▲粘度（適應(yīng)液體石油瀝青）

1.粘滯性（viscosity）

——反映瀝青材料內(nèi)部阻礙瀝青粒子產(chǎn)生相對(duì)流動(dòng)的能力，簡(jiǎn)稱為粘性，以絕對(duì)粘度表示。瀝青絕對(duì)粘度的測(cè)定方法精密度要求高，操作復(fù)雜，不適于作為工程試驗(yàn)，因此，工程中通常采用條件粘度反映瀝青的粘性。

（1）針入度（penetration）

規(guī)定溫度：25℃

標(biāo)準(zhǔn)針質(zhì)量：100g

貫入時(shí)間：5s針入度1）針入度的定義針入度——在規(guī)定溫度條件下，以規(guī)定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針經(jīng)過(guò)規(guī)定的時(shí)間貫入瀝青試樣的深度。單位：0.1mm。常用試驗(yàn)條件：三個(gè)歸零數(shù)顯瀝青針入度儀2）表示方法：P（25℃，100g，5s）3）表征意義瀝青的針入度值愈大，表示瀝青的粘度愈小。針入度是目前我國(guó)粘稠石油瀝青的分級(jí)指標(biāo)。標(biāo)號(hào)：一般取針入度的平均值。例如：90號(hào)瀝青，針入度范圍為80～１００（０.１mm）110號(hào)瀝青，針入度范圍為100～１2０（０.１mm）自動(dòng)數(shù)顯瀝青粘度劑粘滯度的測(cè)定（2）液體瀝青的粘度

2.延性（ductility）

——是瀝青材料當(dāng)受到外力拉伸作用時(shí)，所能承受的塑性變形的總能力，以延度作為條件延性的表征指標(biāo)。（1）延度的定義延度——將瀝青試樣制成”8”字形標(biāo)準(zhǔn)試件，采用延度儀，在規(guī)定拉伸速度和規(guī)定溫度下拉斷時(shí)的長(zhǎng)度，單位：cm。規(guī)定條件為：試驗(yàn)溫度有10℃、15℃、25℃三種；拉伸速度有1cm/min、5cm/min兩種。石油瀝青“８”字試模成型及試驗(yàn)安裝（2）延度的表示方法：D（T，v）其中，T為試驗(yàn)溫度，v為拉伸速度。（3）測(cè)定延度的意義瀝青延度與其流變特性、膠體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分等有著密切的關(guān)系。研究表明：

?隨著瀝青含蠟量的增加，瀝青的延度值相對(duì)降低。

?瀝青延度越大，其塑性變形越大，有利于低溫變形。

3.溫度敏感性（temperaturesusceptibility）

（1）軟化點(diǎn)（2）針入度指數(shù)（3）脆點(diǎn)

——高溫性能指標(biāo)——低溫性能指標(biāo)（1）軟化點(diǎn)（softeningpoint）瀝青材料是一種非晶質(zhì)高分子的混合材料，沒(méi)有固定的熔點(diǎn)。瀝青材料在由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度階段是一種粘滯流動(dòng)狀態(tài)，在工程施工和使用中為保證瀝青不致由于溫度升高而產(chǎn)生流動(dòng)的狀態(tài)，常常采用軟化點(diǎn)來(lái)表示瀝青的溫度敏感性。1）定義軟化點(diǎn)——人為選定的瀝青由固態(tài)到液態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度范圍中的一個(gè)條件粘度。2）測(cè)定方法我國(guó)現(xiàn)行試驗(yàn)方法采用“環(huán)與球法”軟化點(diǎn)。?

注意：初始溫度5℃

加熱速度為5℃/min

如圖，該法是將瀝青試樣注于規(guī)定內(nèi)徑的銅環(huán)中，環(huán)上置一鋼球，在規(guī)定的加熱速度下，瀝青試樣逐漸軟化，直至在鋼球荷重作用下滴落到下層金屬板時(shí)的溫度，稱為軟化點(diǎn)。單位：℃。表示：T（R&B)軟化點(diǎn)石油瀝青軟化點(diǎn)試驗(yàn)3）軟化點(diǎn)的意義

瀝青軟化點(diǎn)越高，瀝青的溫度穩(wěn)定性越好。

針入度是在規(guī)定溫度下測(cè)定瀝青的條件粘度，軟化點(diǎn)則是瀝青達(dá)到規(guī)定條件粘度時(shí)的溫度。

因此，軟化點(diǎn)既是反映瀝青材料溫度穩(wěn)定性的一項(xiàng)指標(biāo)，又是瀝青粘度的一種量度?！镂覀冎v述了石油瀝青的粘滯性、延性和溫度敏感性?！锉碚鬟@三項(xiàng)性質(zhì)的三大指標(biāo)為：

針入度、延度、軟化點(diǎn)是評(píng)價(jià)粘稠石油瀝青技術(shù)性質(zhì)最常用的經(jīng)典指標(biāo)。

小結(jié)：★瀝青標(biāo)號(hào)是根據(jù)針入度的平均值劃分的；是根據(jù)三大指標(biāo)確定的?！餅r青標(biāo)號(hào)大，針入度

大

，粘性

差;延度

大

，塑性

好

;軟化點(diǎn)

低

，溫度穩(wěn)定性

差；抗老化

好

。建筑石油瀝青的選用編號(hào)針入度/0.1mm

(25℃，100g，5s)延度/cm(25℃，5cm/min)軟化點(diǎn)

環(huán)球法

/℃A30572B222.5101請(qǐng)比較下列A、B兩種建筑石油瀝青的針入度、延度及軟化點(diǎn)測(cè)定值。若于南方夏季炎熱地區(qū)屋面選用何種瀝青較合適，請(qǐng)討論。思考題

宜用B石油瀝青，一般屋面用瀝青應(yīng)比當(dāng)?shù)匚菝婵赡苓_(dá)到的最高溫度高出20～25℃，亦即比當(dāng)?shù)刈罡邷囟雀叱?0℃左右。南方炎熱地區(qū)氣溫相當(dāng)高，A瀝青軟化點(diǎn)較低，難以滿足要求，夏季易流淌?？蛇xB，但B瀝青延伸度較小，在嚴(yán)寒地區(qū)不宜使用，否則易出現(xiàn)脆裂現(xiàn)象。

答案

我家在河北中部。每到冬天，家附近的瀝青路面總會(huì)出現(xiàn)一些裂縫，裂縫大多是橫向的，且?guī)缀鯙榈染嚯x間距的，在冬天裂縫尤其明顯。瀝青路面的裂縫概況工程實(shí)例分析對(duì)此問(wèn)題，請(qǐng)運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，綜合分析。（摘選自華南理工大學(xué)98級(jí)學(xué)生高燕《土木工程材料》課程小論文）①路基不結(jié)實(shí)的可能性可排除。

此路段路基很結(jié)實(shí)，路面沒(méi)有明顯塌陷，而且這種原因一般只會(huì)引起縱向裂縫。因此，填土未壓實(shí)，路基產(chǎn)生不均勻沉陷或凍脹作用的可能性可以排除。是路基不結(jié)實(shí)嗎？原因分析

②路面強(qiáng)度不足，負(fù)載過(guò)大的可能性可排除。

馬路在家附近，平時(shí)很少見(jiàn)有重型車輛，負(fù)載過(guò)大的車輛經(jīng)過(guò)，而且路面沒(méi)有明顯塌陷。況且如果因強(qiáng)度不足而引起的裂縫應(yīng)大多是網(wǎng)裂和龜裂，而此裂縫大多橫向，有少許龜裂。由此可知不是路面強(qiáng)度不足，負(fù)載過(guò)大所致。是路面強(qiáng)度不足嗎？③初步判斷是因?yàn)r青材料老化及低溫所致。

從裂