第2章瀝青材料課件

道路建筑材料

之

瀝青材料河北工業(yè)大學(xué)肖慶一概述石油瀝青的組成石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)改性瀝青乳化瀝青煤瀝青主要內(nèi)容1、歷史與發(fā)展公元前3800年～公元前2500年，人類就開始使用瀝青。公元前600年，在古巴比倫曾出現(xiàn)第一條用瀝青鋪筑的路面。1835年，在巴黎出現(xiàn)了用瀝青鋪筑的人行道路路面，20年后出現(xiàn)了碾壓瀝青鋪筑的路面。我國上世紀(jì)60年代初，隨著我國石油資源的大規(guī)模開發(fā)，揭開了用國產(chǎn)瀝青鋪筑道路路面的序幕。早期的瀝青路面主要是鋪設(shè)在現(xiàn)有中級路面上的薄層表面處治層，以改善行車條件。70年代末，逐步形成了貫入式路面為主的瀝青路面承重結(jié)構(gòu)。80年代末，開始興建高速公路，瀝青路面作為一種主要形式，大量采用總厚度超過70cm的重型瀝青路面結(jié)構(gòu)。2.1概述考古研究發(fā)現(xiàn)，早在前1200年的古典時期的早期，人們已經(jīng)開始應(yīng)用天然瀝青，在生產(chǎn)兵器和工具時用瀝青作為裝飾品，為雕刻物添加顏色。特別是在美索不達米亞地區(qū)，由于天然瀝青的充足的蘊涵量，瀝青被廣泛利用。生活在那里的蘇美爾人用天然瀝青覆蓋在器皿和船的外面。另外，他們已經(jīng)開始在粘土磚中使用天然瀝青做結(jié)合劑。在那一千年的時間里，瀝青的應(yīng)用范圍得到擴大，以至于在挨近美索不達米亞的印度和歐洲，天然瀝青作為密封材料用于浴池、船、水渠、廁所和河堤。在公元前第七世紀(jì)的亞述帝國和巴比倫帝國，瀝青已經(jīng)在道路工程中投入使用。那時，瀝青作為接縫材料和涂抹材料來裝飾和加固華道。此后，瀝青作為水泥一樣的結(jié)合劑被用于建造中國的長城和巴比倫空中花園的密封工程。羅馬帝國時期，瀝青被稱為“猶太瀝青”(BitumenIudaicum,Judenpech)。公元前100年，龐貝古城的羅馬大道使用瀝青填充接縫和涂抹外層。中世紀(jì)時期開始。在此期間，瀝青失去了它曾經(jīng)的輝煌。人們在過去一千年中的積累的使用瀝青的經(jīng)驗幾乎遺失殆盡，直到十八世紀(jì)人們才開始重新開始學(xué)習(xí)使用瀝青。2.1概述1712年，希臘醫(yī)生Eirinid'Eyriny在瑞士的ValdeTravers發(fā)現(xiàn)了儲量巨大的瀝青礦。[7]一開始他只是對瀝青的醫(yī)藥用途感興趣。但是由于瀝青作為工程材料的優(yōu)良特點，他最終于1721年寫成了他的論文《關(guān)于瀝青的博士論文》(DissertationüberdenNaturasphalt)并開始為現(xiàn)代瀝青工藝的研究奠定基礎(chǔ)。之后的三百年間，不知有多少瀝青通過位于ValdeTravers的總長度超過100公里的如迷宮般錯綜復(fù)雜的礦井隧道,被開采出來并銷往世界各地。在接下來的時間里，瀝青的豐富多彩的運用被擴大到屋頂防水層的密封。當(dāng)時，用瀝青加固路面還很昂貴，以至于只有富人專用的道路才能使用瀝青加固面層。瀝青第一次被使用在橋梁上是在Sunderland的一座木橋上用作瀝青路面安裝。2.1概述1810年，在里昂，瀝青馬蹄脂鋪層被首次運用。十年以后在意大利熱那亞發(fā)展出了現(xiàn)代瀝青油毛氈的前身并且獲得成功的運用?；趶V泛的嘗試，在1837年，瀝青工藝被證明可以運用在公路工程上。1839年在奧地利首都維也納發(fā)現(xiàn)通過重新加熱可以使瀝青再利用的方法。1838年在德國的漢堡出現(xiàn)第一條被鋪上瀝青的道路。1851年，從Travers到巴黎的公路上有78米長的部分鋪上了瀝青面層。僅僅20年后，巴黎幾乎被完全鋪上瀝青，不久之后這種情況發(fā)展到差不多歐洲所有的大城市。隨后，堅韌的瀝青瑪緹脂發(fā)明；1842年在奧地利的因斯布魯克，澆注瀝青被發(fā)明并于不久之后成功應(yīng)用于道路工程施工中?；跒r青具有類似混凝土的特性，1853年由LéonMalo提出了瀝青混凝土的概念。為了得到足夠的壓縮比，1876年人們開始用碾壓的方法壓縮瀝青混凝土。2.1概述1、歷史與發(fā)展2.1概述2、瀝青的定義及分類定義國際道路會議常設(shè)委員會：由天然或熱分解或兩者兼而有之得到的烴類混合物，它通常可以是氣體、液體、半固體或固體，完全溶解于二硫化碳。ASTM：指黑色或暗褐色的粘稠狀物（固體、半固體或粘稠狀物），有天然或人工制造而得，主要由高分子烴類組成。我國：由高分子碳氫化合物及非金屬（氧、硫、氮）的衍生物組成的固體或半固體混合物，呈暗褐色至黑色，可溶于苯或二硫化碳等溶劑，是自然界中天然存在的或從原油經(jīng)蒸餾得到的殘渣。2.1概述2、瀝青的定義及分類分類（按照在自然界的獲得方式）地瀝青：地瀝青是天然存在或由石油經(jīng)人工提煉得到的瀝青。按其產(chǎn)源又可分為：焦油瀝青：是各種有機物干餾的焦油，經(jīng)再加工得到的。2.1概述天然瀝青（NaturalAsphalt）石油瀝青（PetroleumAsphalt）煤瀝青（CoalAsphalt）頁巖瀝青（ShaleAsphalt）木瀝青（WoodAsphalt）其他焦油瀝青（OthersTar）1、石油的基屬分類按照關(guān)鍵餾分特性分類按照含硫量分類：根據(jù)原油的含硫量，硫含量小于0.5%的為低硫原油；硫含量大于或等于0.5%的為含硫原油。2.2石油瀝青的生產(chǎn)工藝2、石油瀝青的生產(chǎn)工藝蒸餾法：原油經(jīng)過常壓蒸餾和減壓蒸餾工藝，將不同沸點的餾分分離出來后，得到的殘渣為直餾瀝青。直餾瀝青是直接蒸餾得到的各種瀝青產(chǎn)品的總稱，蒸餾法是生產(chǎn)石油瀝青最簡單、最經(jīng)濟的方法。氧化法：是先將常壓、減壓渣油預(yù)熱，然后加熱至240℃～290℃的高溫，在氧化塔內(nèi)吹入一定量的空氣對渣油進行不同程度的氧化而生產(chǎn)的加工工藝。采用此種方法生產(chǎn)的瀝青成為“氧化瀝青”或“吹制瀝青”。溶劑法：是利用溶劑對各組分的不同的溶解能力，選擇性的溶解其中一個或幾個組分，從渣油中分離出富含有飽和烴和芳香烴的脫瀝青油，同時得到膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較高的不同稠度的溶劑瀝青。調(diào)和法：按照瀝青的質(zhì)量要求，將幾種瀝青按適當(dāng)比例進行調(diào)配，調(diào)整瀝青組分之間的比例關(guān)系以獲得所要求的產(chǎn)品。2.2石油瀝青的生產(chǎn)工藝2、瀝青的生產(chǎn)工藝2.2石油瀝青的生產(chǎn)工藝1、石油瀝青的元素組成石油瀝青是由多種碳氫化合物及其非金屬（氧、硫、氮）的衍生物組成的混合物。它的組成主要是碳（80%～87%）、氫（10%～15%），其次是非烴類元素，如氧、硫、氮（<3%）。此外，還含有一些微量的金屬元素，如鎳、釩、鐵、錳、鈣、鎂、鈉，但含量都很少，約為幾個到幾十個ppm(百萬分之一)。2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)化學(xué)組分分析的定義：是將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，而且與其路用性質(zhì)有有一定聯(lián)系的幾個組，這些組就成為“組分”。組分研究的意義：組分分析方法：2.3石油瀝青的化學(xué)組分化學(xué)組分與石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系，因瀝青組分含量和性質(zhì)不同，瀝青可呈現(xiàn)不同的狀態(tài)?；瘜W(xué)組分與瀝青的流變學(xué)性質(zhì)有密切的關(guān)系?；瘜W(xué)組分與瀝青的路用性質(zhì)有著密切的關(guān)系。溶解-吸附法色譜分析法化學(xué)沉淀分析法2、石油瀝青的化學(xué)組分三組分分析法2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)2、石油瀝青的化學(xué)組分四組分分析法2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)3、石油瀝青的化學(xué)組分的性質(zhì)瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)為黑褐色到深黑色易碎的粉末狀固體，沒有固定的熔點，加熱膨脹，加熱到300℃以上，分解生成氣體和焦炭，相對密度大于1，分子量一般在1000以上。瀝青質(zhì)具有比膠質(zhì)更大的著色能力。一般認(rèn)為瀝青質(zhì)是復(fù)雜的芳香族物質(zhì)，極性很強，分子量相當(dāng)大。通過使用不同分離技術(shù)正式他的分子量在600～300000的范圍內(nèi)。大部分?jǐn)?shù)據(jù)表明瀝青質(zhì)的分子量1000～100000，粒徑5～20nm，C/H約為0.9。瀝青質(zhì)含量對瀝青流變特性有很大影響。增加瀝青質(zhì)含量，便可以生產(chǎn)出針入度小河軟化點較高的瀝青，因而粘度也較大。2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)3、石油瀝青的化學(xué)組分的性質(zhì)膠質(zhì)（樹脂）化學(xué)組成和性質(zhì)介于瀝青質(zhì)和油分之間，但更接近瀝青質(zhì)。一般為半固體裝，有時為固體狀的粘稠性物質(zhì)，顏色從深黑到深褐色，相對密度接近于1.00（0.98～1.08），瀝青中膠質(zhì)的分子量大于在500～1000之間或更大。膠質(zhì)能溶于各種石油產(chǎn)品及大部分有機溶劑，但不溶于乙醇或其它醇類。膠質(zhì)具有很強的著色能力。膠質(zhì)最大的特點之一是化學(xué)穩(wěn)定性差。在吸附劑的影響下，稍稍加熱，甚至在室溫下，在有空氣存在時很容易氧化縮合，部分地變?yōu)闉r青質(zhì)。就膠質(zhì)在開口容器中單純加熱到100℃～150℃也會部分地變?yōu)闉r青質(zhì)。膠質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中含有相當(dāng)多的稠環(huán)芳香族和雜原子的化合物，在瀝青中式屬于較強極性的部分，主要作為瀝青中的粘結(jié)劑。此外膠質(zhì)對于瀝青的粘彈性，形成良好的膠體溶液等方面都有重要的作用。2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)3、石油瀝青的化學(xué)組分的性質(zhì)芳香族芳香族是由瀝青中最低的分子量的環(huán)烷芳香化合物組成的，是膠溶瀝青質(zhì)的分散介質(zhì)的主要成分，占瀝青總量的20%～30%，呈深棕色的粘稠液體，平均分子量300～2000范圍內(nèi)。芳香族在瀝青中主要起溶解作用。2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)3、石油瀝青的化學(xué)組分的性質(zhì)飽和分飽和分是由直鏈和支鏈脂肪屬烴以及烷基環(huán)烴和一些烷基芳香烴組成的，它們是非極性稠狀，呈稻草色或白色。平均分子量范圍類似于上述芳香族，其成分包括有蠟質(zhì)及非蠟質(zhì)的飽和物，占瀝青總量的5%～20%。油分在瀝青中主要起柔軟劑潤滑作用，使膠質(zhì)-瀝青質(zhì)軟化塑化，保證瀝青膠體系統(tǒng)穩(wěn)定，是優(yōu)質(zhì)瀝青不可缺少的部分，但飽和族對溫度敏感，不是理想組分。2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)3、石油瀝青的化學(xué)組分的性質(zhì)蠟所謂蠟是指原油、渣油及瀝青在冷凍時，能結(jié)晶析出的、熔點在25℃意義上的混合組分，其中主要是高熔點的烴類混合物。因此蠟是一種組成和性質(zhì)都不固定的物質(zhì)，測定的方法不同，當(dāng)然得到的不同的結(jié)果。蠟的化學(xué)組成：與瀝青相比，蠟的化學(xué)結(jié)構(gòu)還是比較簡單。在組成蠟的化合物中，以純正構(gòu)烷烴或熔點接近純正烷烴的其它烴類為主。C/H比接近0.5。蠟的種類及性質(zhì)：石蠟，從高沸點的石油餾分中得到，正構(gòu)烷烴為主，占90%以上，性脆，易出現(xiàn)裂紋，收縮系數(shù)的大；地蠟/微晶蠟，從石油中最重的部分，如蒸餾殘油中分離得到，含有相當(dāng)多的環(huán)烷烴及少量芳香烴，在壓力下有流動的趨勢。2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)4、石油瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)石油瀝青主要由含有少量氧、硫和氮的高度縮合芳香環(huán)及帶有若干環(huán)烷環(huán)、數(shù)目和長度不等的烷側(cè)鏈組成。根據(jù)目前的研究成果，瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)與其技術(shù)性質(zhì)的關(guān)系存在以下幾個方面存在一定的相關(guān)性。2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)瀝青的感溫性與瀝青化學(xué)結(jié)構(gòu)參數(shù)中的烷碳率（即在側(cè)鏈上的碳數(shù)占總碳數(shù)的百分率）和側(cè)鏈根數(shù)及平均側(cè)鏈長度有關(guān)。通常烷碳率高、側(cè)鏈根數(shù)少、平均側(cè)鏈長度長的瀝青具有較高的感溫性。瀝青的粘附性與其芳烴指數(shù)（即芳碳數(shù)占總碳數(shù)的百分率）、芳香環(huán)數(shù)等有關(guān)。通常芳香指數(shù)高、芳香環(huán)數(shù)多的瀝青具有較好的粘附性。瀝青的耐候性與其飽和碳率（即飽和碳占總碳數(shù)的百分率）有關(guān)。通常飽和碳率高的瀝青耐候性好。瀝青的年度與其分子量及聚合度等有關(guān)。瀝青的進度模量除與上述因素有關(guān)外，還與側(cè)鏈平均長度等密切相關(guān)。5、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)現(xiàn)代膠體理論：瀝青材料是一種膠體分散系。它以寡肽顆粒的瀝青質(zhì)為分散相，以液態(tài)的芳香酚和飽和酚為分散介質(zhì)，過渡性的膠質(zhì)起保護物質(zhì)的作用，使分散相能夠很好地膠溶于分散介質(zhì)中，形成穩(wěn)定的膠體結(jié)構(gòu)。在瀝青膠體結(jié)構(gòu)中，瀝青質(zhì)是核心，若干瀝青質(zhì)聚集在一起，膠質(zhì)吸附于其表面而形成“膠團”，然后逐漸向外擴散，而使瀝青質(zhì)的膠核膠溶與飽和酚和芳香酚組成的介質(zhì)中。一般認(rèn)為，在瀝青的膠體中，從瀝青質(zhì)到膠質(zhì)，乃至芳香酚和飽和酚，他們的極性是逐步遞變的，沒有明顯的分界線。2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)溶膠型結(jié)構(gòu)溶凝膠型結(jié)構(gòu)凝膠型結(jié)構(gòu)2.3石油瀝青的組成與結(jié)構(gòu)1、瀝青材料的性能評價（1）瀝青的物理性質(zhì)密度：是在規(guī)定溫度下單位體積所具有的質(zhì)量，單位為t/m3或g/cm3，我國現(xiàn)行試驗方法JTJ052T0603-1993規(guī)定的溫度條件為15℃，也可用相對密度表示密度的用途：是瀝青在質(zhì)量與體積之間相互換算以及瀝青混合料配合比設(shè)計師必不可少的重要參數(shù)。在瀝青使用、儲存、運輸、銷售和設(shè)計瀝青容器時不可缺少的數(shù)據(jù)。瀝青密度與組分間的關(guān)系：密度取決于瀝青各組分的比例及排列的緊密程度。瀝青中含硫量大、芳香族含量高、瀝青質(zhì)含量相對高則密度大；蠟分含量較多則密度小。2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)1、瀝青材料的性能評價（1）瀝青的物理性質(zhì)體膨脹系數(shù)：用途：對于瀝青儲罐的設(shè)計和瀝青作為填縫、密封材料是十分重要的數(shù)據(jù)，與瀝青路面的路用性能也有密切關(guān)系，體膨脹系數(shù)大，瀝青路面夏季泛油，冬季縮裂。瀝青體膨脹系數(shù)計算：2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)1、瀝青材料的性能評價（1）瀝青的物理性質(zhì)瀝青介電常數(shù)：介電常數(shù)的用途：瀝青路面的抗滑阻力的改善與介電常數(shù)有關(guān)2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)1、瀝青材料的性能評價（1）瀝青的粘滯性定義：瀝青的粘滯性（簡稱粘性）是瀝青在外力作用下抵抗剪切變形的能力。在瀝青技術(shù)性質(zhì)中，瀝青粘性是與路面力學(xué)性能聯(lián)系最密切的一種性質(zhì)。瀝青的粘性通常用粘度表示，所以粘度是現(xiàn)代瀝青等級（標(biāo)號）劃分的主要依據(jù)。瀝青粘度的表達方式：牛頓流型瀝青的粘度、非牛頓流型瀝青的粘度。瀝青粘度的測定方法：絕對粘度測定方法、條件粘度測定方法。2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)1、瀝青材料的性能評價（2）瀝青的低溫性能瀝青的延性：是當(dāng)其收到外力的拉伸作用時，所能承受的塑性變形的總能力，通常用延度作為條件延性指標(biāo)來表征。瀝青延性的影響因素：流變學(xué)特征、膠體結(jié)構(gòu)以及化學(xué)組分。瀝青的脆性：瀝青材料在低溫時受到瞬間荷載的作用，通常表現(xiàn)為脆性破壞。瀝青的脆性的測定極為復(fù)雜，通常采用Fraass脆點作為條件脆性指標(biāo)。流變勁度：瀝青的低溫勁度和蠕變速率是反映抗裂性能的重要指標(biāo)，美國SHRP研究開發(fā)了彎曲梁流變試驗BBR。直接拉伸應(yīng)變：瀝青在低溫時的極限拉伸應(yīng)變直接反映瀝青的低溫抗裂性能，美國SHRP研究開發(fā)了直接拉伸試驗DTT。2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)1、瀝青材料的性能評價（3）瀝青的感溫性定義：瀝青具有復(fù)雜的膠體結(jié)構(gòu)，粘度隨溫度的不同而產(chǎn)生明顯的變化，這種粘度隨溫度變化的感應(yīng)性稱為感溫性。作用：瀝青材料的溫度感應(yīng)性與瀝青路面的施工和使用性能有著密切的關(guān)系，用以劃分瀝青膠體的類型，針入度指數(shù)<-2：溶膠型瀝青，針入度指數(shù)>2：凝膠型瀝青，處于之間的為溶凝膠型瀝青。評價方法：針入度指數(shù)法PI2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)1、瀝青材料的性能評價（4）瀝青的耐久性瀝青的老化：道路瀝青在使用的過程中受到儲運、加熱、拌合、攤鋪、碾壓、交通荷載以及自然因素的作用，使瀝青發(fā)生一系列的物理化學(xué)變化，逐漸改變了其原有性能（粘度、低溫性能）而變硬變脆。影響瀝青耐久性的因素：溫度與氧化作用、光和水的作用、自然硬化、滲流硬化。耐久性評價方法：薄膜烘箱加熱試驗、旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱加熱試驗、壓力老化試驗、耐久性試驗。2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)1、瀝青材料的性能評價（5）瀝青的粘附性瀝青的粘附性是瀝青材料的主要功能之一，在混合料中以薄膜的形式涂抹在集料顆粒表面，將松散的礦質(zhì)集料粘結(jié)為一個整體，除了瀝青本身的粘結(jié)能力外，還需要瀝青與集料之間的粘附能力。粘結(jié)能力較強的瀝青，粘附性一般也較大。影響瀝青粘附性的因素：瀝青方面的因素以及集料方面內(nèi)在因素，以及環(huán)境、交通荷載外在因素。瀝青剝落的機理：瀝青-水-礦料三相表面張力理論解釋。粘附性評價方法：水煮法(>13.2mm)和水浸法(<13.2mm)。2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)水煮試驗標(biāo)準(zhǔn)圖2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)1、瀝青材料的性能評價（6）瀝青的安全性瀝青材料在使用過程中必須進行加熱，當(dāng)加熱到一定溫度時，瀝青材料中揮發(fā)的油分蒸汽浴周圍空氣組成混合氣體，此氣體遇到火焰易發(fā)生閃火；若繼續(xù)加熱，油分蒸汽的飽和濃度增加，與空氣的混合氣體遇火易燃燒，而引起溶油車間發(fā)生火災(zāi)。閃點和燃點檢測方法：粘稠石油瀝青-克利夫蘭開口杯法COC；液體石油瀝青-泰格式開口杯法。2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)2、瀝青的勁度模量瀝青的力學(xué)性質(zhì)不僅與溫度有關(guān)，而且還與荷載作用時間有關(guān)。在溫度較高而荷載作用時間較長的情況下，瀝青的粘性性質(zhì)較為明顯；而在溫度較低而荷載作用時間較短的情況下，則彈性性質(zhì)較為明顯。勁度模量（范·德·波爾）表達式：瀝青勁度模量的計算方法：由瀝青粘度計算瀝青勁度模量、由范·德·波爾諾莫圖求算瀝青勁度以及由經(jīng)驗公式計算瀝青勁度模量。瀝青勁度模量的影響因素：溫度影響、時間影響。2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)2.5我國道路石油瀝青技術(shù)要求2.5我國道路石油瀝青技術(shù)要求2.5我國道路石油瀝青技術(shù)要求2.6美國Superpave瀝青膠結(jié)料的技術(shù)要求Superpave

瀝青結(jié)合料SHRP研究計劃的背景

20世紀(jì)50年代，大規(guī)模的公路建設(shè)。70年代，基本建成州際的公路網(wǎng)。1973年，世界石油危機，美國財政不景氣，公路管理、維修的預(yù)算大幅度縮減，研究經(jīng)費匱乏，70年代后期，公路嚴(yán)重損壞。80年代，汽車超載限制提高了10％，普遍采用子午線輪胎，輪胎接地壓力增加，路面負荷增大；同時，原油來源變動復(fù)雜，質(zhì)量變動大，使路面質(zhì)量迅速下降。在瀝青評價標(biāo)準(zhǔn)和試驗方法方面，都是經(jīng)驗性的，而且各州各行其是，比較混亂。瀝青標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)的試驗方法中，沒有反映低溫性能和反映瀝青在路面使用過程中長期老化的指標(biāo)。改性瀝青的各種評價標(biāo)準(zhǔn)混亂。SHRP研究計劃的簡介1982年10月，美國運輸部聯(lián)邦公路總署（FHWA）委托國家研究中心所屬的交通運輸部實施SHRP計劃，StrategicHighwayResearchProgram＝SHRP研究時間：1987年10月～1993年3月研究內(nèi)容：公路運營；混凝土與結(jié)構(gòu)；瀝青；路面長期使用性能SHRP研究計劃的簡介關(guān)于瀝青方面的研究成果：材料規(guī)格試驗方法混合料配合比設(shè)計使用性能評價方法SuperpaveSuperpavePerformingSuperiorAsphaltPavementSHRP研究計劃的簡介Superpave瀝青結(jié)合料路用性能規(guī)范PerformanceGrade7d的最高路面溫度的平均值年最低氣溫PG64-22式中：T20mm為位于20mm深處的最高路面設(shè)計溫度，℃；Tair,max為7d平均最高氣溫，℃；La為地理緯度，°；Tmin為最低路面設(shè)計溫度，℃；Tair,min為平均年最低氣溫。（1）概述道路瀝青面對的條件氣候條件惡劣；交通繁重；特殊路面結(jié)構(gòu)；特殊重要路段。改性瀝青的定義：是指摻加橡膠、塑料等高分子聚合物、磨細橡膠粉或其他填料型外加劑與瀝青均勻混合，從而使瀝青的性質(zhì)得以改善而制成的瀝青結(jié)合料。3改性瀝青對瀝青材料改性提高高溫抗變形能力提高瀝青的低溫抗裂性能改善瀝青與石料粘附性提高瀝青的抗老化能力（2）改性瀝青分類按照改性功能分類3改性立瀝青

（2）改性瀝青的分類按照改性劑品種3改性瀝青無機填料類：炭黑、玻璃纖維、木質(zhì)素纖維等橡膠類：丁苯橡膠及其乳液；樹脂類：包括熱塑性和熱固性樹脂，聚乙烯、聚乙烯-醋酸-乙烯、聚氯乙烯、低密度聚乙烯，環(huán)氧樹脂；熱塑性彈性體：苯乙烯丁二烯嵌段共聚物、苯乙烯-異二烯-苯乙烯嵌段共聚物。（3）改性瀝青評價指標(biāo)聚合物改性瀝青離析試驗：用以評價瀝青與改性劑之間的相容性問題（或稱配伍性問題）。改性瀝青彈性恢復(fù)試驗：在路面使用過程中，具有良好彈性恢復(fù)能力的瀝青對荷載作用下產(chǎn)生變形，具有良好的自愈性。瀝青粘韌性試驗：瀝青粘韌性試驗是評價橡膠類改性瀝青的一種較好的方法。測力延度試驗：測力曲線的形狀和面積對于評價改性瀝青抵抗低溫開裂性能具有重要的意義。3改性瀝青（4）改性瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)3改性瀝青（5）改性瀝青特性熱塑性橡膠類改性瀝青瀝青3改性瀝青（5）改性瀝青特性橡膠類改性瀝青3改性瀝青（5）改性瀝青特性橡膠類改性瀝青（續(xù)）3改性瀝青（5）改性瀝青特性熱熔性樹脂類改性瀝青3改性瀝青（5）聚合物改性劑與機制瀝青相容性相容性：指瀝青和改性劑在組成和性質(zhì)上存在差別的組分，在一定的條件下能夠相互兼容，并存并配伍，形成熱力學(xué)相對穩(wěn)定的具有混溶性的體系的能力。相容性差的改性瀝青體系表現(xiàn)：改性粒子呈絮狀、塊狀或與瀝青發(fā)生相分離或分層現(xiàn)象。瀝青與改性劑相容效果的影響因素：改性劑與瀝青界面上的相互作用、溶解度參數(shù)以及分子結(jié)構(gòu)是否相似。提高瀝青與改性劑相容性的手段：選擇與瀝青溶解度參數(shù)相似的改性劑，選擇輕質(zhì)組分含量高的瀝青，提高改性劑在瀝青中的分散度。3改性瀝青（6）改性瀝青的生產(chǎn)工藝直接混溶法：采用直接混溶法制作改性瀝青，采用的共混設(shè)備有攪拌機和膠體磨兩種。母料法：余弦制作改性劑濃度較高的改性瀝青母體，運輸?shù)浆F(xiàn)場后經(jīng)稀釋后使用，即改性瀝青的母料制作法。膠乳法：采用丁苯膠乳（濃度高的膠體乳液）直接投入瀝青混合料拌合機內(nèi)與礦料、瀝青拌合制作改性瀝青混合料。3改性瀝青（1）概述定義：是粘稠瀝青經(jīng)熱熔和機械作用以微滴狀態(tài)分散于含有乳化劑-穩(wěn)定劑的水中，形成水包油（O/W）型的瀝青乳液。優(yōu)勢：①可冷態(tài)施工，節(jié)余能源。粘稠瀝青通常要加熱至160～180℃施工，而乳化瀝青可以在常溫下進行噴灑、貫入或拌和攤鋪，現(xiàn)場無需加熱，簡化了施工程序，操作簡便，節(jié)省了能源。②可在潮濕基層上使用，能直接與濕集料拌和，粘結(jié)力不會減低。而用其它瀝青施工，必須在干燥的基層或干燥的集料拌和才能保證有足夠的粘結(jié)力。③無毒、無嗅、不燃、施工安全，保護環(huán)境，減少污染。④節(jié)省能源、降低成本、增加結(jié)構(gòu)瀝青。4乳化瀝青（1）概述缺點：①穩(wěn)定性差，貯存期不超過半年，貯存期過長容易引起凝聚分層，貯存溫度在0℃以上。②乳化瀝青修筑路面成型期較長，最初應(yīng)控制車輛行使速度。應(yīng)用：不僅可用于路面的維修與養(yǎng)護，并可用于鋪筑表面處置、貫入式、瀝青碎石、乳化瀝青混凝土等各種結(jié)構(gòu)形式的路面，還可用于舊瀝青路面的冷再生，防塵處理。4乳化瀝青（2）乳化瀝青的組成材料瀝青乳化劑陰離子型乳化劑陽離子型乳化劑兩性離子型乳化劑

非離子型乳化劑穩(wěn)定劑：為防止已經(jīng)分散的瀝青乳液在貯存期彼此凝聚，以及在施工噴灑或拌和的機械作用下有良好的穩(wěn)定性，必要時加入適量的穩(wěn)定劑。穩(wěn)定劑可分為兩類：有機穩(wěn)定劑、

無機穩(wěn)定劑。水：水是乳化瀝青的主要組成部分。水在乳化瀝青中起著潤濕、溶解及化學(xué)反應(yīng)的作用。所以要求乳化瀝青中的水應(yīng)當(dāng)純凈，不含其它雜質(zhì)，一般要求用每升水中氧化鈣含量不得超過80mg的潔凈水，否則對乳化性能將有很大的影響，并且要多消耗乳化劑。水的用量一般為30%～70%

4乳化瀝青（3）乳化瀝青的形成機理乳化劑降低界面能的作用界面膜的保護作用：具有較長烷基鏈的乳化劑與瀝青具有較好的吸附作用，因此容易形成緊密排列，從而增強了界面膜的強度，保護瀝青微粒不致由于碰撞而聚集。界面膜強度和緊密程度：取決于乳化劑分子結(jié)構(gòu)和濃度。界面電荷的穩(wěn)定作用：由于乳化劑的作用，在瀝青與水界面上形成雙電層結(jié)構(gòu)。因此在瀝青液滴相互碰撞時，由于排斥作用阻止了瀝青液滴的聚集，保證了瀝青乳液的穩(wěn)定。雙電層電位差決定了擴散層的厚度，雙電層厚度越大，乳液的穩(wěn)定性越強。4乳化瀝青（3）乳化瀝青的破乳機理電荷理論：陰離子乳液（瀝青微滴帶負電荷）與帶正電荷堿性集料（石灰石、玄武石等）具有較好的粘結(jié)性；陽離子乳液（瀝青微滴帶正電荷）與帶負電荷的酸性集料（花崗巖、石英石等）具有較好的粘結(jié)性。同時與堿性集料也有較好的親和力。水分蒸發(fā)：由于水分蒸發(fā)或被石料吸收而產(chǎn)生分解、破乳，多孔、干燥的集料易吸收水分，破壞乳液平衡，加速破乳。4乳化瀝青（3）乳化瀝青的破乳機理酸堿中和（化學(xué)反應(yīng)理論）：陽離子瀝青乳液有一定的游離酸，pH較小，游離酸與堿性集料發(fā)生反應(yīng)，生成氯化鈣和帶有負電荷的碳酸根離子，它與裹附在瀝青微滴周圍的陽離子中和，因此瀝青微滴能與集料表面緊密相連，形成牢固的瀝青膜，乳液中的水分很快分離出來。振動功能理論：認(rèn)為陽離子瀝青乳液具有較高的振動功能，所以它不論是對酸性集料或堿性集料表面都具有較好的親和力。4乳化瀝青（4）乳化瀝青的生產(chǎn)工藝4乳化瀝青間斷式乳化瀝青生產(chǎn)流程圖連續(xù)式乳化瀝青生產(chǎn)流程圖（4）乳化瀝青的技術(shù)性質(zhì)與技術(shù)要求4乳化瀝青謝謝！牛頓流型瀝青的粘度2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)式中：η為動力粘度系數(shù)（簡稱粘度），Pa·s；τ為剪應(yīng)力，Pa；

為剪應(yīng)變速率（簡稱剪變率），s。式中：νT為運動粘度，10-4m2/s；η為動力粘度，Pa·s；ρ為瀝青密度，g/cm3。非牛頓流型瀝青的粘度在路面的使用溫度范圍內(nèi)，瀝青呈現(xiàn)出粘彈塑性，剪應(yīng)力τ與應(yīng)變率之間呈非線性關(guān)系2.4瀝青材料的路用性能評價方法與指標(biāo)絕對粘度測定方法毛細管法2.4瀝青材料的路用性能評價方法及指標(biāo)式中：νT為溫度T℃時的運動粘度，mm2/s；c為粘度計標(biāo)定常數(shù)，mm2/s2；t為流經(jīng)規(guī)定體積所需時間。絕對粘度測定方法真空減壓毛細