瀝青部分公路材料試驗(yàn)檢測(cè)

1、南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院,第六章 瀝青材料,第一節(jié) 瀝青材料概述,一、概念 二、分類,第二節(jié) 石油瀝青 Petroleum asphalt,油庫(kù)（瀝青罐）,一、生產(chǎn)工藝,溶劑膜 溶劑瀝青 原油 常壓塔 減壓塔 瀝青 直餾瀝青 氧化塔 氧化瀝青,二、分類 1、按原油成分: 石蠟基瀝青、環(huán)烷基瀝青、中間基瀝青 2、按加工方法 ：直餾瀝青、氧化瀝青、溶劑瀝青和裂化瀝青 3、按瀝青在常溫下的稠度：粘稠瀝青、液體瀝青 4、按用途分類：,三、石油瀝青的組成,1、三組分分析法 油分(含蠟)：使瀝青具有流動(dòng)性 膠質(zhì)(樹(shù)脂)：使瀝青具有可塑性，提高瀝青與礦料的粘附性 瀝青質(zhì)：提高瀝青的粘結(jié)性和熱穩(wěn)定性 2、四組分分

2、析法 飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì) 3、四組分的特性 4、蠟含量 (對(duì)路面性能的影響） 降低瀝青的熱穩(wěn)定性、降低瀝青與礦料的粘附性，降低路面的抗滑性。,四、石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu),1、膠體結(jié)構(gòu)類型（三種）,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),、膠體結(jié)構(gòu)的評(píng)價(jià)方法針入度指數(shù)（PI）,瀝青的針入度指數(shù)和膠體結(jié)構(gòu)類型,五、石油瀝青的技術(shù)性質(zhì),1、粘滯性 1）瀝青的絕對(duì)粘度 （動(dòng)力粘度） 2）瀝青的相對(duì)粘度 （條件粘度） 技術(shù)指標(biāo)：針入度 penetration 標(biāo)準(zhǔn)粘度 viscosity,瀝青絕對(duì)粘度概念圖,針入度 penetration 針入度試驗(yàn)適用于測(cè)定粘稠石油 瀝青稠度，針入度劃

3、分瀝青標(biāo)號(hào) 1）定義 2）表示方法：P T，m，t P為針入度，T為試驗(yàn)溫度 m為荷載重，t為貫入時(shí)間 3）試驗(yàn)條件： T = 5、15 、25 、30 m = 100g0.05g t = 5s 標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)條件： 25 、100g、5s P單位為0.1mm,瀝青針入度試驗(yàn)示意圖,4）試驗(yàn)儀器：,針入度儀,電腦針入度儀,電腦針入度儀測(cè)定 針入度錄像,（手動(dòng)）針入度儀測(cè)定針入度錄像,手動(dòng)針入度儀試驗(yàn)步驟： 1、檢察試驗(yàn)儀器 2、調(diào)整水溫 調(diào)整水溫至25 3、調(diào)整活動(dòng)桿位置,4、“三個(gè)歸零”,（一）,（二）,（三）,5、針入試驗(yàn)： 平行試驗(yàn)做三次，取平均值 作為瀝青針入度 6、針入度表示： P（ 25

4、、100g、5S) = 讀數(shù) (0.1mm),標(biāo)準(zhǔn)粘度 viscosity,1）定義 2）試驗(yàn)方法：道路標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法 （適用于測(cè)定液體石油瀝青、煤 瀝青和乳化瀝青等的粘度） 3）表示方法： 以CT，d表示 T = 20、25 、30 或60 d=3mm、4mm、5mm或10mm 4）結(jié)論： 相同的溫度和流孔條件下，流 出時(shí)間越長(zhǎng)，表示瀝青粘度越大,道路標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì),課堂訓(xùn)練及課后習(xí)題,2、塑性（延展性）,1）定義 2）影響因素 3）技術(shù)指標(biāo)：延度 ductility 4）試驗(yàn)：延度儀測(cè)定,延度儀,延度試件,中間最小截面積：1Cm2 拉伸速度：5cm/min 試驗(yàn)溫度：25 、15 、10 或5

5、結(jié)論：瀝青延度越大，塑性越好，柔性 和抗斷裂性能越好,延度試驗(yàn)錄像,3、溫度穩(wěn)定性,1）高溫敏感性（軟化點(diǎn) softening point 表示） 測(cè)定方法：環(huán)球法軟化點(diǎn)儀 標(biāo)準(zhǔn)鋼球：3.5g，升溫速度：5 /min,環(huán)球法的軟化點(diǎn)儀,2）低溫抗裂性（脆點(diǎn) fraass breaking point 表示） 測(cè)定方法：弗拉斯脆點(diǎn)儀 瀝青應(yīng)具有較高的軟化點(diǎn)和較低的脆點(diǎn),環(huán)球法軟化點(diǎn)儀 測(cè)軟化點(diǎn)錄像,4、加熱穩(wěn)定性,1）定義 2）實(shí)驗(yàn)方法： A、蒸發(fā)損失試驗(yàn)（中、輕交通粘稠瀝青） 163C 5h 情況下測(cè)質(zhì)量損失 、針入度比 B、薄膜加熱試驗(yàn)（重交通粘稠瀝青）RTFOT薄膜加熱試驗(yàn) 形成3.2mm

6、厚的薄膜 163 5h 測(cè)殘留物針入度、延度等。 C、蒸餾試驗(yàn)（液體石油瀝青）： 測(cè)定：質(zhì)量損失百分率、針入度比、延度（25 、15 ）,5、安全性,1）定義 2）指標(biāo)：閃點(diǎn) flash point 和燃點(diǎn) burning point 閃點(diǎn)：指加熱瀝青揮發(fā)出可燃?xì)怏w與空氣組成的混合氣體在 規(guī)定條件下與火接觸，產(chǎn)生閃光時(shí)的瀝青溫度（） 燃點(diǎn)：指瀝青加熱產(chǎn)生的混合氣體與火接觸，持續(xù)燃燒5s以 上時(shí)的瀝青溫度，一般與閃點(diǎn)相差10 3）閃點(diǎn)測(cè)定方法：克利夫蘭開(kāi)口杯法（簡(jiǎn)稱COC）,6、溶解度 solubility,定義：瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率（即有效物質(zhì)含量） 不能溶解的為瀝青碳或似碳物，會(huì)降低

7、瀝 青的性能，為有害物質(zhì),7、含水量,試驗(yàn)方法：含水量測(cè)定儀測(cè)定 含水危害：1、影響施工速度 2、加熱時(shí)“溢鍋”易引起火災(zāi) 3、造成材料損失,8、針入度指數(shù) penetration indes,1）定義 2）計(jì)算方法,針入度溫度關(guān)系圖,3）針入度指數(shù)能表征瀝青的感溫性和膠體結(jié)構(gòu)類型 越大則材料溫度穩(wěn)定性越好 當(dāng)pI+2 凝膠型結(jié)構(gòu) pI=-2+2 溶凝膠型結(jié)構(gòu),9、勁度,10、粘附性,1）定義與瀝青及集料性質(zhì)有關(guān)，一般應(yīng)優(yōu)先使用堿性集料 2）影響因素 3）試驗(yàn)方法：1、水浸法 D13.2mm 2、水煮法 D13.2mm 水煮法：取13.219mm顆粒5個(gè)，烘干，加熱，置于熱瀝青中，冷卻15mi

8、n，水煮微沸，3min后觀察瀝表剝落情況，評(píng)價(jià)等級(jí)，51級(jí)，5級(jí)最好，1級(jí)最差,11、耐老化性,1）“老化”的定義：瀝青在自然因素作用下，產(chǎn)和不可逆的化學(xué)變化， 導(dǎo)致路用性能劣化 2）影響因素：熱、氧化、光和水 3）瀝青老化后的變化 物理力學(xué)性質(zhì)方面：針入度減小、延度降低、軟化點(diǎn)升高、絕對(duì)粘 度提高、脆點(diǎn)降低 化學(xué)組分含量方面：膠質(zhì)減少、瀝青質(zhì)增加 4）耐老化性的評(píng)價(jià)方法： 薄膜烘箱加熱試驗(yàn)（TFOT） 旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)（RTFOT） 壓力老化試驗(yàn)（PAV）,六、石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),1、道路石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 等級(jí)有：A級(jí)、B級(jí)、C級(jí) 根據(jù)針入度分為：30，50，70，90，110，130，1

9、60等標(biāo)號(hào)。 牌號(hào)越大：瀝青愈軟，針入度、延度越大。 2、道路液體石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),瀝青灑布車,熱管 熱灑瀝青灑布車,瀝青灑布現(xiàn)場(chǎng),課堂訓(xùn)練及課后習(xí)題,第二節(jié) 其他瀝青,一、煤瀝青 Coal Pitch,1、煤瀝青的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 1）化學(xué)組成 游離碳（自由碳）：增加瀝青的粘滯性、提高熱穩(wěn)定性 樹(shù)脂：硬樹(shù)脂：粘滯性 軟樹(shù)脂：塑性 油分：流動(dòng)性 2）煤瀝青的結(jié)構(gòu)膠體分散系,2、煤瀝青的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 1）煤瀝青的技術(shù)性質(zhì) 粘度、蒸餾試驗(yàn)、含水量、甲苯不溶物含量、萘含量、酚含量 2）煤瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 3）煤瀝青在技術(shù)性質(zhì)上與石油瀝青的區(qū)別,3、煤瀝青與石油瀝青的鑒別（見(jiàn)后頁(yè)表）,石油瀝青

10、和煤瀝青的簡(jiǎn)易鑒別方法,二、乳化瀝青 Emulsified bitumen,1、概述 1）定義 2）優(yōu)點(diǎn)： 冷態(tài)施工，節(jié)余能源 可在潮濕地基上施工 無(wú)毒、無(wú)臭、施工安全， 環(huán)保、污染少 3）缺點(diǎn)： 穩(wěn)定性差，貯存期不超過(guò)半年，（貯存期長(zhǎng)易產(chǎn)生分層） 修筑路面成型期長(zhǎng),2、組成材料,乳化瀝青 = 瀝青 + 乳化劑 + 穩(wěn)定劑 + 水,1）瀝青 （主要組成材料，占55-70） 2）乳化劑（關(guān)鍵材料） 作用 分類 按離子的類型分類： 陽(yáng)離子乳化劑 陰離子乳化劑 兩性離子乳化劑 非離子乳化劑 按破乳速度分類：快裂型、中裂型、慢裂型,3）穩(wěn)定劑 作用 分為兩類：有機(jī)穩(wěn)定劑和無(wú)機(jī)穩(wěn)定劑 用量： 為瀝青乳液

11、的0.1-0.15 4）水 作用 用量：30-70 5）其他材料：酸堿助劑、聚合物改性劑（SBR、SBS、CR等）,3、乳化瀝青的形成機(jī)理,1）乳化劑降低界面能的作用 2）增強(qiáng)界面膜的保護(hù)作用 3）界面電荷穩(wěn)定作用,乳化劑在瀝青微滴表面形成界面膜,4、乳化瀝青技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)要求,5、乳化瀝青的制備,乳化劑 水,制備乳化瀝青工藝流程圖,存 儲(chǔ) 罐,成 品 泵,啟動(dòng)程序：成品泵 乳化機(jī) 乳液泵 瀝青泵 停止程序：瀝青泵 乳液泵 乳化機(jī) 成品泵 生產(chǎn)產(chǎn)量：每小時(shí)十多噸, 乳化劑水溶液的調(diào)制 水溫控制在60 80 瀝青加熱 加熱溫度根據(jù)瀝青的品種、牌號(hào)、施工季節(jié)和地區(qū)而定， 一般溫度為120 150

12、瀝青與水比例控制 乳化常用設(shè)備：膠體磨 瀝青乳液存放（防止破乳）,1）乳化工藝的主要工序,2）乳化瀝青的生產(chǎn)設(shè)備,乳液泵,瀝青泵,6、乳化瀝青的分裂機(jī)理,1）分裂（破乳） 2）乳液分裂的外觀特征：瀝青由棕褐色變成黑色 3）分裂影響因素 蒸發(fā)作用 乳液與集料表面的吸附作用,7、乳化瀝青的應(yīng)用,1）灑布法：如透層、粘層、表面處治或貫入式瀝青碎石路面 2）拌和法：如瀝青碎石或?yàn)r青混合料路面,同步瀝青碎石封層車,稀漿封層車,三、再生瀝青,1、定義 2、瀝青材料的老化 3、瀝青的再生 實(shí)例：京福高速大修工程山東段第三合同段，瀝青路面熱再生 工程，引進(jìn)加拿大Dynaire Model8M 現(xiàn)場(chǎng)熱再生列車，

13、同時(shí)根 據(jù)國(guó)內(nèi)路面狀況，增加一臺(tái)國(guó)產(chǎn)加熱車，共有加熱車兩臺(tái)，銑刨 收料車兩臺(tái)，拌和攤鋪車一臺(tái)。采用兩次加熱，兩次銑刨回收， 回收料與20新拌混合料和0.2進(jìn)口瀝青再生劑利用拌和攤鋪 車實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)攤鋪并碾壓成型。,863計(jì)劃國(guó)產(chǎn)加熱車,銑刨收料車,拌和攤鋪車施工,加熱收料機(jī)施工,碾壓完畢的路面,施工完畢即可開(kāi)放交通,四、改性瀝青 Modified bitumen,1、定義 改性瀝青主要用于高速公路，（油水比：60：40） 2、改性劑的種類 1） 聚合物類 （橡膠類、熱塑性橡膠類、樹(shù)脂類） 2）纖維類 3）固體顆粒類 4）硫磷類 5）粘附性改性劑 6）耐老化改性劑（常用的是碳黑）,3、改性瀝青的生產(chǎn)

14、方法,1）機(jī)械攪拌法 2）溶劑法 3）膠磨粉法 4）膠體磨法,改性瀝青生產(chǎn)廠,四川華新改性瀝青有限公司錄像,4、SBS與SBR改性瀝青,1）SBS改性瀝青 SBS（苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物）是一種熱塑性橡膠共聚物， 軟化點(diǎn)高，SBS瀝青提高路面的耐久性和高溫穩(wěn)定性 ，適用于成 都、重慶等炎熱地區(qū) 2）SBR改性瀝青 SBR（丁苯膠）是橡膠類聚合物，SBR瀝青抗低溫性能好，軟 化點(diǎn)低，適用于寒冷地區(qū),5、改性瀝青的應(yīng)用,固體式改性瀝青設(shè)備,移動(dòng)式改性瀝青設(shè)備,固體式改性乳化瀝青設(shè)備,新型改性瀝青加溫儲(chǔ)存設(shè)備,重復(fù)性誤差和復(fù)現(xiàn)性誤差的區(qū)別: 1、測(cè)量重復(fù)性(Repeatability) 在相同測(cè)量

15、條件下，對(duì)同一被測(cè)量進(jìn)行連續(xù)多次測(cè)量所得結(jié)果之間的一致性，稱為測(cè)量結(jié)果的重復(fù)性。這些條件稱為重復(fù)性條件，包括:(1)相同的測(cè)量程序；(2)相同的觀測(cè)者；(3)在相同的條件下使用相同的測(cè)量?jī)x器；(4)相同的地點(diǎn)；(5)在短時(shí)間內(nèi)重復(fù)測(cè)量。換言之，就是在盡量相同的程序、人員、儀器、環(huán)境等條件下，以及盡量短的時(shí)間間隔內(nèi)完成重復(fù)測(cè)量任務(wù)。,2、測(cè)量再現(xiàn)性(ReproduCIbility) 在改變了的測(cè)量條件下，對(duì)同一被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果之間的一致性，稱為測(cè)量結(jié)果的再現(xiàn)性。再現(xiàn)性又稱為復(fù)現(xiàn)性、重現(xiàn)性。在給出再現(xiàn)性時(shí)，應(yīng)詳細(xì)地說(shuō)明測(cè)量條件改變的情況，包括:測(cè)量原理、測(cè)量方法、觀測(cè)者、測(cè)量?jī)x器、參考測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)、地

16、點(diǎn)、使用條件及時(shí)間。這些內(nèi)容可以改變其中一項(xiàng)、多項(xiàng)或全部。同測(cè)量重復(fù)性一樣，這里的一致性也是定量的，可以用再現(xiàn)性條件下對(duì)同一量進(jìn)行重復(fù)測(cè)量所得結(jié)果的分散性來(lái)表示，例如用再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)表示。再現(xiàn)性標(biāo)準(zhǔn)差有時(shí)也稱為組間標(biāo)準(zhǔn)差。,測(cè)量結(jié)果重復(fù)性和再現(xiàn)性的區(qū)別是顯而易見(jiàn)的。雖然都是指同一被測(cè)量的測(cè)量結(jié)果之間的一致性，但其前提不同。重復(fù)性是在測(cè)量條件保持不變的情況下，連續(xù)多次測(cè)量結(jié)果之間的一致性；而再現(xiàn)性則是指在測(cè)量條件改變了的情況下，測(cè)量結(jié)果之間的一致性。 在很多實(shí)際工作中，最重要的再現(xiàn)性指由不同操作者、采用相同測(cè)量方法、儀器，在相同的環(huán)境條件下，測(cè)量同一被測(cè)量的重復(fù)測(cè)量結(jié)果之間的一致性，即測(cè)量條件的

17、改變只限于操作者的改變。,一、填空題 1、道路粘稠石油瀝青的“三大指標(biāo)”指的是 、 和 ，其表征 的技術(shù)性質(zhì)分別為 、 和 ，其單位分別為 、 和 。 2、 瀝青的粘滯性對(duì)于粘稠瀝青用 表示，液體瀝青用 表示。 3、石油瀝青的結(jié)構(gòu)有 、 和 三種類型，判定其結(jié)構(gòu)類型的 依據(jù)是 ，路用優(yōu)質(zhì)瀝青屬于 結(jié)構(gòu)。 4、石油瀝青的溫度穩(wěn)定性用 和 表示。,課堂訓(xùn)練,5、我國(guó)液體石油瀝青的等級(jí)是按 劃分的，起表示方式C（t，d）中 ， t表示 ，d表示 ，測(cè)試儀器名稱為 。 6、我國(guó)粘稠瀝青的牌號(hào)是按 劃分的，測(cè)試儀器名稱為 ，測(cè)試條 件為： 的溫度、 的荷重、 的下沉?xí)r間。 7、乳化瀝青的組成材料有 、

18、、 和 。 8、表征石油瀝青安全性的指標(biāo)有 和 。 9、延度試驗(yàn)的試驗(yàn)溫度為 或 ，拉伸速度為 ，試驗(yàn)過(guò)中， 若瀝青絲沉入槽底，則應(yīng)在水中加入 ，若浮出水面，則加入 。,二、選擇題 1、以下哪項(xiàng)對(duì)瀝青的描述有誤（ ） A、是有機(jī)膠凝材 B、常溫下是固體或半固體 C、可溶于三氯乙烯等有機(jī)溶劑 D、顏色通常為黑褐色或褐色 2、以下屬于地瀝青的是（ ） A、石油瀝青 B、煤瀝 C、頁(yè)巖瀝青 D、木瀝青； 3、以下（ ）不是瀝青所具有的特點(diǎn)。 A、具有良好的憎水性 B、具有良好的粘結(jié)性 C、具有較大的塑性變形 D、具有較高的抗壓強(qiáng)度,4、以下（ ）不是按原油加工方法分類得到的瀝青。 A、直餾瀝青 B、

19、氧化瀝青 C、乳化瀝青 D、溶劑瀝青 5、石蠟的含量（ ）的瀝青稱為石蠟基瀝青 A、大于10% B、大于5% C、大于2% D、大于0.5% 6、三組分分析法將瀝青分成的組分中不包括（ ）。 A、油分 B、樹(shù)脂 C、瀝青質(zhì) D、石蠟 7、瀝青中的油分使瀝青具有（ ）。 A、流動(dòng)性 B、塑性 C、粘附性 D、熱穩(wěn)定性,8、若瀝青中石蠟含量過(guò)高，可能出現(xiàn)的結(jié)果是（ ）。 A、瀝青粘結(jié)性強(qiáng) B、瀝青溫度穩(wěn)定性好 C、瀝青不易老化 D、路面抗滑性較差 9、煤瀝青的組中不包括（ ） A、樹(shù)脂 B、游離碳 C、瀝青質(zhì) D、油分 10、瀝青能夠均勻穩(wěn)定地分散在乳化劑水溶液中的原因不包括：（ ） A、乳化劑降低界面能的作用 B、界面膜的保護(hù)作用 C、界面電荷穩(wěn)定作用 D、瀝青自身在水中的分散作用 三、判斷題 1、（ ）90號(hào)瀝青比70號(hào)瀝青軟。,2、（ ）石油瀝青中， 石蠟含量越豐富，瀝青路用性能越好。 3、（ ）瀝青針入度試驗(yàn)的標(biāo)