道路材料第二章

第二章瀝青材料

AsphaltMaterials主講：劉成瀝青的基本參數(shù)瀝青的歷史瀝青的歷史瀝青關(guān)鍵指標(biāo)瀝青關(guān)鍵指標(biāo)第一節(jié)瀝青基礎(chǔ)知識(shí)1、瀝青的分類：天然瀝青、焦油瀝青、石油瀝青。2、天然瀝青分類：湖瀝青、巖瀝青、海底瀝青、油頁巖。第一節(jié)瀝青基礎(chǔ)知識(shí)3、焦油瀝青：由煤炭、木材、頁巖等有機(jī)物質(zhì)經(jīng)過碳化作用或在真空中分餾得到的黏性液體。4、焦油瀝青分類：煤焦油、木焦油、頁巖瀝青。第一節(jié)瀝青基礎(chǔ)知識(shí)5、石油瀝青按照加工方法分類：蒸餾法、氧化法、調(diào)和法、溶劑脫瀝青法。6、蒸餾瀝青：蒸餾原油，沸點(diǎn)不同餾分蒸出后，塔底的殘?jiān)?、環(huán)烷烴和蠟分含量低的中間基原油適合生產(chǎn)道路瀝青。（所生產(chǎn)的瀝青延度長、與碎石粘附性好、高溫穩(wěn)定性好、不易出現(xiàn)車轍與擁包、耐老化）第一節(jié)瀝青基礎(chǔ)知識(shí)8、氧化瀝青：低標(biāo)號(hào)瀝青或渣油在240～290℃高溫吹入空氣，提高軟化度、降低針入度和稠度，得到的瀝青為氧化瀝青。9、轉(zhuǎn)化過程：芳烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、碳青質(zhì)、焦炭。渣油焦炭第一節(jié)瀝青基礎(chǔ)知識(shí)10、氧化法主要生產(chǎn)高軟化點(diǎn)的建筑瀝青。11、溶劑法：利用溶劑對(duì)各組分不同的溶解能力，選擇性地溶解其中一個(gè)或幾個(gè)組分，從而實(shí)現(xiàn)組分的分離。12、調(diào)和瀝青：按照瀝青質(zhì)量要求，將幾種瀝青調(diào)和，調(diào)整瀝青組分之間的比例以獲得所要求產(chǎn)品。13、瀝青形態(tài)分類：粘稠瀝青、液體瀝青。14、粘稠瀝青：膏體瀝青、運(yùn)用于道路中。15、液體瀝青：稀釋瀝青、乳化瀝青。16、瀝青用途分類：道路瀝青、建筑瀝青、水工瀝青、防腐瀝青、其他瀝青。瀝青瓦防水卷材油毛氈浙江安吉天荒坪抽水蓄能電站水工瀝青第一節(jié)瀝青基礎(chǔ)知識(shí)17、原油概述：18、原油組分分類：石蠟基原油、環(huán)烷基原油、中間基原油。19、原油硫含量分類：超低硫原油、低硫原油、含硫原油、高硫原油。20、原油相對(duì)密度分類：輕質(zhì)原油、中質(zhì)原油、重質(zhì)原油、特重質(zhì)原油。21、原油是否適合生產(chǎn)瀝青判斷方法：1，判斷瀝青質(zhì)A、膠質(zhì)R和蠟W相對(duì)含量；2，判斷>500℃餾分渣油中H/C原子比。A、(A+R)/W<0.5,不適合；B、(A+R)/W=0.5～1.5，可生產(chǎn)普通道路瀝青；C、(A+R)/W>1.5,可生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青。

原子比≤1.6適合生產(chǎn)，大于1.6不適合生產(chǎn)道路瀝青。第一節(jié)瀝青基礎(chǔ)知識(shí)22、環(huán)烷基和中間基原油適合生產(chǎn)瀝青，石蠟基原油輕質(zhì)組分和蠟含量高、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量低，不適合生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)瀝青。23、石油瀝青的生產(chǎn)工藝：A、常減壓蒸餾工藝；B、氧化工藝；C、溶劑脫瀝青工藝；D、調(diào)和工藝。24、瀝青的元素組成：主要是C和H。25、化學(xué)組分：三組分法、四組分法。26、組分分離原理：利用瀝青各組分對(duì)不同溶劑的溶解度和不同吸附劑吸附性能的差異，使其按分子的大小、分子極性或分子構(gòu)型劃分成不同組分。第一節(jié)瀝青基礎(chǔ)知識(shí)27、吸附法：以瀝青在吸附劑上的吸附性和在抽提溶劑中溶解性的差異為基礎(chǔ)。（瀝青質(zhì)、膠質(zhì)——可溶分、油分）28、色譜法：在吸附法基礎(chǔ)上，用液固吸附色譜，對(duì)瀝青進(jìn)行梯度沖洗。（飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)）29、四組分結(jié)構(gòu)和特性：瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、芳香族、飽和分、蠟分。30、蠟對(duì)瀝青的影響：高溫時(shí)融化，使瀝青粘度降低，溫度敏感性增大；低溫時(shí)結(jié)晶，分散在瀝青質(zhì)中，減少瀝青分子的聯(lián)系，降低低溫延展能力；蠟使瀝青與石料表面的親和力減小，影響瀝青與石料的粘附性。第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)31、瀝青密度：在規(guī)定溫度下單位體積所具有的質(zhì)量。32、相對(duì)密度：33、瀝青相對(duì)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、瀝青質(zhì)含量高、芳香族含量高，相對(duì)密度就較大。臘分含量多，相對(duì)密度就小。34、體積膨脹系數(shù)越大，瀝青路面在夏季越容易泛油，冬季因收縮產(chǎn)生裂縫。35、介電常數(shù)與瀝青對(duì)氧、雨、紫外線等的耐老化性有關(guān)：第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)36、介電常數(shù)可以判別高分子材料的極性大小，瀝青介電常數(shù)在2.6～3.0之間，屬于非極性或弱極性材料。

介質(zhì)在外加電場(chǎng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電荷而削弱電場(chǎng)，原外加電場(chǎng)（真空中）與最終介質(zhì)中電場(chǎng)比值即為介電常數(shù)(permittivity，不規(guī)范稱dielectricconstant)，又稱誘電率，與頻率相關(guān)。如果有高介電常數(shù)的材料放在電場(chǎng)中，場(chǎng)的強(qiáng)度會(huì)在電介質(zhì)內(nèi)有可觀的下降。37、瀝青比熱：38、粘滯性：瀝青材料在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生相互唯一的抵抗剪切變形的能力。（單位：Pa.s）

牛頓流體是指在受力后極易變形，且切應(yīng)力與變形速率成正比的低粘性流體。凡不同于牛頓流體為非牛頓流體。第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)39、動(dòng)力黏度：瀝青的黏度為當(dāng)瀝青層間的速度變化梯度（即剪變率）為一單位時(shí)，每單位面積可受到的內(nèi)摩阻力。40、運(yùn)動(dòng)黏度：動(dòng)力黏度與密度之商。41、瀝青在高溫狀態(tài)下為牛頓流體，在路面的使用溫度范圍內(nèi)，為黏彈塑性，通常以表觀黏度或視密度表示。42、瀝青黏度測(cè)定方法：（黏度隨溫度變化大）A、60°黏度，真空減壓毛細(xì)管黏度計(jì)測(cè)定動(dòng)力黏度；B、施工溫度135°，毛細(xì)管法測(cè)定運(yùn)動(dòng)黏度；C、45°以上表觀密度，布洛克菲爾德黏度計(jì)法；第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)

D、軟化點(diǎn)附近，雙筒旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)和錐班旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)；E、常溫，滑板式黏度計(jì)。43、瀝青標(biāo)準(zhǔn)黏度試驗(yàn)：44、瀝青針入度試驗(yàn)：45、軟化點(diǎn)：瀝青取滴落點(diǎn)和硬化點(diǎn)之間溫度間隔的87.21%為軟化點(diǎn)。

軟化點(diǎn)試驗(yàn)是測(cè)量瀝青在一定外力作用下開始產(chǎn)生流動(dòng)第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)并達(dá)到一定變形時(shí)的溫度（等黏溫度）。46、針入度是在規(guī)定溫度下測(cè)定瀝青的條件黏度；軟化點(diǎn)是測(cè)定瀝青達(dá)到規(guī)定條件黏度時(shí)的溫度。

軟化點(diǎn)是瀝青熱穩(wěn)定性和條件黏度的雙重量度。47、瀝青延性：當(dāng)其受到外力的拉伸作用時(shí)，所能承受的塑性變形的總能力，以延度作為條件延性指標(biāo)表示。48、瀝青延度試驗(yàn)：將瀝青試樣制成八字形標(biāo)準(zhǔn)試件，在規(guī)定拉伸速度和規(guī)定溫度下拉斷時(shí)的長度，以cm計(jì)。49、當(dāng)瀝青化學(xué)組分不協(xié)調(diào)，膠體結(jié)構(gòu)不均勻，含蠟量增加時(shí)，瀝青的延度會(huì)降低。50、瀝青微延度試驗(yàn)。51、脆點(diǎn)：測(cè)量瀝青在低溫不引起破壞時(shí)的溫度。反應(yīng)瀝青第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)由粘彈性體轉(zhuǎn)變彈脆體的溫度，即達(dá)到臨界硬度時(shí)發(fā)生脆裂的溫度。52、脆點(diǎn)試驗(yàn)方法：第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)53、彎曲梁流變?cè)囼?yàn)（BBR）：測(cè)量瀝青梁試件在蠕變荷載作用下的勁度，用蠕變荷載模擬溫度下降時(shí)路面產(chǎn)生的應(yīng)力。

勁度：類似彈性模量，如彈簧勁度，N/m，MPa

蠕變：固體材料在保持應(yīng)力不變的條件下，應(yīng)變隨時(shí)間延長而增加的現(xiàn)象。可以在小于彈性極限時(shí)發(fā)生。彎曲流變儀第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)54、直接拉伸試驗(yàn)（DTT）：測(cè)定瀝青在低溫的極限拉伸應(yīng)變。

相應(yīng)于低溫狀態(tài)脆性破壞的試件的應(yīng)變不大于1%。彎曲流變儀第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)55、感溫性：瀝青黏度隨溫度變化的敏感性。56、感溫性的意義：A、高溫時(shí)，瀝青能與集料更好的拌合及碾壓成型；B、路面使用過程中，要求感溫性要低，確保路面高溫不軟化、低溫不開裂。57、針入度指數(shù)PI：用針入度和軟化點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表征瀝青感溫性；判別瀝青的膠體結(jié)構(gòu)狀態(tài)。58、針入度溫度感應(yīng)系數(shù)A的確定：59、針入度指數(shù)PI的確定方法：（圖2-21）第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)60、PI的應(yīng)用：

-1～+1的溶膠型瀝青適宜修筑瀝青路面。61、當(dāng)量軟化點(diǎn)T800與當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2：62、T800越大越好，T1.2越小越好。63、針入度溫度指數(shù)PTI:

PTI越小表明瀝青的感溫性越小，溫度穩(wěn)定性越好。第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)64、針入度黏度指數(shù)PVN：PI僅能表示軟化點(diǎn)溫度的瀝青感溫性；PVN高于軟化點(diǎn)溫度時(shí)的瀝青的感溫性。PVN1和PVN2

針入度黏度指數(shù)越大，表示瀝青的感溫性越低。65、瀝青的粘附性：A、瀝青本身的粘結(jié)能力；B、瀝青與集料之間的粘附能力。第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)66、粘附機(jī)理：A、瀝青與石料之間的粘附強(qiáng)度與瀝青表面的活性物質(zhì)多少關(guān)系密切；（與堿性集料接觸，粘附牢固）B、集料的性質(zhì)影響；（礦物組成，表面紋理，孔隙率，含塵量，表面積，吸收性能，含水率，形狀和風(fēng)化程度）C、水分含量；D、交通荷載。67、表面張力理論：68、瀝青的老化：69、影響耐久性的因素：A、溫度與氧化作用；B、光和水的作用(水在光、氧和熱共同作用，其催化作用)第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)C、自然硬化（瀝青在隔絕空氣和陽光，長期存放于常溫下發(fā)生某種程度的硬化）D、滲流硬化（瀝青中的油分滲流到礦料的孔隙中去而導(dǎo)致瀝青的硬化）

瀝青的氧化硬化是不可逆的。70、耐久性試驗(yàn)方法：A、模擬拌合過程中熱老化條件；B、在使用過程的老化條件。71、耐久性評(píng)價(jià)方法試驗(yàn)：A、薄膜烘箱加熱試驗(yàn)；B、旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)；C、壓力老化試驗(yàn)。第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)72、道路瀝青的粘彈性特征：

高溫時(shí)為粘性，低溫為彈性，相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)是粘性與彈性并存。73、變形特征：形變滯后，作用力去除后，形變需要過一段時(shí)間才逐漸恢復(fù)。74、蠕變：粘彈性物體在應(yīng)力保持不變的情況下，應(yīng)變隨時(shí)間的增加的現(xiàn)象。75、蠕變?cè)颍簽r青膠體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的某些分子產(chǎn)生位移或者分子構(gòu)型發(fā)生變化。76、蠕變的影響因素：瀝青的結(jié)構(gòu)、環(huán)境溫度和作用力大小。77、應(yīng)力松弛：在保持應(yīng)變不變時(shí)，應(yīng)力隨時(shí)間增加而逐漸減小的現(xiàn)象。第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)78、應(yīng)力松弛原因：瀝青膠體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部大分子在長時(shí)間力的作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形或位移，使得原來的應(yīng)力消失。79、在荷載作用下，瀝青的應(yīng)力與應(yīng)變關(guān)系為非線性。80、勁度模量：取決于瀝青溫度和荷載作用時(shí)間，是表現(xiàn)瀝青粘性和彈性聯(lián)合效應(yīng)的指標(biāo)。81、瀝青動(dòng)態(tài)剪切流變?cè)囼?yàn)（DSR）：評(píng)價(jià)高溫穩(wěn)定性A、在振動(dòng)荷載作用下，瀝青黏度小于靜荷載時(shí)的黏度。B、DSR試驗(yàn)過程。

對(duì)原樣瀝青和旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱后殘留瀝青試樣分別進(jìn)行兩次動(dòng)態(tài)剪切試驗(yàn)，通過測(cè)定瀝青材料的復(fù)數(shù)剪切模量和相位角來表征瀝青材料的粘性和彈性特征。第二節(jié)石油瀝青技術(shù)性質(zhì)82、瀝青的分級(jí)方法：A、針入度分級(jí)；B、黏度分級(jí)；C、基于性能分級(jí)。第三節(jié)改性瀝青83、改性瀝青：

是指摻加橡膠、樹脂高分子聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外摻劑（改性劑），或采取對(duì)瀝青輕度氧化加工等措施，使得瀝青或?yàn)r青混合料的性能得以改善而制成的瀝青混合料。84、改善瀝青的聚合物：A、樹脂；B、橡膠；C、熱塑性彈性體。SBS運(yùn)用最廣。85、改性瀝青相關(guān)試驗(yàn)：聚合物改性瀝青離析試驗(yàn)、瀝青彈性恢復(fù)試驗(yàn)、黏韌性試驗(yàn)、測(cè)力延度試驗(yàn)。第四節(jié)乳化瀝青86、乳化瀝青：

是黏稠瀝青經(jīng)過加熱融合機(jī)械作用以微滴狀態(tài)分散于含有乳化劑—穩(wěn)定劑的水中，形成水包油型的瀝青乳液。87、乳化瀝青應(yīng)用：

表面處治、貫入式、瀝青碎石、乳化瀝青混凝土等路面。88、乳化瀝青優(yōu)點(diǎn)：A、可冷態(tài)施工，節(jié)約能源，減少環(huán)境污染；B、常溫下具有較好的流動(dòng)性，能保證撒布的均勻性；C、采用乳化瀝青，擴(kuò)展路面的類型；D、乳化瀝青與礦料表面有良好的工作性和粘附