土木工程材料 教学课件 作者 张爱勤 曹晓岩 第六章 沥青与沥青混合料.ppt

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1、第六章沥青与沥青混合料制作人：张爱勤李晶菅秀文山东交通学院土木工程系学习要求：重点掌握沥青材料的概念与应用，石油沥青的技术性质与技术标准；掌握石油沥青常规试验方法与评价方法；深刻认识沥青性能与环境的关系。重点掌握热拌沥青混合料的技术性质与技术标准，组成材料的质量要求和配合比设计；掌握热拌沥青混合料的质量管理；了解常温沥青混合料、改性沥青混合料等新型沥青混合科的应用。第一节沥青材料一、石油沥青概述二、石油沥青的主要技术性质三、石油沥青的气候分区与技术标准四、其它沥青沥青材料——是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化

2、合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混合物。常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。应用：沥青属于有机胶结材料，在土木工程中广泛用作路面、屋面、防水等工程材料。沥青地沥青焦油沥青：各种有机物干馏加工得到的焦油，经再加工而得到的产品。天然沥青：石油在自然条件下，长时间经受地球物理因素作用形成的产物石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而得的沥青产品煤沥青木沥青…页岩沥青一、石油沥青概述1.石油沥青的生产工艺概述2.石油沥青的组成和结构（1）石油沥青的化学组成由多种碳氢化合物及其非金属(氧、硫、氮)的衍生物组成的混合物。

3、分子通式为：CnH2n+aObScNd。化学组成元素主要是碳(80%～87%)、氢(10%～15%)，其次是非烃元素（如氧、硫、氮等＜5%）。还含有一些微量的金属元素，如镍、钒、铁、锰、钙、镁、钠等。（2）化学组分化学组分分析方法:采用不同的有机溶剂和吸附剂，将沥青分离为化学性质相近，而且与其工程性质有一定联系的几个组，每个组就称为一个化学组分。我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)规定有三组分和四组分两种分析法。三组分分析法：油分、树脂和沥青质等三个组分。四组分分析法：饱和分、芳香分、胶质和

4、沥青质。对含蜡沥青，可将饱和分和芳香分，以丁酮-苯为脱蜡溶剂，-20℃冷冻分离可确定含蜡量。（3）组分对沥青性质的影响表6-1几种石油沥青的化学组分编号沥青名称化学组分（质量百分比）（%）饱和分(S)芳香分(Ar)胶质分(R)沥青质(At)蜡(P)1大庆丙－丁脱A－60沥青（低硫石蜡基）9.1135.5554.870.474.192胜利氧化A－60沥青（含硫中间基）11.6028.6052.007.306.253墨西哥原油AC－10沥青（含硫环烷基）8.5029.8042.6018.30－4大庆丙脱半氧化AC－60沥青（低硫

5、石蜡基）7.4431.0060.930.6312.86（4）胶体结构:(1)溶胶型结构(2)溶-凝胶型结构(3)凝胶型结构a)b)c)溶胶型结构溶-凝胶型结构凝胶型结构沥青胶体结构示意图按沥青质含量少适中多二、石油沥青的主要技术性质1.物理特征常数2.粘滞性3.塑性4.温度稳定性5.加热稳定性（抗老化）6.安全性7.溶解度8.粘附性√√√√1.物理特征常数（1）密度与相对密度密度——在规定温度条件下，单位体积的质量。我国现行试验方法规定测定15℃沥青密度。相对密度——在规定温度下，沥青质量与同体积水质量之比。我国现行方法规定

6、测定25℃的相对密度。沥青15℃密度与25℃相对密度之间的换算公式：沥青与水的相对密度(25/25℃)=沥青的密度(15℃)×0.996沥青混合料配合比设计要求使用沥青25℃的相对密度。（2）热胀系数沥青在温度上升1℃时的长度或体积的变化，分别称为线胀系数或体胀系数，统称热胀系数。沥青路面的开裂，与沥青混合料的热胀系数有关。沥青混合料的热胀系数，主要取决于沥青热学性质。特别是含蜡沥青，当温度降低时，蜡由液态转变为固态，比容突然增大，沥青的热胀系数发生突变，因而易导致路面产生开裂。（3）介电常数沥青的介电常数与沥青使用的耐久性

7、有关。英国道路研究所研究认为，沥青的介电常数与沥青路面抗滑性也有很好的相关性。2.粘滞性（粘性）——沥青材料在外力作用下，沥青粒子产生相对位移时抵抗变形的能力。以绝对粘度表示。按牛顿内摩擦定律可推导出绝对粘度。沥青是一种复杂的胶体物质，只有当其在高温时（如加热至施工温度时）才接近于牛顿液体。由于绝对粘度测定较为复杂，因此在实际应用上多测定沥青的技术粘度（或称条件粘度）表示其粘性。粘稠沥青的粘度最常采用针入度法测定。（1）针入度——在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青试样的深度。单位：0.1mm。常用试验

8、条件：规定温度：25℃标准针质量：100g贯入时间：5s（2）表示方法：P（25℃，100g，5s）（3）表征意义沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。标号：一般取针入度的平均值。3.延性——是指沥青材料在外力作用下发生变形而不破坏的能力。以延度作