瀝青材料土木工程材料

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1、第九章瀝青材料第9章瀝青材料主要內(nèi)容：1.瀝青材料的基本概念2.石油瀝青的化學(xué)組分和膠體結(jié)構(gòu)3.石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)4.其他瀝青材料概述1.定義瀝青材料——是由一些極其復(fù)雜的高分子的碳氫化合物和這些碳氫化合物的非金屬（氧、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)。2.分類:瀝青地瀝青焦油瀝青天然瀝青：石油在自然條件下，長時間經(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巖瀝青：頁巖煉油工業(yè)的副產(chǎn)品3.應(yīng)用:廣泛用作路面、屋面

2、、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石油瀝青的生產(chǎn)工藝概述2石油瀝青的組成和結(jié)構(gòu)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)系的幾個組，這些組就稱為組分。我國現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ052-2000）規(guī)定有三組分。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。石油瀝青三組分分析法的各組分性狀性狀組分外觀特征平均分子量碳氫比/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溶劑，具有光學(xué)活性，常發(fā)現(xiàn)有熒光，相對密度約0.

3、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，溶點低于100℃，相對密度大于1.000地瀝青質(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，相對密度1.100～1.5002.石油瀝青的結(jié)構(gòu)（1）溶膠型結(jié)構(gòu)（2）溶-凝膠型結(jié)構(gòu)（3）凝膠型結(jié)構(gòu)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)3石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)1.物理常數(shù)2.粘滯性3.延性4.溫度敏感性5.耐久性6.安全性7.其他性質(zhì)√√√√1.粘滯性——反映瀝青材料內(nèi)部阻礙瀝青粒

4、子產(chǎn)生相對流動的能力，簡稱為粘性，是劃分瀝青牌號的主要技術(shù)指標(biāo)。瀝青的粘度是瀝青首要考慮的技術(shù)指標(biāo)之一。粘度針入度（適應(yīng)粘稠石油瀝青）?液體瀝青的粘滯度（適應(yīng)液體石油瀝青）（1）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)過規(guī)定的時間貫入瀝青試樣的深度，單位：0.1mm。常用試驗條件：規(guī)定溫度：25℃標(biāo)準(zhǔn)針質(zhì)量：100g貫入時間：5s2）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。針入度是目前我國粘稠石油瀝青的分級指標(biāo)。標(biāo)號：一般取針入度的平均值。例如：90號瀝青，針入度范圍為8

5、0～１００（０.１mm）110號瀝青，針入度范圍為80～１００（０.１mm）2.延性——是瀝青材料當(dāng)在外力作用下產(chǎn)生變形而不破壞，除去外力后仍能保持變形后的形狀不變的性質(zhì)，以延度作為塑性的表征指標(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)定溫度下拉斷時的長度，單位：cm。規(guī)定條件為：試驗溫度有0℃、15℃、25℃三種；拉伸速度5cm/min。瀝青延度測定示意圖（2）延度的表示方法：D（T，v）其中，T為試驗溫度，v為拉伸速度。（3）測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

6、明：?隨著瀝青膠體結(jié)構(gòu)發(fā)育成熟度的提高，含蠟量的增加，以及飽和蠟和芳香蠟的比例增大等，都會使瀝青的延度值相對降低。?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（1）軟化點（2）脆點——高溫性能指標(biāo)——低溫性能指標(biāo)（1）軟化點瀝青材料是一種非晶質(zhì)高分子的混合材料，沒有固定的熔點。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)生流動的狀態(tài)，常常采用軟化點來表示瀝青的溫度敏感性。1）定義軟化點——人為選定的瀝青由固態(tài)到液態(tài)的轉(zhuǎn)變溫度范圍中的粘度。2）測定方法我國現(xiàn)行試驗方法要求采用環(huán)

7、與球法軟化點。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的溫度，稱為軟化點，單位：℃。?表示：TR&B?注意：初始溫度5℃加熱速度為5℃/min3）軟化點的意義?瀝青軟化點越高，瀝青的溫度穩(wěn)定性越好。?針入度是在規(guī)定溫度下測定瀝青的粘度，軟化點則是瀝青達到規(guī)定條件粘度時的溫度。因此，軟化點既是反映瀝青材料溫度穩(wěn)定性的一項指標(biāo)，又是瀝青粘度的一種量度。（2）脆點?瀝青材料在低溫下受到瞬時荷載時常表現(xiàn)為脆性破壞，瀝青脆性的測定極為復(fù)雜。?目前測試方法：采用弗拉斯（F

8、raass）脆點。?拉斯脆點試驗原理：將瀝青試樣在一個標(biāo)準(zhǔn)的金屬薄片上攤成薄層，將其置于脆點儀