文档介绍：第二章沥青材料
沥青:由高分子碳氢化合物及其非金属的衍生物组成的固体或半固体混合物,呈暗褐色至黑色,可溶于苯或二硫化碳等溶剂,是自然界种天然存在或从原油经蒸馏得到的残渣。
天然沥青:地壳中的石油在各种自然因素作用下,经过轻质油分蒸发、氧化和缩聚等作用而形成的天然产物。
石油沥青:石油经过各种炼制工艺加工而得到的产品。
石油沥青的元素组成:碳、氢、氧、硫、氮。
石油沥青化学成分的分析方法
三组分分析法:将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。
原理:将沥青在某一溶剂中沉淀出沥青质,再将可溶物用吸附剂吸附,最后再用不同溶剂抽提,分离出不同组分。
方法:先用正庚烷沉淀沥青质,然后将溶于正庚烷中的可溶组分用硅胶吸附,装于抽提仪中,用正庚烷抽提油腊,苯乙醇抽提树脂。
优点:组分界限较明确,组分含量能在一定程度上反映路用性能
缺点:分析流程复杂,分析时间较长。
四组分分析法:将沥青分离为饱和酚、芳香酚、胶质和沥青质四个组分。
方法:用正庚烷沉淀沥青质,用氧化铝谱柱吸附可溶组分,正庚烷冲洗得饱和酚,用甲苯冲洗得芳香酚,甲苯乙醇冲洗得胶质。
优点:按沥青中各化合物的化学组成结构分组,更能反映沥青的路用性能。
石油沥青的胶体结构
溶胶型结构:沥青质含量少,有一定数量芳香酚,胶团完全胶溶在由芳香酚和饱和酚组成的介质中,胶团可在分散介质许可范围内自由运动;完全服从牛顿流体,弹性效应可以忽略;路用性能:良好的自愈性和低温变形能力,温度敏感性较强。
溶-凝胶型结构:沥青质含量适当,有较多的芳香度较高的胶质作为保护物质,胶团数量多,有一定吸引力;特点:处在变形初期,弹性效应明显,变形至某一数值后表现出一定程度的粘性流动;路用性能:高温时有较低的感温性,低温时有较好的变形能力。
凝胶型结构:沥青质含量很高,有相当数量的芳香度高的胶质来形成胶团,浓度大,有很强的吸引力,形成空间网络结构。特点:施加荷载很小或者时间很短时,具有明显的弹性时效。
沥青材料的性能
粘滞性;延性和脆性;感温性;耐久性;安全性
沥青粘度的表达方式:
牛顿流型沥青粘度(溶胶型沥青或沥青在高温条件(施工温度)下,可视为牛顿流体。)
设在两金属板中夹一层沥青:η(粘度)=τ(剪应力)/γ(剪变率)
动力粘度:γ=“1”时,每单位面积所受的内摩擦力称为“动力粘度”。
绝对粘度:采用长度,质量和时间等绝对单位表示的粘度称为“绝对粘度”
运动粘度:沥青在某一温度下的动力粘度与同温度下沥青密度之比,称为“运动粘度”。νT=η/ρ
(2)非牛顿流型沥青的粘度。
当其处于路面的使用温度时,沥青均表现为粘弹性体,在不同的剪变率时表现不同的粘度,剪应力与剪变率呈非线性关系ηa(视粘度)=τ/γc(C为复合流动度系数)c=,c<,c值越小表示非牛顿性越强。
沥青粘度测定方法
绝对粘度测定方法
沥青运动粘度采用毛细管法;沥青动力粘度采用减压毛细管法。
真空减压毛细管法(通常为60。C,)(采用60。C的原因,夏天,地面是黑色的容易吸热,路表温度高达60摄氏度以上,直接关联沥青路面的抗车辙能力。)
绝对粘度测定方法
标准粘度计法:(测定液体石油沥青,煤沥青,乳化沥青) 取液体状态下沥青在标准黏度计中,于规定的温度下,通过规定的流孔直径流出50ml体积所需的时间。(流孔3mm,4mm,5mm和10mm四种。)
针入度法:(测定粘稠(固体,半固体)沥青稠度) 沥青材料在规定温度条件下,以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度。常用试验条件25度,100g,5s。针入度是测定稠度的指标,。反映了石油沥青抗剪切变形的能力。
软化点:(沥青由固态溶化为液态时,没有敏锐的固化点或液化点,通常采用硬化点和滴落点来表示,称为软化点。)环球法测定。、、5度/min、,称为软化点。反映沥青温度敏感性和条件粘度。
延度:(延性是当其受到外力的拉伸作用时,所能承受的塑性变形的总能力,通常以延度作为条件延性来表征。)8字形标准沥青试样(最小断面1cm2),在规定拉伸速度和温度时的长度。反映沥青的延性。采用延度仪来测定。
延度的影响因素:沥青的复合流动系数c值的减小,胶体结构发育成熟度的提高,含蜡量的增加以及饱和蜡和芳香蜡比例的提高,都会是延度值相对降低。
旋转粘度计法:美国战略公路计划所提出,转子,旋转,保温层。
三大指标:(针入度,延度,软化点)评价粘稠石油沥青路用性能的常用经验指标。
脆性:沥青材料在低温时受到瞬间荷载的作用,通常表现为脆性破坏,一般采用弗拉斯脆点(, 1。C/min)作为条件脆