学习情境 4 - 1 沥青材料
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学习情境 4 - 1沥青材料
福建交通职业技术学院黄玉萍
学习目的
• 能根据沥青的品种正确选择盛样器和取样器、在不同的取样地点采取试样,制备试验室试验用沥青试样
• 能测定试样的针入度、延度和软化点
学习任务书
某工地新进一批沥青材料,需取样进行各项技术指标试验,以判定是否满足技术标准的要求。
沥青材料概述
一、概念
二、分类
沥 青
焦油沥青 地沥青
石油沥青 天然沥青煤沥青等
粘稠石油沥青 液体石油沥青
石油沥青 Petroleum asphalt
油库(沥青罐)
一、生产工艺
溶剂膜 溶剂沥青溶剂膜 溶剂沥青
原油 原油 常压塔 减压塔 常压塔 减压塔 沥青沥青 直馏沥青 直馏沥青
氧化塔 氧化沥青氧化塔 氧化沥青
二、分类 1 、按原油成分
2 、按加工方法 :直馏沥青、氧化沥青、溶剂沥青和裂化沥青
3 、按沥青在常温下的稠度
4 、按用途分类
三、石油沥青的组成
1 、三组分分析法
油分、树脂、沥青质
2 、四组分分析法
饱和分、芳香分、胶质、沥青质
3 、四组分的特性
4 、蜡含量 ( 对路面性能的影响)
四、石油沥青的胶体结构
1 、胶体结构类型(三种)
a 、溶胶型结构 b 、溶-凝胶型结构 c 、凝胶型结构
2、胶体结构的评价方法——针入度指数( PI )
沥青的针入度指数 沥青胶体结构类型
<- 2 溶胶
- 2 ~ + 2 溶凝胶
> + 2 凝胶
沥青的针入度指数和胶体结构类型
五、石油沥青的技术性质
1 、粘滞性 1 )沥青的绝对粘度
(动力粘度)
2 )沥青的相对粘度
(条件粘度)
技术指标:针入度 penetration
粘度 viscosity
沥青绝对粘度概念图
针入度 penetration
针入度试验适用于测定粘稠石油
沥青稠度,针入度划分沥青标号
1 )定义 2 )表示方法: P T , m , t
P 为针入度, T 为试验温度
m 为荷载重, t 为贯入时间
3 )标准试验条件:
T = 5℃ 、 15 ℃ 、 25 ℃ 、
或 35 ℃
m = 100g t = 5s
P 单位为 0.1mm
沥青针入度试验示意图
4 )试验仪器:
针入度仪 电脑针入度仪
手动针入度仪试验步骤:
1 、检察试验仪器
2 、调整水温
调整水温至 25℃
3 、调整活动杆位置
4 、“三个归零”
(一)
(二)
(三)
5 、针入试验:
平行试验做三次,取平均值
作为沥青针入度
6 、针入度表示:
P ( 25℃ 、 100g 、 5S) = 读数
(0.1mm)
粘度 viscosity
1 )定义
2 )试验方法:道路标准粘度计法
(适用于测定液体石油沥青、煤
沥青和乳化沥青等的粘度)
3 )表示方法: 以 Cr , d 表示
4 )结论: 相同的温度和流孔条件下,流出时间越长,表示沥青粘度越大
道路标准粘度计
2 、塑性
1 )定义
2 )影响因素
3 )技术指标:延度 ductility
4 )试验:延度仪测定
延度仪
延度试件
结论:沥青延度越大,塑性越好,柔性
和抗断裂性能越好
3 、温度稳定性
1 )高温敏感性(软化点 softening point 表示)
测定方法:环球法软化点仪
环球法的软化点仪2 )低温抗裂性(脆点 fraass breaking point 表示)
测定方法:弗拉斯脆点仪
4 、加热稳定性
1 )定义
2 )实验方法:沥青的蒸发损失试验
沥青的薄膜加热试验
液体石油沥青蒸馏试验
5 、安全性
1 )定义
2 )指标:闪点 flash point
3 )闪点测定方法:克利夫兰开口杯法(简称 COC )
6 、溶解度 solubility
定义:沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率(即有效
物质含量)
7 、含水量
试验方法:含水量测定仪测定
8 、针入度指数 penetration indes
1 )定义
2 )计算方法
3 )针入度指数能表征沥青
的感温性和胶体结构类型
针入度温度关系图
9 、劲度
10 、粘附性
1 )定义
2 )影响因素
3 )试验方法:水煮法和水浸法
11 、耐老化性
1 )“老化”的定义
2 )影响因素
3 )沥青老化的危害
4 )耐老化性的评价方法:
薄膜烘箱加热试验( TFOT )
旋转薄膜加热试验( RTFOT )
压力老化试验( PAV )
六、石油沥青的技术标准
1 、道路石油沥青的技术标准
2 、道路液体石油沥青的技术标准
沥青洒布车
热管— 热洒沥青洒布车
沥青洒布现场
其 它 沥 青
其它沥青
改性沥青 乳化沥青 再生沥青 煤沥青
一、改性沥青 Modified bitumen
1 、定义 改性沥青主要用于高速公路,(油水比: 60 : 40 )
2 、改性剂的种类 1 ) 聚合物类 (橡胶类、热塑性橡胶类、树脂类)
2 )纤维类
3 )固体颗粒类
4 )硫磷类
5 )粘附性改性剂
6 )耐老化改性剂(常用的是碳黑)
3 、改性沥青的生产方法
1 )机械搅拌法
2 )溶剂法
3 )胶磨粉法
4 )胶体磨法
改性沥青生产厂
固体式改性沥青设备 移动式改性沥青设备
固体式改性乳化沥青设备 新型改性沥青加温储存设备
4 、 SBS与 SBR改性沥青
1 ) SBS 改性沥青
SBS (苯乙烯 - 丁二烯嵌段共聚物)是一种热塑性橡胶共聚物,
软化点高, SBS 沥青提高路面的耐久性和高温稳定性 ,适用于成
都、重庆等炎热地区
2 ) SBR 改性沥青
SBR (丁苯胶)是橡胶类聚合物, SBR 沥青抗低温性能好,软
化点低,适用于寒冷地区5 、改性沥青的应用
二、乳化沥青 Emulsified bitumen
1 、概述 1 )定义
2 )优点: ① 冷态施工,节余能源
② 可在潮湿地基上施工
③ 无毒、无臭、施工安全,
环保、污染少
3 )缺点: ① 稳定性差,贮存期不超过半年,(贮存期长易产生分层)
② 修筑路面成型期长
2 、组成材料
乳化沥青 = 沥青 + 乳化剂 + 稳定剂 + 水
1 )沥青 (主要组成材料,占 55-70﹪ )
2 )乳化剂(关键材料)
⑴ 作用
⑵ 分类
按离子的类型分类:① 阳离子乳化剂 ② 阴离子乳化剂
③ 两性离子乳化剂 ④ 非离子乳化剂
按破乳速度分类:快裂型、中裂型、慢裂型
3 )稳定剂
⑴ 作用
⑵ 分为两类:有机稳定剂和无机稳定剂
⑶ 用量: 为沥青乳液的 0.1-0.15﹪
4 )水
⑴ 作用
⑵ 用量: 30-70﹪
5 )其他材料:酸碱助剂、聚合物改性剂( SBR 、 SBS 、 CR等)
3 、乳化沥青的形成机理
1 )乳化剂降低界面能的作用
2 )增强界面膜的保护作用
3 )界面电荷稳定作用
乳化剂在沥青微滴表面形成界面膜
4 、乳化沥青技术性质和技术要求
5 、乳化沥青的制备
乳化剂 水
制备乳化沥青工艺流程图
存 储 罐
成 品 泵启动程序:成品泵 乳化机 乳液泵 沥青泵
停止程序:沥青泵 乳液泵 乳化机 成品泵
生产产量:每小时十多吨
⑴ 乳化剂水溶液的调制
水温控制在 60 – 80 ℃
⑵ 沥青加热
加热温度根据沥青的品种、牌号、施工季节和地区而定,
一般温度为 120 – 150 ℃
⑶ 沥青与水比例控制
⑷ 乳化常用设备:胶体磨
⑸ 沥青乳液存放(防止破乳)
1 )乳化工艺的主要工序
2 )乳化沥青的生产设备
乳液泵 沥青泵
6 、乳化沥青的分裂机理
1 )分裂(破乳)
2 )乳液分裂的外观特征:沥青由棕褐色变成黑色
3 )分裂影响因素
① 蒸发作用
② 乳液与集料表面的吸附作用
7 、乳化沥青的应用
1 )洒布法:如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路面
2 )拌和法:如沥青碎石或沥青混合料路面
同步沥青碎石封层车
稀浆封层车
三、再生沥青
1 、定义
2 、沥青材料的老化
3 、沥青的再生
实例:京福高速大修工程山东段第三合同段,沥青路面热再生
工程,引进加拿大 Dynaire Model8M 现场热再生列车,同时根
据国内路面状况,增加一台国产加热车,共有加热车两台,铣刨
收料车两台,拌和摊铺车一台。采用两次加热,两次铣刨回收,
回收料与 20%新拌混合料和 0.2%进口沥青再生剂利用拌和摊铺
车实施现场摊铺并碾压成型。
863 计划国产加热车
铣刨收料车
拌和摊铺车施工
加热收料机施工
碾压完毕的路面
施工完毕即可开放交通
1 、石油沥青是建筑工程中应用广泛的建筑材料,其化学组分包括:油分、树脂、沥青质及石腊(国产沥青含量较高)
2 、沥青的结构有三种类型,溶凝胶型结构是一种理想结构。
3 、石油沥青的各项技术指标中,针入度、延度、软化点合称为三大指标。
4 、沥青的老化问题是影响沥青使用的一个重要因素。石油沥青按照其稠度的大小划分为若干个标号等级。
课后小结:
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