道路沥青材料试验技术详解.ppt

,沥 青,一、概述,沥青是一种有机胶凝材料，它是由十分复杂的高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫）的衍生物所组成的混合物。沥青在常温下一般呈固体或半固体，也有少数品种的沥青呈粘性液体状态，可溶于二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷和苯等有机溶剂，颜色为黑褐色或褐色。,二、分类,三、沥青的技术性质,1,密度,15,25/25,0.996,沥青的密度,沥青与水的相对密度,沥青品种,新疆克拉玛依,90,号,欢喜岭,90,号,新加坡壳牌,伊朗,相对密度,0.9731,1.004,1.034,1.03,2,粘滞性,1,）定义,指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互,位移时抵抗剪切变形的能力。,三、沥青的技术性质,2,）测定方法,针入度,试验,标准粘度试验,针入度试验,h,针入度试验,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,针入度试验,1.,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,2.,标准试验条件：,T=5,15,25,30,（,0.1,）,m=100g t=5s,P,（,25,、,100g,、,5S)=,读数,(0.1mm),针入度试验,针入度,(0.1mm),0,49,50,149,150,249,250,500,允许差值,(0.1mm),2,4,12,20,5.,允许误差,3.,养护时间,15,30,室温中,大盛样皿：,1.5,2h,规定试验温度,0.1,的恒温水槽中,小盛样皿：,1,1.5h,大盛样皿：,1.5,2h,小盛样皿：,1,1.5h,4.,同一试样平行试验次数,:,3,次,指标,等级,沥青标号,160,130,号,110,90,70,50,30,针入度,(25,),140,200,120,140,100,120,80,100,60,80,40,60,20,40,气候分区,6,注,4,注,4,2-1,2-2,3-2,1-1,1-2,1-3,2-2,2-3,1-3,1-4,2-2,2-3,2-4,1-4,注,4,针入度指,PI,A,-1.5,1.0,B,-1.8,1.0,软化点 ,A,38,40,43,45,44,46,45,49,55,B,36,39,42,43,42,44,43,46,53,C,35,37,41,42,43,45,50,60,粘度,A,-,60,120,160,140,180,160,200,260,10,延度,A,50,50,40,45,30,20,30,20,20,15,25,20,15,15,10,B,30,30,30,30,20,15,20,15,15,10,20,15,10,10,8,15,延度,A B,100,80,50,C,80,80,60,50,40,30,20,蜡含量,A,2.2,B,3.0,C,4.5,TFOT(,或,RTFOT),后,5,质量变化,0.8,针入度比,A,48,54,55,57,61,63,65,B,45,50,52,54,58,60,62,C,40,45,48,50,54,58,60,延度,(,10),A,12,12,10,8,6,4,B,10,10,8,6,4,2,延度,(15,),C,40,35,30,20,15,10,沥青等级,适用范围,A,级沥青,各个等级的公路，适用于任何场合和层次。,B,级沥青,高速公路、一级公路沥青下面层及以下的层次，二级及二级以,下公路的各个层次；,用作改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青。,C,级沥青,三级及三级以下公路的各个层次。,沥青等级,标准粘度试验,标准粘度试验,道路标准粘度计,适用范围：液体石油沥青、煤沥青、乳化沥青,表示方法：以,C,T,d,表示，,T-,试验温度,d-,孔径,mm,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,三、沥青的技术性质,3.,温度稳定性,（,1,）高温敏感性,软化点,测定方法：环球法软化点仪,（,2,）低温抗裂性,测定方法：弗拉斯脆点仪,沥青试样注于内径为,18.9mm,的铜环,中，环上置一重,3.5g,的钢球，在规,定的加热速度,(5/min),下进行加,热，沥青试样逐渐软化，直至在钢,球荷重作用下，使沥青产生,25.4mm,挠度时的温度，称为软化点，以,计。,测定方法：环球法软化点仪,软化点试验,软化点试验,1.,环下面距下层底板距离：,25.4mm,2.,钢球质量：,3.5g0.05g,3.,加热起始温度：,软化点,80,以下,5,蒸馏水,软化点,80,以上,32,甘油,4.,温度上升速度：,软化点,80,以下,50.5,蒸馏水,软化点,80,以上,321,甘油,5.,允许误差：,软 化 点,80,以下,80,以上,重复性试验,1,2,复现性试验,4,8,将沥青试样,0.4g,在一个标准的金属薄片上摊成,薄层，涂有沥青薄膜的金属片置于有冷却设备,的脆点仪内，摇动脆点仪的曲柄，能使涂有沥,青薄膜的金属片产生弯曲。随着冷却设备中致,冷剂温度以,1/min,的速度降低，沥青薄膜的,温度亦逐渐降低，当降至某一温度时，沥青薄,膜在规定弯曲条件下产生断裂时的温度，即为,沥青的脆点。脆点是测量沥青在低温时不引起,破坏时的温度。,弗拉斯脆点试验,4.,塑性,测定方法,:,延度试验,三、沥青的技术性质,延度试验,1.,试验温度,:5,10,15,25,（,0.5,）,2.,拉伸速度：,5cm/min0.25cm/min,3.,拉伸过程中，沥青丝,浮于水面，加酒精,；,拉伸过程中，沥青丝,沉于槽底，加食盐,。,调整水的密度与试样相近后，,重新试验,。,延度试验,4.,试件养护方式：,试件在,室温中冷却,30,40min,，然后置于规定试验温度,0.1,的,恒温水槽中，保持,30min,后取出，用热刮刀刮除高出试模的沥青，使沥青面与试模面齐平。沥青的刮法应自试模的中间刮向两端，且表面应刮得平滑。将试模连同底板再浸入规定的试验温度的,水槽中,1,1.5h,。,5.,数据处理：,同一试样，每次平行试验不少于,3,个，如,3,个测定结果均大于,l00cm,，试验结果记作,“,l00cm,”,；如,3,个测定结果中，有一个以上的测定值小于,l00cm,时，若最大值或最小值与平均值之差满足重复性试验精密度要求，则取,3,个测定结果的平均值的整数作为延度试验结果，若平均值大于,l00cm,，记作,“,l00cm,”,；若最大值或最小值与平均值之差不符合重复性试验精度要求时，试验应重新进行。,6.,允许误差：,当试验结果小于,l00cm,时，重复性试验的允许差为平均值的,20,；复现性试验的允许差为平均值的,30,。,延度试验,5.,耐久性,三、沥青的技术性质,测定方法,薄膜加热试验,(TFOT),旋转式薄膜加热试验,(RTFOT),薄膜加热试验,旋转薄膜加热试验,薄膜烘箱加热试验,将,50g,沥青试样放入直径,140mm,、深,9.5mm,的,不锈钢盛样皿中，沥青膜的厚度约为,3.2mm,，,在,163,通风烘箱的条件下以,5.5r/min,的速率,旋转，经过,5h,。然后,计算沥青试样的质量,损失，并测定针入度,等指标的变化。,旋转薄膜加热试验,将沥青试样,35g,装入高,140mm,、直径,64mm,的开,口玻璃瓶中，盛样瓶插入旋转烘箱中，一边,以,4000mL/min,流量吹入热空气，一边在,163,的高温下以,15r/min,的速,度旋转，经过,75min,的老,化后，测定沥青的质量,损失及针入度、粘度等,各种性能指标的变化。,1.,试验温度：均为,163,2.,加热温度允许精度,薄膜烘箱：,1631,旋转薄膜：,1630.5,3.,试验后的沥青试样，在做其他试验项目时，,不允许重复加热，并且要在,72h,内全部完成。,4.,沥青老化后，针入度减少，延度降低，软化,点升高，质量有可能增加，也有可能减少。,两个试验比较,1.,针入度指数,四、沥青的其他技术性质,2.,胶体结构类型：,PI,-2,者为溶胶型结构：,沥青质少，油分及树脂含量多，粘滞性小、流动性大、塑性好，开裂后自行愈合能力强，但温度稳定性差。,PI,+2,者为凝胶型结构：,油分及树脂含量少，沥青质含量较多，粘性和弹性较高，温度敏感性小，流动性、塑性较低。,PI=-2,+2,者为溶,凝胶型结构：,高温稳定性好，低温时变形能力也好。现代高级路面的沥青都是这种结构。,一般认为,PI=-1,+1,之间的溶凝胶型沥青适宜修筑沥青路面,3.,蜡含量：,（,1,）,45,转变为液态，使沥青容易发软，导致高温稳定性降低，出现车辙；,（,2,）低温时使沥青变得脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝；,（,3,）使沥青与石料粘附性降低，在水分作用下，骨料与沥青产生剥落现象；,（,4,）路面抗滑性降低，影响行车安全。,4.,闪点：火焰一闪即灭,燃点：火焰持续,5s,为了施工安全，沥青加热一般控制在闪点以下。,四、沥青的其他技术性质,指标,等级,沥青标号,160,130,号,110,90,70,50,30,针入度,(25,),140,200,120,140,100,120,80,100,60,80,40,60,20,40,气候分区,6,注,4,注,4,2-1,2-2,3-2,1-1,1-2,1-3,2-2,2-3,1-3,1-4,2-2,2-3,2-4,1-4,注,4,针入度指,PI,A,-1.5,1.0,B,-1.8,1.0,软化点 ,A,38,40,43,45,44,46,45,49,55,B,36,39,42,43,42,44,43,46,53,C,35,37,41,42,43,45,50,60,粘度,A,-,60,120,160,140,180,160,200,260,10,延度,A,50,50,40,45,30,20,30,20,20,15,25,20,15,15,10,B,30,30,30,30,20,15,20,15,15,10,20,15,10,10,8,15,延度,A B,100,80,50,C,80,80,60,50,40,30,20,蜡含量,A,2.2,B,3.0,C,4.5,TFOT(,或,RTFOT),后,5,质量变化,0.8,针入度比,A,48,54,55,57,61,63,65,B,45,50,52,54,58,60,62,C,40,45,48,50,54,58,60,延度,(,10),A,12,12,10,8,6,4,B,10,10,8,6,4,2,延度,(15,),C,40,35,30,20,15,10,附录：沥青试验基础知识,1.,石油沥青加热温度：,含有水分时：烘箱温度,80,左右,无水分时：烘箱温度宜为,软化点温度以上,90,，通常为,135,左右，,2.,石油沥青加热次数：反复加热不得超过,2,次。,3.,沥青过滤筛孔尺寸：,0.6mm,4.,甘油滑石粉隔离剂：甘油：滑石粉,=2:1,（质量比）,5.,重复性试验：,在同一试验室，由同一试验人员，采用同一仪,器，对同一个试样，完成两次以上的试验操作，,所得的试验结果之间的误差。,6.,复现性试验：,在两个以上不同的试验室，由各自的试验人员，,采用各自的仪器，按相同的试验方法，对同一试,样，分别完成试验操作，所得的试验结果之间的,误差。,7.,重复性试验是对试验人员操作水平、取样代表性,的检验，复现性则同时检验仪器设备的性能。,附录：沥青试验基础知识,五、其他沥青材料,1.,煤沥青,与石油沥青技术性质的差异,1.,煤沥青的温度稳定性差,2.,煤沥青的气候稳定性差,3.,煤沥青的塑性较差,4.,与矿质材料表面,粘附性能好,5.,煤沥青,防腐性能好,六、其他沥青材料,2.,乳化沥青,是将粘稠石油沥青加热至流动状态，经高速,离心、搅拌及剪切等机械作用，使沥青形成,细小的微粒（粒径约为,2,5,左右），再使沥,青微粒均匀地溶于有乳化剂和稳定剂水溶液,之中，形成的水包油型（,O/W,）乳浊液。,乳化沥青的特点：,1.,可冷态施工，节约能源。,2.,可在潮湿的环境下使用,3.,可改善施工环境,4.,稳定性差,5.,乳化沥青修筑路面成型期较长,六、其他沥青材料,六、其他沥青材料,3.,改性沥青：,SBS SBR,1.,改善沥青结合料的感温性,2.,改善沥青结合料的耐久性,3.,提高沥青路面的抗水损害能力,4.,提高沥青路面的抗变形能力,“,人不可貌相，海水不可斗量”。一个面积仅有,0.47,平方公里的小湖，居然在世界上颇有名气。这个湖位于拉丁美洲加勒比海的东南端的一个叫特立尼达和多巴哥的小岛上，湖中滴水不见，鱼虾绝迹，以盛产黑乎乎的天然沥青闻名于世，被人们称为“沥青湖”。,早在世界上还不懂得从提炼石油取得沥青之前。这里一直是世界天然沥青的主要来源。,1870,年开始开采沥青，本世纪,70,年代以来，年产沥青,10,万吨以上。一百多年来，从这个湖中挖走了多少沥青，已无记录可查、钻探数据表明，湖底最深处是,83,米，就是说，沥青的最大厚度是,83,米，据此计算，这个湖的沥青容量是,1200,万吨。但是湖里能容纳多少沥青是一回事，这里究竟有多少沥青又是另一回事。因为沥青可以不断从湖底“长”出来，你挖走了多少，湖底又能“长”出多少，人们发现，经过长时间以来的持续开采，湖面并无明显升降。,那么，沥青是怎么从湖底“长”出来的呢？科学家认为，这个湖的位置上处在一个巨大的储油构造即穹隆或背斜构造的上方，由于内力作用与地壳运动，使岩层发生张裂或断裂，深层的石油不断自地下沿岩石裂缝渗出到湖里来，石油中较轻的组分挥发掉了，留下较粘重的组分，不断氧化成沥青。,拉丁美洲取之不尽的沥青湖,新疆克拉玛依乌尔禾发现天然沥青矿，新疆生产建设兵团农,7,师,137,团在克拉玛依乌尔禾发现天然沥青矿。该矿是中国目前发现唯一的天然沥青矿。据当地官员介绍说，全世界也仅有,3,处。乌尔禾的天然沥青具有耐高温、色泽好、防腐抗酸碱、防老化等特性，是生产高级黑油漆的天然原料。今年计划开采,1000,吨。,四川省青川县境内天然沥青矿资源丰富,目前已探明储量在,140,万吨以上,远景储量超过了,3000,万吨,被专家誉为“中国乃至世界罕见的沥青天然矿体”,储藏量位居全国第一。青川县十分重视对沥青矿的开发利用,先后聘请国家石油部、四川地质局、川北石油勘探指挥部、四川大学等,7,家单位进行详细勘测、化验和普查评审,探明了资源储量,掌握了资源的组成部分,为开发利用奠定了基础。优越的资源优势和宽松的政策环境,吸引了各地客商纷纷到青川投资。今年经过实地考察、洽谈,该县引进了青岛伟东置业有限公司,首期投资,4000,多万元,组建了青川中能信天然石油矿开发有限公司,对天然沥青进行综合开发。,天然沥青特点与应用：如北京二环路的罩面、我国进口的天然沥青颗粒。,国内天然沥青,