第九章沥青精选文档.ppt
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1、第九章沥青本讲稿第一页,共三十六页第一节第一节 沥青的分类与生产沥青的分类与生产 n 什么叫沥青?什么叫沥青?n 沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成这些碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)衍生物所组成的混合物。常温下沥青是黑色或黑褐色的固体、半固体的混合物。常温下沥青是黑色或黑褐色的固体、半固体或液体。或液体。n 本讲稿第二页,共三十六页一、沥青的分类一、沥青的分类 n按我国通用的命名和分类方法,沥青可分为按我国通用的命名和分类方法,沥青可分为地沥青地沥青和和焦油沥青焦油沥青两大类。两大类。n地沥
2、青是天然存在的或由石油精制加工得到地沥青是天然存在的或由石油精制加工得到的副产品,的副产品,分为天然沥青和石油沥青分为天然沥青和石油沥青。n焦油沥青是将某些有机材料焦油沥青是将某些有机材料(如煤、木材、如煤、木材、油页岩等油页岩等)干馏加工得到的焦油,经再加工干馏加工得到的焦油,经再加工而得到的产品,而得到的产品,分为煤沥青、页岩沥青、木分为煤沥青、页岩沥青、木沥青等。沥青等。本讲稿第三页,共三十六页二、石油沥青的生产二、石油沥青的生产 n石油沥青生产流程示意图石油沥青生产流程示意图 加入稀释剂加入稀释剂或水和乳化剂或水和乳化剂或软沥青或软沥青或煤沥青等或煤沥青等直直馏馏或或氧氧化化慢凝液体沥
3、青慢凝液体沥青粘稠沥青粘稠沥青快凝液体沥青快凝液体沥青乳化沥青乳化沥青调和沥青调和沥青混合沥青混合沥青常压蒸馏常压蒸馏石石油油常压渣油常压渣油减压渣油减压渣油油制品油制品油制品油制品减压蒸馏减压蒸馏本讲稿第四页,共三十六页第二节第二节 石油沥青的组成与结构石油沥青的组成与结构 n一、石油沥青的化学组分一、石油沥青的化学组分n元素组成元素组成:石油沥青是由多种碳氢化合物及其非石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属金属(氧、硫、氮氧、硫、氮)的衍生物组成的混合物。所以的衍生物组成的混合物。所以它的元素组成它的元素组成主要是碳主要是碳(8087)、氢、氢(1015),其次是非烃元素,如氧、硫、氮其次是
4、非烃元素,如氧、硫、氮等等(3)。此外,还含有一些微量的金属元素,如此外,还含有一些微量的金属元素,如镍、钡、铁、锰、钙、镁、钠等,但含量都很少。镍、钡、铁、锰、钙、镁、钠等,但含量都很少。本讲稿第五页,共三十六页一、石油沥青的化学组分一、石油沥青的化学组分n有有机机化化合合物物的的同同分分异异构构现现象象,使使其其虽虽然然元元素素组组成成相相同同,但但性性质质却却往往往往有有很很大大的的区区别别。所所以以将将沥沥青青分分离离为为纯纯粹粹的的化化合合物物单单体体,在在操操作作上上过过于于繁繁杂杂,在在实实际际生生产产应应用用中中,也也并并没没有有这这样样的的必必要要。实实际际工工程程应应用用中
5、中,对对沥沥青青的的组组成成通通常常采采用用划分组分的分析方法。划分组分的分析方法。n沥青的沥青的化学组分分析化学组分分析就是将沥青就是将沥青分离为分离为化学性化学性质和物理状态相近,而且与其工程性能有一定质和物理状态相近,而且与其工程性能有一定联系的联系的几个化学成分组几个化学成分组,这些组就称为,这些组就称为组分组分。本讲稿第六页,共三十六页一、石油沥青的化学组分一、石油沥青的化学组分 有哪些组分?有哪些组分?采用采用三组分分析法三组分分析法可将沥青划分为可将沥青划分为油分油分、树脂树脂、沥青质沥青质三个组分三个组分(各组分的主要特(各组分的主要特征见表征见表9-1)。)。不同组分对石油沥
6、青性能的影响不同。油分赋予沥青不同组分对石油沥青性能的影响不同。油分赋予沥青流动性,树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性,沥青质流动性,树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性,沥青质决定沥青的耐热性、粘性和脆性。决定沥青的耐热性、粘性和脆性。本讲稿第七页,共三十六页三组分分析法三组分分析法本讲稿第八页,共三十六页二、沥青的胶体结构二、沥青的胶体结构 本讲稿第九页,共三十六页第三节第三节 石油沥青的主要技术性质石油沥青的主要技术性质 n一、黏滞性(黏性)一、黏滞性(黏性)n二、二、塑性塑性n三、温度敏感性三、温度敏感性n四、大气稳定性四、大气稳定性n五、五、施工安全性施工安全性 本讲稿第十页,共三十六页一
7、、黏滞性(黏性)一、黏滞性(黏性)石油沥青的黏滞性是石油沥青内部阻碍各流层之间石油沥青的黏滞性是石油沥青内部阻碍各流层之间产生相对流动的特性产生相对流动的特性 ,是划分沥青标号的主要性能指,是划分沥青标号的主要性能指标。标。黏滞性以绝对黏度或相对黏度表示黏滞性以绝对黏度或相对黏度表示,液体沥青用液体沥青用标准黏度标准黏度为为指标,用指标,用CT,d(秒)表示秒)表示黏稠沥青用黏稠沥青用针入度针入度为指标,为指标,用用PT,m,t(度)表示(度)表示观看动画本讲稿第十一页,共三十六页二、二、塑性塑性 塑性是指石油沥青在受外力作用时产生变形而不破坏,塑性是指石油沥青在受外力作用时产生变形而不破坏,
8、除去外力后,仍保持变形后形状的性质。塑性用除去外力后,仍保持变形后形状的性质。塑性用延度延度指指标表示。标表示。观看动画本讲稿第十二页,共三十六页三、温度敏感性三、温度敏感性n 温度温度敏感敏感性是指石油沥青的性是指石油沥青的黏黏滞性和塑性随温度升滞性和塑性随温度升降而变化的性能。评价沥青温度敏感性的指标很多。降而变化的性能。评价沥青温度敏感性的指标很多。常用的是常用的是软化点软化点和和针入度指数。针入度指数。n(1 1)软化点)软化点n 由于沥青在硬化点至滴落点之间的温度阶段,是一种由于沥青在硬化点至滴落点之间的温度阶段,是一种黏滞流动状态,故将此温度区间的某一状态规定为从固态黏滞流动状态,
9、故将此温度区间的某一状态规定为从固态转到黏流态的起点,相应的温度称为沥青软化点。转到黏流态的起点,相应的温度称为沥青软化点。本讲稿第十三页,共三十六页软化点的测定方法软化点的测定方法n软化点的数值与测软化点的数值与测定方法和仪器有关。定方法和仪器有关。我国现行试验规程我国现行试验规程(JTJ0522000)(JTJ0522000)是是采用环球法(采用环球法(R RB B法)测定软化点。法)测定软化点。观看动画本讲稿第十四页,共三十六页(2 2)针入度指数)针入度指数n由由于于软软化化点点作作为为一一个个条条件件状状态态分分界界点点,并并不不能能全全面面反反映映沥沥青青性性能能随随温温度度变变化
10、化的的规规律律。所所以以,目目前前评评价价沥沥青青感感温温性的常用指标还有性的常用指标还有针入度指数针入度指数PIPI。n沥沥青青针针入入度度指指数数的的变变化化范范围围是是 -10-10+20+20,针针入入度度指指数数(PIPI)愈愈小小,表表示示沥沥青青的的感感温温性性愈愈高高。通通常常,按按PIPI值值来来评评价价沥沥青青的的感感温温性性时时,要要求求沥沥青青的的PI=PI=-1-1+1+1之之间间。用用于于高高等等级级路路面的沥青,要求具有更高的面的沥青,要求具有更高的PIPI值。值。本讲稿第十五页,共三十六页四、大气稳定性四、大气稳定性n 大大气气稳稳定定性性是是指指石石油油沥沥青
11、青在在大大气气中中使使用用时时,在在热热、阳阳光光、氧气和潮湿等因素的长期综合作用下性质不发生显著变化的性能。氧气和潮湿等因素的长期综合作用下性质不发生显著变化的性能。n 在在阳阳光光、空空气气和和热热的的综综合合作作用用下下,石石油油沥沥青青的的流流动动性性和和塑塑性性会会随随着着时时间间的的增增长长而而逐逐渐渐减减小小,硬硬脆脆性性会会随随着着时时间间的的增增长长而而逐逐渐渐增增大大,直直至至脆脆裂裂,这这种种现现象象称称为为石石油油沥沥青青的的老老化化。因此,沥青的大气稳定性也可以称为抗老化性。因此,沥青的大气稳定性也可以称为抗老化性。n 石油沥青产生老化的原因是沥青的各组分会在阳光、空
12、气石油沥青产生老化的原因是沥青的各组分会在阳光、空气和热的综合作用下发生递变,使低分子化合物逐步转变成高分和热的综合作用下发生递变,使低分子化合物逐步转变成高分子物质,即油分和树脂逐渐减少,而沥青质逐渐增多,并且树子物质,即油分和树脂逐渐减少,而沥青质逐渐增多,并且树脂转变为沥青质比油分变为树脂的速度快得多脂转变为沥青质比油分变为树脂的速度快得多。本讲稿第十六页,共三十六页四、大气稳定性四、大气稳定性 我国现行试验规程我国现行试验规程(JTJ0522000 T0609)(JTJ0522000 T0609)规定,石油沥青规定,石油沥青的抗老化性能是以沥青试样在的抗老化性能是以沥青试样在加热蒸发前
13、后的质量变化百加热蒸发前后的质量变化百分率分率、针入度比和老化试验后的延度针入度比和老化试验后的延度来评定。测定抗老来评定。测定抗老化性的方法有多种,目前常用的测定方法是化性的方法有多种,目前常用的测定方法是薄膜烘箱试验薄膜烘箱试验法法(TFOTTFOT法)法)。本讲稿第十七页,共三十六页大气稳定性大气稳定性 本讲稿第十八页,共三十六页五、施工安全性五、施工安全性 在在规规定定条条件件下下加加热热沥沥青青,并并使使混混合合气气体体与与火火焰焰接接触触,当当初初次次出出现现闪闪火火(有有蓝蓝色色闪闪光光)时时的的沥沥青青温温度度()(),称称为为沥沥青青的的闪闪点点。若加热沥青的温度进一步提高,
14、油若加热沥青的温度进一步提高,油分蒸气的饱和度将增加。当油分蒸气与分蒸气的饱和度将增加。当油分蒸气与空气组成的混合气体与火焰接触时能持空气组成的混合气体与火焰接触时能持续燃烧续燃烧5s5s以上时,此时沥青的温度即为以上时,此时沥青的温度即为燃点燃点()()。通常燃点比闪点温度约高。通常燃点比闪点温度约高1010。闪点和燃点愈低,沥青引起火灾的可闪点和燃点愈低,沥青引起火灾的可能性就愈大。能性就愈大。本讲稿第十九页,共三十六页五、施工安全性五、施工安全性n为了保证沥青在运输、贮存和加热使用过程为了保证沥青在运输、贮存和加热使用过程中的安全性,必须规定沥青的闪点和燃点。中的安全性,必须规定沥青的闪
15、点和燃点。一般施工时石油沥青的加热温度为一般施工时石油沥青的加热温度为150200150200,因此通常要求沥青的闪点大于,因此通常要求沥青的闪点大于230230。此外,。此外,为了安全起见,沥青加热时必须与火焰隔离为了安全起见,沥青加热时必须与火焰隔离。本讲稿第二十页,共三十六页第四节第四节 石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准 n一、一、石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准 石石油油沥沥青青按按用用途途分分为为道道路路石石油油沥沥青青、建建筑筑石石油油沥沥青青、防防水水防防潮潮石石油油沥沥青青和和普普通通石石油油沥沥青青。技技术术标标准准见见P155表表9-29-2和和P156表表9-39
16、-3。道道路路石石油油沥沥青青技技术术标标准准的的详详细细内内容容可可参参见见公公路路沥沥青青路路面施工技术规范面施工技术规范JTG F40-2004 JTG F40-2004 石油沥青的标号主要根据针入度、延度和软化点等指标石油沥青的标号主要根据针入度、延度和软化点等指标划分。划分。除防水防潮石油沥青除之外,标号都以针入度除防水防潮石油沥青除之外,标号都以针入度值表示。值表示。同一品种的石油沥青,标号越高,则同一品种的石油沥青,标号越高,则黏黏性越性越小小(即针入度越大即针入度越大),塑性越好,塑性越好(即延度越大即延度越大),温度敏感性越,温度敏感性越大大(即软化点越低即软化点越低)。本讲
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