沥青讲座PPT学习教案.pptx
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1、会计学1沥青沥青(lqng)讲座讲座第一页,共69页。背景背景(bijng)n n沥青n n在石油产品中可溶n n 一般是石油蒸馏过程的副产品n n可以(ky)自然地产生柏油(biyu)(焦油)不溶于石油产品一般是焦炭(煤)生产的副产品第1页/共69页第二页,共69页。背景背景(bijng)n n第一条美国热拌沥青(lqng)路面在 19世纪70年代建成n n宾夕法尼亚大街n n使用从特立尼达岛上湖面开采的天然沥青(lqng)n n两个来源n n特立尼达岛n n伯慕德兹(Bermudez),委内瑞拉第2页/共69页第三页,共69页。背景背景(bijng)n n每种湖沥青都很均匀n n用溶解度试
2、验来确定来源n n 不同(b tn)来源间的溶解情况不同(b tn)n n19世纪末铺路的需求超过了湖沥青的供应量n n导致石油沥青开始使用第3页/共69页第四页,共69页。石油石油(shyu)沥青沥青n n从原油炼制的过程(guchng)来说,沥青是废品n n有时被称为“桶底”n n性能依赖于:n n炼制工艺n n原油组成煤油煤油(miyu)柴油柴油汽油汽油沥青沥青原油桶原油桶第4页/共69页第五页,共69页。沥青沥青沥青沥青(lqng)(lqng)成分成分成分成分n n四组分:饱和分、芳香分、胶质、沥青质三组分:四组分:饱和分、芳香分、胶质、沥青质三组分:油分、胶质、沥青质油分、胶质、沥青
3、质n n沥青质沥青质n n大的、不连续的固态大的、不连续的固态(gti)(gti)内含物(黑色)内含物(黑色)n n高粘度成分高粘度成分n n胶质胶质n n室温时半固态室温时半固态(gti)(gti)或固态或固态(gti)(gti)n n受热时流动受热时流动n n遇冷时变脆遇冷时变脆n n油分油分n n无色的液体无色的液体n n在大多数溶剂中溶解在大多数溶剂中溶解n n使沥青流动使沥青流动第5页/共69页第六页,共69页。石油沥青的生产石油沥青的生产石油沥青的生产石油沥青的生产(shngch(shngch n)n)方法方法方法方法n n蒸馏法蒸馏法n n减压蒸馏减压蒸馏n n加工最简便、成本最
4、低加工最简便、成本最低n n70708080的沥青总产量的沥青总产量n n溶剂法溶剂法n n氧化法氧化法n n调合法调合法n n受原油约束受原油约束(yush)(yush)降低降低第6页/共69页第七页,共69页。早期早期(zoq)规范规范n n湖沥青湖沥青n n外观外观n n二硫化碳中的溶解性二硫化碳中的溶解性n n石油沥青(石油沥青(2020世纪早期)世纪早期)n n坚固性(稠度坚固性(稠度(chu d)(chu d))n n咀嚼咀嚼n n缝纫机缝纫机n n测量稠度测量稠度(chu d)(chu d)第7页/共69页第八页,共69页。针入度试验针入度试验(shyn)n n缝纫机的针n n规
5、定荷重、时间(shjin)、温度100 g初始初始穿透深度穿透深度 0.1 mm 5秒后秒后 第8页/共69页第九页,共69页。针入度分级针入度分级(fn j)规范规范n n用针入度结果来分级n n增加n n闪点试验n n延度n n溶解度n n薄膜烘箱(hngxing)老化n n针入度n n延度第9页/共69页第十页,共69页。针入度沥青(lqng)规范三大(snd)指标针入度延度软化点针入度指数密度闪点溶解度含蜡量第10页/共69页第十一页,共69页。针入度沥青(lqng)规范60粘度(zhnd)135粘度(zhnd)TFOT后残留物质量损失针入度比(25C)延度(不可用RTFOT替代)第1
6、1页/共69页第十二页,共69页。针入度的含义针入度的含义(hny)与作用与作用n n针入度是沥青(lqng)的稠度指标,反映沥青(lqng)在一定条件下的软硬程度,由于针入度是条件稠度,故不能单纯以针入度大小来评价沥青(lqng)的软硬程度。n n针入度除作为沥青(lqng)分级的依据外,还可以用不同温度下的针入度或将针入度与沥青(lqng)的软化点、粘度进行关联表征沥青(lqng)的感温性。第12页/共69页第十三页,共69页。沥青的高温沥青的高温(gown)稳定性稳定性指标指标n n软化点n n沥青在一定条件下的等粘温度n n测定方法有多种,环球(hunqi)法、立方体法等n n60粘度
7、n n粘度大,在荷载作用下剪切变形小,弹性恢复性能好n n测定方法有多种,真空毛细管、旋转粘度计第13页/共69页第十四页,共69页。旋转(xunzhun)粘度计(Brookfield)内圆筒内圆筒力矩力矩(l j)温度温度(wnd)环境室环境室数字温度控制仪数字温度控制仪第14页/共69页第十五页,共69页。沥青沥青(lqng)的低的低温抗裂性能指标温抗裂性能指标n n脆点n n北方(bifng)国家,加拿大、瑞典、德国n n弗拉斯脆点n n沥青的等劲度温度n n延度n n规定的拉伸速度和温度n n拉伸标准试件的两端到断裂时的长度n n反映了沥青的粘弹性质第15页/共69页第十六页,共69页
8、。延度延度第16页/共69页第十七页,共69页。沥青沥青(lqng)的的抗老化性能指标抗老化性能指标n n薄膜烘箱或旋转(xunzhun)薄膜烘箱试验前后沥青常规性质的变化,如针入度比、延度第17页/共69页第十八页,共69页。薄膜加热薄膜加热薄膜加热薄膜加热(ji r)(ji r)试验试验试验试验烘箱(hngxing)外部旋转(xunzhun)架盘子温度计6mm第18页/共69页第十九页,共69页。沥青的施工及安沥青的施工及安全全(nqun)指标指标n n施工性能用135粘度(zhn d)表征n n安全指标用闪点进行表征第19页/共69页第二十页,共69页。闪点闪点(shn din)(安全安
9、全性性)温度计温度计沥青沥青(lqng)杯杯通气通气(tng q)棒棒第20页/共69页第二十一页,共69页。沥青沥青(lqng)的综合指标的综合指标n n密度n n溶解度n n灰分n n针入度指数(zhsh)n n蜡含量第21页/共69页第二十二页,共69页。溶解度溶解度(纯度纯度(chnd)第22页/共69页第二十三页,共69页。针入度指数针入度指数(zhsh)PIn n针入度指数可以反映沥青偏离牛顿流体的程度,针入度指数可以反映沥青偏离牛顿流体的程度,当当PI-2PI-2时,沥青的温度敏感性强,为纯粘性的溶时,沥青的温度敏感性强,为纯粘性的溶胶型沥青,也称焦油型(因大多数煤焦油的胶型沥青
10、,也称焦油型(因大多数煤焦油的PIPI值值均小于均小于-2-2)。当)。当PIPI值介于值介于+2+2与与-2-2之间时,沥青为之间时,沥青为溶胶凝胶型。这类沥青有一些弹性及不十分明溶胶凝胶型。这类沥青有一些弹性及不十分明显的触变性,一般的道路沥青属于这一类。当显的触变性,一般的道路沥青属于这一类。当PIPI+2+2时,沥青具有明显的凝胶特征时,沥青具有明显的凝胶特征(tzhng)(tzhng),由,由于结构的生成,故具有很强的弹性和触变性,在于结构的生成,故具有很强的弹性和触变性,在大变形条件或变形速率很低时,抗裂性能变差,大变形条件或变形速率很低时,抗裂性能变差,大部分的氧化沥青属于这一类
11、;而且氧化程度愈大部分的氧化沥青属于这一类;而且氧化程度愈高,沥青质的浓度愈大,则高,沥青质的浓度愈大,则PIPI值越大。值越大。第23页/共69页第二十四页,共69页。PI的计的计算算(j sun)n nPI(20-500A)/(1+50A)n nA25、15、30或5等3个温度的针入度,由式lgPAT+K求出温度敏感(mngn)系数An n针入度的线性回归系数不小于0.997。第24页/共69页第二十五页,共69页。蜡含量蜡含量(hnling)测定法测定法n n8种有代表性的测定方法n nSH/T0425、JTJ0615、日本JPI、德国DIN52015、罗马尼亚STAS8098、美国UO
12、P46、法国NFT66015、前苏联n n区别:脱胶质、沥青质过程不同(b tn),脱蜡过程不同(b tn),冷洗剂用量及冷洗过程不同(b tn),取样量不同(b tn)。第25页/共69页第二十六页,共69页。试验结果试验结果(ji gu)影影响因素响因素n n针入度针入度做法后果分析针身涂有大量黄油或凡士林值偏大隔离剂多了,测出的不是沥青而是隔离剂的针入度针距小于10mm值偏大针孔距离过近,破坏了沥青原有结构组成养护时间过长(远大于1.52.5h)值偏小油分散失模内注入沥青过少(小于杯高1/2)易 损 坏 试针阻力过小未经0.6mm过筛值 离 散 性大不均匀试样中进入气泡值 偏 大,离散性
13、大不均匀仅在试样中心扎针值偏小边缘效应标准针尺寸不符针尖剪切力不同试验温度不符第26页/共69页第二十七页,共69页。试验试验(shyn)结果影响结果影响因素因素n n软化软化(ru(ru nhu)nhu)点点做法后果分析刮模(表面不与环面齐平)沥青量不同,影响测试结果不用蒸馏水引起水温上升不均匀试杯内水不搅拌有 温 差 效应温度梯度水温上升速度不符合要求大-大小-小每分钟加热速率上升5模内涂隔离剂值偏小粘结力小,遇热会剥离底板涂隔离剂过厚值偏小隔离剂占据沥青位置形成空洞第27页/共69页第二十八页,共69页。试验试验(shyn)结果影响结果影响因素因素n n延度延度做法后果分析刮模(不从中间
14、向两边)值 离 散 性大重复刮划,表面产生波浪拉伸速度快慢不一,破坏不一致试验温度延度值有差异试件浸入水中深度(小于10厘米)离散性大受环境影响模内涂隔离剂值偏小粘结力小试样沉入槽底值偏大未向水槽中放盐,分段拉伸,值偏大第28页/共69页第二十九页,共69页。试验(shyn)结果影响因素:针入度指数(zhsh)(感温性能)同针入度计算方法温度区间密度试样勿粘附瓶口、瓶壁上方试样无气泡试样在干燥器中干燥使用蒸馏水试验温度第29页/共69页第三十页,共69页。试验结果影响(yngxing)因素:闪点升温速度一瞬即灭的蓝色火焰溶解度清洗至滤液(ly)无色透明为止第30页/共69页第三十一页,共69页
15、。试验结果影响(yngxing)因素:含蜡量试验温度真空干燥箱的使用分样质量(zhling)试验方法计算方法第31页/共69页第三十二页,共69页。试验结果(jigu)影响因素:薄膜加热试验试验前后,试样均放入干燥器中冷却烘箱(hngxing)达到恒温(163)后放入试样烘箱(hngxing)温度回升至162开始计时第32页/共69页第三十三页,共69页。针入度规范针入度规范(gufn)优点优点n n沥青等级接近平均使用温度n n快捷n n可用于工地试验室n n成本低n n已建立(jinl)较好精确度n n可以确定温度敏感性第33页/共69页第三十四页,共69页。针入度规范针入度规范(gufn
16、)缺点缺点n n经验性试验n n剪切速率(sl)n n高n n可变的n n不能获得拌和与压实温度n n25C 时相近的针入度并不反映沥青的较大差异第34页/共69页第三十五页,共69页。温度温度(wnd)25C针入度针入度,0.1 mm高高中中低低第35页/共69页第三十六页,共69页。与性能与性能(xngnng)相关的沥青规相关的沥青规范范PG 规范规范n n与路面性能基本相关n n环境因素n n使用(shyng)&施工温度n n短期和长期老化第36页/共69页第三十七页,共69页。PG 规规范范(gufn)n n基于(jy)流变试验n n流变学:研究流动和变形n n沥青是粘弹性材料n n行
17、为依赖于:n n温度n n加载时间n n老化(性能随时间改变)第37页/共69页第三十八页,共69页。高温高温(gown)特性特性n n高的使用温度n n沙漠气候n n夏季(xij)温度n n持续不变的荷载n n低速移动的卡车n n十字路口粘性粘性(zhn xn)液体液体第38页/共69页第三十九页,共69页。路面行为路面行为(xngwi)(高温)(高温)n n永久变形(车辙(chzh)n n混合料是塑性的n n依赖于沥青来源、添加剂和集料性质第39页/共69页第四十页,共69页。永久永久(yngji)变形变形交通交通(jiotng)和气候的影响和气候的影响Courtesy of FHWA第4
18、0页/共69页第四十一页,共69页。低温低温(dwn)行为行为n n低温(dwn)n n寒冷的气候n n冬季n n快速荷载n n快速驶过的卡车弹性(tnxng)固体s=tE虎克定律第41页/共69页第四十二页,共69页。路面路面(lmin)行为(低温)行为(低温)n n温度开裂n n由于降温引起收缩产生的应力n n为了释放变形引起的应力,当温度应力超过材料强度时造成开裂n n材料是脆性(cuxng)的n n依赖于沥青来源和集料特性第42页/共69页第四十三页,共69页。温度温度(wnd)开开裂裂Courtesy of FHWA第43页/共69页第四十四页,共69页。老老化化(lohu)n n沥
19、青与氧气反应n n“氧化”或“老化硬化”n n短期n n特殊成分的挥发n n施工过程中n n长期(chngq)n n路面寿命之间(使用期)第44页/共69页第四十五页,共69页。Superpave沥青结合(jih)料规范分级体系在气候的基础分级体系在气候的基础(jch)上提出上提出PG 64-22Performance Grade(性能(性能(xngnng)等级)等级)平均平均7天最高路面温度天最高路面温度最低路面温度最低路面温度第45页/共69页第四十六页,共69页。PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82(Rotational Viscosity)
20、RV 90 90 100 100 100(110)100(110)110(110)(Flash Point)FP 46 52 58 64 70 76 82 46 52 58 64 70 76 82(ROLLING THIN FILM OVEN)(ROLLING THIN FILM OVEN)RTFO RTFO Mass Loss Mass Loss 1.00 kPa 2.20 kPa S 0.300Report Value 1.00%20 Hours,2.07 MPa 10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34
21、31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 34 31 (Dynamic Shear Rheometer)DSR G*sin (Bending Beam Rheometer)BBR“S”Stiffness&“m”-value-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24-24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12
22、 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24Performance GradesPerformance Grades(性能(性能(性能(性能(xngnng)(xngnng)等级)等级)等级)等级)(Dynamic Shear Rheometer)DSR G*/sin (Dynamic Shear Rheometer)DSR G*/sin 230 oCCEC第46页/共69页第四十七页,共69页。PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76
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