沥青材料学重点
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沥青知识点总结一、沥青的来源沥青是一种矿物质材料,通常来源于天然矿石或石油提炼,并在特定的工艺过程中得到。
一般情况下,沥青主要分为天然沥青和人工沥青两种类型。
1. 天然沥青天然沥青产生于地下石油、煤矿或沥青矿床中,采用挖掘、采矿等方式开采。
天然沥青的品质和成分受到地质条件的影响,不同地区的天然沥青具有不同的性质和特点,常见的有煤焦沥青、沥青石、湖沥青等。
2. 人工沥青人工沥青通常是从石油提炼过程中得到,因此也称为石油沥青。
通过不同的生产工艺和技术处理,可以得到不同性质和用途的人工沥青,如沥青混合料、改性沥青等。
二、沥青的性质沥青具有许多优秀的性质和特点,这些性质决定了沥青在道路建设和维护中的重要作用。
1. 粘结性沥青具有很强的粘结性,能够有效地将路面材料粘结在一起,形成紧密的路面结构。
这种粘结性可以减少路面破碎、抗水、抗冻融和抗车轮荷载的能力。
2. 柔性沥青是一种柔性的材料,能够很好地抵抗路面变形、挠曲和热胀冷缩的影响,保持路面形态的稳定性。
3. 耐久性沥青具有很高的耐久性,能够长期保持路面的平整和平整,减少对路面的维护和修理。
4. 抗水性沥青具有良好的抗水性,能够有效地防止水分的渗透和侵蚀,保护路面的材料不受水的影响。
5. 防腐蚀性沥青具有很好的防腐蚀性,能够有效地保护路面材料免受化学物质和盐渗透的侵害。
6. 可塑性沥青可以通过不同的加热和加工方法变得柔软或硬化,适应不同的施工和使用条件。
三、沥青的生产工艺沥青的生产工艺主要包括沥青的提炼、改性、混合和加工等过程,这些工艺可以根据不同原料和用途得到不同性质的沥青产品。
1. 提炼石油沥青的提炼主要通过蒸馏、裂化、萃取和沉淀等工艺得到。
通过这些工艺可以得到不同级别和粘度的沥青产品,为道路建设和其他工程提供合适的原料。
2. 改性沥青的改性是为了改善沥青的性能和适应不同的应用要求,常用的改性方法有添加剂、改性剂、改性沥青混合料、复合材料等。
3. 混合沥青混合料是指沥青和骨料等材料的混合物,是道路铺装中常用的材料。
沥青复习资料沥青复习资料沥青是一种常见的建筑材料,被广泛用于道路铺设和屋顶防水等领域。
作为一名学习材料科学的学生,我对沥青的性质和应用非常感兴趣。
在准备期末考试之际,我整理了一些沥青相关的复习资料,希望能够帮助大家更好地理解和掌握这一材料。
1. 沥青的定义和组成沥青是一种黑色、黏性的天然或人工产物,主要由碳氢化合物组成。
它通常以固体形式存在,但在高温下会变为液体。
沥青的主要成分是沥青质,它是一种高分子聚合物,由苯环和烷基链组成。
沥青还含有一些杂质,如沥青质中的硫、氮、氧等元素。
2. 沥青的性质沥青具有多种特性,如粘性、柔韧性和可塑性。
它在室温下是固体,但在高温下会软化和流动。
这使得沥青在道路铺设中能够形成均匀的涂层,并能够适应道路的变形和承受交通负荷。
另外,沥青还具有良好的防水性能,可以用于屋顶的防水处理。
3. 沥青的生产和加工沥青的生产主要通过石油加工过程中的渣油分离得到。
石油经过蒸馏、裂化和重整等工艺,将其中的沥青质从其他组分中分离出来。
得到的沥青质经过进一步的加工和调整,可以得到不同等级和性能的沥青产品。
加工过程中,常用的方法包括溶剂萃取、脱气和改性等。
4. 沥青的应用沥青在道路铺设中是最常见的应用领域。
它被用作沥青混合料的黏合剂,将矿料和沥青混合后铺设在道路表面。
这种混合料可以提供良好的抗水性、抗冲击性和耐久性,使得道路能够承受车辆的长期使用和气候的变化。
此外,沥青还可以用于飞机跑道、停机坪和人行道等场所的铺设。
5. 沥青的改性和研究进展为了提高沥青的性能,人们进行了许多改性研究。
常见的改性方法包括添加剂、改变沥青的组成和结构等。
例如,通过添加聚合物、橡胶和纤维等材料,可以增加沥青的强度和耐久性。
另外,一些研究还探索了利用纳米材料和生物材料改善沥青的性能。
这些研究为沥青的应用和发展提供了新的方向和可能性。
总结起来,沥青是一种重要的建筑材料,具有粘性、柔韧性和可塑性等特性。
它在道路铺设和屋顶防水等领域有着广泛的应用。
1.高温稳定性:在高温条件下,抵抗车辆荷载反复作用,不发生显著永久变形,保持平整度的特性。
高温稳定性的影响因素:沥青混合料类型的影响(高温稳定性形成机理来源于沥青结合料的高温粘结性和矿料级配的嵌挤作用);材料(选取优质材料,合适的沥青用量,适当的级配设计。
适当减少沥青用量,加大压实度,使混合料充分嵌挤,又没有留下大的空隙率是提高沥青路面高温稳定性的重要措施);气候;荷载;评价高温稳定性的试验:马歇尔稳定度试验(马歇尔稳定度和流值)和车辙试验(动稳定度)2.低温抗裂性:低温下产生体积收缩,边界约束在其内部产生温度应力,沥青混合料抵抗这种应力而不破坏的特性。
温度应力超过容许应力时会发生开裂;影响低温性能因素:沥青黏度和沥青温度敏感性,低温弯拉试验的破坏应变指标加以评价。
3.耐久性:使用过程中抵抗环境因素及行车荷载反复作用的能力。
4.抗滑性:路面的抗滑能力与沥青混合料的粗糙度、级配组成、沥青用量和矿质集料的微表面等因素有关;抗滑性的主要因素:矿物组成、化学成分及风化程度、加工方法所决定的矿料自身表面结构;矿料级配所确定的路面构造深度;沥青用量及含蜡量。
4.施工和易性:混合料在拌和、摊铺与碾压过程中集料颗粒保持分布均匀、表面被沥青膜完整的包裹,并能被压实到规定密度的性质。
施工和易性的因素:组成材料的矿料级配、粗细集料之间比例、沥青与矿粉之间比例、矿料与沥青之间比例和施工条件(温度、拌和时间、拌和设备等)5.水稳定性的因素:集料的化学组成、沥青混合料的压实空隙率或混合料类型、沥青用量和沥青膜厚度、沥青品质水稳定性测试方法:粘附性试验(黏附性等级)、浸水马歇尔试验(残留稳定度)、冻融劈裂试验(冻融劈裂强度比)5.气候分区指标:高温、低温、雨量6.蠕变:在恒定荷载下随时间而增加的应变7.合成级配:几种矿质集料按照一定的比例配合得到的沥青混合料的级配情况8.沥青马蹄脂碎石或SMA混合料:一种粗集料多、矿粉多、沥青用量多,而细集料少,并掺加少量纤维稳定剂组成的沥青马蹄脂混合料。
沥青材料的知识点总结1. 沥青的来源沥青是一种天然产物,主要来自石油炼制过程中的残渣。
石油中的沥青通常在炼制过程中被分离出来,形成胶状物质,后来被用于道路铺装。
此外,沥青还可以从天然沥青矿中开采,这些矿藏通常位于地下,需要进行采矿和提炼。
2. 沥青的制备沥青的制备过程包括炼制、改性和添加剂,其中炼制是最基本的过程。
在炼制过程中,石油中的沥青被加热,随后通过蒸馏、溶剂萃取或其他方法分离出来。
接着,沥青通常需要经过改性处理,以改善其性能和耐久性。
添加剂的使用也可以改善沥青的特性,使其更适合特定的应用。
3. 沥青的性质沥青具有多种有趣的性质,包括粘度、黏度和弹性。
粘度用来描述沥青的流动性和黏附性,而黏度则描述了沥青的内聚力和凝固特性。
弹性表示沥青在受力后能够恢复原状的能力。
这些性质使得沥青成为一种理想的道路材料。
4. 沥青的应用沥青主要用于道路铺装,这包括新建道路和现有道路的维护。
沥青混凝土是一种常见的道路铺装材料,它由沥青、矿料和粘合剂组成。
此外,沥青也用于屋顶防水、防水涂料和其他建筑领域。
它在修补裂缝和封闭混凝土表面方面也有广泛的应用。
5. 沥青的环境影响沥青在生产、应用和废弃阶段都会对环境产生影响。
在生产阶段,炼制和改性过程会产生大量废水和尾气,对周围环境造成污染。
此外,造成用沥青铺装覆盖的道路会导致水文循环的变化和城市热岛效应。
废弃的沥青混凝土也会对土壤和地下水产生负面影响。
总的来说,沥青是一种重要的建筑材料,它在公路建设和维护中发挥着关键作用。
然而,要注意沥青生产和应用过程中可能产生的环境问题,并采取适当的措施减少其负面影响。
一名词解释1沥青:指黑色到暗黑色的固态,或半固态粘稠状物质,含有某些矿物,其主要成分和石油沥青相同的一种混合物。
2石油沥青:从处理油渣中得到的,由烃及其可溶于二硫化碳的衍生物组成的暗褐色或黑色的半固体产品。
3道路沥青:属于半固态的沥青,其针入度(25°,100g,5s)在41—200(0.1mm)之间,主要是用于铺设道路的一种石油沥青。
4液体沥青:用汽油,煤油,柴油等溶剂将石油沥青稀释而成的沥青产品,也称轻控沥青或稀释沥青。
在25°以下,在其上施加50g的重量1s后,针入度大于350(0.1mm)的沥青产品。
5稀释沥青:将油渣与石油馏出油相调和而得到的一种使用上比较方便,流动性能好的沥青混合物。
溶剂在使用的过程中挥发而残留出沥青。
6乳化沥青:将水与沥青在乳化剂存在下形成的沥青乳化液,也称沥青乳液。
7改性沥青:掺加橡胶,树脂,高分子聚合物,天然沥青,磨细的橡胶粉或其他材料等外加剂,使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。
8改性乳化沥青:在制作乳化沥青的过程中同时加入聚合物乳胶,或将聚合物胶乳与乳化沥青成品混合,或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青产品。
9沥青质:采用固定的沥青溶剂比,用轻质烃类沉淀出来的高分子量组分。
10沥青结合料:在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料的总称。
11沥青混合料:由矿料与沥青结合料拌合而成的混合料的总称。
12黏附性:是指沥青与别的物体之间的黏附能力,主要是由于吸附剂和被吸附的物质相接触时,分子之间的相互作用力引起的。
而黏结性是指沥青本身内部的黏结能力。
13触变性:假塑性流体在剪切流动时,发生分子定向,伸展和解缠绕,粘度随剪切速率的增大而降低,但当剪切流动停止或剪切速度减小时,分子定向等就立刻丧失恢复至原来状态。
14软化点:沥青材料是一种非晶质高分子材料,它由液态凝结为固态时,或由固态融化为液态时,没有敏锐的固化点或液化点,通常采用条件的硬化点和滴落点来表示。
环球法软化点。
15黏性:物体抵抗剪切变形的能力。
16稠度:物体抵抗流动永久变形的能力。
17劲度(刚度)指在某温度及荷载下对某一给定的沥青,弹性变形对永久变形的比例。
18母体法:先采用一种适当的方法,制备加工成高剂量聚合物改性沥青母体,再在现场把改性沥青母体与基质沥青掺配调稀成要求剂量的改性沥青使用,又称二次掺配。
19直接投入法:直接将改性剂投入沥青混合料拌合锅与矿料,沥青拌合制作成改性沥青混合料的工艺。
20弹性后效:对于黏弹性元件并联的开尔文模型,卸载后,应变随时间的延长而逐渐减少,当时间延长至无限长时,应变全部回复,属于弹性变形,但由于黏性元件的黏滞作用,弹性恢复需要一个时间过程的现象。
二填空1根据乳化剂不同,将乳化沥青分为阳离子乳化沥青,阴离子乳化沥青,两性乳化沥青,非离子乳化沥青。
按凝结速度划分为快速凝结,中速凝结,慢速凝结。
2可溶质:可溶于轻石油馏分或低分子烷烃的沥青组分,有油分与胶质。
3沥青混合料按材料组成及结构分为连续级配,间断级配混合料。
按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配,半开级配,开级配混合料。
按公称最大粒径为特粗式,粗粒式,中粒式,细粒式,砂粒式。
按制造工艺划分为热拌沥青混合料,冷拌沥青混合料,再生沥青混合料。
4沥青按自然界获取方式来源划分有天然沥青,石油沥青,焦油沥青。
5按石油加工方法分为蒸馏沥青,氧化沥青,溶剂沥青,调和沥青。
按原油性质(含蜡量多少)分为石蜡基沥青,环烷基沥青,中间基沥青。
6沥青的三大指标:针入度,软化点,延度。
7沥青元素组成有C(84%-87%)H(11%-15%) C+H(98%-99%)还有少量的硫氮氧以及一些金属元素,以无机盐或氧化物的形式存在。
C/H越大表明沥青中的环状结构越多,特别是芳香环结构越多,但饱和度下降。
氧化度加深,C/H明显增大。
氧化过程主要反应不是氧原子加入到沥青分子中,而是缩合脱氢与氧化合成水反应。
8沥青用组分分离法得:二组分:沥青质与可溶质。
三组分:沥青质,油分,树脂。
四组分:沥青质,胶质,饱和分,芳香分。
五组分:沥青质,氨基,第一酸性分,第二酸性分,链烷烃。
9沥青组分的分析方法:1三组分:溶解—吸附分析法。
2四组分:选择吸附—色层析法(色谱分析法,科尔贝特法)3五组分:化学沉淀法10沥青的胶体结构类型:溶胶型,溶—凝胶型,凝胶型。
11评价沥青胶体结构状态的几种方法:针入度指数法(PI),容积法,絮凝比—稀释度。
PI<-2时,纯黏性的溶胶型沥青(牛顿型沥青,低温时性脆,对温度高度敏感)-2<PI<2时,为溶-凝胶型(正常的沥青)表现出某些弹性,并具有一点触变性。
PI>2时,为凝胶型。
有很大的弹性与触变性(非牛顿型沥青)对温度不太敏感。
12沥青劲度模量的现代测试方法有:动态剪切流变试验(DSR),弯曲梁流变试验(BBR),直接拉伸试验(DTT)。
13沥青黏度的测试分为:绝对黏度法和相对黏度法。
前者采用测绝对黏度的仪器,如毛细管黏度剂,同轴旋转黏度剂,滑板使微膜黏度剂(方法有毛细管法,真空减压毛细管法,布氏旋转粘度计法);后者采用经验粘度计,即各种流出型粘度计(针入度法,软化点法)14黏附性评定:水煮法(d>13.2mm),水浸法。
15改善老化措施:改善沥青本身的化学组成(如添加剂,抗氧化剂)或改进生产沥青的加工过程。
16表征沥青安全性指标有闪点与燃点17道路沥青分级指标(PG)老化前AC,老化后AR。
18气候分区:1高温(夏炎热,夏热区,夏凉区)2低温(冬严寒区,冬寒区,冬冷,冬温区)3雨量(潮湿区,湿润区,半干区,干旱区)19路面疲劳破坏以RTFOT,PAV后的沥青做动态剪切流变试验要求损失劲度模量值不超过5MP。
20影响沥青改性效果的因素有聚合物(剂量,尺寸),沥青,工艺。
21改性沥青途径有工艺改性,材料改性。
22superpave的试验方法有DSR,BBR,DTT,PAV三、简答题1、DSR和BBR实验DSR: 测定老化或未老化沥青(改性或未改性沥青)在5-85℃温度范围内线粘弹性性质。
它是先将沥青夹在一个固定板和一个能左右振荡的板之间,振荡板在一小角度内以一定的频率反复循环振荡,最终得到沥青的应力应变波形图。
从波形图中可以得到沥青的相位滞后ζ以及最大剪应力τmax和最大剪应变γmax,并由此可以定义出复数剪切模量G*=τmax/γmax。
沥青的复数剪切模量包括其弹性部分和粘性部分。
通过复数剪切模量,SHRP定义了车辙因子G*/sinζ,用于评价沥青材料的抗永久变形能力。
对于原始沥青:车辙因子>1.0kpa对于旋转薄膜烘箱实验后的沥青:车辙因子>2.2kpaBBR:用于评价沥青胶结料的低温抗裂性能。
BBR是应用工程上梁的理论来测量沥青小梁试件在蠕变荷载作用下的劲度,用蠕变荷载模拟温度下降时路面中所产生的应力。
通过实验可以获得两个评价参数:蠕变劲度S,即沥青抗永久变形的能力;蠕变速率m值,即载荷作用时沥青劲度的变化率。
为防止路面的低温开裂,SHRP规定沥青材料的蠕变劲度应不大于300mpa,蠕变速率应不小于0.30。
针入度指数的计算先计算温度敏感性系数A,A=(lgPT1- lgPT2)/T1-T2A=【lg800-lgP(25℃,100g,5s)】/TR£B-25斜率越大,A越大,温度敏感性越大,稳定性越差然后计算针入度指数PIPI=30/(1+50A)-102、沥青的粘流性粘性是物体抵抗剪切变形的能力。
根据粘性和剪变率的关系不同,材料可分为牛顿流体和非牛顿流体。
对于牛顿流体,剪变率和剪应力成线形关系,粘度是一常数。
对于非牛顿流体,由公式τ=η(γ)c中c的取值不同可以分为一下几种类型。
假塑性流体,0<c<1。
流动曲线经过原点,流动阻力增大的趋势逐渐减小,表现出剪切稀化的特征。
胀塑性流体,c>1。
流变曲线经过原点,流动阻力随剪变速率的增大而增大。
宾汉姆性流体。
在克服一屈服极限后,具有牛顿流体的特征。
触变性流体。
在振动或强力搅拌的剪切作用下,粘度减小,流动性增加,而外力去除后,静置一段时间就又会恢复或部分恢复原来的状态,粘度显著增加。
3、四组分的分析方法和各组分在沥青中的作用。
对沥青用正庚烷冲洗,得不容的沥青质沉淀和包含软沥青质的溶液。
将软沥青质固定于活性氧化铝色谱,分别用正庚烷、苯、苯+甲醇冲洗,依次可以得到饱和物、芳香分、胶质。
沥青质(5%~25%)是深褐色至黑色的无定型物质,密度大于1,具有很强的极性。
当沥青中沥青质的含量增加是,沥青的稠度提高,软化点上升。
沥青质的存在,对沥青的粘度,粘结力,感温性都有很大的影响,优质沥青必需含有一定量的沥青质。
胶质是半固性或液体状的黄色至褐色的粘稠状物质,其化学稳定性较差,很容易氧化缩合。
胶质在沥青中其扩散剂或溶胶剂的作用,它与沥青质的比例在一定程度上决定着沥青的胶体结构特性。
胶质赋予沥青可塑性、流动性和粘结性,对沥青的延性、粘结力有很大的影响。
油分:油分在沥青中起润滑和柔软的作用,油分较多的沥青,软化点低,针入度大,稠度降低。
过多的饱和分强烈影响沥青的感温性,易导致高温流淌变形。
4、沥青的感温性沥青的感温性是指沥青的粘性和塑形随温度变化而变化的性能,主要包括高温稳定性和低温抗裂性,一般用针入度或粘度的变化来评价。
沥青的感温性对沥青路面的使用性能有很大的影响。
一般用如下方法来评价沥青的感温性:○1塑形温度范围软化点和脆点能分别反映沥青的高温稳定性和低温抗裂性。
塑形温度范围即当量脆点和软化点之间的温度范围。
○2粘温指数VTIVTI=(lgη1- lgη2)/T2-T1粘温指数就是粘温关系线的斜率。
其值越小,表明沥青的温度稳定性越好。
○3针入度—温度敏感性系数ALgP=AT+B斜率越大,即A越大,温度敏感性越大,稳定性越差。
○4针入度指数PIA=(lgPT1- lgPT2)/T1-T2A=【lg800-lgP(25℃,100g,5s)】/TR£B-25PI=30/(1+50A)-10对于大多数沥青,PI一般在-2.6~+8的范围内。
其值越小,表明沥青的感温性越强。
根据针入度指数的大小,对于PI<-2的沥青,可判定其为溶胶型沥青;对于-2<PI<2的沥青,可判定其为溶—凝胶型沥青;对于PI>2的沥青,可判定其为凝胶型沥青。
于道路工程中,一般使用溶-凝胶型沥青居多。
○5针入度-粘度指数PVN25-135以25度针入度和135度运动粘度确定针入度-粘度指数,其计算式如下:PVN=(lgL-lgN)/(lgL-lgM)X(-1.5)PVN值越低,表明温度敏感性越高,越不适用于重交通道路。
此外,有日本学着提出了沥青感温性和化学组成之间的依赖关系。
指出了沥青质、胶质、芳香分、饱和分各自对沥青感温性贡献的定量关系。