沥青材料的感温性资料讲解
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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。
沥青材料的高温性能—软化点及当量软化点摘要车辙变形是当前沥青路面最主要的损坏形式。
沥青高温稳定不足的路面,反映在夏季高温季节中出现车辙、推拥的永久性变形,不仅影响行车舒适性,而且对交通安全造成威胁。
因此在沥青标准中无一例外的都列入了反映沥青高温使用条件的性能指标:软化点。
而当量软化点是为了排除蜡的影响提出的评价沥青混合料的高温性能的重要指标。
本文主要介绍了软化点及当量软化点的工程意义、工程应用及其影响因素、测试方法及设备。
关键词:软化点;当量软化点;沥青;高温性能1.绪论在我国大部分地区,夏季的最高气温能达到35-40ºC以上,沥青路面的最高温度达到60-65 ºC以上,再加上高温持续的时间长,致使沥青路面的重交通作用下迅速变形破坏。
沥青作为粘弹性材料,在如此持续高温的条件下,沥青性能由弹性体向塑性体转化,劲度模量大幅度降低,抗变形能力急剧下降,因此高温稳定性始终是沥青路面最基本的路用性能,车辙变形仍然是沥青路面最主要的损坏形式。
沥青高温稳定性不足的路面,反映在夏季高温季节出现车辙、推拥等永久性变形,不仅影响行车舒适性,而且对交通安全造成威胁。
据工业发达国家的资料,在许多国家,高速公路路面的维护、罩面的原因中,车辙的比率高达80%以上,可见问题的严重性。
沥青路面的车辙变形、拥包等实际上是一种混合料各种成分位置的变化过程,这时沥青的粘度较低,粘结集料抵抗变形的能力有限。
而沥青混合料的高温稳定性能,实际上是抵抗车辙反复压缩变形及侧向流动的能力,它首先取决于矿料骨架,尤其是粗集料的相互嵌挤作用,同时沥青结合料则起到阻碍混合料发生剪切变形的牵制作用,因而两者都是十分重要的。
在通常情况下,矿料级配的贡献率占到60%,沥青结合料则提供40%的抗车辙能力。
尤其是对许多密实型的密级配沥青混凝土来说,粗集料是呈悬浮型结构状态,相互嵌挤作用相当有限,沥青结合料具有较高的高温劲度就起到更为重要的作用。
沥青感温性的试验研究王勤游国兰林绣贤(同济大学道路与交通工程重点实验室)摘要:该文对针入度指数(PI)法的沥青感温性表达式作了深入研究,以大量试验结果证明:应当保留以25℃针入度和环球法的软化点定沥青感温性系数A,进而计算PI值。
并对有关规范中的重交沥青和改性沥青的技术标准提出修订建议,可供修订规范参用。
关键词:沥青感温性针入度软化点针入度指数1前言沥青材料的感温性是沥青性能的重要指标,评价沥青感温性的方法,通常都采用粘度(稠度)随温度而变化的行为来表达。
常用的方法有:针入度—温度指数法,它根据不同温度条件下的针入度比值来表达。
粘度—温度指数法,则根据不同温度条件下粘度变化比率表达。
针入度—粘度法,是应用针入度与粘度两个值与温度的关系来表达。
而最常用的是针入度指数法,即PI法。
针入度指数(PI)法,是根据沥青在25℃时的针入度值P(dmm)与软化点T(℃)求得感温性系数A而计算PI值来表达。
由于沥青化学组成和胶体结构的不同,沥青粘度(稠度)与温度间的关系是很复杂的,当采用的试验温度区间不同及采用指标的表达方式不同,所得结果亦不同。
因此,不管采用什么指标表达,都应根据它的原始规定或假定,不可任意更改,否则将会得出混乱的结果。
2针入度指数(PI)法的原始假定及应用此法为普费和范·杜马尔所首创,他们的研究认为针入度(P)与温度(T)间有如式(1)关系。
LgP = AT+K (1)式中,斜率A称为针入度—温度感应性系数,并明确规定可由25℃时针入度(P)与软化点(T R&B)确定,并设沥青在软化点时的针入度为800,则斜率A如式(2)(2)普费等在制定针入度指数(PI)法时,以一种针入度为200的沥青,令其PI值为零,并假定感温性最大的沥青PI值为-10,感温性最小的沥青PI值为20,为使针入度指数值简化,乘以0.02(1/50)。
按此假定,A与PI关系为(3)式。
(3)(2)=(3)整理得:(4)此即PI法的原始来源。
沥青的介绍、分类、标准、⽤途及检验指标沥青材料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)衍⽣物所组成的⿊⾊或⿊褐⾊的固体、半固体或液体的混合物,憎⽔性材料,结构致密,⼏乎完全不溶于⽔、不吸⽔,具有良好的防⽔性,因此⼴泛⽤于⼟⽊⼯程的防⽔、防潮和防渗;沥青属于有机胶凝材料,与砂、⽯等矿质混合料具有⾮常好的粘结能⼒,所制⽯油沥青的组成与结构1.元素组成⽯油沥青是由多种碳氢化合物及⾮⾦属(氧、硫、氮)衍⽣物组成的混合物,其元素组成主要是碳(80%~87%)、氢(10%~15%);其余是⾮烃元素,如氧、硫、氮等(<3%);此外,还含有⼀些微量的⾦属元素。
2.组分组成通常将沥青分离为化学性质相近、与其⼯程性能有⼀定联系的⼏个化学成分组,这些组就称为“组分”。
我国现⾏规程中有三组分分析法和四组分两种分析法两种。
⽯油沥青的三组分分析法将⽯油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。
1)油分为淡黄⾊透明液体,赋予沥青流动性,油分含量的多少直接影响着沥青的柔软性、抗裂性及施⼯难度。
我国国产沥青在油分中往往含有蜡,在分析时还应将油、蜡分离。
蜡的存在会使沥青材料在⾼温时变软,产⽣流淌现象;在低温时会使沥青变得脆硬,从⽽造成开裂。
由于蜡是有害成分,故常采⽤脱蜡的⽅法以改善沥青的性能。
2)树脂为红褐⾊粘稠半固体,温度敏感性⾼,熔点低于100℃,包括中性树脂和酸性树脂。
中性树脂使沥青具有⼀定塑性、可流动性和粘结性,其含量增加,沥青的粘结⼒和延伸性增加;酸性树脂含量不多,但活性⼤,可以改善沥青与其它材料的浸润性、提⾼沥青的可乳化性。
3)沥青质为深褐⾊固体微粒,加热不熔化,它决定着沥青的粘结⼒、粘度和温度稳定性,以及沥青的硬度、软化点等。
沥青质含量增加时,沥青的粘度和粘结⼒增加,硬度和温度稳定性提⾼。
⽯油沥青的技术性质1、粘滞性粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的⼀种特性。
各种⽯油沥青粘滞性的变化范围很⼤,与沥青组分和温度有关。
国产AH-90重交通道路沥青的感温性研究王子军 张书红 李 锐 龙 军中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(北京100083) 摘要 以SHRP试验方法为主要手段,研究了几种有代表性的国产A H-90重交通道路沥青的感温性,通过对沥青在不同老化阶段、不同温区下的感温性指标的研究,表明老化对不同沥青的感温性影响程度差别不大,沥青在低温区的感温性与高中温区的感温性有些不同,国产的A H-90重交通道路沥青具有良好的感温性。
关键词 重交通道路沥青 感温性 SHRP 感温性是道路沥青最重要的性质之一,它是指沥青随温度变化而发生性质变化的幅度。
沥青是一类粘弹性材料,其性质容易随温度变化而发生变化。
另一方面,沥青在使用过程中,由于发生氧化、轻组分挥发、渗流、物理硬化等物理和化学的变化,也可能对沥青的感温性产生影响。
关于沥青的感温性,人们已经作了大量的研究工作,提出了许多表达沥青感温性的方法[1],但这些方法主要基于针入度、软化点等经验性的指标,而不是从沥青的力学性能指标的变化来表征沥青的感温性,因而这些方法的可靠性还需要进一步的研究。
最近,交通部提出的“道路石油沥青技术要求”意见征求稿中列入了针入度指数P I[2],用于评价道路沥青的感温性,这样做究竟是否合理需要进一步的数据支持。
SHRP计划提出了一套基于沥青力学性能测试的表征沥青使用性能的试验方法,这些试验方法的提出为表征沥青的感温性提供了比较科学的手段。
本研究以SH RP试验方法为手段,研究了我国国产的几种有代表性的AH-90重交通道路沥青的感温性。
1 试验试验所用AH-90重交通道路沥青全部为工业产品,这些沥青分别由进口原油和国产稠油采用适宜的工艺炼制得到。
沥青的主要性质见表1。
以SHRP试验方法为主要手段,对上述沥青测定了原样(未老化)沥青、薄膜烘箱老化(TFOT)后沥青以及加压老化(PAV)后沥青在高中温区、低温区的力学性质。
2 结果与讨论2.1 沥青的基本性质表1列出的是我国目前市场上供应量较大的几种国产AH-90重交通道路沥青的主要性质,可以看到,这些AH-90沥青的性能优良,蜡含量低、低温延度大、针入度比高。