二章原材料1

第二章原材料沥青集料矿粉纤维第一节沥青一、沥青材料的分类1、按沥青的来源分类天然沥青、石油沥青和焦油沥青三大类天然沥青（Nativeasphalt）：地壳中的石油在各种因素作用下，其轻质油分蒸发，经浓缩与氧化作用形成的沥青类物质。(湖沥青、岩沥青)湖沥青特立尼达湖沥青——特立尼达和多巴哥。沥青的物质及化学成分均完全一致。软化点达93-99℃，不含蜡。25%的特立尼达湖沥青和75%的国产沥青沥青性能优越，抗老化能力强。岩沥青岩沥青是石油在地壳运动的挤压下，从地壳中冒出，存在于山体、岩石裂隙中，经过亿万年的蒸发凝固而形成的固体形态的天然沥青。四川北部龙门山地区，分布着丰富的天然岩沥青矿资源。由于NES岩沥青产生于特殊的岩石裂隙中，所受的压力与温度条件要比其他天然沥青高，故聚合程度很高，分子量很大，软化点较高。NES岩沥青特点抗车辙；与集料的粘附性及抗剥离性得到明显改善；抗老化、抗高温，NES天然岩沥青改性剂，本身的软化点达到300℃以上；耐候性，抗微生物侵蚀作用很强，并具有在自由表面形成致密光亮保护膜的特点。不含蜡广西全桂路丹拉高速公路河北段布敦岩沥青产自印度尼西亚的布敦岛（BUTON）。石油在岩石夹缝经过长达亿万年的沉积、变化，在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生产的沥青类物质。岩沥青常年与自然环境共存，性质特别稳定，且通常具有非常优良的路用性能。布敦岩沥青性能路面稳定性好；具有较高的抗水损害与的耐微生物侵蚀的能力；摩擦系数较大；很高的抗疲劳强度;与沥青的相容性好;颗粒状材料，储运方便，易于加工。石油沥青石油沥青是石油经精制加工成油品后，最后加工而得到的产品。分馏：利用液态混合物中各成分的沸点不同，通过控制温度加热，使一部分物质经汽化，然后冷凝液化再收集，另一部分还保持原来的状态留在原来的装置中；焦油沥青焦油沥青是各种有机物（煤、泥炭、木材等）干馏加工得到的焦油，经再加工而成，常用的焦油沥青是煤沥青。干馏是在隔绝空气的条件下，对木材、煤加强热使之分解的一种加工处理方法。干馏后，原料的成分和聚集状态都将发生变化，产物中固态、气态和液态物质。对煤干馏，可得焦炭、煤焦油、粗氨水、焦炉气。2、按石油加工的方法分类直馏沥青渣油经过再减蒸工艺，进一步深拔出各种重质油品，可得到不同稠度的直馏沥青。氧化沥青将低标号的沥青或渣油在240-290℃的高温下吹入空气，将其软化点提高，针入度降低，提高沥青的稠度。2、按石油加工的方法分类溶剂沥青利用溶剂对各组分有不同的溶解能力，可选择性的溶解其中一个或几个组分，这样能实现组分的分离。组分：将沥青分离为几个化学性质接近而又与其胶体结构性质、流变学性质和路用性能有一定联系的几个组。调和沥青按照沥青质量的要求，将几种沥青调和，调整沥青组分之间的比例，以获得所要求的产品。3、按原油的性质分类石油按其含蜡量可分为石蜡基、中间基、环烷基。石蜡基沥青蜡的含量一般大于5%环烷基沥青蜡的含量一般小于3%，粘性好。中间基沥青蜡的含量一般3%-5%4、按沥青的形态分类黏稠沥青沥青在常温下呈膏体状或固体状。粘滞度比较高，标号用针入度表示。液体沥青常温下是液体或半流动状态。用溶剂将黏稠沥青加以稀释—稀释沥青黏稠沥青中加入乳化剂—乳化沥青乳化沥青乳化沥青是沥青经机械作用分裂为细微的液滴，分散在含有表面活性物质（乳化剂-稳定剂）的水介质中。乳化剂作用：乳化剂吸附在沥青微滴表面的定向排列作用而降低水与沥青界面间的界面张力，使沥青微滴能均匀的分散在水中，不致产生沉析；稳定剂：使沥青微滴能在水中形成稳定的分散系。乳化剂乳化剂为一种表面活性剂，一般是长链的线性分子，分子由亲油基和亲水基组成。乳化剂按其能否在水中解离生成离子而分为离子型乳化剂和非离子型乳化剂；离子型乳化剂按其解离后亲水端生成离子所带电荷不同分为阳离子型、阴离子型和两性离子型。按破乳速度分为快裂、慢裂、中裂。乳化剂亲油基一般为烷基链，它需要的长度由沥青性质决定；阴离子乳化剂按其亲水基的结构可分为：羥酸盐(R-COONa)、硫酸酯盐(R-SO3Na)、磺酸盐和磷酸酯盐等4大类。阳离子乳化剂大部分为氮化合物，其铵离子中的氢被烷基取代而得到的铵盐。乳化沥青工程应用稀浆封层采用机械设备将乳化沥青、粗细集料、填料、水和添加剂等按照设计配比拌和成稀浆混合料摊铺形成的薄层。用于二级及二级以下道路的预防性养护，新建公路的下封层；乳化沥青透、封层作用：粘结、防水微表处微表处是一种经济、快速、有效的路面预防性养护技术；提高路面抗滑性能,封闭路表水下渗,改善路面外观和平整度等；填充车辙。二沥青的组成和结构1、沥青的元素组成沥青材料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍至物所组成的混合物。其中碳占80%-87%，氢占10%-15%，氧、硫、氮小于0.3%，此外还有少量微量金属元素。2、沥青的组分组分：利用沥青对不同溶剂的溶合性，将沥青分离成几个化学成分和物理成分相似的部分，这些部分称为沥青的组分。沥青四组分沥青质、饱和分、芳香分、胶质沥青质深褐色至黑色无定形物质；相对密度大于1，分子量1000-10000，H/C原子比例为1.16-1.28；在沥青中的含量一般为1-25%；对沥青的流变特性有很大影响；当沥青质含量增加时，沥青稠度提高，软化点上升。胶质也称树脂或极性芳烴，半固体或液体状的黄色至褐色的粘稠状物质；相对密度1-1.08，分子量600-1000，H/C原子比例为1.30-1.47；胶质赋予沥青可塑性、流动性和粘结性；对沥青的延性、粘结力有很大影响。芳香分是沥青中最低分子量的环烷芳香化合物组成的，是胶溶沥青质的分散介质；在沥青中占40-65%；深棕色的黏稠液体，分子量300-600，H/C原子比例为1.56-1.67；饱和分由直链烴和支链烴组成，非极性稠状油类；分子量300-600，H/C原子比例约为2；在沥青中占5-20%；对温度较为敏感；芳香分和饱和分都作为油分，在沥青中起润滑和柔软作用；油分含量越多，沥青的软化点越低，针入度越大，稠度降低。蜡蜡溶解在油分中蜡分影响沥青的感温性能，蜡的结晶使沥青在低温时脆性增加，路面容易开裂；在夏天路面温度高达60-70℃有相当比例的蜡已融为液体，使沥青粘度降低，路面发软，易造成车辙；蜡分影响沥青与石料的粘结力，造成掉粒、松散、剥离；蜡集中在沥青的表面使沥青失去光泽，影响路面的摩阻力。3、沥青的胶体结构沥青的苯溶液具有丁铎尔现象，证明沥青溶液是胶体溶液；当一束光线通过溶胶，若从入射光的垂直方向上（侧面）观看，则在光线通过溶胶的部位，可看到一个光柱，这现象称为丁铎尔现象。它是区别溶胶和真溶液最简便的方法。丁铎尔现象实质上是溶胶对光的散射现象。沥青的胶体结构沥青质是分散相，油分是分散介质。胶质与沥青质是亲和的，胶质与油分也是亲和的，胶质包裹沥青质形成胶团，分散在油分中，形成稳定的胶体。沥青由于各组分的化学结构和含量不同，可形成不同的胶体结构；按沥青的流变特性分为溶胶、溶-凝胶、凝胶三种结构。溶胶型沥青当油分和胶质足够多时，沥青质形成的胶团全部分散，胶团能在分散介质的黏度许可范围内自由运动。特点沥青质较少，芳香树脂较多，具有良好的粘结性，温度敏感性较强。凝胶型沥青当油分和胶质很少时，胶团浓度相对增加互相之间靠拢较近，胶团会形成不规则的骨架结构，胶团移动比较困难。特点弹性好，温度稳定性好，具有触变性。在搅动或其他机械力作用下,能使具有凝胶状态的体系变成流动性较大的溶胶,体系静置时又能恢复原来的状态。溶凝胶型沥青溶凝胶型沥青：介于两者之间。比溶胶型沥青稳定，黏结性和感温性都较好。PI＜-2溶胶型沥青PI=-2--+2溶凝胶型沥青PI＞+2凝胶型沥青三道路沥青的技术指标与技术要求1、针入度分级技术指标针入度在规定温度、附加荷重和一定作用时间的条件下，以标准针贯入沥青中的深度，0.1mm。70#，表示沥青针入度为70（0.1mm），范围60-80。①.试验人员的素质及操作熟练程度；②.温度控制精度，包括温度计的标准性；③.针入度仪仪器的精度，主要是标准针的形状、质量；④.针入度模灌制时混入气泡，试样保温时间不够等。影响针入度试验精度的主要因素有：(2)、软化点沥青是高分子非晶体物质，没有敏锐的熔点，从固态变为液态有很宽的温度间隔，选择其温度间隔中的一个条件温度称为软化点。在工程实践中为保证沥青不致由温度升高而产生流动的状态，取液化点与固化点之间温度间隔的87.2%作为软化点。沥青在规定尺寸的铜环内，其上放置一规定质量（3.5g±0.05g）的钢球，以5℃/min的升温速度加热，沥青软化，钢球从沥青试样中沉落至规定距离的底板时的温度。软化点反映沥青的黏度，与沥青的标号有关；反映沥青的温度敏感性。（3）延度沥青在一定温度下，按一定速度拉伸至沥青断裂时的长度。试验温度25℃、15℃、5℃，拉伸速度5cm/min。延度是沥青受外力拉伸时，所能承受塑性变形的能力；（3）延度流变学观点认为：不同温度、不同速度下沥青的延度是表示沥青材料的流变特性；沥青的延度取决于沥青的胶体结构和流变性质；有相同针入度、软化点的两种沥青，延度可能不同.低温延度大，沥青的抗裂性能好；