沥青的性能指标

道路沥青的技术指标与技术性质讲授内容目录第一节沥青的粘滞性第二节沥青的低温性能第三节沥青的感温性第四节沥青的粘弹性第五节沥青的黏附性第六节沥青的耐久性第七节沥青的安全性、溶解度、含蜡量第一节沥青的粘弹性1.定义粘滞性是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗剪切变形的能力。2.沥青的粘度（1）牛顿液体→动力粘度和运动粘度动力粘度：运动粘度：（2）非牛顿液体→沥青的表观粘度表观粘度：C－复合流动系数应力与剪应变速率的关系示意图*cC－复合流动系数（3）动力粘度和运动粘度当沥青受到简单剪切变形时，沥青在高温时表现为牛顿流状态，按牛顿粘度公式表征沥青层抵抗移动的抗力得η—粘滞系数（粘度）其中剪应力：剪变率：动力粘度：运动粘度为动力粘度除以密度所得之商，称为“动比密粘度”公式为牛顿液体受力示意图τAFdvdydydvAF3.沥青粘度测定方法（1）绝对粘度测定方法a.真空减压毛细管法条件：严密控制的真空装置温度60度b.毛细管法条件：严密控温温度135度真空毛细管粘度仪试验示意图（2）条件粘度测定方法a.针入度法定义：在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度，以0.1mm为单位。针入度法测定粘稠沥青针入度示意图表示方式PT,m,t如：P25,100,5=60表示：试验温度25℃荷载质量100g历时5s贯入沥青深度6mm按上述方法测定的针入度值越大，表示沥青越软（粘度越小）b.软化点法定义：人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条件温度。测定方法我国现行试验方法要求采用环与球法软化点。该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，称为软化点。单位：℃。表示：TR&B固态液态软化点0.8721条件温度软化点的意义•沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。•针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，又是沥青粘度的一种量度。标准粘度计测定液体沥青示意图C.标准粘度计法定义：规定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流出50mL体积所需时间，单位s，表示方式为CT,d。如：C25，5=100表示：试验温度25℃，流孔直径5mm，时间100s。按上述方法，在相同温度和相同流孔条件下，流出时间越长表示沥青粘度越大。第二节沥青的低温性能1.延性a.定义：沥青的延性是指当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，是沥青的内聚力的衡量，通常是用延度作为条件延性指标来表征。b.延度试验方法将沥青试样制成8字形标准试样（最小断面1cm2），在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，以cm计，称为延度。延度D——单位cm，反映沥青的塑性。C.测定延度的意义沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切的关系。研究表明：•随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相对降低。•沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。2.脆性脆点是测量沥青在低温不引起破坏时的温度。脆点T——单位℃，反映沥青低温变形能力。在规定的速率下降温，等速弯曲11次/min，记录沥青薄膜的开裂温度，单位℃沥青脆点仪和弯曲器第三节沥青的感温性1.定义沥青的粘度等性能随温度的不同而产生明显的变化的特性。2.针入度－温度关系A－针入度－温度感应性系数温度TlgPlgP=AT+K3.A值的确定方法由针入度—温度关系曲线计算得到沥青在软化点温度时，针入度在600至1000之间，假定为800（0.1mm）255s100g,,25lg800lgB&RTPA℃①2121lglgTTPPA②lgP25℃P25TR&BPR&B温度T600~1000lgP=AT+K4.针入度指数PI的确定普费等人在制定真入度指数时，令感温性最大A=∞，PI值为-10，感温性最小A=0，PI值为+20。由于A值很小，为使PI值在+20至-10之间，A值乘以50，得式：lgP=AT+K1050130PIA501PI10PI20API越大，表示对温度越不敏感5.当量软化点（T800）和当量脆点值（T1.2）由lgP=AT+K：P＝800P＝1.26.针入度指数与胶体结构的关系PI-2→溶胶型沥青PI+2→凝胶型沥青PI=-2至+2→溶凝胶型沥青9031.2log800800AKAKT0792.0log1.21.2AKAKT第四节沥青的粘弹性蠕变—在应力保持不变的情况下，应变随时间增加而增加。应力松弛—在保持应变不变的情况下，应力随时间增加逐渐衰减。1.沥青材料的粘-弹性现象2.技术指标—劲度模量（1）定义：S=(/)t,TT-温度t-荷载作用时间（2）劲度模量的确定方法沥青劲度模量诺模图：①荷载作用时间②路面温度差:TR&B–Tp③沥青的胶体结构类型（PI）时间t劲度模量S0℃25℃沥青劲度模量诺莫图第五节沥青的黏附性1.影响沥青粘附性的主要因素（1）沥青品种（表面活性物质的含量，以酸值来表示）（2）碎石的岩性按照集料中SiO2的含量SiO2:0%52%65%碱性集料中性集料酸性集料（3）碎石表面的纹理构造（4）碎石表面的清洁程度（5）沥青的温度2.沥青粘附性的评定方法（1）水煮法试验（13.2mm以上）（2）浸水法试验（9.5至13.2mm）（3）净吸附法试验（4）示踪盐法和光电分光光度法试验水煮法试样沥青路面坑洞3.损坏机理分析4.沥青粘附性的改善（1）在沥青中添加抗脱落剂（2）在拌制沥青混合料是添加消石灰或水泥（3）选用碱性石料（4）保证石料表面的清洁度动水压力导致雨水进入路面，并积聚于层底，由于交通荷载的反复作用导致沥青与集料发生剥离。第六节沥青的耐久性1.影响耐久性的因素（1）温度与氧化作用（2）光和水的作用（3）自然硬化（4）渗流硬化老化机理：轻质组分挥发氧化、组分发生转化。老化前老化后芳香分→胶质胶质→沥青质饱和分S芳香分A胶质S沥青质At2.耐久性的评价方法（1）短期老化试验a.薄膜烘箱加热试验b.旋转薄膜烘箱试验（2）长期老化试验PAV压力老化试验评价指标：质量损失针入度比延度试件：50g沥青试样试验条件：163℃，5h，5.5r/min试验指标：质量损失针入度比延度沥青薄膜烘箱加热示意图沥青旋转薄膜加热烘箱示意图试件：35g沥青试样，试验条件：163℃，75min15r/min评价指标：质量损失针入度比粘度PAV压力老化试验仪试件：旋转薄膜烘箱试验后的薄膜试样试验条件：90～110℃，20h，2.07MPa第七节沥青的安全性、溶解度、含蜡量1.安全性技术指标—闪点和燃点沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此时的温度称为闪点。若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点。闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。2.溶解度沥青在溶剂中的溶解度表明沥青的有效成分，通常采用的溶剂有三氯乙烯、二甲苯等，要求溶解度大于99%。3.含蜡量含蜡量对沥青的热稳定性和粘附性等性质有很大的影响，要求降低含蜡量，如果含蜡量过高，在低温下易断裂。沥青闪点仪示意图总结1.沥青的粘滞性技术指标：动力粘度，运动粘度（牛顿液体)表观粘度（非牛顿液体)沥青粘度的测定方法绝对粘度测定方法相对粘度测定方法①标准粘度计法CT,d——单位s②针入度法PT,m,t——单位0.1mm③软化点TR&B——单位℃2.沥青的低温性能技术指标：延度D——单位cm，反映沥青的塑性。脆点T——单位℃，反映沥青低温变形能力。3.沥青的感温性能技术指标：感温性系数AA值的确定方法针入度指数的确定4.沥青的粘弹性技术指标：劲度模量劲度模量的确定方法沥青粘弹性的现象：蠕变，应力松弛5.沥青的黏附性影响因素评定方法损坏机理改善方法6.沥青的耐久性影响因素老化机理耐久性的评价方法短期老化试验长期老化试验7.沥青的安全性、溶解度、含蜡量安全性技术指标：闪点燃点结束