1、交通工程系：付麗 知識(shí)目標(biāo) 1、掌握石油瀝青的組成結(jié)構(gòu)、技術(shù)性質(zhì)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)指標(biāo)的測(cè)定方法 2、熟悉改性瀝青、乳化瀝青的組成、性質(zhì)及應(yīng)用 能力目標(biāo)1、能針對(duì)不同的工程環(huán)境，根據(jù)國(guó)家及交通行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)正確評(píng)價(jià)和選擇道路石油瀝青 2、能根據(jù)現(xiàn)行實(shí)驗(yàn)規(guī)程的要求，正確完成道路石油瀝青的各項(xiàng)常規(guī)試驗(yàn)。 3 在高度縮合的環(huán)烷環(huán)、芳香環(huán)上帶有長(zhǎng)短不同的在高度縮合的環(huán)烷環(huán)、芳香環(huán)上帶有長(zhǎng)短不同的烷基側(cè)鏈的碳?xì)浠衔铮捌浞墙饘伲ㄍ榛鶄?cè)鏈的碳?xì)浠衔?，及其非金屬（O、S、N）衍生物組成的混合物，并含有微量元素衍生物組成的混合物，并含有微量元素 顏色：暗褐色或黑色顏色：暗褐色或黑色 形態(tài)：常溫下為固體或半固體

2、形態(tài)：常溫下為固體或半固體瀝青瀝青 石油瀝青石油瀝青： 煤瀝青：煤經(jīng)干餾所得的煤焦油，經(jīng)煤瀝青：煤經(jīng)干餾所得的煤焦油，經(jīng)再加工后得到煤瀝青再加工后得到煤瀝青 頁(yè)巖瀝青：頁(yè)巖煉油工業(yè)的副產(chǎn)品頁(yè)巖瀝青：頁(yè)巖煉油工業(yè)的副產(chǎn)品 天然瀝青天然瀝青天然瀝青是石油在自然條件下，經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年的時(shí)間，天然瀝青是石油在自然條件下，經(jīng)過(guò)千百萬(wàn)年的時(shí)間，在溫度、壓力、氣體、無(wú)機(jī)物催化劑、微生物以及水分等綜在溫度、壓力、氣體、無(wú)機(jī)物催化劑、微生物以及水分等綜合作用下氧化聚合而成的瀝青類物質(zhì)。合作用下氧化聚合而成的瀝青類物質(zhì)。由于它常年與自然環(huán)境共存，故其性質(zhì)特別穩(wěn)定。由于它常年與自然環(huán)境共存，故其性質(zhì)特別穩(wěn)定。 由瀝青

3、、礦物質(zhì)、水分構(gòu)成。由瀝青、礦物質(zhì)、水分構(gòu)成。根據(jù)天然瀝青生成礦床的不同，可以分為：根據(jù)天然瀝青生成礦床的不同，可以分為： （1）湖瀝青）湖瀝青 特立尼達(dá)湖瀝青（特立尼達(dá)湖瀝青（Triniada Lake Asphalt）是世界上最）是世界上最為著名的天然瀝青之一，它產(chǎn)于南美洲加勒比海島國(guó)風(fēng)景為著名的天然瀝青之一，它產(chǎn)于南美洲加勒比海島國(guó)風(fēng)景秀麗的特立尼達(dá)和多巴哥境內(nèi)的瀝青湖。該瀝青湖又叫彼奇秀麗的特立尼達(dá)和多巴哥境內(nèi)的瀝青湖。該瀝青湖又叫彼奇湖，面積湖，面積44萬(wàn)平方米，深約萬(wàn)平方米，深約82米，湖中瀝青儲(chǔ)量達(dá)米，湖中瀝青儲(chǔ)量達(dá)1200萬(wàn)萬(wàn)噸，是世界上最大的天然瀝青產(chǎn)地。噸，是世界上最大的天

4、然瀝青產(chǎn)地。特立尼達(dá)瀝青湖特立尼達(dá)瀝青湖（2）巖瀝青）巖瀝青 巖瀝青生成于巖石的夾縫中，縫寬很窄，僅數(shù)十厘米，巖瀝青生成于巖石的夾縫中，縫寬很窄，僅數(shù)十厘米，深可達(dá)幾百米。天然巖瀝青是一種純天然的碳?xì)浠衔?，熔深可達(dá)幾百米。天然巖瀝青是一種純天然的碳?xì)浠衔?，熔點(diǎn)在點(diǎn)在150 以上，我國(guó)青海及克拉瑪依地區(qū)有所開(kāi)采，但很以上，我國(guó)青海及克拉瑪依地區(qū)有所開(kāi)采，但很少用于道路。美國(guó)北部猶他州的少用于道路。美國(guó)北部猶他州的Uintah盆地的盆地的UNTAITE巖巖瀝青是世界上最為著名的巖瀝青。瀝青是世界上最為著名的巖瀝青。7.920.9153770121167217280050100150200250

5、3001960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000年份我國(guó)道路瀝青生產(chǎn)量我國(guó)道路瀝青生產(chǎn)量道路瀝青產(chǎn)量，萬(wàn)頓12主要內(nèi)容主要內(nèi)容 5.1 石油瀝青石油瀝青插圖插圖 分類指標(biāo)：分類指標(biāo)：“關(guān)鍵餾分特性關(guān)鍵餾分特性”和和“含硫量含硫量”?！暗谝魂P(guān)鍵餾分第一關(guān)鍵餾分”：常壓下，：常壓下，250275 C的餾分的餾分“第二關(guān)鍵餾分第二關(guān)鍵餾分”：減壓下（：減壓下（5.33kPa） ， 275300 C的餾分的餾分：由兩個(gè)關(guān)鍵餾分的特征參數(shù)和：由兩個(gè)關(guān)鍵餾分的特征參數(shù)和K確定確定 廣泛用于建筑、公路、橋梁等工程中，主要用于生廣泛用于建筑、公路、橋梁等工程中，主

6、要用于生產(chǎn)防水材料和鋪筑瀝青路面、機(jī)場(chǎng)道面等。產(chǎn)防水材料和鋪筑瀝青路面、機(jī)場(chǎng)道面等。 土木工程建筑土木工程建筑主主要應(yīng)用石油瀝青要應(yīng)用石油瀝青。 16低硫原油：含硫量低硫原油：含硫量0.5%；含硫原油：含硫原油：0.53%；高硫原油：含硫量高硫原油：含硫量3%。按照路用性能優(yōu)排隊(duì)：環(huán)烷基中間基石蠟基按照路用性能優(yōu)排隊(duì)：環(huán)烷基中間基石蠟基原油原油常壓渣油常壓渣油減壓渣油減壓渣油粘稠瀝青粘稠瀝青直餾瀝青：較好的變形能力，溫度敏感性較大直餾瀝青：較好的變形能力，溫度敏感性較大氧化瀝青：較好的溫度穩(wěn)定性氧化瀝青：較好的溫度穩(wěn)定性溶劑瀝青：丙烷溶劑瀝青：丙烷液體瀝青：在粘稠瀝青中摻加煤油、汽油、柴油液體

7、瀝青：在粘稠瀝青中摻加煤油、汽油、柴油調(diào)配瀝青：調(diào)和瀝青、混合瀝青調(diào)配瀝青：調(diào)和瀝青、混合瀝青乳化瀝青：水乳化劑瀝青乳化瀝青：水乳化劑瀝青按加工方法分類5.1.2.1 石油瀝青的化學(xué)元素組成石油瀝青的化學(xué)元素組成 碳碳C 氫氫 H 硫硫S 氧氧O 氮氮N 8288% ； 811%； 06%； 01.5%； 01%釩、鎳、鐵、鎂和鈣釩、鎳、鐵、鎂和鈣C/H 大慶石油瀝青：大慶石油瀝青：C/H=0.657 某環(huán)烷基石油瀝青：某環(huán)烷基石油瀝青：C/H=0.710 化學(xué)組分分析方法化學(xué)組分分析方法 將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，而且與其工程將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，而且與其工程性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個(gè)組，這些

8、組就稱為組分。性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個(gè)組，這些組就稱為組分。 我國(guó)現(xiàn)行我國(guó)現(xiàn)行公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程規(guī)程 （JTJ052-2000)規(guī)定有三組分和四組分兩規(guī)定有三組分和四組分兩種分析方法。種分析方法。 將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，而將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，而且與其工程性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個(gè)組，這些組就稱且與其工程性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個(gè)組，這些組就稱為組分。為組分。 我國(guó)現(xiàn)行我國(guó)現(xiàn)行公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程規(guī)程 （JTJ052-2000)規(guī)定有三組分和四組分兩規(guī)定有三組分和四組分兩種分析方法。種分析方法。 態(tài)態(tài)物物基本性質(zhì)基本性質(zhì)

9、2122 組分組分 l油分（芳香油和飽和油）油分（芳香油和飽和油） 油狀液體，密度最小，加熱可以揮發(fā)，能溶于有機(jī)溶劑，它們賦予瀝青以流動(dòng)性流動(dòng)性。分子量為100 500 。l樹脂（瀝青脂膠）樹脂（瀝青脂膠） 粘稠狀液體（半固體），密度大于油分，屬于中性樹脂，能溶于有機(jī)溶劑（苯、汽油）。它們賦予瀝青以良好的粘結(jié)性、粘結(jié)性、塑性和可流動(dòng)性塑性和可流動(dòng)性，分子量為5001000 。l地瀝青質(zhì)（瀝青質(zhì)）地瀝青質(zhì)（瀝青質(zhì)） 固態(tài)無(wú)定性物質(zhì)，密度大于1，決定瀝青的溫度敏感性和粘滯性溫度敏感性和粘滯性，其含量越高，瀝青軟化點(diǎn)越高，粘性越大，越硬脆。分子量大于10006000。蠟分：高溫軟化、低溫結(jié)晶析出蠟分

10、：高溫軟化、低溫結(jié)晶析出 瀝青的含蠟量定義：指瀝青在除去瀝青質(zhì)和膠質(zhì)之后，在油分中含有的、經(jīng)冷凍能結(jié)晶析出的組分，與瀝青中的其他組分相比，其組成和結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。蠟對(duì)瀝青路用性能的影響，主要是由于瀝青中蠟的存在，在高溫時(shí)會(huì)使瀝青容易發(fā)軟，導(dǎo)致瀝青路面的高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍。在低溫時(shí)會(huì)使瀝青變得脆硬，導(dǎo)致路面低溫抗裂性降低，出現(xiàn)裂縫。瀝青中的蠟 蠟會(huì)降低石油瀝青的粘結(jié)性和塑性，對(duì)溫度特別敏感。易出現(xiàn)的問(wèn)題：易出現(xiàn)的問(wèn)題：高溫發(fā)軟，會(huì)導(dǎo)致瀝青路面高溫穩(wěn)定性下降，出現(xiàn)車轍；低溫變得脆硬，低溫抗裂性降低，出現(xiàn)裂縫；瀝青與石料的粘附性降低，在有水的條件下，使路面石子產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，造成路面破壞；路面的抗

11、滑性降低，影響路面的行車安全。25 組分的相溶特性組分的相溶特性 油分與樹脂相溶； 樹脂能浸潤(rùn)地瀝青質(zhì)； 地瀝青質(zhì)對(duì)油分有憎液性。 膠體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu) 以地瀝青質(zhì)為核心構(gòu)成膠核以地瀝青質(zhì)為核心構(gòu)成膠核； 膠核周圍形成樹脂樹脂薄膜，薄膜外吸附一層油分油分構(gòu)成膠團(tuán)； 無(wú)數(shù)膠團(tuán)分散在油分中而形成膠體結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu)。 分散體結(jié)構(gòu)分散體結(jié)構(gòu) 分散相是吸附部分樹脂的地瀝青質(zhì)； 分散介質(zhì)是溶有部分樹脂的油分。石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)石油瀝青不僅取決于它的化學(xué)組分化學(xué)組分及其化學(xué)結(jié)構(gòu)，還取決于它的膠體結(jié)構(gòu)。膠體結(jié)構(gòu)。26 溶膠結(jié)構(gòu)溶膠結(jié)構(gòu)油分較多，膠團(tuán)較少，溫度穩(wěn)定性差；膠團(tuán)相對(duì)運(yùn)動(dòng)自由，流動(dòng)性和塑性

12、較好。 凝膠結(jié)構(gòu)凝膠結(jié)構(gòu)油分與樹脂較少，地瀝青質(zhì)較多，溫度穩(wěn)定性好；膠團(tuán)相互連接成不規(guī)則空間網(wǎng)狀的凝膠結(jié)構(gòu)，彈性和粘性較高，流動(dòng)性和塑性較低。 溶凝膠結(jié)構(gòu)溶凝膠結(jié)構(gòu)介于溶膠結(jié)構(gòu)與凝膠結(jié)構(gòu)之間。瀝青的膠體結(jié)構(gòu)瀝青的膠體結(jié)構(gòu)27溶膠結(jié)構(gòu)凝膠結(jié)構(gòu)瀝青的膠體結(jié)構(gòu)28瀝青性能瀝青性能石油基屬：環(huán)烷基中間基石蠟基石油基屬：環(huán)烷基中間基石蠟基直餾瀝青直餾瀝青制作工藝制作工藝氧化瀝青氧化瀝青液體瀝青液體瀝青: 摻加煤油、汽油、柴油摻加煤油、汽油、柴油調(diào)配瀝青：摻加其他瀝青調(diào)配瀝青：摻加其他瀝青乳化瀝青：乳化瀝青：水乳化劑瀝青水乳化劑瀝青瀝青的瀝青的組成與結(jié)構(gòu)組成與結(jié)構(gòu)膠體結(jié)構(gòu)：溶膠型、凝膠型、溶凝膠型膠體結(jié)構(gòu)

13、：溶膠型、凝膠型、溶凝膠型元素組成：元素組成：C、H、O、S、N C/H化學(xué)組分：飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)化學(xué)組分：飽和分、芳香分、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)石油瀝青的基本性能石油瀝青的基本性能石油瀝青石油瀝青技術(shù)性質(zhì)技術(shù)性質(zhì)粘滯性塑性溫度敏感性大氣穩(wěn)定性305.1.3 石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)5.1.3.15.1.3.1粘滯性粘滯性31 粘粘滯性滯性又稱粘性，反映石油瀝青在外力又稱粘性，反映石油瀝青在外力作用下，作用下， 抵抗變形的能力。抵抗變形的能力。 32 液液固態(tài)固態(tài)粘粘針針331）瀝青的粘度）瀝青的粘度 圖圖4- 5牛頓液體牛頓液體 牛頓液體牛頓液體粘度粘度 （單位：（單位：Pas

14、） 圖圖4- 6 與應(yīng)變速率與應(yīng)變速率 非牛頓液體非牛頓液體視粘度或表觀粘度視粘度或表觀粘度 C復(fù)合流動(dòng)系數(shù)復(fù)合流動(dòng)系數(shù) 動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度動(dòng)力粘度和運(yùn)動(dòng)粘度c*FdVdy牛頓液體受力示意圖牛頓液體受力示意圖 dydvAF粘滯系數(shù)（粘度）粘滯系數(shù)（粘度）瀝青瀝青FAttdyudydvtudv1 ；AFu36針入度等級(jí)針入度等級(jí)建筑石油瀝青建筑石油瀝青3839 404142溫度溫度溫度溫度用用 T R&B()條件粘度條件粘度粘度變化粘度變化在規(guī)定的速率下降溫，等速在規(guī)定的速率下降溫，等速?gòu)澢鷱澢?1次次/min，記錄瀝青薄，記錄瀝青薄膜的開(kāi)裂溫度，膜的開(kāi)裂溫度，。 溫度溫度TlgPlog

15、P=AT+KA A針入度溫度感應(yīng)性系數(shù)針入度溫度感應(yīng)性系數(shù)A A值的確定方法值的確定方法溫度溫度TlgP25P25TR&BPR&B6001000 數(shù)組（數(shù)組（P Pi i,T,Ti i）進(jìn)行回歸進(jìn)行回歸255s 100g, ,25lg800lg B&RTPA2121lglg TTPPA 令令：感溫性最大：感溫性最大A=，PI值為值為-10 感溫性最小感溫性最小A=0，PI值為值為+20 501PI10PI20A1050130PIAlogP=AT+KPI與瀝青感溫性的關(guān)系與瀝青感溫性的關(guān)系 已知條件：不同溫度下的針入度（已知條件：不同溫度下的針入度（Pi、Ti）（）（2組

16、以上）組以上） 或針入度與軟化點(diǎn)或針入度與軟化點(diǎn) 計(jì)算方法計(jì)算方法 計(jì)算計(jì)算A值值PI 查圖查圖1050130PIA 。大氣穩(wěn)定性大氣穩(wěn)定性 現(xiàn)象現(xiàn)象：瀝青性質(zhì)隨著時(shí)間推移而發(fā)生變化：瀝青性質(zhì)隨著時(shí)間推移而發(fā)生變化 變脆變硬變脆變硬老化老化 針入度下降、粘度增加、軟化點(diǎn)增加、瀝青針入度下降、粘度增加、軟化點(diǎn)增加、瀝青誘因誘因：熱：熱 氧氣氧氣 光（紫外線）光（紫外線）過(guò)程過(guò)程：貯存運(yùn)輸：貯存運(yùn)輸 加熱拌和加熱拌和 使用使用老化機(jī)理：老化機(jī)理：輕質(zhì)組分揮發(fā)輕質(zhì)組分揮發(fā) 氧化、組分轉(zhuǎn)化氧化、組分轉(zhuǎn)化老老化化前前老老化化后后飽和分飽和分S芳香分芳香分A膠質(zhì)膠質(zhì)S瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)At老化性能評(píng)價(jià)方法：老化

17、性能評(píng)價(jià)方法： 蒸發(fā)損失試驗(yàn)蒸發(fā)損失試驗(yàn) 薄膜加熱試驗(yàn)薄膜加熱試驗(yàn)TFOT 旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)RTFOT PAV壓力老化試驗(yàn)壓力老化試驗(yàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)：評(píng)價(jià)指標(biāo)：質(zhì)量損失質(zhì)量損失 針入度比針入度比 延度延度試件：試件：50g瀝青試樣試驗(yàn)條件：瀝青試樣試驗(yàn)條件：163，5h試驗(yàn)指標(biāo)：質(zhì)量損失試驗(yàn)指標(biāo)：質(zhì)量損失 針入度比針入度比 延度延度膜厚度膜厚度3mm針入度皿針入度皿21mm試件：試件：35g瀝青試樣，試驗(yàn)條件：瀝青試樣，試驗(yàn)條件：163，75min試件：試件：RTFOT后的薄膜試樣后的薄膜試樣試驗(yàn)條件：試驗(yàn)條件：90110，20h，2.07MPa 閃點(diǎn)是指加熱瀝青揮發(fā)出的可燃?xì)怏w與空

18、氣組成混合氣體在規(guī)定條件下與火接觸，產(chǎn)生閃光時(shí)的瀝青溫度。 燃點(diǎn)指瀝青加熱產(chǎn)生的混合氣體與火接觸能持續(xù)然繞5S以上是的瀝青溫度。 閃點(diǎn)和燃點(diǎn)溫度相差10度左右1）瀝青材料的粘）瀝青材料的粘-彈性現(xiàn)象彈性現(xiàn)象插圖插圖 蠕變?nèi)渥冊(cè)趹?yīng)力保持不變的情況下，應(yīng)變隨時(shí)間增在應(yīng)力保持不變的情況下，應(yīng)變隨時(shí)間增加而增加加而增加 應(yīng)力松弛應(yīng)力松弛在保持應(yīng)變不變的情況下，應(yīng)力隨時(shí)在保持應(yīng)變不變的情況下，應(yīng)力隨時(shí)間增加逐漸衰減間增加逐漸衰減插圖插圖 瀝青材料的粘彈性現(xiàn)象瀝青材料的粘彈性現(xiàn)象2）瀝青的勁度模量）瀝青的勁度模量 定義：定義： S=( / ) t, T 確定方法：確定方法： 滑板粘度試驗(yàn)滑板粘度試驗(yàn) 瀝青

19、勁度模量諾模圖：瀝青勁度模量諾模圖： 荷載作用時(shí)間荷載作用時(shí)間 路面溫度差路面溫度差: Tp-TR&B 瀝青的瀝青的PI025由針入度指數(shù)預(yù)測(cè)瀝青勁度溫度溫度T1溫度溫度T2瀝青材料的粘彈性現(xiàn)象瀝青材料的粘彈性現(xiàn)象影響因素影響因素： 集料的親水性：集料的親水性： SiO2 : 0% 52% 65% 堿性集料堿性集料 中性集料中性集料 酸性集料酸性集料 瀝青的粘度與極性瀝青的粘度與極性 瀝青混合料的空隙率瀝青混合料的空隙率 評(píng)價(jià)方法評(píng)價(jià)方法： 水煮法和水浸法水煮法和水浸法試樣試樣 光電分光光度法光電分光光度法 石油瀝青的標(biāo)準(zhǔn)、選用與摻配石油瀝青的標(biāo)準(zhǔn)、選用與摻配 1、石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、

20、石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)道路石油瀝青（有七個(gè)牌號(hào))牌號(hào)越大，粘性越?。ㄡ樔攵仍酱螅?；牌號(hào)越大，塑性越好（延度越大）；牌號(hào)越大，溫度敏感性越大（軟化點(diǎn)越低）。建筑石油瀝青（有三個(gè)牌號(hào)）牌號(hào)越小，粘性越大（針入度越?。?；牌號(hào)越大，塑性越差（延度越?。慌铺?hào)越大，溫度敏感性越小（軟化點(diǎn)越高）。5.1.4 石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 2、石油瀝青的選用、石油瀝青的選用 選用原則：根據(jù)工程性質(zhì)與要求、適用部位、環(huán)境條件等因素選用，在滿足適用條件的前提下，應(yīng)選用牌號(hào)較大的石油瀝青，以保證使用壽命。 道路瀝青道路瀝青拌制瀝青混凝土、瀝青拌和料或?yàn)r青砂漿；密封材料、粘結(jié)劑以及瀝青涂料。 建筑石油瀝青建筑石

21、油瀝青制造油紙，油氈、防水涂料和瀝青膠，絕大部分用于屋面、地下防水、溝槽防水防腐蝕及管道防腐等工程。 改性改性 通過(guò)組成設(shè)計(jì)和分子通過(guò)組成設(shè)計(jì)和分子 設(shè)計(jì)，達(dá)到理想性能設(shè)計(jì)，達(dá)到理想性能73不同加工過(guò)程瀝青性質(zhì)的變化趨勢(shì)不同加工過(guò)程瀝青性質(zhì)的變化趨勢(shì) 性能等級(jí)性能等級(jí)LowHIGH工藝優(yōu)化工藝優(yōu)化原油選擇原油選擇基質(zhì)瀝青基質(zhì)瀝青改性瀝青改性瀝青 基質(zhì)瀝青性能范圍基質(zhì)瀝青性能范圍符合符合PG各等各等級(jí)要求級(jí)要求特殊用途特殊用途不同的工藝和不同的改性劑不同的工藝和不同的改性劑 ABCD74不同的問(wèn)題尋求不同的解決方案不同的問(wèn)題尋求不同的解決方案瀝青性質(zhì)削弱瀝青性質(zhì)削弱瀝青性質(zhì)得到改善瀝青性質(zhì)得到改

22、善彈性體改性劑彈性體改性劑塑性改性劑塑性改性劑 彈性恢復(fù)彈性恢復(fù) 抗疲勞抗疲勞 低溫柔性低溫柔性 紫外老化 熱穩(wěn)定性 勁度勁度 熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性 抗紫外老化抗紫外老化 低溫柔性 彈性恢復(fù)75瀝青材料的發(fā)展趨勢(shì)瀝青材料的發(fā)展趨勢(shì)改性改性 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，車流量越來(lái)越大，車荷載越來(lái)越重，氣溫逐漸變暖，重交通道路瀝青已不能滿足高等級(jí)公路和特殊路段的使用要求，為了提高路面的抗永久變形、抗車轍、抗擁包、抗推移、抗疲勞、抗低溫開(kāi)裂、抗老化、抗水侵害等病害能力，瀝青材料的研究部門和應(yīng)用部門提出了對(duì)道路瀝青進(jìn)行改性，以此來(lái)提高瀝青材料的綜合性能。 76 所謂改性瀝青所謂改性瀝青就是在基質(zhì)瀝青中添加就是在基

23、質(zhì)瀝青中添加適當(dāng)適當(dāng)和和適量適量的改性劑（一種或多種），的改性劑（一種或多種），以提高或改善瀝青的某些性能，達(dá)到以提高或改善瀝青的某些性能，達(dá)到路用要求的過(guò)程或手段。路用要求的過(guò)程或手段。77 樹脂類 熱塑性塑料：PE、EVA等； 熱固性塑料：酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等； 橡膠類：NR、SBR、CR、BR、IIR等； 熱塑性彈性體：SBS、SIS、SEBS等； 天然瀝青：湖瀝青（TLA）、巖瀝青等。 熱塑性彈性體SBS與瀝青具有較好的相溶性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性，兼有較好的高溫性能和低溫性能，是改性瀝青普遍采用的改性劑。78SBS瀝青改性劑 嵌段共聚物SBS改性劑的性質(zhì) SBS是一種熱塑性彈性體，是以丁二烯和

24、苯乙烯為單體，環(huán)己烷為溶劑，正丁基鋰為引發(fā)劑，四氫呋喃為活化劑，采用陰離子聚合得到的線型或星型嵌段共聚物。SBS高分子鏈具有串聯(lián)結(jié)構(gòu)的不同嵌段，即塑性段和橡膠段，形成類似合金的組織結(jié)構(gòu)。由于這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使其既具有塑料的剛性和塑性，又具有橡膠的柔性和彈性，目前在國(guó)內(nèi)外，SBS是應(yīng)用量最多、最廣泛的瀝青改性劑。79SBS結(jié)構(gòu) SBS結(jié)構(gòu)有線型與星型，苯乙烯和丁二烯的比例在生產(chǎn)時(shí)可以控制，其分子量從5萬(wàn)到30萬(wàn)。所以，在生產(chǎn)改性瀝青時(shí)，要根據(jù)基質(zhì)瀝青的性質(zhì)來(lái)篩選SBS，以達(dá)到比較理想的改性效果。 80SBS改性瀝青的發(fā)展歷程 SBS的性能不同于其它橡膠，它在常溫下不需要硫化就可以具有良好的彈性，

25、當(dāng)溫度升到180 以上時(shí)，它可以變軟、熔化，易于加工。 1、物理改性、物理改性 SBS物理改性瀝青就是將SBS與瀝青按一定的比例，在180 左右攪拌溶漲，通過(guò)膠體磨研磨，使SBS顆粒達(dá)到10微米以下，與瀝青混合的過(guò)程。所形成的瀝青體系是非穩(wěn)定體系，產(chǎn)品需要不停攪拌，停止攪拌SBS就凝聚成大膠粒從瀝青中析出。81瀝青改性瀝青改性土木工程中使用的瀝青要求：在低溫下應(yīng)有彈性和塑性；在低溫下應(yīng)有彈性和塑性；在高溫下要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；在高溫下要有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性；在加工和使用中具有抗老化能力；在加工和使用中具有抗老化能力；與礦物和結(jié)構(gòu)表面有較強(qiáng)的粘附力；與礦物和結(jié)構(gòu)表面有較強(qiáng)的粘附力；以及對(duì)構(gòu)件

26、變形的適應(yīng)性和耐疲勞性。以及對(duì)構(gòu)件變形的適應(yīng)性和耐疲勞性。瀝青材料本身難以滿足這些性能要求，需用其他材料改性。氧化改性、礦物填充料改性、聚合物改性氧化改性、礦物填充料改性、聚合物改性三種。82乳化瀝青乳化瀝青乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程1瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理2乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程 1.概念 一種物質(zhì)以多個(gè)分子形成的集合體（微粒）的形式，分散在另一種物質(zhì)中，形成相對(duì)穩(wěn)定的混合物，這一過(guò)程就叫做乳化，形成的混合物叫做乳液。水水油油水水油油乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程1.概念 將瀝青加熱融化，在機(jī)械的作用下，使瀝青以微小的顆粒狀態(tài)分散于含有乳化

27、劑的水溶液中，形成一種水包油狀的，相對(duì)穩(wěn)定的乳液，叫做乳化瀝青。 乳液： 油包水型 水包油型 普通乳液（120） 精細(xì)乳液（0.01-0.05）水水油油油油水水油包水型油包水型水包油型水包油型乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程 乳化瀝青的使用范圍乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程2.乳化瀝青的發(fā)展 20世紀(jì)初 開(kāi)始 噴灑防塵 20世紀(jì)20年代 應(yīng)用于道路 20世紀(jì)30年代50年代中期 乳化瀝青用量 緩慢增長(zhǎng) 1953年起 乳化瀝青用量開(kāi)始穩(wěn)定上升 近30年來(lái) 乳化瀝青迅速發(fā)展乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程3.乳化瀝青在我國(guó)的發(fā)展 建國(guó)前 少量應(yīng)用 建國(guó)初 停止 1978年交通部成立了

28、“陽(yáng)離子乳化瀝青 路用性能研究”課題協(xié)作組 開(kāi)始推廣 1985左右 許多省市開(kāi)始應(yīng)用 90年代中期至今 在我國(guó)迅速普及應(yīng)用 近幾年 改性乳化瀝青技術(shù)開(kāi)始發(fā)展和應(yīng)用乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程4.乳化瀝青的未來(lái)發(fā)展 （1）使用量將越來(lái)越大 隨著路網(wǎng)的逐漸形成與完善，低等級(jí)道路的升級(jí)要求，乳化瀝青使用量將越來(lái)越大；隨著環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和能源的逐漸緊張，乳化瀝青占瀝青的比例也將越來(lái)越大。（2）使用范圍越來(lái)越廣 乳化瀝青的使用，除了新建道路外，更重要的應(yīng)用領(lǐng)域是預(yù)防性養(yǎng)護(hù)和矯正性養(yǎng)護(hù)。（3）質(zhì)量越來(lái)越高 隨著配方技術(shù)、乳化技術(shù)、膠體磨技術(shù)的不斷發(fā)展，乳化瀝青更趨于專用化，這有利于發(fā)展施工工藝和路

29、面質(zhì)量的提高。乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程5.乳化瀝青的特點(diǎn)及社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 擴(kuò)大瀝青適用范圍擴(kuò)大瀝青適用范圍提高道路質(zhì)量提高道路質(zhì)量節(jié)省材料節(jié)省材料節(jié)約能源節(jié)約能源延長(zhǎng)施工季節(jié)延長(zhǎng)施工季節(jié)優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)減少環(huán)境污染，改減少環(huán)境污染，改善施工條件善施工條件乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程各種路面結(jié)構(gòu)瀝青用量的比較乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程 乳化瀝青車間與熱瀝青車間環(huán)境對(duì)比乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程乳化瀝青的發(fā)展過(guò)程應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到： 1乳化瀝青不是熱瀝青的替代品，各有其優(yōu)缺點(diǎn)，互相補(bǔ)充，相輔相成。 2有一定的適用范圍和方法，不是萬(wàn)能的，必須科學(xué)地使用乳化瀝青。 3其技術(shù)含量很高，必須掌握它的內(nèi)

30、在規(guī)律，才能真正發(fā)揮出它獨(dú)特的作用。 4.乳化瀝青技術(shù)發(fā)展至今還不十分完善，許多技術(shù)方面的問(wèn)題還需要我們做進(jìn)一步研究和探討。 總的來(lái)說(shuō) 乳化瀝青是一種節(jié)約、安全、環(huán)保、有效且通用的道路材料系統(tǒng)。瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理一、表面活性劑 分子內(nèi)含有親水基和親油基，能夠降低液體的表面張力和不相容兩液面間的界面張力的物質(zhì)，叫做表面活性劑。 表面活性劑分子的特殊結(jié)構(gòu) 親油基 C-H結(jié)構(gòu) 非極性 與油相似 易溶于油 親水基 離子或相似離子結(jié)構(gòu) 極性 與水相似親油基親油基親水基親水基瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理 表面活性劑的基本性質(zhì) 1、膠束的形成 當(dāng)表面活性劑溶于水后，

31、它的親水基一端可溶于水，而親油基的一端有排斥水的趨勢(shì)，這樣，表面活性劑分子就會(huì)在水溶液的表面或油水界面，采取一種定向的排列。水水油油瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理2、表面張力與表面活性劑濃度之間的關(guān)系0.20.20.40.40.60.60.80.8101080809090707060605050404030302020表面活性劑濃度（表面活性劑濃度（% %）表面張力（表面張力（N/m)N/m)瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理2、表面張力與表面活性劑濃度之間的關(guān)系1 1、極稀溶液、極稀溶液 2 2、稀溶液、稀溶液 3 3、臨界膠束濃度、臨界膠束濃度4 4、大于臨界、大于

32、臨界膠束濃度膠束濃度瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理2、表面張力與表面活性劑濃度之間的關(guān)系 表面活性劑溶液，只有當(dāng)其濃度高于臨界膠束濃度的時(shí)候，才能顯示其作用。 臨界膠束濃度不是一個(gè)特別明顯的界限，所以臨界膠束濃度應(yīng)看作是一個(gè)范圍，它不是一個(gè)精確的點(diǎn)。 表面活性劑的臨界膠束濃度都很低，一般為0.001-0.02mol/L,即0.02%-0.04%。 瀝青乳化劑是表面活性劑的一種,它也遵循上述規(guī)律。瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理3.表面活性劑的親水親油平衡（HLB） （1）概念 規(guī)定：石蠟的HLB=0 （親水性最差） 油酸的HLB=1 油酸鉀的HLB=20 烷基硫酸鈉的

33、HLB=40 （親水性最好） 其他的表面活性劑的HLB值，用乳化試驗(yàn)的乳化效果來(lái)確定。瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理（2）HLB值的計(jì)算 HLB=20(1-M0/M) MO親油基的分子量 M表面活性劑的分子量 HLB=7+(親水基團(tuán)數(shù))- （親油基團(tuán)數(shù)） HLB混=（HLB單質(zhì)量%）瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理（3）HLB值的作用 大體判斷該表面活性劑的水溶性瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理大體判斷其作用 0 03 35 57 79 9 10101212151518182020消泡作用消泡作用乳化作用乳化作用油包水油包水W/OW/O滲透作用滲透作用增容

34、作用增容作用洗滌作用洗滌作用乳化作用乳化作用水包油水包油O/WO/W瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理 大體判斷其用途瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理二、瀝青乳化劑 1.概念 用于瀝青乳化的表面活性劑，一般叫做瀝青乳化劑。 1、瀝青乳化劑具有表面活性劑的基本特性。 2、表面活性劑有幾千種之多，但可用于瀝青乳化的表面活性劑只有很少一部分。 3、瀝青乳化劑的HLB值一般在8-18之間。瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理2.瀝青乳化劑的類型 按離子的類型分類 離子型乳化劑 陽(yáng)離子型乳化劑 非離子型乳化劑兩性離子型乳化劑兩性離子型乳化劑 陰離子型乳化劑陰離子型乳化劑 -

35、 -+ +/-+/-瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青瀝青- - - - - - - - -乳化劑與瀝青微粒的結(jié)合形式乳化劑與瀝青微粒的結(jié)合形式瀝青瀝青+ + + + + + + + +陰離子乳化劑陰離子乳化劑陽(yáng)離子乳化劑陽(yáng)離子乳化劑瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理 按親水基的種類分類 （1）陰離子乳化劑 R-COONa 羧酸鹽 RSO3Na 磺酸鹽 ROSO3Na 硫酸脂鹽 ROPO3Na 磷酸脂鹽 （2）陽(yáng)離子型乳化劑 R-NHCH2CH2CH2NH2 烷基胺 R-NH2HCl 伯胺鹽 R-NH2(CH3)Cl 仲胺鹽 R-NH(CH3)2Cl 叔胺鹽 R-N(C

36、H3)4Cl 季胺鹽瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理按親水基的種類分類 （3）兩性離子型乳化劑 R-NHCH2CH2COOH 氨基酸型 R-N(CH3)2CH2COOH 甜菜堿型 （4）非離子型乳化劑 R-O-(CH2CH2O)n-H 聚氧乙烯型 R-COOC(CH2OH)3 多元醇型瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理 按施工時(shí)的破乳速度分 慢裂型 中裂型 快裂型 慢裂快凝型 瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理3.乳化劑的復(fù)配 單一的乳化劑，有時(shí)乳化效果不好，如果加入其他一些乳化劑或者助劑則能達(dá)到較好的效果。 助劑加入達(dá)到的作用 生產(chǎn)出合格的乳化瀝青 降低乳化瀝

37、青的生產(chǎn)成本 滿足不同的施工要求 如果加入的物質(zhì)屬于乳化劑 第二乳化劑 如果加入的物質(zhì)不屬于乳化劑 添加劑或助劑瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理（1）復(fù)合乳化劑 1、陽(yáng)-陽(yáng)復(fù)配 2、陽(yáng)-非復(fù)配 3、陰-陰復(fù)配 4、陰-非復(fù)配（2）穩(wěn)定劑或助劑的加入 1、無(wú)機(jī)類助劑 2、增稠劑 3、調(diào)酸堿類助劑瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理4.乳化劑對(duì)乳化瀝青性能的影響（1）乳化劑對(duì)瀝青性能的影響原瀝青延度與乳化瀝青蒸發(fā)殘留物延度的實(shí)驗(yàn)對(duì)比 瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理（2）乳化瀝青的起泡性 防止起泡：生產(chǎn)和運(yùn)輸過(guò)程中，輸送液體時(shí)，將管子插到容器底部，也可加入消泡劑消泡

38、，但會(huì)增加成本。（3）乳化劑對(duì)儲(chǔ)存穩(wěn)定性的影響 用不同的乳化劑生產(chǎn)的乳化瀝青，其穩(wěn)定性不同。一般情況下乳化劑用量越多，乳液的穩(wěn)定性越好（4）乳化劑對(duì)破乳速度的影響 影響破乳速度的因素很多，最主要的是乳化劑的結(jié)構(gòu)。陰離子乳化劑多數(shù)為慢裂乳化劑，陽(yáng)離子乳化瀝青的破乳速度趨于加快。 乳化劑用量大，破乳速度就慢，乳化劑的用量小，則破乳速度加快。瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理三、瀝青的乳化原理 乳化劑連接了瀝青與水兩種互不相溶的體系，降低了瀝青與水界面的表面張力，使瀝青能夠以微小的顆粒狀態(tài)分散于水溶液中，形成相對(duì)穩(wěn)定的混合物。乳化瀝青的必要條件 1.瀝青 2.水 3.乳化劑 4.穩(wěn)定劑 減少乳化劑用量，降低成本。提高乳液的穩(wěn)定性 。有些乳化劑，需調(diào)酸才可使用。瀝青的乳化劑和乳化原理瀝青的乳化劑和乳化原理 乳化瀝青的性質(zhì) 1、常溫下，乳化瀝青是一種黑色或棕黑色的易流動(dòng)的液態(tài)混合物。 2、乳化瀝青由瀝青、水、乳化劑三種基本成分組成。 3、瀝青以微粒的形式分散（或懸?。┯谒芤褐小?4、乳化瀝青是一個(gè)