最新版道路建筑材料精品习题答案模块5xt

1、模块 5 沥青材料思考与练习1. 请说明石油沥青的主要组分与其技术性质之间的关系。1）油分油分是石油沥青中最轻的组分，密度为0.71.0 g/cm3,常温下为淡黄色液体 , 能溶于有机溶剂（如丙酮、苯、三氯甲烷等） , 但不溶 于酒精。油分在石油沥青中的含量为 40%60%,它赋予石油沥青流动性。2）沥青脂胶（树脂）沥青脂胶为黄色至黑褐色黏稠状物质（半固体） , 分子量比油分 大（6001 000）, 密度为 1.01.1 g/cm3 。沥青脂胶中绝大部分属 于中性树脂 , 它赋予沥青以良好的黏结性、塑性和可流动性。中性树 脂含量增加 , 石油沥青的延度和黏结力等品质越好。3）地沥青质（沥青质

2、）地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉末） , 分子量 比树脂更大（1 000以上），密度大于1.0 g/cm3。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性和黏性的重要组成部分 ,其含量越多 , 则软化点越 高 , 黏性越大 , 即越硬脆。另外, 石油沥青中还含 2% 3%的沥青碳和似碳物 , 为无定形的黑 色固体粉末 , 是在高温裂化、过度加热或深度氧化过程中脱氢而生成 的, 是石油沥青中分子量最大的。沥青碳和似碳物降低石油沥青的黏结力。石油沥青中还含有蜡，存在于石油沥青的油分中，它会降低石油 沥青的黏结性和塑性，同时对温度特别敏感（温度稳定性差），所以蜡 是石油沥青的有害成分。2. 按流变学

3、观点，石油沥青可划分为哪几种胶体结构？如何划分？各种胶体结构的石油沥青有什么特点?石油沥青的结构胶体理论认为，油分、树脂和地沥青质是石油沥 青的三大主要组分。油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润地沥青质，而在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂膜。所以，石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分，形成胶团，无数胶团分 散在油分中形成胶体结构。在这个分散体系中，分散相为吸附部分树 脂的地沥青质，分散介质为溶有树脂的油分。在沥青胶体中，从地沥青 质到油分是均匀逐步递变的，并无明显界面。根据石油沥青中各组分 的相对含量，其胶体结构可分为三种类型，即溶胶型结构、凝胶型结构和溶凝胶型结构。1）溶胶

4、型结构当油分和树脂较多时，胶团外膜较厚，胶团之间相对运动较自由， 这种胶体结构的石油沥青，称为溶胶型石油沥青。溶胶型石油沥青的 特点是流动性和塑性较好，开裂后自行愈合能力较强，而对温度的敏 感性强,即对温度的稳定性较差，温度过高会流淌。2）凝胶型结构当油分和树脂含量较少时，胶团外膜较薄，胶团靠近聚集，相互吸 引力增大，胶团间相互移动比较困难，这种胶体结构的石油沥青称为凝胶型石油沥青。凝胶型石油沥青的特点是弹性和黏性较高，温度敏感性较小,开裂后自行愈合能力较差，流动性和塑性较低。在工程性能 上，虽具有较好的温度稳定性，但低温变形能力较差。3）溶凝胶型结构当地沥青质不如凝胶型石油沥青中的油分和树脂

5、含量多时，而胶 团间靠得又较近，相互间有一定的吸引力，形成一种介于溶胶型和凝 胶型两者之间的结构，称为溶 凝胶型结构.溶 凝胶型结构石油沥青的性质也介于溶胶型和凝胶型二者之间。这类沥青在高温时具有较 低的感温性，低温石油具有较好的变形能力。大多数优质的石油沥青 都属于这种结构类型。3. 石油沥青的主要技术性质有哪些?1.物理特征常数沥青材料的下列物理特性常数对现代沥青路面的质量极为重要。2.黏滞性黏滞性是反映沥青材料在外力作用下，其材料内部阻碍产生相对 流动的能力，是沥青性质的重要指标之一。3.塑性塑性是指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏的能力，是沥青性质的重要指标之一。4. 温度稳定性温

6、度稳定性是指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的 性能。5. 加热稳定性沥青加热稳定性是指沥青在过热或过长时间加热过程中 , 会发生 轻质馏分挥发、氧化、裂化、聚合等物理化学变化 , 使沥青的化学组 成及性质相应发生变化（热致老化） 。6. 安全性沥青的安全性是指沥青在施工过程中具有的防火性能。7. 溶解度溶解度是指石油沥青在三氯乙烯中的溶解百分率 , 用以表示沥青 中有效物质的含量 , 即纯净程度。8. 含水量如果沥青中含有水分且施工中挥发太慢 , 即会影响施工速度 , 所 以要求沥青中含水量不宜过多。9. 老化石油沥青中各组分是不稳定的。在阳光、热、氧气、水等外界因 素作用下 ,密度小

7、的组分会逐渐转化为密度大的组分 ,油分、树脂的含量会逐渐减少 ,地沥青质的含量逐渐增多 , 这一过程称为沥青的老化。沥青老化后流动性、塑性降低 , 脆性增加, 易发生脆裂甚至松散 , 使沥 青失去防水、防腐作用。4. 沥青“三大指标”有哪些？“三大指标”与沥青性质之间有 何关系？1）针入度我国现行标准公路工程沥青及沥青混合料试验规程 （JTGE202011）规定，针入度是指在温度为15 C、25 C或30 C的条件下,以质量（100±0.05） g 的标准针,经5 s 沉入沥青中的深度（ 0.1 mm称1°）来表示。如某沥青在上述条件下，25 C时测得针入度为65。针入度(

8、0.1 mm),可表示为 P(25 °C ,100 g,5 s ) =65 (0.1 mm)值大 ， 说明沥青流动性大 ， 黏滞性差。2 ）标准黏度我国现行标准公路工程沥青及沥青混合料试验规程JTGE2025 C、2011）规定,标准黏度是指液体沥青在一定温度（ 20 C、30 C或 60 C）条件下，经规定直径（3士0.025） mm（4 士0.025） mm （5 士 0.025） mm或（10 士 0.025） mm）的孔，漏下50 mL所需的秒数。标准黏度常以符号Ct,d表示,其中d为孔径（mm ,t为试验时沥青的温度（C）。Ct,d代表在规定的d和t条件下所测得的黏度值。在

9、 相同温度和相同流孔条件下 , 流出时间越长 , 表示沥青黏度越大。3）软化点软化点是石油沥青材料由固体状态转变为具有一定流动性的膏 体时的温度。我国现行标准公路工程沥青及沥青混合料试验规程（JTGE20-2011）规定，软化点可通过“环球法”试验测定。将沥青试样装入规定尺寸的试验环中 , 上置规定尺寸和质量的钢球 , 再将置 球的试验环放在有水或甘油的烧杯中 , 以 5 C /min 的速率加热至沥 青软化下垂至规定距离时的温度（C）,即为沥青软化点。5. 石油沥青与煤沥青有何性质上的差异？煤沥青与石油沥青相比 , 由于两者组分不同 , 所以性质上存在某些差异, 主要有以下几点。1）温度稳定

10、性低。 煤沥青中可溶性树脂含量较多 , 受热易软化溶于油分中 , 所以加热温度和时间都要严格控制 , 不宜反复加热。2）大气稳定性差。 煤沥青中不饱和碳氢化合物含量较多 , 易老化变质。3）密度较大。煤沥青密度一般大于石油沥青。4）与矿料黏附性好。 煤沥青中含有较多的表面活性物质 , 能与矿料很好黏附 , 可提高黏结强度。5）塑性较差。煤沥青中含有较多的游离碳 , 受力易变形开裂 ,尤其是在低温条件下易变得脆硬。6）有毒、有臭味、防腐能力强。煤沥青中含有萘、蒽、酚等易挥发的有毒成分 , 使用时对人体有害 ,但是用于木材等材料的防腐效果较好。6. 什么是乳化沥青？其优点有哪些？乳化沥青是将通常高

11、温使用的道路沥青经过机械搅拌和化学稳 定的方法（乳化） , 扩散到水中而液化成常温下黏度很低、流动性很 好的一种道路建筑材料。乳化沥青的特点1）乳化沥青可以冷态施工 ,并且节能、降耗、安全、环保 , 较少受到气候条件制约。2）原料品种来源丰富、选择范围广、成本较低 , 对工艺、设备的要求一般 , 易于生产。3）乳化沥青应用范围广 , 几乎涉及道路的新建和维护、 养护施工中各种路面结构。4）便于控制施工质量 , 乳化沥青具有很好的贯入渗透能力和黏附能力, 能有效地提高道路质量。5）避免了多次重复加热 , 降低了沥青质量的损失。7. 煤沥青的技术指标都有哪些？煤沥青的技术指标1）黏度黏度表示煤沥青

12、的黏结性 , 取决于液相组分和固相组分的比例。黏度是确定煤沥青标号的主要指标 , 用标准黏度计测定 , 常用的温度 和流孔有 C30,5,C30,10,C50,10,C60,10 四种。2）蒸馏试验根据煤沥青化学组成特性 , 将其物理化学性质较接近的化合物分 为170 C以前的轻油、270 C以前的中油、300 C以前的重油三个馏程。其中300 C以后的馏分是煤沥青中最有价值的油质部分，应测其软化点以表示其性质。3）含水量煤沥青中含有水分 , 在施工加热时易产生气泡或爆沸现象 , 不易 控制。同时 , 煤沥青作为路面结合料 , 如果含有水分会影响煤沥青与骨 料的黏附,降低路面强度 , 因此必须

13、限制煤沥青中含水量。4）甲苯不溶物含量不溶于热甲苯的物质主要是游离碳和含有氧、 氮、硫等结构复杂的大分子有机物及少量灰分，这些物质含量过多会降低煤沥青的黏结 性，因此必须加以限制。5) 萘含量萘在低温时易结晶析出，使煤沥青失去塑性，导致路面冬季易产 生开裂。在常温下，萘易挥发、升华，加速煤沥青老化，且挥发出对人 有毒害的气体，因此必须限制煤沥青中的萘含量。6) 酚含量酚能溶解于水，易导致路面强度降低。同时酚有毒，对环境、人类 有害,因此必须限制煤沥青中的酚含量。8. 改性沥青有何应用?聚合物改性沥青的选用(1)改性沥青可单独或复合采用高分子聚合物、天然沥青及其他改性材料制作。(2)各类聚合物改

14、性沥青的质量应符合表512的技术要求,其中PI值可作为选择性指标。当使用表512以外的聚合物及复合改性沥青时，可通过试验研究制定相应的技术要求。(3) 制造改性沥青的基质沥青应与改性剂有良好的配伍性，其质量宜符合表53中A级或B级道路石油沥青的技术要求。供应商在提供改性沥青的质量报告时应提供基质沥青的质量检验报告或沥青 样品。(4) 天然沥青可以单独与石油沥青混合使用或与其他改性沥青混溶后使用。天然沥青的质量要求宜根据其品种参照相关标准和成功的经验执行。（5）用作改性剂的SBR胶乳中的固体物含量不宜少于 45%使用中严禁长时间暴晒或遭冰冻。6）改性沥青的剂量以改性剂占改性沥青总量的百分数计算胶乳改性沥青的剂量应以扣除水以后的固体物含量计算。7）改性沥青宜在固定式工厂或在现场设厂集中制作 , 也可在拌和厂现场边制造边使用，改性沥青的加工温度不宜超过 180 C。胶乳类改性剂和制成颗粒的改性剂可直接投入拌和缸中生产改性沥青混 合料。8）用溶剂法生产改性沥青母体时 , 挥发性溶剂回收后的残留量不得超过 5%。9）现场制造的改性沥青宜随配随用 , 需做短时间保存 , 或运送到附近的工地时 , 使用前必须搅拌均匀 , 在不发