第6章沥青材料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
使沥青具有塑性和粘性。含 量增加，粘聚性和塑性增大， 温度敏感性增大。 赋予沥青粘度和温度稳定性。 含量高，粘性增大，温度稳 定性好（敏感性小），但塑 性降低，脆性增大。
工程管理 系
6
2）四组分分析法
石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、胶 质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表：
• 组分的影响：当沥青质含量多，同时有适量树
脂，而油分含量较少时，粘滞性大。
• 温度的影响：在一定温度范围内，温度升高，
粘度降低，反之，粘度升高。
工程管理 系
15
1）针入度
针入度的定义
针入度——在规定温度条 件下，以规定质量的标准 针经过规定的时间贯入沥 青试样的深度，
单位：0.1mm。 常用试验条件：
工程管理 系
7
（2）胶体结构 1）溶胶型结构——沥青质含量相对较少，油分和树脂含量相对较高 2）溶-凝胶型结构——沥青质含量适当，油分和树脂含量相对较高 3）凝胶型结构——沥青质含量相对较多，油分和树脂含量相对较少
a) a)溶胶型结构；
b) 沥青胶体结构示意图
b) 溶-凝胶型结构； 工程管理 系
c)
c)凝胶型结构
8
结构类 型
组成及结构特点
特性
油分和树脂较多，胶团 流动性和塑性
溶胶型 外膜胶厚，胶团之间运 较好，温度敏
动较自由
感性强
溶凝胶 型
凝胶型
地沥青质不如凝胶型多， 胶团靠的较近，相互之 间有一定吸引力
介于溶胶型和 凝胶型之间
油分和树脂含量较少， 胶团外膜胶薄，胶团间 移动较困难
工程管理 系
第6章 沥青材料 主要内容：
1.沥青材料的基本概念 2.石油沥青的化学组分和胶体结构 3.石油沥青的技术性能、技术标准和选用 4.沥青的掺配、改性及主要沥青制品 5.建筑防水材料（第9
工程管理 系
1
1.定义
6.1 概 述
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）的衍生物所组成的混 合物。
工程管理 系
11
（1）物理常数
1）密度——在规定温度条件下，单位体积的质量。 单位：kg/m3或 g/cm3。 我国现行试验方法规定测定15℃下沥青密度。
相对密度——在规定温度下，沥青质量与同体积水质量之比 我国现行方法规定测定25℃下的相对密度。
沥青15℃密度与25℃相对密度之间的换算公式： 沥青与水的相对密度= 沥青的密度（15℃）×0.996
3.应用: 广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。
土木工程建筑主要应用石油沥青。
工程管理 系
3
补充： 石油沥青的生产工艺概述
工程管理 系
4
6.1.1 石油沥青
1.石油沥青的基本组成与结构
（1）基本组成：是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、 硫、氮）的衍生物所组成的混合物。其组成中主要碳占80%90%,氢占10%-15%，其次氧、硫、氮等小于3%，此外还含有微 量金属元素。
13
（2）粘滞性（简称粘性）
——指石油沥青内部阻碍其相对流动的一种特性，它反映石 油沥青在外力作用下抵抗变形的能力。
沥青的粘性是划分沥青牌号的主要技术指标之一。
测定方法：
ห้องสมุดไป่ตู้
绝对粘度 条件粘度
针入度（适应固体或半固体粘稠石油沥青）
软化点：既是粘性测定指标，又作为测定温度
稳定性的方法
工程管理 系
14
影响粘性的因素
通常粘稠沥青的密度在0.96~1.04g/cm3
工程管理 系
12
2）热胀系数
沥青在温度上升1 ℃时长度或体积的变化，分别称 为线胀系数或体胀系数，统称为热胀系数。
热胀系数越大，沥青路面在夏季越易泛油，冬季 冷缩越易产生开裂。
3）溶解度
是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解 的百分率。
工程管理 系
规定温度：25℃ 标准针质量：100g
贯入时间：5s
工程管理 系
16
表示方法：P（25℃，100g，5s）。 表征意义：
沥青的针入度值愈大，表示沥青的 粘度愈小。
化学组分分析方法:将沥青分离为化学性质相近，而且与其工程性质有一定 联系的几个组，这些组就称为组分。 我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000） 规定有三组分和四组分两种分析法。 1）三组分分析法
按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。
工程管理 系
5
石油沥青三组分分析法的各组分性状
在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或粘性 液体。
工程管理 系
2
2.分类:
地沥青
沥青
按产源不同
焦油沥青
天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物
石油沥青：石油经各种炼制工艺加工后 而得的沥青产品
煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经 再加工后得到煤沥青
页岩沥青：页岩炼油工业的副产品
组分 性状
外观特征
平均相对密度 平均分子量
主要化学结构
饱和分
无色液体
0.89
625
烷烃、环烷烃
芳香分 黄色至红色液体
胶质
棕色粘稠液体
沥青质 深棕色至黑色固态
O.99 1.09 1.15
730 970 3400
芳香烃、含S衍生物
多环结构，含S、O、N 衍生物
缩合环结构，含S、O、N 衍生物
另外：石油沥青中含有蜡，它会降低沥青的粘结力和塑性，并 对温度特别敏感。
性状 组分
外观特征
油
分
淡黄透明液体
树
红褐色粘稠
脂
半固体
沥青 质
深褐色固体 微粒
平均 分子量
200～700
800～3000
1000 ～5000
碳氢比 /原子比
0.5 ～0.7
0.7 ～0.8
0.8 ～1.O
含量 /%
45 ～60
15 ～30
5～30
在沥青中的主要作用
赋予沥青以流动性。油分 多，流动性大，而黏性小， 温度敏感性大
弹性和粘性较 高，温度敏感 性较小，流动 性和塑性较低9
溶胶型沥青的特点：
1） 流动性和塑性较好，开裂后自行愈合能力较强， 低温时变形能力较强；
2）温度稳定性差，温度过高会发生流淌。
凝胶型结构的特点：
1）流动性和塑性较差，开裂后自行愈合能力较差；
2）弹性和塑性较高，温度敏感性较小。高温稳定性 较好，低温变形能力差。
溶胶-凝胶型沥青的特点： 高温时具有较低的感温性，
低温时又具有较强的变形能力。（高等级沥青路面
用的沥青均属于此类）
工程管理 系
10
2. 石油沥青的技术性质
（1）物理常数
√
（2）粘滞性（粘性） √
（5）耐久性（又称沥青的
老化）
√ （3）延性和脆性
（6）施工安全性（闪
√ （4）温度敏感性
点、燃点）
以建筑石油沥青为主讲解
工程管理 系
6
2）四组分分析法
石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、胶 质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表：
• 组分的影响：当沥青质含量多，同时有适量树
脂，而油分含量较少时，粘滞性大。
• 温度的影响：在一定温度范围内，温度升高，
粘度降低，反之，粘度升高。
工程管理 系
15
1）针入度
针入度的定义
针入度——在规定温度条 件下，以规定质量的标准 针经过规定的时间贯入沥 青试样的深度，
单位：0.1mm。 常用试验条件：
工程管理 系
7
（2）胶体结构 1）溶胶型结构——沥青质含量相对较少，油分和树脂含量相对较高 2）溶-凝胶型结构——沥青质含量适当，油分和树脂含量相对较高 3）凝胶型结构——沥青质含量相对较多，油分和树脂含量相对较少
a) a)溶胶型结构；
b) 沥青胶体结构示意图
b) 溶-凝胶型结构； 工程管理 系
c)
c)凝胶型结构
8
结构类 型
组成及结构特点
特性
油分和树脂较多，胶团 流动性和塑性
溶胶型 外膜胶厚，胶团之间运 较好，温度敏
动较自由
感性强
溶凝胶 型
凝胶型
地沥青质不如凝胶型多， 胶团靠的较近，相互之 间有一定吸引力
介于溶胶型和 凝胶型之间
油分和树脂含量较少， 胶团外膜胶薄，胶团间 移动较困难
工程管理 系
第6章 沥青材料 主要内容：
1.沥青材料的基本概念 2.石油沥青的化学组分和胶体结构 3.石油沥青的技术性能、技术标准和选用 4.沥青的掺配、改性及主要沥青制品 5.建筑防水材料（第9
工程管理 系
1
1.定义
6.1 概 述
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）的衍生物所组成的混 合物。
工程管理 系
11
（1）物理常数
1）密度——在规定温度条件下，单位体积的质量。 单位：kg/m3或 g/cm3。 我国现行试验方法规定测定15℃下沥青密度。
相对密度——在规定温度下，沥青质量与同体积水质量之比 我国现行方法规定测定25℃下的相对密度。
沥青15℃密度与25℃相对密度之间的换算公式： 沥青与水的相对密度= 沥青的密度（15℃）×0.996
3.应用: 广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。
土木工程建筑主要应用石油沥青。
工程管理 系
3
补充： 石油沥青的生产工艺概述
工程管理 系
4
6.1.1 石油沥青
1.石油沥青的基本组成与结构
（1）基本组成：是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、 硫、氮）的衍生物所组成的混合物。其组成中主要碳占80%90%,氢占10%-15%，其次氧、硫、氮等小于3%，此外还含有微 量金属元素。
13
（2）粘滞性（简称粘性）
——指石油沥青内部阻碍其相对流动的一种特性，它反映石 油沥青在外力作用下抵抗变形的能力。
沥青的粘性是划分沥青牌号的主要技术指标之一。
测定方法：
ห้องสมุดไป่ตู้
绝对粘度 条件粘度
针入度（适应固体或半固体粘稠石油沥青）
软化点：既是粘性测定指标，又作为测定温度
稳定性的方法
工程管理 系
14
影响粘性的因素
通常粘稠沥青的密度在0.96~1.04g/cm3
工程管理 系
12
2）热胀系数
沥青在温度上升1 ℃时长度或体积的变化，分别称 为线胀系数或体胀系数，统称为热胀系数。
热胀系数越大，沥青路面在夏季越易泛油，冬季 冷缩越易产生开裂。
3）溶解度
是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解 的百分率。
工程管理 系
规定温度：25℃ 标准针质量：100g
贯入时间：5s
工程管理 系
16
表示方法：P（25℃，100g，5s）。 表征意义：
沥青的针入度值愈大，表示沥青的 粘度愈小。
化学组分分析方法:将沥青分离为化学性质相近，而且与其工程性质有一定 联系的几个组，这些组就称为组分。 我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000） 规定有三组分和四组分两种分析法。 1）三组分分析法
按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。
工程管理 系
5
石油沥青三组分分析法的各组分性状
在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或粘性 液体。
工程管理 系
2
2.分类:
地沥青
沥青
按产源不同
焦油沥青
天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物
石油沥青：石油经各种炼制工艺加工后 而得的沥青产品
煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经 再加工后得到煤沥青
页岩沥青：页岩炼油工业的副产品
组分 性状
外观特征
平均相对密度 平均分子量
主要化学结构
饱和分
无色液体
0.89
625
烷烃、环烷烃
芳香分 黄色至红色液体
胶质
棕色粘稠液体
沥青质 深棕色至黑色固态
O.99 1.09 1.15
730 970 3400
芳香烃、含S衍生物
多环结构，含S、O、N 衍生物
缩合环结构，含S、O、N 衍生物
另外：石油沥青中含有蜡，它会降低沥青的粘结力和塑性，并 对温度特别敏感。
性状 组分
外观特征
油
分
淡黄透明液体
树
红褐色粘稠
脂
半固体
沥青 质
深褐色固体 微粒
平均 分子量
200～700
800～3000
1000 ～5000
碳氢比 /原子比
0.5 ～0.7
0.7 ～0.8
0.8 ～1.O
含量 /%
45 ～60
15 ～30
5～30
在沥青中的主要作用
赋予沥青以流动性。油分 多，流动性大，而黏性小， 温度敏感性大
弹性和粘性较 高，温度敏感 性较小，流动 性和塑性较低9
溶胶型沥青的特点：
1） 流动性和塑性较好，开裂后自行愈合能力较强， 低温时变形能力较强；
2）温度稳定性差，温度过高会发生流淌。
凝胶型结构的特点：
1）流动性和塑性较差，开裂后自行愈合能力较差；
2）弹性和塑性较高，温度敏感性较小。高温稳定性 较好，低温变形能力差。
溶胶-凝胶型沥青的特点： 高温时具有较低的感温性，
低温时又具有较强的变形能力。（高等级沥青路面
用的沥青均属于此类）
工程管理 系
10
2. 石油沥青的技术性质
（1）物理常数
√
（2）粘滞性（粘性） √
（5）耐久性（又称沥青的
老化）
√ （3）延性和脆性
（6）施工安全性（闪
√ （4）温度敏感性
点、燃点）
以建筑石油沥青为主讲解