东南大学2011土木工程材料 第14次 沥青与其他材PPT课件
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1）高温敏感性（软化点 softening point 表示） 测定方法：环球法软化点仪
环球法的软化点仪
2）低温抗裂性（脆点 fraass breaking point 表示）
2021/3/8
b、溶－凝胶型结构
c、凝胶型结构
14
（二）石油沥青的技术性质
1、防水性
• 石油沥青是憎水性材料；粘结性和塑性均为其 防水性的原因。
2、粘滞性（粘性）
• 石油沥青的粘滞性是反应沥青材料内部阻碍其 相对流动的一种特性，以绝对粘度表示，是石 油沥青的重要指标之一。
• 绝对粘度测定方法：对于粘稠石油沥青的相对 粘度是用针入度来表示。它反映石油沥青抵抗 剪切变形的能力。针入度愈小，表明粘度愈大。
2021/3/8
15
针入度 penetration
针入度试验适用于测定粘稠石油 沥青稠度，针入度划分沥青标号
1）定义 2）表示方法：P T，m，t
P为针入度，T为试验温度 m为荷载重，t为贯入时间 3）标准试验条件： T = 5℃、15 ℃ 、25 ℃ 、
或35 ℃ m = 100g t = 5s P单位为0.1mm
• 沥青的组分：油分、树脂、地沥青质。
2021/3/8
8
（1）油分：为淡黄色至红褐色的油状液体， 是沥青中分子量最小和密度最小的组分， 密度介于0.7～1g/cm3之间。在1700C较长 时间加热，油分可以挥发。油分赋予沥 青以流动性。
（2）树脂（沥青脂胶）：为黄色至黑褐色 粘稠状物质（半固体），分子量比油分 大（600～1000），密度为1.0～1.1g/cm3。 它赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可 流动性。中性树脂含量增加，石油沥青 的延度和粘结力等品质愈好。
2021/3/8
11
• 溶胶型石油沥青：当油分和树脂较多， 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。溶胶型石油沥青的热点是 流动性和塑性较好，开裂后自愈能力较 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。
2021/3/8
12
• 凝胶型石油沥青：当油分和树脂含量较少时， 胶团外膜较薄，胶团靠近集聚，相互吸引力增 大，胶团间相互移动较困难。这种胶体结构的 石油沥青称为凝胶型石油沥青。其特点是，弹 性和粘性较高，温度敏感性较小，开裂后自愈 能力较差，流动性和塑性较低。
2021/3/8
9
（3）地沥青质（沥青质）：为深褐色至黑色固 体无定形物质（固体粉末），分子量比树脂更 大（1000以上），密度大于1g/cm3，地沥青质 是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组成 部分，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大， 即愈硬脆。
（4）其它成分：
• 沥青碳（2％～3％），能降低沥青的粘结力。
焦油沥青
地沥青
煤沥青等
石油沥青
天然沥青
粘稠石油沥青
液体石油沥青
2021/3/8
4
一、石油沥青
• 概念：石油沥青是石油原油经蒸馏等提 炼出的各种轻质油（如汽油、柴油等） 及润滑油以后的残留物，或再经加工而 得的产品。它是一种有机胶凝材料，在 常温下呈固体、半固体或粘性液体，颜 色为褐色或黑褐色。
• 分类：建筑石油沥青、道路石油沥青和 普通石油沥青。
2021/3/8
5
Biblioteka Baidu
一、石油沥青
• 石油沥青
2021/3/8
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一、 石油沥青 Petroleum asphalt
2021/3/8
7
（一）石油沥青的组分与结构
1、石油沥青的组分
• 组分：因为沥青的化学成分复杂，对组 分进行分析很困难，同时化学组成还不 能反映沥青物理性质的差异。因此一般 不作沥青的化学分析，只从使用角度， 将沥青中化学成分及性质极为接近，并 且与物理力学性质有一定关系的成分， 分为若干组，这些组即称为组分。
2021/3/8
沥青针入度试验示意图
16
4）试验仪器：
2021/3/8
电脑针入度仪
针入度仪
17
3、塑性
• 是指石油在外力作用时产生变形而不破 坏，除去外力后，则仍保持变形后的形 状的性质。是石油沥青的重要指标之一。
• 石油沥青 的塑性与其组分有关，树脂含 量较多，且其它组分含量又适当时，则 塑性较大。沥青的塑性对冲击振动荷载 有一定的吸收能力，并能减少摩擦的噪 声，故沥青是一种优良的道路路面材料。
• 在相同的温度间隔里，各种石油沥青粘滞性和 塑性变化幅度不会相同，工程要求沥青随温度 变化而产生的粘滞性及塑性变化幅度应较小， 即温度敏感性较小。建筑工程应选用温度敏感 性较小的沥青。所以温度敏感性是石油沥青的 重要指标之一。
• 温度敏感性的表征与测试：软化点的测定方法。
2021/3/8
20
4、温度稳定性
• 蜡：降低粘结性和塑性，增加温度敏感性。
2021/3/8
10
2、石油沥青的胶体结构
• 胶体结构：石油沥青的三大主要组分是油分、 树脂和地沥青质。油分和树脂可以相互溶解， 树脂能浸润地沥青质，而在地沥青质的超细颗 粒表面形成树脂薄膜。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， 构成胶团，无数胶团分散在油分中形成胶体结 构。
• 石油沥青的塑性用延伸度表示。延度愈 大，塑性愈好。
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3、塑性
1）定义 2）影响因素 3）技术指标：延度 ductility 4）试验：延度仪测定
延度仪
2021/3/8
延度试件
结论：沥青延度越大，塑性越好，柔性 和抗断裂性能越好
19
4、温度敏感性
• 温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性虽随 温度升降而变化的性能。
• 溶凝胶型结构：当沥青质不如凝胶型石油沥青 中的多，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二者 之间的结构。这种石油沥青的性质介于溶胶型 和凝胶型之间。
• 三种石油沥青胶体结构图*（下页）。
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13
石油沥青的胶体结构
1、胶体结构类型（三种）
a、溶胶型结构
土木工程材料
（14）
2021/3/8
1
第九 章 沥青与防水材料
• 问题* • 第一节 防水材料的基本成分 • 第二节 防水卷材 • 第三节 防水涂料 • 第四节 建筑密封材料
2021/3/8
2
第一节 防水材料的基本成分
一、石油沥青 二、煤焦油 三、橡胶
2021/3/8
3
沥青材料的概念与分类
沥青
环球法的软化点仪
2）低温抗裂性（脆点 fraass breaking point 表示）
2021/3/8
b、溶－凝胶型结构
c、凝胶型结构
14
（二）石油沥青的技术性质
1、防水性
• 石油沥青是憎水性材料；粘结性和塑性均为其 防水性的原因。
2、粘滞性（粘性）
• 石油沥青的粘滞性是反应沥青材料内部阻碍其 相对流动的一种特性，以绝对粘度表示，是石 油沥青的重要指标之一。
• 绝对粘度测定方法：对于粘稠石油沥青的相对 粘度是用针入度来表示。它反映石油沥青抵抗 剪切变形的能力。针入度愈小，表明粘度愈大。
2021/3/8
15
针入度 penetration
针入度试验适用于测定粘稠石油 沥青稠度，针入度划分沥青标号
1）定义 2）表示方法：P T，m，t
P为针入度，T为试验温度 m为荷载重，t为贯入时间 3）标准试验条件： T = 5℃、15 ℃ 、25 ℃ 、
或35 ℃ m = 100g t = 5s P单位为0.1mm
• 沥青的组分：油分、树脂、地沥青质。
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8
（1）油分：为淡黄色至红褐色的油状液体， 是沥青中分子量最小和密度最小的组分， 密度介于0.7～1g/cm3之间。在1700C较长 时间加热，油分可以挥发。油分赋予沥 青以流动性。
（2）树脂（沥青脂胶）：为黄色至黑褐色 粘稠状物质（半固体），分子量比油分 大（600～1000），密度为1.0～1.1g/cm3。 它赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可 流动性。中性树脂含量增加，石油沥青 的延度和粘结力等品质愈好。
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11
• 溶胶型石油沥青：当油分和树脂较多， 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。溶胶型石油沥青的热点是 流动性和塑性较好，开裂后自愈能力较 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。
2021/3/8
12
• 凝胶型石油沥青：当油分和树脂含量较少时， 胶团外膜较薄，胶团靠近集聚，相互吸引力增 大，胶团间相互移动较困难。这种胶体结构的 石油沥青称为凝胶型石油沥青。其特点是，弹 性和粘性较高，温度敏感性较小，开裂后自愈 能力较差，流动性和塑性较低。
2021/3/8
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（3）地沥青质（沥青质）：为深褐色至黑色固 体无定形物质（固体粉末），分子量比树脂更 大（1000以上），密度大于1g/cm3，地沥青质 是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组成 部分，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大， 即愈硬脆。
（4）其它成分：
• 沥青碳（2％～3％），能降低沥青的粘结力。
焦油沥青
地沥青
煤沥青等
石油沥青
天然沥青
粘稠石油沥青
液体石油沥青
2021/3/8
4
一、石油沥青
• 概念：石油沥青是石油原油经蒸馏等提 炼出的各种轻质油（如汽油、柴油等） 及润滑油以后的残留物，或再经加工而 得的产品。它是一种有机胶凝材料，在 常温下呈固体、半固体或粘性液体，颜 色为褐色或黑褐色。
• 分类：建筑石油沥青、道路石油沥青和 普通石油沥青。
2021/3/8
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Biblioteka Baidu
一、石油沥青
• 石油沥青
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一、 石油沥青 Petroleum asphalt
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（一）石油沥青的组分与结构
1、石油沥青的组分
• 组分：因为沥青的化学成分复杂，对组 分进行分析很困难，同时化学组成还不 能反映沥青物理性质的差异。因此一般 不作沥青的化学分析，只从使用角度， 将沥青中化学成分及性质极为接近，并 且与物理力学性质有一定关系的成分， 分为若干组，这些组即称为组分。
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沥青针入度试验示意图
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4）试验仪器：
2021/3/8
电脑针入度仪
针入度仪
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3、塑性
• 是指石油在外力作用时产生变形而不破 坏，除去外力后，则仍保持变形后的形 状的性质。是石油沥青的重要指标之一。
• 石油沥青 的塑性与其组分有关，树脂含 量较多，且其它组分含量又适当时，则 塑性较大。沥青的塑性对冲击振动荷载 有一定的吸收能力，并能减少摩擦的噪 声，故沥青是一种优良的道路路面材料。
• 在相同的温度间隔里，各种石油沥青粘滞性和 塑性变化幅度不会相同，工程要求沥青随温度 变化而产生的粘滞性及塑性变化幅度应较小， 即温度敏感性较小。建筑工程应选用温度敏感 性较小的沥青。所以温度敏感性是石油沥青的 重要指标之一。
• 温度敏感性的表征与测试：软化点的测定方法。
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4、温度稳定性
• 蜡：降低粘结性和塑性，增加温度敏感性。
2021/3/8
10
2、石油沥青的胶体结构
• 胶体结构：石油沥青的三大主要组分是油分、 树脂和地沥青质。油分和树脂可以相互溶解， 树脂能浸润地沥青质，而在地沥青质的超细颗 粒表面形成树脂薄膜。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， 构成胶团，无数胶团分散在油分中形成胶体结 构。
• 石油沥青的塑性用延伸度表示。延度愈 大，塑性愈好。
2021/3/8
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3、塑性
1）定义 2）影响因素 3）技术指标：延度 ductility 4）试验：延度仪测定
延度仪
2021/3/8
延度试件
结论：沥青延度越大，塑性越好，柔性 和抗断裂性能越好
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4、温度敏感性
• 温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性虽随 温度升降而变化的性能。
• 溶凝胶型结构：当沥青质不如凝胶型石油沥青 中的多，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二者 之间的结构。这种石油沥青的性质介于溶胶型 和凝胶型之间。
• 三种石油沥青胶体结构图*（下页）。
2021/3/8
13
石油沥青的胶体结构
1、胶体结构类型（三种）
a、溶胶型结构
土木工程材料
（14）
2021/3/8
1
第九 章 沥青与防水材料
• 问题* • 第一节 防水材料的基本成分 • 第二节 防水卷材 • 第三节 防水涂料 • 第四节 建筑密封材料
2021/3/8
2
第一节 防水材料的基本成分
一、石油沥青 二、煤焦油 三、橡胶
2021/3/8
3
沥青材料的概念与分类
沥青