土木工程材料：第七章 沥青材料

溶胶型
溶凝型
凝胶型
1- 胶束 2-粒子3- 油组分 4- 外部薄膜 5- 沥青质 6- 凝胶颗粒 7- 结合的油组分 ➢具有溶胶结构的石油沥青粘性小而流动性大，温度稳定性较差。 ➢具有凝胶结构的石油沥青弹性和粘结性较高，温度稳定性较好，但塑性较差。 ➢溶胶－凝胶型石油沥青的性质介于溶胶型和凝胶型两者之间。
➢沥青的其他性质 溶解度、闪点、燃点等
四、技术要求
➢石油沥青按用途分为建筑石油沥青、道路石油沥青、防水防 潮石油沥青和普通石油沥青。 ➢石油沥青的牌号主要根据针入度、延度和软化点等指标划分， 并以针入度值表示。 ➢同一品种的石油沥青材料，牌号越高，则粘性越小，针入度 越大，塑性越好，延度越大，温度敏感性越大，软化点越低。
三、主要性质
➢粘滞性 沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗变形的能 力。它是沥青材料最为重要的性质。工程上，对于半固体或固体的石油沥 青用针入度指标表示。针入度越大，表示沥青越软，粘度越小。
➢延性和脆性 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，通常是用延度作为条件指标来表征。延度值愈大，表 示沥青塑性越好。
一 、沥青材料简介
• 分类
沥青
地沥青 焦油沥青
天然沥青 石油沥青 煤沥青 木沥青 泥炭沥青 页岩沥青
页岩（Shale），页岩是一种沉积岩，成分复杂，但都具有薄页状或薄 片层状的节理，主要是由黏土沉积经压力和温度形成的岩石，但其中混 杂有石英、长石的碎屑以及其他化学物质。
7.1 石油沥青
一、化学组成
➢温度敏感性 温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变 化的性能，是沥青的重要指标之一。在沥青的常规试验方法中，软化点试 验可作为反映沥青温度敏感性的方法。
➢大气稳定性 大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素 长期综合作用下抵抗老化的性能。它是以沥青试样在加热蒸发前后的“蒸 发损失百分率”和“蒸发后针入度比”来评定。蒸发损失百分率愈小，蒸 发后针入度比愈大，则表示沥青大气稳定性愈好，亦即“老化”愈慢。
建筑石油沥青的选用
请比较下列A、B两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定 值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适，请讨论。
编号
针入度/0.01mm (25℃，100g，5s)
延度/cm (25℃，5cm/min)
软化点环球法 /℃
A
30
B
Leabharlann Baidu
22
5
72
2.5
101
讨论：宜用B石油沥青，一般屋面用沥青应比当地屋面可能达到 的最高温度高出20～25℃，亦即比当地最高温度高出50℃左右。 南方炎热地区气温相当高，A沥青软化点较低，难以满足要求， 夏季易流淌。可选B，但B沥青延伸度较小，在严寒地区不宜使 用，否则易出现脆裂现象。
800～3 000 0.7～0.8 15～30
温度敏感性高，熔点低于100℃， 相对密度大于1.0～1.1
沥青质
深褐色固 体微粒
1 000～5 000
0.8～1.0
5～30
加热不熔化而碳化，相对密度 1.1～1.5
油分赋予沥青以流动性，油分含量的多少直接影响沥青的柔软性、抗 裂性及施工难度。树脂又分为中性树脂和酸性树脂，中性树脂使沥青具 有一定塑性、可流动性和粘结性；酸性树脂，增加了沥青的可乳化性。 沥青质决定着沥青的粘结力、粘度和温度稳定性，以及沥青的硬度、软 化点等。
石油沥青四组分分析法的各组分性状
性状
外观特性
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
芳香分 黄色至红色液体
0.99
730
烷烃、环烷烃 芳香烃、含S衍生物
胶质 棕色粘稠液体
1.09
970
多环结构，含S、O、N衍生物
沥青质 深棕色至黑色固体
1.15
3400
缩合环结构，含S、O、N衍生物
第七章 沥青材料
沥青材料是由高分子碳氢化合物及其衍生物组成的、黑
色或深褐色、不溶于水而几乎全溶于二硫化碳的非晶态
有机材料。
分类
地沥青 沥青
焦油沥青
天然 沥青
石油 沥青
煤沥 青
页岩 沥青
由地表或岩石中直接采集、提炼加工后 得到的沥青 由提炼石油的残留物制得的沥青，其中 包含石油中所有的重组份。
由煤焦油蒸馏后的残留物制取的沥青
四组分分析法：是将沥青分离为沥青质、饱和分、芳香 分和胶质。
石油沥青三组分分析法的各组分性状
性状 油分
外观特性 平均分子量 碳氢化 含量％
淡黄色透 明液体
200～700
0.5～0.7 45～60
物化特性
几乎溶于大部分有机溶剂，具有 光学活性，常发现有荧光，相 对密度约0.7～1.0
树脂
黑褐色粘 稠半固体
饱和分含量增加，可使沥青稠度降低（针入度增大）；树脂 含量增大，可使沥青的延性增加；在有饱和分存在的条件下，沥 青质含量增加，可使沥青获得低的感温性；树脂和沥青质的含量 增加，可使沥青的粘度提高。
二、胶体结构
根据石油沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，可以 形成溶胶型、凝胶型、溶胶－凝胶型三种不同的胶体结构。
由页岩焦油蒸馏后的残留物制取的沥青
一 、沥青材料简介
• 定义 – 沥青是一种有机胶凝材料，它是复杂的高分子碳氢化 合物及非金属（氧、硫、氮等）衍生物的混合物。在 常温下呈固体、半固体或液体状态。
• 特点 – 颜色由黑褐色至黑色，能溶于多种有机溶液中。 – 具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，耐酸、 耐碱、耐腐蚀等性能。
石油沥青是由石油经蒸馏、吹氧、调和等工艺加工得到 的残留物，主要为可溶于二硫化碳的碳氢化合物的半固体粘 稠状物质。其化学组分，许多研究者曾提出不同的分析方法。 我国现行标准JTJ 052－2000《公路工程沥青及沥青混合料 试验规程》规定有三组分和四组分两种分析方法。
三组分分析法：是将石油沥青分离为油分、树脂和沥青 质三个组分。
五、其他沥青的主要性质
➢煤沥青 煤沥青是由煤干馏得到的煤焦油再经蒸馏加工制成的
沥青。煤沥青与石油沥青相比，在技术性质上有下列差异： 温度稳定性较低，与矿质集料的粘附性较好，气候稳定性 较差，以及含对人体有害成分较多、臭味较重。 ➢乳化沥青
乳化沥青是石油沥青或煤沥青在乳化剂、稳定剂的作 用下经乳化加工制得的均匀的沥青产品，也称沥青乳液。 乳化沥青施工不需加热，可冷态施工,避免了劳动操作人员 受沥青挥发物的毒害。