沥青和沥青混合料
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第七章 沥青和沥青混合料
概述 第一节 沥 青 第二节 沥青混合料
概述： 1、沥青在土木工程中的应用 ： 1）道路工程 全国道路沥青年用量已突破万吨，次高级和高级路面中（ 包括城市干道）75%以上是沥青路面。 2）建筑工程：屋面、地下室、卫生间等防水材料。 3）水利工程：防渗芯墙 此外，还广泛用于桥面铺装，防水层和各种接缝材料。 2、沥青的分类 按来源分为两大类，地沥青和焦油沥青。 土木工程中常用的是地沥青中的石油沥青，其次是焦油沥 青中的煤沥青。
粘附性
评价方法常用水煮法（粒径 13.2-19mm ） 和水浸法（粒径小于等于 13.2mm）评定。
耐久性 安全性
1、沥青的老化 2、耐久性评价方法 以闪、燃点表示，用闪点仪测定
第七章 /第一节 /三、石油沥青的技术性质 /绝对粘度法
粘滞性（粘性）
粘性——指沥青材料在外力作用下，抵抗变形的
能力。沥青发生的变形是由于沥青粒子产生相互位移，
产品
渣油——常压蒸馏、减压蒸馏后的残渣（慢凝液体沥青）
直馏沥青——将渣油深拔后的残余物
氧化沥青——将渣油或直馏沥青氧化加工的产物
粘稠沥青 溶剂沥青——生产润滑油时萃取后的残余物
稀释沥青——将粘稠沥青加入一定溶剂稀释后的产物
乳化沥青——将粘稠沥青加入乳化剂水溶液经乳
化加工所得产物 调合沥青——将稠度和性质不同的两种或两种以上石油沥青或其
溶胶
氧化沥青多属于凝胶型
溶凝胶（见示意图7-3）半氧化沥青或溶剂沥青多属于溶
凝胶
凝胶型
沥青三种胶体结构的划分可根据“针入度指数”PI划分
P.I<-2 溶胶
P.I>+2 凝胶
P.I=-2～+2 溶凝胶
第七章 /第一节
示意图7-3
第七章 /第一节
C/H的概念
C、H以有机化合物烃链的形式组成了石油沥青的化学结构。
HH ∣∣
直链 H—C—C—C C—C—C—…… 带环直链10/15=0.67 上带环 ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣
H HC C HH
HCH
∣
H
第七章 /第一节
石油沥青的化学组分
石油沥青是由多种复杂的碳氢化合物和这些碳氢化 合物的非金属和衍生物所组成的混合物。要将这些化 合物从混合物中分离出来十分困难，一般只能根据其 性质较近，对路用性能有联系的组分进行分析。
度自下板至上板逐渐增加，在y方向上形成速度梯度的流场。沥
青层内摩擦力F的大小，与流层间接触面积 A和接触面法线方向
?
上的速度变化 成正比。内摩擦系数η（d 即沥青的动力粘度
系数η）。按d牛顿内摩擦定律得：F ???
?石油沥青的胶体结构
第七章/第一节 石油沥青的胶体结构
① 胶体的形成 ：以沥青质为胶核；胶核表面吸附有胶质，逐渐
扩散为胶团；胶团分散于芳香分和饱和分中。这就是沥青胶体。
②胶体结构： 根据沥青胶体中胶团数量及分散程度的不同，沥
青胶体有不同的结构形态，使沥青的流变学性质产生差异。经研
究，可分为三种。
直馏沥青多属于溶胶型
它石油精制油调配而成的沥青（可形成粘稠沥青、慢
凝液体沥青）
混合沥青——将石油沥青与一定数量的煤沥青混合而得的产物
图
第七章 /第一节
石油沥青的技术性质
物理特征常数 密度、热胀系数、介电常数
粘滞性（粘性） 延性和脆性
1）绝对粘度法 || 2）条件粘度 法
流变特性 1、感温性 2、感温感时性 （劲度模量）
分析流程图7-2 表7-5列有不同基属的沥青的化学组分
环烷基沥青——沥青质和芳香分含量多，饱和分+蜡少 石蜡基沥青——沥青质和芳香分含量少，饱和分+蜡多
加工流程见图7-1
石油沥青的加工及产品
产品
石油的基属分类
第七章 /第一节 /石油沥青的加工及产品
石油的基属分类
按“关健馏分特性”和“含硫量”的不同，可将石油（原油）分为 不同的三大基属。 ——石蜡基、中间基、环烷基，以及不同含硫原 油（高、低）（0.5%为界）
第一节 沥青
石油沥青的加工及产品 石油沥青的组成和结构 石油沥青的技术性质 石油沥青的技术材料标准 沥青的改性 煤沥青
第七章 /第一节
石油沥青的组成和结构
?石油沥青的化学组成元素 主要是C、H，其次是一些非金属，氧、 硫、氮等，并含有极少量的金属元素镍、 钒、铁、铅。
?C/H 的概念
?石油沥青的化学组分
由于原油产地的不同，其性质不同，也影响到沥青性质的不同，可 表现在沥青的粘结性、软化点和延度等技术性质的不同
石蜡基沥青——粘结性小，软化点高，延度小（大庆油田） 环烷基沥青——粘结性大，软化点不高，延度大 （盘绵油
田、单家寺油田） 中间基沥青的性质介于2者之间（克拉玛依，胜利等）
第七章 /第一节 /石油沥青的加工及产品
HHH ∣∣∣
直链 H—C—C—C—…… ∣∣∣
CnH2n+2
直链6/14=0.43
环链6/6=1.0
HHH
直链上带环 （见下页）
C/H比的大小，可以反映石油沥青分子结构的直链烃上带有环状 结构的多少，C/H大，带环多；C/H小，带环少。
石油沥青中的烃链上的C数一般为20-30个。
H
HHale Waihona Puke BaiduH∣ ∣∣∣ C
沥青粘性常用粘度表示，粘度是现代沥青等级（标号）
划分的重要依据。
①按牛顿定律决定
粘 性 的
绝对粘度法
的绝对粘度η ② 运动粘度（ ?）
评
定
方
条件粘度法
法
① 针入度 ② 粘滞度（粘度） ③ 软化点
第七章 /第一节 /三、石油沥青的技术性质
绝对粘度法
①按牛顿定律决定的绝对粘度η
② 运动粘度（ ? ）
——动力粘度与密度之比（常用毛细管法测 定）见图7—（4-10）
化学组分分析方法原理 —— 沥青在不同有机溶剂中可 选择性溶解，在不同吸附剂上可选择性吸附。
组分分析方法种类 ——三组分法及四组分法。
三组分法：溶剂法和溶剂 —吸附法。
四组分法：色谱分析法
第七章 /第一节
接上页
石油沥青的组分：沥青质、树脂、油分（包括蜡）——三组 分法 沥青质、胶质（树脂）、芳香分、饱和分 （包括蜡）—— 四组分法
v?
? ?
?
ct m2/s 式中C—粘度计标定常数
（mm2/s2）；t—流经时间
第七章 /第一节 /三、石油沥青的技术性质
按牛顿定律决定的绝对粘度
按牛顿定律决定的绝对粘度η（常用真空减压毛细管法测定） 见图7—（4-11）
设在两金属板中夹一沥青层（其厚度为 d ），将下板固定，对
上板施以F力，使其以恒定速度 ?定向平移，经一段时间后，速
概述 第一节 沥 青 第二节 沥青混合料
概述： 1、沥青在土木工程中的应用 ： 1）道路工程 全国道路沥青年用量已突破万吨，次高级和高级路面中（ 包括城市干道）75%以上是沥青路面。 2）建筑工程：屋面、地下室、卫生间等防水材料。 3）水利工程：防渗芯墙 此外，还广泛用于桥面铺装，防水层和各种接缝材料。 2、沥青的分类 按来源分为两大类，地沥青和焦油沥青。 土木工程中常用的是地沥青中的石油沥青，其次是焦油沥 青中的煤沥青。
粘附性
评价方法常用水煮法（粒径 13.2-19mm ） 和水浸法（粒径小于等于 13.2mm）评定。
耐久性 安全性
1、沥青的老化 2、耐久性评价方法 以闪、燃点表示，用闪点仪测定
第七章 /第一节 /三、石油沥青的技术性质 /绝对粘度法
粘滞性（粘性）
粘性——指沥青材料在外力作用下，抵抗变形的
能力。沥青发生的变形是由于沥青粒子产生相互位移，
产品
渣油——常压蒸馏、减压蒸馏后的残渣（慢凝液体沥青）
直馏沥青——将渣油深拔后的残余物
氧化沥青——将渣油或直馏沥青氧化加工的产物
粘稠沥青 溶剂沥青——生产润滑油时萃取后的残余物
稀释沥青——将粘稠沥青加入一定溶剂稀释后的产物
乳化沥青——将粘稠沥青加入乳化剂水溶液经乳
化加工所得产物 调合沥青——将稠度和性质不同的两种或两种以上石油沥青或其
溶胶
氧化沥青多属于凝胶型
溶凝胶（见示意图7-3）半氧化沥青或溶剂沥青多属于溶
凝胶
凝胶型
沥青三种胶体结构的划分可根据“针入度指数”PI划分
P.I<-2 溶胶
P.I>+2 凝胶
P.I=-2～+2 溶凝胶
第七章 /第一节
示意图7-3
第七章 /第一节
C/H的概念
C、H以有机化合物烃链的形式组成了石油沥青的化学结构。
HH ∣∣
直链 H—C—C—C C—C—C—…… 带环直链10/15=0.67 上带环 ∣ ∣ ∣ ∣ ∣ ∣
H HC C HH
HCH
∣
H
第七章 /第一节
石油沥青的化学组分
石油沥青是由多种复杂的碳氢化合物和这些碳氢化 合物的非金属和衍生物所组成的混合物。要将这些化 合物从混合物中分离出来十分困难，一般只能根据其 性质较近，对路用性能有联系的组分进行分析。
度自下板至上板逐渐增加，在y方向上形成速度梯度的流场。沥
青层内摩擦力F的大小，与流层间接触面积 A和接触面法线方向
?
上的速度变化 成正比。内摩擦系数η（d 即沥青的动力粘度
系数η）。按d牛顿内摩擦定律得：F ???
?石油沥青的胶体结构
第七章/第一节 石油沥青的胶体结构
① 胶体的形成 ：以沥青质为胶核；胶核表面吸附有胶质，逐渐
扩散为胶团；胶团分散于芳香分和饱和分中。这就是沥青胶体。
②胶体结构： 根据沥青胶体中胶团数量及分散程度的不同，沥
青胶体有不同的结构形态，使沥青的流变学性质产生差异。经研
究，可分为三种。
直馏沥青多属于溶胶型
它石油精制油调配而成的沥青（可形成粘稠沥青、慢
凝液体沥青）
混合沥青——将石油沥青与一定数量的煤沥青混合而得的产物
图
第七章 /第一节
石油沥青的技术性质
物理特征常数 密度、热胀系数、介电常数
粘滞性（粘性） 延性和脆性
1）绝对粘度法 || 2）条件粘度 法
流变特性 1、感温性 2、感温感时性 （劲度模量）
分析流程图7-2 表7-5列有不同基属的沥青的化学组分
环烷基沥青——沥青质和芳香分含量多，饱和分+蜡少 石蜡基沥青——沥青质和芳香分含量少，饱和分+蜡多
加工流程见图7-1
石油沥青的加工及产品
产品
石油的基属分类
第七章 /第一节 /石油沥青的加工及产品
石油的基属分类
按“关健馏分特性”和“含硫量”的不同，可将石油（原油）分为 不同的三大基属。 ——石蜡基、中间基、环烷基，以及不同含硫原 油（高、低）（0.5%为界）
第一节 沥青
石油沥青的加工及产品 石油沥青的组成和结构 石油沥青的技术性质 石油沥青的技术材料标准 沥青的改性 煤沥青
第七章 /第一节
石油沥青的组成和结构
?石油沥青的化学组成元素 主要是C、H，其次是一些非金属，氧、 硫、氮等，并含有极少量的金属元素镍、 钒、铁、铅。
?C/H 的概念
?石油沥青的化学组分
由于原油产地的不同，其性质不同，也影响到沥青性质的不同，可 表现在沥青的粘结性、软化点和延度等技术性质的不同
石蜡基沥青——粘结性小，软化点高，延度小（大庆油田） 环烷基沥青——粘结性大，软化点不高，延度大 （盘绵油
田、单家寺油田） 中间基沥青的性质介于2者之间（克拉玛依，胜利等）
第七章 /第一节 /石油沥青的加工及产品
HHH ∣∣∣
直链 H—C—C—C—…… ∣∣∣
CnH2n+2
直链6/14=0.43
环链6/6=1.0
HHH
直链上带环 （见下页）
C/H比的大小，可以反映石油沥青分子结构的直链烃上带有环状 结构的多少，C/H大，带环多；C/H小，带环少。
石油沥青中的烃链上的C数一般为20-30个。
H
HHale Waihona Puke BaiduH∣ ∣∣∣ C
沥青粘性常用粘度表示，粘度是现代沥青等级（标号）
划分的重要依据。
①按牛顿定律决定
粘 性 的
绝对粘度法
的绝对粘度η ② 运动粘度（ ?）
评
定
方
条件粘度法
法
① 针入度 ② 粘滞度（粘度） ③ 软化点
第七章 /第一节 /三、石油沥青的技术性质
绝对粘度法
①按牛顿定律决定的绝对粘度η
② 运动粘度（ ? ）
——动力粘度与密度之比（常用毛细管法测 定）见图7—（4-10）
化学组分分析方法原理 —— 沥青在不同有机溶剂中可 选择性溶解，在不同吸附剂上可选择性吸附。
组分分析方法种类 ——三组分法及四组分法。
三组分法：溶剂法和溶剂 —吸附法。
四组分法：色谱分析法
第七章 /第一节
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石油沥青的组分：沥青质、树脂、油分（包括蜡）——三组 分法 沥青质、胶质（树脂）、芳香分、饱和分 （包括蜡）—— 四组分法
v?
? ?
?
ct m2/s 式中C—粘度计标定常数
（mm2/s2）；t—流经时间
第七章 /第一节 /三、石油沥青的技术性质
按牛顿定律决定的绝对粘度
按牛顿定律决定的绝对粘度η（常用真空减压毛细管法测定） 见图7—（4-11）
设在两金属板中夹一沥青层（其厚度为 d ），将下板固定，对
上板施以F力，使其以恒定速度 ?定向平移，经一段时间后，速