第2章沥青(新)汇总.ppt

第二章 沥青材料;内容提要和学习要求：;前 言;沥青分类： 按其在自然界中获得的方式，可分为地沥青和焦油沥青两大类。; ;第一节 石油沥青;一.沥青的元素和组分;不同产地沥青性质差异非常大，但元素组成相近。 ——元素的数量组成与沥青性质关系不明确。 元素组成与性质无明显关联。 ;2．沥青的化学组分 （1）石油沥青的化学组成 为研究组成，将混合物——沥青进行分离。 化学组分：将沥青按物理、化学性质接近的化合物集中为一个组分的分离方法。 ;①三组分分离法，吸附法：;②四组分分离法(色谱法);第一节 石油沥青;（2）四组分的结构和特性 ①沥青质 沥青质：是不溶于正庚烷而溶于苯（或甲苯）的黑色或棕色的无定型固体，除含有碳和氢外，还有一些氮、硫、氧。 形态：固体粉末 分离：在正庚烷中沉淀 分子量：1000～100000 颗粒粒径：5～30nm 原子：C/H:1.6～2.8，绝大部分由C、H组成。 含量：5～25％，石蜡基原油1％，中东原油生产的沥青5％。 特点：极性很强。随着沥青质含量的增加，沥青的粘结力、黏度增加，温度稳定性、硬度提高。针入度小、软化点高。 ;（2）四组分的结构和特性 ②胶质 胶质：也称为树脂，有很强的极性。这一突出的特性使胶质有很好的粘结力。胶质是沥青的扩散剂或胶溶剂，胶质与沥青质的比例在一定程度上决定沥青是溶胶或是凝胶的特性。胶质赋予沥青以可塑性、流动性和粘结性，对沥青的延性、粘结力有很大的影响。 形态：深棕色固体或半固体，极性很强。具有很好的粘附力。 分离：溶解于正庚烷。 分子量：1000～50000 颗粒粒径：1～5nm 原子：C/H:1.3～1.4，大多由C、H组成，含少量的O、S、N。 ;（2）四组分的结构和特性 ③芳香族 芳香族：是由沥青中最低的分子量的环烷芳香化合物组成，是胶溶沥青质的分散介质的主要部分。 形态：深棕色的粘稠液体。 含量：占沥青总量的20％～50％。 分子量：300～2000 结构：分子量最低，环烷芳香化合物组成，是胶融沥青质的分散介质的组要成分。非极性碳链，溶解力很强。 ;（2）四组分的结构和特性 ④饱和分 饱和分：是由直链或支链脂肪属烃以及烷基环烃和一些烷基芳香烃组成的，它们是非极性稠状油类，呈稻草色或白色。 形态：稻草色或白色，非极性稠状油类。 含量：占沥青总量的5％～20％。 分子量：300～2000 结构：直链和支链脂肪属烃及烷基环烃和一些烷基芳香烃组成。 作用：软化胶质和沥青质。 芳香分和饱和分都为油分，在沥青中起着润滑和柔软作用。油分含量愈多，沥青的软化点愈低，针入度愈大，稠度降低。 ;（2）四组分的结构和特性 ⑤蜡分 蜡：是指沥青除去沥青质和胶质后，在油分中含有的、经冷冻能结晶析出的，熔点在25℃以上的混合组分，其主要是高熔点的烃类混合物 结构：结构较简单，正构烷烃及长烷基侧链的少环烃类为主。 特点：高温易软化，低温延展性降低，影响沥青与矿料粘结，水稳性差。 原因：原油，石蜡基。 ;;根据胶团粒子大小、数量及其在连续相中的分散状态，沥青的胶体结构可分为三种类型: 1．溶胶型沥青 概念：当沥青质的含量不多（小于10%），相对分子量不很大，或分子尺寸较小，与胶质的相对分子质量相近时，饱和分和芳香分的溶解能力很强，分散相和分散介质的化学组成比较接近，这样的沥青分散度很高，胶团可以在连续相中自由移动，近似真溶液，具有牛顿流动特性，黏度与应力成比例，称之为溶胶型沥青。 特点：这类沥青对温度的变化敏感，高温时黏度很小，低温时由于黏度增大而使流动性变差，冷却时变为脆性固体。溶胶型沥青结构示意图见图2-5。 ;第一节 石油沥青;2．凝胶型沥青 概念：当沥青质含量很大，达到或超过25%~30%时，胶质的数量不足以包裹在沥青质周围使之胶溶，沥青质胶团会相互连结，形成三维网状结构，胶团在连续相中移动比较困难，此时就形成了凝胶型沥青。 特点：这类沥青在常温下呈现非牛顿流动特性，并具有粘弹性和较好的温度稳定性。随着温度的升高，连续相的溶解能力增强，沥青质胶团可逐渐解缔，或胶质从沥青质吸附中心脱附下来。当温度足够高时，沥青的分散度加大，沥青则又可近似真溶液而具有牛顿流特性。 ;3．溶—凝胶型沥青 概念：当沥青或沥青质中含有较多的烷基侧链，生成的胶团结构比较松散，可能含有一些开式网状结构，网状结构的形成与温度密切相关，在常温时，在变形的最初阶段表现出明显的弹性效应，但在