第二章沥青.doc

7 沥青 教学内容： 石油沥青的组成结构、技术性质和技术标准。煤沥青简介。 教学目的： 1．掌握沥青材料的组份性质及牌号的确定。] 2．会根据工程条件正确选择沥青牌号。] 教学重点： 石油沥青的技术性质及选用。 教学难点： 石油沥青的改性材料及机理。 教学方法： 沥青属于高分子材料，说明有机材料主要用来制作防水材料，详细介绍防水材料对原料技术性质要求，学会如何评定其质量优劣的方法。 作业布置： 教学过程设计： 7 沥青 7.1 石油沥青的性质 1.石油沥青概述： 沥青是一种暗褐色至黑色的有机胶凝材料，它是由一些复杂的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的混合物，能溶于苯或二硫化碳等溶剂，在常温下呈固体、半固体或液体。沥青属憎水性材料，它与矿物质材料有较强的粘结力，具有良好的防水、抗渗、耐化学腐蚀性，广泛用于屋面或地下防水工程、防腐蚀工程、道面工程等。按获取方式，沥青可分为天然沥青、石油沥青和焦油沥青三大类。 2.石油沥青组成： 元素组成：碳、氢、硫、氧、氮等及微量的金属元素。 化学组成极为复杂，只能分为化学性质相近，技术性质有联系的几个组。 （1）三组分分析法 （2）四组分分析法 沥青质：不溶于水的黑色或棕色的无定形固体，分子量1000～100000，颗粒粒径5～30nm，含量5％～25％。 胶质：深棕色固体或半固体，有很好的粘附力，它是沥青质的扩散剂 胶溶剂，分子量500～50000，颗粒粒径为1～5nm。 芳香分是深棕色的黏稠液体，占40％～65％，分子量300～2000。 饱和分：是浅色或无色液体，占5％～20％，分子量与方向分类似。 3.石油沥青的胶体结构 在沥青胶体结构中，沥青质为胶核，胶质被吸附于其表面，并逐渐向外扩散形成胶团，胶团再分散与芳香分和饱和分中，形成稳定的胶体体系。 （1）溶胶结构 沥青质的含量很少，由于胶质的胶溶作用，沥青质完全胶溶分散于芳香分和饱和分的介质中。胶团之间没有吸引力或者引力极小。这类沥青具有较好的自愈性和低温变形能力，但高温稳定性较差。 （2）溶－凝胶结构 沥青质含量适当，并有较多的胶质作为保护物质，它们所成的胶团之间有一定的吸附力。常温时，这类沥青在变形的最初阶段，表现为非常明显的弹性效应，但变形增加至一定数值后，则表现为牛顿液体状态。这类沥青在高温时具有较好的稳定性，低温时又有较好的抗裂性能。 （3）凝胶结构 沥青质含量含量很高，并有相当数量的胶质来形成胶团，胶团互相接触而形成空间网络结构，这种沥青具有明显的弹性效应，温度较高时具有较好的稳定性，但低温时变形能力较差。 4．石油沥青的技术性能 （1）粘滞性 粘性，是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移是抵抗变形的能力。这与沥青的组分和温度相关。 测试方法有针入度法（对固态和半固态沥青）、标准粘度计法（液体沥青）。 （2）塑性 是在外力作用下，产生变形而不破坏，除去外力后，仍保持变形后形状的性质。 （3）温度敏感性 是指石油沥青的粘性和塑性随温度升降而变化的性能，主要包括石油沥青的高温稳定性和低温抗裂性。 测试指标软化点和脆点。 （4）粘附性 与骨料的粘附力，主要测试方法有水煮法和水浸法。 （5）耐候性 沥青在自然因素（热、氧、光、水）的作用下，产生不可逆的化学变化，导致其性能劣化的过程，称老化。在此过程中沥青的组分发生变化，表现为饱和分变化不大，但芳香分明显转为胶质而胶质又转为沥青质。 （6）安全性 主要是闪点和燃点。 5.石油沥青的技术标准及应用 石油沥青按针入度指标来划分牌号（或称为标号），牌号数字约为针入度的平均值。常用的建筑石油沥青和道路石油沥青的牌号与主要性质之间的关系是：牌号越高，其粘性越小（即针入度越大），塑性越大（即延度越大），温度稳定性越低（即软化点越低）。 （1）道路石油沥青 道路石油沥青适用于各类沥青路面的面层，高速公路、一级公路和城市快速路、主干路铺筑沥青路面时，石油沥青的质量要求应符合《沥青路面施工及验收规范》。 （2）建筑石油沥青 主要用于屋面及地下防水、沟槽防水和防腐工程。对高温地区及受日晒部位，为了防止沥青受热软化，应选用牌号较低的沥青，如作为屋面用沥青，其软化点应比本地区屋面可能达到的最高温度高20～25度，以免夏季流淌；对寒冷地区，不仅要考虑冬季低温使沥青易脆裂而且考虑受热软化，故宜选用中等牌号的沥青；对不受大气影响的部位，可选用牌号较高的沥青，如用于地下防水工程的沥青，其软化点可以不低于40度。当缺乏所需牌号的沥青时，可用不同牌号的沥青进行掺配。 （3）普通石油沥青 普通石油沥青含有害成分的蜡较多，一般含量大于5％，有的达到20％以上，故又称多蜡石油沥青。普通石油沥青温度敏感度较大，达到液态时的温度与其软化点温度相差很小。与软化点大体相同的建筑石油沥青相比，普通石油沥青粘性较小，