沥青土木工程材料.ppt

* * 第十章 沥青与沥青混合料 第一节 石油沥青 沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、碳等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。沥青是一种无机的胶结材料，具有粘性、塑性、耐腐蚀及憎水性等，因此在建筑工程中主要用作防潮、防水、防腐材料，用于屋面、地下、以及其他防水工程、防腐工程以及道路工程。 沥青主要分为地沥青和焦油沥青，地沥青又分为天然沥青和石油沥青，焦油沥青分为煤沥青，木沥青，页岩沥青。 一般用于建筑工程的有石油沥青和煤沥青两种。 一、石油沥青的组分和结构 1、石油沥青的化学组分 化学组分分析就是将沥青分离为几个化学性质相近，而且与路用性质有一定联系的组，这些组就称为“组分”。 三组分分析法将沥青分离为油分、树脂和沥青质等三组分。 2、石油沥青的胶体结构 沥青中不含沥青质，只有单纯的可溶质时，沥青则只具有粘性液体的特征而不成为胶体体系。沥青只所以形成胶体，是由于强极性的沥青质吸附了极性较强的胶质，形成了以沥青质为胶核，胶质被吸附其表面，并逐渐向外扩散形成胶团，胶团再分散于芳香分和饱和分中。 溶胶结构——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，粘度与应力成比例，称之为溶胶型沥青。具有较好的自愈性和低温变形能力，但是高温稳定性差（粘度很小）。 凝胶结构—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。这类沥青在常温下呈现非牛顿流动特性，常温下具有较好的温度稳定性，但低温变形能力较差。 溶一凝胶结构——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，但在变形增加至一定阶段时，则表现为牛顿液体状态。 在高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的形变能力。 二、石油沥青的主要技术性质 1. 粘滞性（粘性） 粘滞性是指沥青材料在外力的作用下，沥青粒 子产生相互位移时抵抗变形的性能。 （1）针入度（粘稠沥青的测定方法） 沥青的针入度是在规定温度（25℃）和时间(5S) 内，附加一定重量（100ｇ）的标准针垂直贯入试样 的深度，以0.1ｍｍ表示。 P25℃,100g,5s :针入度试验温 度为25℃，标准针质量和贯入时间为100g和5s。 电脑针入度仪 （２）粘度（液体沥青粘滞性的测定方法） 沥青的标准粘度（简称“粘度”）是试样 在规定温度下，从标准粘度计规定直径（3、 4、5、10mm）的流孔流出50ml所需的时间 ，以ｓ表示。 流出的时间越长，粘度越大。 2. 塑性（延性） 指沥青材料在外力拉伸作用下发生塑性变形的能力。以沥青的延度指标来反映沥青的延性。 沥青的延度是规定形状（倒八字形）的试样在规定温度下，以一定速度受拉伸至断开时的长度，以cm 表示。 延度越大，沥青的延性越好。 沥青延度仪 3、温度稳定性（感温性） 指石油沥青的粘性和塑性随温度升降而变化的性能。 在工程中保证沥青不致温度升高而产生流动，一般取滴落点（液化点）和硬化点之间温度的87.21%作为软化点。 沥青软化点仪 针入度是在规定温度下测定沥青的条件 粘度，而软化点则是在沥青达到规定条件粘 度时的温度。所以软化点是反映沥青材料热 稳定性的一个指标，也是条件粘度的一种量 度。 针入度、延度、软化点是评价粘稠石油 沥青路用性能最常用的经验指标，所以通称 “三大指标”。 4. 沥青的耐久性（大气稳定性） 大气稳定性—指石油沥青在热、阳光、 氧气和潮湿等大气因素长期综合作用下，抵 抗老化的性能。 沥青的老化—指沥青在大气因素的长期 综合作用下，逐渐失去粘性、塑性而变硬变 脆的现象。 5. 安全性 沥青的闪点是试样在规定的克利夫兰开口杯盛 样器内，按规定的升温速度受热时所蒸发的气体， 以规定的方法与试焰接触，初次发生一瞬即灭的火 焰时的试样温度，以℃表示。 沥青的燃点是试样继续受热时，