沥青材料土木工程材料

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1、第九章沥青材料第9章沥青材料主要内容：1.沥青材料的基本概念2.石油沥青的化学组分和胶体结构3.石油沥青的技术性质和技术标准4.其他沥青材料概述1.定义沥青材料——是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的混合物。在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。2.分类:沥青地沥青焦油沥青天然沥青：石油在自然条件下，长时间经受地球物理因素作用形成的产物石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而得的沥青产品煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经再加工后得到煤沥青页岩沥青：页岩炼油工业的副产品3.应用:广泛用作路面、屋面

2、、防水、耐腐蚀等工程材料。土木工程建筑主要应用石油沥青。1石油沥青的生产工艺概述2石油沥青的组成和结构1.化学组分化学组分分析方法:将沥青分离为化学性质相近，而且与其工程性质有一定联系的几个组，这些组就称为组分。我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-2000）规定有三组分。三组分分析法按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。石油沥青三组分分析法的各组分性状性状组分外观特征平均分子量碳氢比/原子比含量/%物化特征油分淡黄透明液体200～7000.5～0.745～60几乎可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.

3、910～0.925树脂红褐色粘稠半固体800～30000.7～0.815～30温度敏感性高，溶点低于100℃，相对密度大于1.000地沥青质深褐色固体微粒1000～50000.8～1.O5～30加热不熔化，分解为硬焦炭，使沥青呈黑色，相对密度1.100～1.5002.石油沥青的结构（1）溶胶型结构（2）溶-凝胶型结构（3）凝胶型结构a)b)c)沥青胶体结构示意图a)溶胶型结构；b)溶-凝胶型结构；c)凝胶型结构3石油沥青的技术性质1.物理常数2.粘滞性3.延性4.温度敏感性5.耐久性6.安全性7.其他性质√√√√1.粘滞性——反映沥青材料内部阻碍沥青粒

4、子产生相对流动的能力，简称为粘性，是划分沥青牌号的主要技术指标。沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。粘度针入度（适应粘稠石油沥青）∆液体沥青的粘滞度（适应液体石油沥青）（1）针入度1）针入度的定义针入度——在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青试样的深度，单位：0.1mm。常用试验条件：规定温度：25℃标准针质量：100g贯入时间：5s2）表示方法：P（25℃，100g，5s）。3）表征意义沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。标号：一般取针入度的平均值。例如：90号沥青，针入度范围为8

5、0～１００（０.１mm）110号沥青，针入度范围为80～１００（０.１mm）2.延性——是沥青材料当在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后仍能保持变形后的形状不变的性质，以延度作为塑性的表征指标。（1）延度的定义延度——将沥青试样制成8字形标准试件，采用延度仪，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cm。规定条件为：试验温度有0℃、15℃、25℃三种；拉伸速度5cm/min。沥青延度测定示意图（2）延度的表示方法：D（T，v）其中，T为试验温度，v为拉伸速度。（3）测定延度的意义沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切的关系。研究表

6、明：•随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相对降低。•沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。3.温度敏感性（1）软化点（2）脆点——高温性能指标——低温性能指标（1）软化点沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的熔点。沥青材料在由固态转变为液态的温度阶段是一种粘滞流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏感性。1）定义软化点——人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的粘度。2）测定方法我国现行试验方法要求采用环

7、与球法软化点。如图，该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，称为软化点，单位：℃。•表示：TR&B•注意：初始温度5℃加热速度为5℃/min3）软化点的意义•沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。•针入度是在规定温度下测定沥青的粘度，软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，又是沥青粘度的一种量度。（2）脆点•沥青材料在低温下受到瞬时荷载时常表现为脆性破坏，沥青脆性的测定极为复杂。•目前测试方法：采用弗拉斯（F

8、raass）脆点。•拉斯脆点试验原理：将沥青试样在一个标准的金属薄片上摊成薄层，将其置于脆点仪