《沥青材料》PPT课件

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1、第二章沥青材料2.1概述历史及发展沥青的定义及分类沥青定义：国际道路会议常设委员会（AIPCR）美国材料试验协会（ASTM）我国沥青定义按在自然界获得方式分：沥青分类地沥青焦油沥青沥青天然沥青石油沥青煤沥青页岩沥青石油的基属分类石油沥青的生产工艺蒸馏法——直馏沥青氧化法——氧化沥青溶剂法——溶剂沥青调和法——调和沥青2.2石油沥青的生产工艺直馏沥青调和沥青氧化沥青乳化沥青溶剂沥青改性沥青石油沥青2.3石油沥青的组成和结构石油沥青的元素组成C（80~87%）H（10~15%）O、N、S（3%）石油沥青的化学组分1.化学组分化学组分分析就是

2、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”。２．组分分析方法吸附法油分树脂沥青质色谱法沥青质饱和分芳香分胶质石油沥青三组分分析法的各组分性状组分名称颜色状态密度g/cm3分子量含量（%）特点作用油分淡黄至红褐色透明液体0.7～1.0300～50045～60溶于苯等有机溶剂,不溶于酒精赋予沥青以流动性,但含量多时,沥青的温度稳定性差树脂黄色至黑褐色粘性半固体1.0～1.1600～100015～30溶于汽油等有机溶剂,难溶于酒精和丙酮赋予沥青以塑性，树脂组分含量高，不但沥青塑性好，粘性也好。沥青质深褐色

3、至黑色脆性固体微粒1.1～1.51000～60005～30溶于三氯甲烷,二硫化碳,不溶于酒精赋予沥青温度稳定性和粘性，其含量高，温度稳定性好，但沥青的塑性降低，硬脆性增加。沥青正庚烷沉淀软沥青质硅胶氧化铝色谱柱沥青质沉淀正庚烷冲洗甲苯冲洗甲苯/乙醇冲洗饱和分芳香分胶质（或胶质-沥青质）沥青四组分的分析图解石油沥青四组分的性状组分名称颜色状态平均相对密度平均分子量主要化学结构特点及作用饱和分无色液体0.89625烷烃、环烷烃非极性稠状油类。作用是软化胶质和沥青质，保持体系的稳定性。芳香分黄色至红色液体0.99730芳香烃、含S衍生物非极性

4、，分子量最低，是主要的分散介质。溶解力很强胶质棕色粘稠液体1.09970多环结构，含S、O、N衍生物极性很强，具有很好的粘附力，是沥青质扩散的介质，赋予沥青以可塑性、流动性和粘结性。沥青质深棕色至黑色固体1.153400缩合环结构，含S、O、N衍生物极性很强；影响着沥青的粘结力、粘度、温度稳定性、硬度。蜡分——去除沥青质和胶质后，在油分中含有的经冷冻能结晶析出，熔点在25℃上的混合组分。高温结晶析出蜡分使沥青的温度敏感性增大，影响沥青与矿料的粘结性和水稳性。特点：沥青粘度降低沥青的低温延展性降低融化低温沥青的化学结构与其技术性质的相关性

5、：A、沥青的感温性与沥青化学结构参数中烷碳率和侧链根数及平均侧链长度有关；B、沥青的粘附性与其芳烃指数、芳香环数等有关；C、沥青的耐候性与其饱和碳率有关；D、沥青的粘度与其分子量及聚合度等有关。3．石油沥青的化学结构4.石油沥青的胶体结构（b）溶-凝胶结构（a）溶胶结构（c）凝胶结构溶胶结构——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，饱和酚和芳香酚的溶解能力很强，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

6、与应力成比例。在路用性质上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）。沥青沥青沥青质高分子芳香烃胶质饱和酚芳香酚凝胶结构——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。特点：这类沥青在常温下呈现非牛顿流动特性，在路用性能上，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

7、，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。特点：在路用性能上，在高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的形变能力。沥青的粘滞性粘滞性（粘性）是指沥青材料在外力的作用下，沥青粒子产生相互位移时的抵抗变形的能力。粘滞性是沥青材料最为重要的的性质。以粘度表示。4.沥青材料的路用性能评价方法及指标1.沥青粘度的表达方式牛顿流体：任一点上的剪应力都同剪切变形速率呈线性函数关系的流体。最简单的牛顿流体流动是二无限平板以相对速度U相互平行运动时,两板间粘性流体的低速定常剪切运动（或库埃特流动）。式中剪应力

8、;剪切变形速率;流体动力粘性系数（即粘度）。这就是著名的牛顿粘性(内摩擦)定律。凡是符合此定律的流体称为牛顿流体，否则是非牛顿流体。剪切流动实验1687年，牛顿做了最简单的剪切流动实验。他的实验如图所示。在