沥青与沥青混合料--清华版土木工程材料

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1、（第六章沥青与沥青混合料）主讲人：陈德鹏安徽工业大学本科生课程清华大学出版社TSINGHUAUNIVERSITYPRESSCivilEngineeringMaterials教学目标掌握：石油沥青的组成与结构；石油沥青的技术性质；沥青混合料的组成结构；沥青混合料的配合比设计。熟悉：石油沥青的技术标准与选用；沥青混合料的技术性质与技术标准。了解：煤沥青的组成与应用；乳化沥青的特点及其种类；沥青防水材料的种类，性能与用途。教学重点石油沥青的技术性质沥青混合料的技术性质与技术标准沥青混合料配合比设计本章主要教学内容与要求沥青与沥青混合料沥青材料沥青基防水材料沥青混合料本章知识归纳一

2、、沥青材料沥青材料是由高分子碳氢化合物及其衍生物组成的、黑色或深褐色、不溶于水而几乎全溶于二硫化碳，且符合规定标准的非晶态有机材料。常温时，沥青呈褐色至黑色的固体、半固体或液体。按沥青的产源可将沥青分为地沥青和焦油沥青，其进一步分类如下表所示。沥青地沥青天然沥青原油渗流到地球表面，经过自然条件下的蒸发、老化过程而形成的沥青石油沥青由提炼石油的残留物制得的沥青焦油沥青煤沥青由烟煤、褐煤等物质，在隔绝空气和高温下进行干馏，冷凝其挥发物而获得的煤焦油，经再提取轻组份馏分之后的残余物页岩沥青由页岩经低温干馏而得石油沥青石油沥青主要是由原油经过加工炼制而得到的，其生产工艺流程图如下图

3、所示。石油沥青加工方法蒸馏法氧化法溶剂法调配法1.石油沥青的结成与结构1）石油沥青的组分石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属衍生物组成的混合物，主要成分为碳和氢，其余成分为氧、硫、氮等非金属元素，此外还含有极少量的金属元素。通常采用三组分分析法和四组分分析法来反映石油沥青的组成成分与其性能之间的关系。（1）三组分分析法石油沥青的三组分分析法采用选择性溶解和吸附的方法将石油沥青分离为：油分、树脂和沥青质三个组分，各组分性状见下表。性状组分外观特性平均分子量碳氢比质量分数（%）物化特征油分淡黄色透明液体200～7000.5～0.745～60几乎可溶于大部分有机溶剂，具有光学活性

4、，相对密度为0.7～1.0树脂红褐色粘稠半固体800～30000.7～0.815～30温敏感性高，溶点低于，相对密度为1.0～1.1沥青质深褐色固体微粒1000～50000.8～1.05～30加热不熔化，分解为硬焦炭，使沥青呈黑色，相对密度为1.1～1.5表6-1石油沥青三组分分析法的各组分性状（2）四组组分分析法石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、胶质和沥青质。各组分性状见下表。性状组分外观特性平均相对密度平均分子量主要化学结构饱和分无色液体0.89625烷烃、环烷烃芳香分黄色至红色液体0.99730芳香烃、含S衍生物胶质棕色粘稠液体1.09970多

5、环结构，含S、O、N衍生物沥青质深棕色至黑色固体1.153400缩合环结构，含S、O、N衍生物表6-2石油沥青四组分分析法的各组分性状2）石油沥青的胶体结构在沥青胶体结构中，因各组分相对含量不同可形成不同的胶体结构：溶胶型结构、溶-凝胶型结构和凝胶型结构，如下图所示。（a）溶胶型结构（b）溶-凝型胶结构（c）凝胶型结构2.石油沥青的技术性质1）物理特性常数密度、热胀系数、溶解度2）防水性石油沥青是憎水性材料，几乎完全不溶于水，而且本身构造致密，加之它与矿物材料表面有很好的粘结力，能紧密粘附于矿物材料表面。3）粘滞性石油沥青的粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，

6、以绝对粘度表示。沥青的绝对粘度有动力粘度和运动粘度两种表达方式，而工程中常用针入度和标准粘度等条件粘度来反映沥青粘度。（1）针入度针入度是在规定温度条件下，以规定质量100g的标准针经过规定时间5s贯入沥青的深度，以0.1mm为单位，沥青的针入度值越大，表示其粘度越小。其实验示意图如下图所示。（2）标准粘度石油沥青的标准粘度计可用于测定液体石油沥青或较稀的石油沥青的标准粘度。标准粘度是在规定温度、规定直径的孔口流出50cm3沥青所需的时间，以s为单位。以表示，其中t为测试温度，d为流孔直径。4）塑性塑性是指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏（即不产生裂缝或断开），并在除去

7、外力后仍保持变形后形状不变的性质。5）温度敏感性温度敏感性是指石油沥青的粘滞性、塑性等物理性能随温度升降而变化的性能。石油沥青的温度敏感性常用软化点指标或针入度指数表示。（1）软化点软化点是反映沥青达到某种物理状态时的条件温度，由于沥青材料从固态至液态有一定的变态间隔，故规定其中某一状态作为从固态转到粘流态的起点，相应的温度转为沥青软化点。沥青的软化点越高，表示沥青的耐热性越好，即高温稳定性好。软化点的测定方法很多，我国采用环球法软化点仪测定，见下图。（2）针入度指数大量的试验结果显示，针入度值（P)与温度(T)存