土木工程材料 教学课件 作者 张思梅第6章 沥青、防水材料与沥青混合料6.1 石油沥青与煤沥青.ppt

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1、沥青是一种有机胶凝材料，是土木工程建设中不可缺少的材料，在建筑、公路、桥梁、地下工程中应用广泛，主要用于防水材料、铺砌沥青路面和机场道路等。工程中常用的沥青材料主要为石油沥青和煤沥青，石油沥青的技术性质优于煤沥青，在工程中应用更为广泛。6.1石油沥青与煤沥青6.1.1石油沥青石油沥青是由天然原油炼制各种成品油后，经加工所得的重质产品，是黑色或棕褐色的粘稠状或固体状物质，燃烧时略有松香或石油味，但无刺激性臭味，韧性较好，略有弹性。1．石油沥青的组分与结构1.1石油沥青的组分石油沥青是由许多高分子碳氢化合物及其非金属（主要为氧、硫、氮等）衍生物组成的复杂

2、混合物。将沥青中化学成分及性质极为接近，并且与物理力学性质有一定关系的成分，划分为若干个组，这些组就称为“组分”。1）油分是淡黄色至红褐色粘性透明液体，含量40%-60%，它使沥青具有流动性。2）树脂是红褐色至黑褐色的粘稠半固体，含量15%-30%。在沥青中绝大部分属于中性树脂，它使沥青具有良好的塑性和粘结性。3）地沥青质是深褐色至黑褐色粉末状固体颗粒，含量10%-30%，它能提高沥青的粘滞性和耐热性，但含量增多时会降低沥青的低温塑性，是决定沥青性质的主要成分。（2）石油沥青的结构1）溶胶结构。地沥青质含量较少，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作

3、用下随时间发展的变形特性与粘性液体一样。直馏沥青的结构多为溶胶结构。2） 凝胶结构。凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属于凝胶结构。3）溶一凝胶结构介于溶胶与凝胶之间，并有较多的树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的最初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的粘性流动。大部分优质道路沥青均配成溶～凝胶型结构，具有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。2．石油沥青的主要技术性质（1）粘滞性（亦称粘性）1）定义：是沥青材料在外力作用下抵抗相对流动的性能。

4、2）表示方法：液体石油沥青的粘滞性用粘滞度表示。粘滞度是液体沥青在一定温度（20℃、25℃、30℃或60℃）条件下，经规定直径（3mm、5mm或10mm）的孔漏下50mL所需的秒数。半固体、固体沥青的粘滞性用针入度表示。针入度通常是指在温度为25℃的条件下，以质量为100g的标准针，经5s插入沥青中的深度（每0.1mm称1度）来表示。针入度值大，表示沥青流动性大、粘性差，反映沥青抵抗剪切变形的能力差。针入度范围在5-200度之间，它是沥青很重要的技术指标，是沥青划分牌号的主要依据。（2）塑性1）定义：沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后仍能保

5、持其变形后的形状的性能称为塑性。2）反映意义：塑性反映了沥青开裂后的自动愈合能力及受机械应力作用后变形而不破坏的能力。沥青之所以能被制造成性能良好的柔性防水材料，很大程度上取决于这种性质。（3）温度敏感性1）定义：是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。2）反映意义：作为屋面防水材料，受日照辐射作用可能发生流淌和软化，失去防水作用而不能满足使用要求，因此温度敏感性是沥青材料的一个很重要的性质。3）表示方法：固态、半固态沥青的耐高温用软化点表示。软化点通常用环球法测定；耐低温一般用脆点表示。（4）大气稳定性1）定义：也称沥青的耐久性，是指石油

6、沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素的长期综合作用下，抵抗老化的性能。2）表示方法：“蒸发损失率”、“针入度比”蒸发损失率是沥青试样在160℃温度下，经5h蒸发后的质量损失率。针入度比为在上述条件下蒸发后与蒸发前针入度的比值。蒸发损失率越小，针入度比越大，沥青的大气稳定性越好。（5）最高加热温度各种沥青必须有固定的最高加热温度，其值必须低于闪点和燃点。闪点：是指沥青达到软化点后再继续加热，则会发生热分解而产生挥发性的气体，当与空气混合，在一定条件下与火焰接触，初次产生蓝色闪光时的沥青温度。燃点：是指沥青温度达到闪点，温度如再上升，与火接触而产生的火焰

7、能持续燃烧5s以上时，这个开始燃烧时的温度即为燃点。3．石油沥青技术标准(1)分类：道路石油沥青、建筑石油沥青、普通石油沥青等。土木工程中最常用的是建筑石油沥青和道路石油沥青。（2)技术标准划分：石油沥青的技术牌号主要根据其针入度、延度和软化点等质量指标划分。道路石油沥青分为200、180、140、100甲、100乙、60甲、60乙等七个牌号；建筑石油沥青分为30及10两个牌号；普通石油沥青分为75、65、55等三个牌号。同一品种的石油沥青牌号越大，则针入度、延度越大，软化点越低，温度敏感性越大。4．石油沥青的应用沥青材料的选用应根据工程类别（房屋、

8、道路、防腐）及当地气候条件、所处工作部位（屋面、地下）来选用不同牌号的沥青（选取两种牌号沥青掺配使用）。（1