土木工程材料 教学课件 作者 程云虹 陈四利 主编 丛树民 副主编第7章 沥青及沥青混合料.ppt

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1、第七章沥青及沥青混合料一、沥青材料沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫等）衍生物组成的极其复杂的混合物。在常温下呈现黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。2011-091沥青按产源可分为地沥青（包括天然沥青、石油沥青）和焦油沥青（包括煤沥青、页岩沥青等）。土木工程中主要应用石油沥青，另外还使用少量煤沥青。2011-0921.石油沥青的组分与结构石油沥青是石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油（如汽油、煤油、柴油等）及润滑油以后的残留物，或再经加工而得到的产品。2011-093（1）石油沥青的组分从使用角度出

2、发，将沥青中化学成分和物理性质相近，且具有某些共同特征的部分，划分为若干个化学成分组，这些组称为组分，并进行组分分析，以研究这些组分与工程性质之间的关系。2011-094表7.1石油沥青组分主要特征组分状态颜色密度/g/cm3分子量含量/%油分油状液体淡黄色至红褐色0.7～1300～50040～60树脂粘稠状物质黄色至黑褐色1.0～1.1600～100015～30地沥青质无定形固体粉末深褐色至黑色>1.0>100010～302011-095不同组分对石油沥青性能的影响不同。油分赋予沥青流动性；树脂使沥青具有

3、良好的塑性和粘结性；地沥青质决定沥青的耐热性、粘性和脆性，其含量越多，软化点越高，粘性越大，越硬脆。2011-096（2）石油沥青的结构在沥青中，油分与树脂互溶，树脂浸润地沥青质，在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。因此，石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分，构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。在这个分散体系中，分散相为吸附部分树脂的地沥青质，分散介质为溶有树脂的油分。2011-097当地沥青质含量相对较少时，油分和树脂含量相对较高，胶团外膜较厚，胶团之间相对运动较自由，这时

4、沥青形成的胶体结构称为溶胶结构。2011-098当地沥青质含量较多而油分和树脂较少时，胶团外膜较薄，胶团靠近聚集，移动比较困难，这时沥青形成的胶体结构称为凝胶结构。2011-099当地沥青质含量适当，并有较多的树脂作为保护膜层时，胶团之间保持一定的吸引力，这时沥青形成的胶体结构称为溶胶-凝胶结构。2011-0910具有溶胶结构的石油沥青粘性小，流动性大，开裂后自行愈合能力较强，但对温度的敏感性强，温度过高时易发生流淌。具有凝胶结构的石油沥青弹性和粘结性较高，温度稳定性较好，但塑性较差。溶胶-凝胶型石油沥青的

5、性质介于溶胶型和凝胶型两者之间。2011-09112.石油沥青的主要技术性质（1）粘滞性（粘性）粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，它反映石油沥青在外力作用下抵抗变形的能力。常表现为沥青的软硬程度或稀稠程度。2011-0912液体石油沥青的粘滞性用标准粘度指标表示，它表征液体沥青在流动时的内部阻力。在标准粘度计中，于规定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流出50ml体积所需的时间。图7.2标准粘度测定示意图2011-0913对于半固体或固体的石油沥青则用针入度指标表示，它反映石油沥青抵抗剪切变

6、形的能力。针入度是在规定温度（25℃）条件下，以规定质量（100g）的标准针，在规定时间（5s）内贯入试样中的深度（以1/10mm计）。图7.3针入度测定示意图2011-0914（2）塑性塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，仍保持变形后的形状的性质。石油沥青的塑性用延度表示。2011-0915沥青试样制成∞字形标准试样（中间最小截面积为1cm2），在规定的拉伸速度（5cm/min）和规定温度（5℃，10℃，15℃，25℃等）下拉断时的伸长长度，以cm为单位。图7.4延度测定示意图201

7、1-0916（3）温度敏感性温度敏感性（温度稳定性）是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。石油沥青的温度敏感性常以软化点或针入度指数表示。2011-0917①软化点规定其中某一状态作为从固态转到粘流态（或某一规定状态）的起点，相应的温度称为沥青软化点。通常采用环与球法测定沥青软化点。图7.5软化点测定示意图2011-0918②针入度指数根据大量试验结果，沥青针入度的对数（lgP）与温度（T）具有线性关系：lgP=A·T+K可以用直线斜率A来表征沥青的温度敏感性，故称A为针入度温度敏感性系数。20

8、11-0919为了计算A值，可以根据已知25℃时的针入度值P（25℃，100g，5s）和软化点TR&B，并假设软化点时的针入度值为800，按下式计算针入度温度敏感性系数A：A=(lg800－lgP（25℃，100g，5s）)/(TR&B－25)按上式计算得到的A值均为小数，为使用方便起见，改用针入度指数（PI）表示，按下式计算：PI=30/（1+50A）－102011-0920（4）大气稳定性大气稳定性是指石油沥