沥青材料.ppt

1、9.9.沥青和沥青材料沥青和沥青材料 主要内容：主要内容：1 1.沥青材料的基本概念沥青材料的基本概念 2.2.石油沥青的化学组分和胶体结构石油沥青的化学组分和胶体结构 3.3.石油沥青的技术性质和技术标准石油沥青的技术性质和技术标准 4.4.煤沥青简介煤沥青简介沥青材料沥青材料(1).(1).沥青的概念沥青的概念是由一些极其复杂的高分子是由一些极其复杂的高分子碳氢碳氢化合物及化合物及其衍生物其衍生物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、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。氮）的衍生物所组成的混合物。固体和液体沥青固体和液体沥青(2).沥青的分类沥青的分类沥沥青青地沥青地

2、沥青地沥青地沥青天然沥青天然沥青 由地表或岩石中直接采集、由地表或岩石中直接采集、提炼加工后得到的沥青提炼加工后得到的沥青石油沥青石油沥青 由提炼石油的残留物制得的由提炼石油的残留物制得的沥青，其中包含石油中所有沥青，其中包含石油中所有的重组份。的重组份。焦油沥青焦油沥青焦油沥青焦油沥青煤沥青煤沥青 由煤焦油蒸馏后的残留物制由煤焦油蒸馏后的残留物制取的沥青取的沥青页岩沥青页岩沥青 由页岩焦油蒸馏后的残留物由页岩焦油蒸馏后的残留物制取的沥青制取的沥青(3).(3).沥青的应用范围沥青的应用范围屋屋面面.防潮、防水防潮、防水：地下防水地下防水其它防水工程其它防水工程.防腐工程防腐工程-防腐蚀材料；

3、防腐蚀材料；.大量用于道路工程。大量用于道路工程。沥青路面摊铺沥青路面摊铺9.1.9.1.石油沥青和煤沥青石油沥青和煤沥青石油沥青石油沥青-石油提炼以后的残留物，或再经加石油提炼以后的残留物，或再经加工而得的产品。工而得的产品。在常温下，呈黑色或深褐色、不溶于水的固在常温下，呈黑色或深褐色、不溶于水的固态、半固态或液态。态、半固态或液态。9.1.1.1.9.1.1.1.石油沥青的组分石油沥青的组分化学组分极为复杂，化学分析也非常困难。化学组分极为复杂，化学分析也非常困难。公路工程沥青及沥青混合料试验规程公路工程沥青及沥青混合料试验规程规定有：规定有：三组分三组分四组分四组分两种分析方法。两种分

4、析方法。9.1.1.9.1.1.石油沥青的组分与结构石油沥青的组分与结构三组分法三组分法-是将石油沥青分离为是将石油沥青分离为:油油分分树树脂脂沥青质沥青质三组分分析法三组分分析法沥青质沥青质饱和分饱和分芳香分芳香分胶胶 质质 四组分分析法四组分分析法四组分分析法四组分分析法性状性状 组分组分外观特征外观特征平均平均相对密度相对密度平均平均分子量分子量主要化学结构主要化学结构饱和分饱和分饱和分饱和分无无 色色 液液 体体0.890.89625625烷烃、环烷烃烷烃、环烷烃芳香分芳香分芳香分芳香分黄色至红色液体黄色至红色液体O.99O.99730730芳香烃、含芳香烃、含S S衍生物衍生物胶胶胶

5、胶 质质质质棕色粘稠液体棕色粘稠液体1.091.09970970多环结构，多环结构，含含S S、O O、N N衍生物衍生物沥青质沥青质沥青质沥青质深棕色至黑色固态深棕色至黑色固态1.151.1534003400缩合环结构，缩合环结构，含含S S、O O、N N衍生物衍生物 1.1.物理常数物理常数 2.2.粘滞性粘滞性 3.3.延性延性 4.4.温度敏感性温度敏感性5.5.耐久性耐久性6.6.安全性安全性7.7.其他性质其他性质9.1.2.石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质技术性质主要包括如下内容技术性质主要包括如下内容技术性质主要包括如下内容技术性质主要包括如下内容()9.1.2.9.1.

6、2.石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质9.1.2.1.9.1.2.1.粘滞性粘滞性(1).(1).粘滞性粘滞性-反映沥青的反映沥青的软硬、稀稠软硬、稀稠程度。程度。粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。是划分沥青牌号的主指标。是划分沥青牌号的主指标。(2).(2).固体沥青固体沥青粘滞性表示与测定方法粘滞性表示与测定方法-针入度的测定方法针入度的测定方法针入度的测定方法针入度的测定方法 规定温度规定温度25。C条件下，条件下，质量质量100g g的标准针，的标准针，规定时间规定时间5s内贯人试样

7、中的深度内贯人试样中的深度(0.1mm)为为1度度)表示。图见表示。图见9.3。针入度越大，表示沥青越软，粘度越小。温度升高，其粘性降低。温度升高，其粘性降低。石油针入度测定仪数显式针入度的表征意义针入度的表征意义针入度是目前我国粘稠石油沥青的针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标分级指标。标号：标号：一般取针入度的平均值。一般取针入度的平均值。例如：例如：9090号沥青，号沥青，针入度范围为针入度范围为8080（.mmmm）110110号沥青，号沥青，针入度范围为针入度范围为80801 1（.mmmm）9.1.2.2.9.1.2.2.塑性塑性(1).(1).塑性（延性）概念塑性（延性）概念也

8、称为延性和脆性也称为延性和脆性也称为延性和脆性也称为延性和脆性-当其受到拉伸作用时，能承受当其受到拉伸作用时，能承受的塑性变形的总能力，用的塑性变形的总能力，用延度指标延度指标延度指标延度指标表示。表示。(2).(2).延度的测定方法延度的测定方法 把沥青制成把沥青制成字字形标准试样，在规定的拉伸速度形标准试样，在规定的拉伸速度(5cmmin)和规定温度和规定温度(25)下拉断时的伸长长度。下拉断时的伸长长度。延度值愈大，表示沥青塑性愈好延度值愈大，表示沥青塑性愈好延度值愈大，表示沥青塑性愈好延度值愈大，表示沥青塑性愈好。见图。见图94。延度测定示意图沥青延度测定示意图沥青延度测定示意图9.1

9、.2.3.9.1.2.3.温度敏感性温度敏感性(1).(1).温度敏感性温度敏感性指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能，是沥青的重要指标之一。的性能，是沥青的重要指标之一。常用常用软化点指标软化点指标来衡量。来衡量。(2).(2).温度敏感性温度敏感性-软化点的测定方法软化点的测定方法软化点软化点-是指沥青由固态转变为具有一定流动是指沥青由固态转变为具有一定流动性膏体的温度，采用性膏体的温度，采用环球法环球法测定测定(见图见图9.5)。软化点的具体测定方法软化点的具体测定方法 .把沥青试样装入规定尺把沥青试样装入规定尺寸寸(16mm，高约，高约

10、6mm)的铜的铜环内；环内；.试样上放置一标准钢球试样上放置一标准钢球(直径直径9.53mm，质量，质量3.5g)，浸入水中或甘油中；浸入水中或甘油中；.升温升温(5min)加热，加热，使沥青软化下垂。使沥青软化下垂。注意：注意：注意：注意：初始温度初始温度初始温度初始温度5555 加热速度为加热速度为加热速度为加热速度为5/min5/min5/min5/min环球法测定环球法测定环球法测定环球法测定BSY-225石油沥石油沥青软化点测定仪青软化点测定仪 9.1.2.4 9.1.2.4 大气稳定性大气稳定性(1).(1).大气稳定性大气稳定性 石油沥青在热、阳光、氯气和潮湿等因素长期石油沥青在

11、热、阳光、氯气和潮湿等因素长期综合作用下综合作用下抵抗老化抵抗老化的性能。的性能。在大气因素作用下，沥青中的低分子量组分会在大气因素作用下，沥青中的低分子量组分会向高分子量组分转化递变，即：向高分子量组分转化递变，即：“老化老化”过程过程 即油分油分 树脂树脂 地沥青质地沥青质(老化老化)即石油沥青会随时间进展变硬变脆，亦即“老化”。(2).(2).大气稳定性表示方法大气稳定性表示方法 以“蒸发损失百分率蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比蒸发后针入度比”来评定(P96)：什么是什么是“蒸发损失百分率蒸发损失百分率”?什么什么“蒸发后针入度比蒸发后针入度比”?(3).(3).测定方法：测定方法：

12、.测定沥青试样质量及针入度测定沥青试样质量及针入度.将试样置于烘箱中，将试样置于烘箱中，在在160160下加热蒸发下加热蒸发5h5h；.冷却后再测其质量和针入度冷却后再测其质量和针入度冷却后再测其质量和针入度冷却后再测其质量和针入度代入公式计算代入公式计算代入公式计算代入公式计算损失率愈小，蒸发后针入度比愈大，则怎损失率愈小，蒸发后针入度比愈大，则怎样？样？以上四种性质是石油沥青的主要性质，是鉴定以上四种性质是石油沥青的主要性质，是鉴定建筑工程中常用石油沥青品质的依据。建筑工程中常用石油沥青品质的依据。此外，还有石油沥青的此外，还有石油沥青的溶解度溶解度、闪点闪点等性质。等性质。溶解度溶解度溶

13、解度溶解度-石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率。溶解的百分率。闪点闪点闪点闪点-也称也称闪火点闪火点闪火点闪火点，加热时沥青产生的气体和空，加热时沥青产生的气体和空气的混合物，当遇火焰会发生闪光，即初次产生蓝色闪气的混合物，当遇火焰会发生闪光，即初次产生蓝色闪光时的沥青温度光时的沥青温度-为为闪点闪点闪点闪点。常见问题解答常见问题解答 1.1.为什么石油沥青使用若干年后会逐渐变得脆为什么石油沥青使用若干年后会逐渐变得脆硬，甚至开裂？硬，甚至开裂？解答：解答：解答：解答：沥青经若干年后变得脆硬、易于开裂的现象称为沥青经若干年后变得脆硬、易于开裂的现象

14、称为沥青经若干年后变得脆硬、易于开裂的现象称为沥青经若干年后变得脆硬、易于开裂的现象称为“老化老化老化老化”。造成。造成。造成。造成“老化老化老化老化”现象的主要原因是在长期受到现象的主要原因是在长期受到现象的主要原因是在长期受到现象的主要原因是在长期受到温度、空气、阳光和水的综合作用下，石油沥青中低分温度、空气、阳光和水的综合作用下，石油沥青中低分温度、空气、阳光和水的综合作用下，石油沥青中低分温度、空气、阳光和水的综合作用下，石油沥青中低分子量组分会向高分子量组分转化，即子量组分会向高分子量组分转化，即子量组分会向高分子量组分转化，即子量组分会向高分子量组分转化，即“递变递变递变递变”。油

15、分。油分。油分。油分树脂树脂树脂树脂沥青质。由于低分子量组成减少，沥青的流动性沥青质。由于低分子量组成减少，沥青的流动性沥青质。由于低分子量组成减少，沥青的流动性沥青质。由于低分子量组成减少，沥青的流动性和塑性降低，粘性增大，脆性增加。在外界作用下沥青和塑性降低，粘性增大，脆性增加。在外界作用下沥青和塑性降低，粘性增大，脆性增加。在外界作用下沥青和塑性降低，粘性增大，脆性增加。在外界作用下沥青防水层易开裂破坏。防水层易开裂破坏。防水层易开裂破坏。防水层易开裂破坏。9.1.3.9.1.3.石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准 道路石油沥青道路石油沥青建筑石油沥青建筑石油沥青防水防潮石油沥青防水防

16、潮石油沥青普通石油沥青普通石油沥青石油沥青类型石油沥青类型石油沥青类型石油沥青类型（按用途分）（按用途分）石油沥青的牌号石油沥青的牌号主要根据主要根据针入度针入度、延度延度和和软化点软化点等指标划分，等指标划分，并以并以针入度值针入度值表示。不同品种沥青的技术标准表示。不同品种沥青的技术标准列列于表于表(9.2)。从表中得出什么结论？从表中得出什么结论？牌号牌号（即针入度（即针入度），粘性，粘性 ；塑性越好塑性越好(即延度即延度)；温度敏感性越大温度敏感性越大(即软化点越低即软化点越低)。延度值愈大延度值愈大(塑性愈大塑性愈大)，软化点愈低，软化点愈低(温度敏感性愈大温度敏感性愈大)。石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准建筑石油沥青技术标准建筑石油沥青技术标准 牌号：牌号：按针入度值划分为按针入度值划分为4040号、号、3030号和号和1010号三个号三个牌号。牌号。特点：特点：与道路石油沥青相比，针入度较小，延度与道路石油沥青相比，针入度较小，延度较小，软化点较高。较小，软化点较高。建筑石油沥青技术标准建筑石油沥青技术标准 试验项目试验项目1010号号3030号号4040号号针入度（