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西北工业大学:《建筑工程材料——土木工程材料》课程教学资源(PPT课件讲稿)第七章 沥青

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第一节沥青 1.石油沥青 石油沥青是由石油原油经蒸馏提炼出各种 轻质油(如汽油、柴油等)及润滑油以后的残 留物,再经过加工而得的产品。 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”。
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土木工程材料 第七章沥青及沥青混合料 张德思教授

土木工程材料 第七章沥青及沥青混合料 张德思教授 主讲

第一节沥青 e1.石油沥青 石油沥青是由石油原油经蒸馏提炼出各种 轻质油(如汽油、柴油等)及润滑油以后的残 留物,再经过加工而得的产品 1.石油沥青的组分 e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

 第一节 沥青  1. 石油沥青  石油沥青是由石油原油经蒸馏提炼出各种 轻质油(如汽油、柴油等)及润滑油以后的残 留物,再经过加工而得的产品。  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”

沥青中各组分的主要特性简述如下 e(1)油分。油分为淡黄色至红褐色 的油状液体,是沥青中分子量最小和密 度最小的组分,密度介于0.7~1.0g/ cm3之间。在170°C较长时间加热,油 分可以挥发。油分能溶于石油醚、二硫 化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳和丙酮 等有机溶剂中,但不溶于酒精。油分赋 予沥青以流动性

 沥青中各组分的主要特性简述如下:  (1)油分。油分为淡黄色至红褐色 的油状液体,是沥青中分子量最小和密 度最小的组分,密度介于0.7~1.0g/ cm3之间。在170°C较长时间加热,油 分可以挥发。油分能溶于石油醚、二硫 化碳、三氯甲烷、苯、四氧化碳和丙酮 等有机溶剂中,但不溶于酒精。油分赋 予沥青以流动性

(2)树脂(沥青脂胶)。沥青脂胶为黄色至黑褐 色粘稠状物质(半固体),分子量比油分大 (600~1000),密度为1.0~1.1g/cm3。沥青 脂胶中绝大部分属于中性树脂。中性树脂能溶于 氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂,但在酒精和丙 酮中难溶解或溶解度很低,它赋予沥青以良好的 粘结性、塑性和可流动性。中性树脂含量增加, 石油沥青的延度和粘结力等品质愈好。另外,沥 青树脂中还含有少量的酸性树脂,即地沥青酸和 地沥青酸酐,是沥青中的表面活性物质。它改善 了石油沥青对矿物材料的浸润性,特别是提高了 对碳酸盐类岩石的粘附性,并有利于石油沥青的 可乳化性。沥青脂胶使石油沥青具有良好的塑性 和粘结性

 (2)树脂(沥青脂胶)。沥青脂胶为黄色至黑褐 色粘稠状物质(半固体),分子量比油分大 (600~1000),密度为1.0~1.1g/cm3。沥青 脂胶中绝大部分属于中性树脂。中性树脂能溶于 三氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂,但在酒精和丙 酮中难溶解或溶解度很低,它赋予沥青以良好的 粘结性、塑性和可流动性。中性树脂含量增加, 石油沥青的延度和粘结力等品质愈好。另外,沥 青树脂中还含有少量的酸性树脂,即地沥青酸和 地沥青酸酐,是沥青中的表面活性物质。它改善 了石油沥青对矿物材料的浸润性,特别是提高了 对碳酸盐类岩石的粘附性,并有利于石油沥青的 可乳化性。沥青脂胶使石油沥青具有良好的塑性 和粘结性

(3)地沥青质(沥青质)。地沥青质为深褐色 至黑色固态无定形物质(固体粉末),分子量比 树脂更大(100以上),密度大于1g/cm3,不 溶亍酒精、正戊烷,但溶于三氯甲烷和二硫化碳 染色力强,对光的敏感性强,感光后就不能溶解 地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重 要组成部分,其含量愈多,则软化点愈高,粘性 愈大,即愈硬脆。 另外,石油沥青中还含2~3%的沥青碳和 似碳物,是石油沥青中分子量最大的。它降低石 油沥青的粘结力 石油沥青中还含有蜡,它会降低石油沥青的 粘结性和塑性,同时对温度特别敏感(即温度稳 定性差)。所以蜡是石油沥青的有害成分

 (3)地沥青质(沥青质)。地沥青质为深褐色 至黑色固态无定形物质(固体粉末),分子量比 树脂更大(1000以上),密度大于1 g/cm3,不 溶于酒精、正戊烷,但溶于三氯甲烷和二硫化碳, 染色力强,对光的敏感性强,感光后就不能溶解。 地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重 要组成部分,其含量愈多,则软化点愈高,粘性 愈大,即愈硬脆。  另外,石油沥青中还含2~3%的沥青碳和 似碳物,是石油沥青中分子量最大的。它降低石 油沥青的粘结力。  石油沥青中还含有蜡,它会降低石油沥青的 粘结性和塑性,同时对温度特别敏感(即温度稳 定性差)。所以蜡是石油沥青的有害成分

e1.2石油沥青的胶体结构 油分、树脂和地沥青质是石油沥青的 三大组分,其中油分和树脂可以互相溶解, 树脂能浸润地沥青质,并在地沥青质的超 细颗粒表面形成树脂薄膜。所以石油沥青 的结构是以地沥青质为核心,周围吸附部 分树脂和油分的互溶物而构成胶团,无数 胶团分散在油分中而形成胶体结构。根据 沥青中各组分的相对比例不同,胶体结构 可分为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类 型

 1.2 石油沥青的胶体结构  油分、树脂和地沥青质是石油沥青的 三大组分,其中油分和树脂可以互相溶解, 树脂能浸润地沥青质,并在地沥青质的超 细颗粒表面形成树脂薄膜。所以石油沥青 的结构是以地沥青质为核心,周围吸附部 分树脂和油分的互溶物而构成胶团,无数 胶团分散在油分中而形成胶体结构。根据 沥青中各组分的相对比例不同,胶体结构 可分为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类 型

。(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 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

 (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

e1.3石油沥青的技术性质 ●(1)粘滞性 石油沥青的粘滞性又称粘性。 .滞性应以绝对粘度表示,但因其测定方 法较复杂,故工程中常用相对粘度(条件 粘度)来表示粘滞性,对使用粘稠(半固 体或固体)的石油沥青用针入度表示,对 液体石油沥青则用粘滞度表示

 1.3 石油沥青的技术性质 (1)粘滞性  石油沥青的粘滞性又称粘性。 粘滞性应以绝对粘度表示,但因其测定方 法较复杂,故工程中常用相对粘度(条件 粘度)来表示粘滞性,对使用粘稠(半固 体或固体)的石油沥青用针入度表示,对 液体石油沥青则用粘滞度表示

粘稠石油沥青的针入度是在规定温度 (25c)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 的深度来表示,单位以1/10mm计。针入度反 映了石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度 值越小,表明粘度越大。(P317附图6-1) 粘滞度是将一定量的液体沥青,在某温 度下经一定直径的小孔流出50cm3所需的时 间,以秒表示。常用符号“CT”表示粘滞度, 其中d为小孔直径(mm),t为试样温度, T为流出50cm沥青的时间。d有10、5、 3m三种,t通常为25或60c

 粘稠石油沥青的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 的深度来表示,单位以1/10mm计。针入度反 映了石油沥青抵抗剪切变形的能力。针入度 值越小,表明粘度越大。(P317 附图6-1)  粘滞度是将一定量的液体沥青,在某温 度下经一定直径的小孔流出50cm3所需的时 间,以秒表示。常用符号“C d t T”表示粘滞度, 其中d为小孔直径(mm),t为试样温度, T为流出50 cm3沥青的时间。d有10、5、 3mm三种,t通常为25℃或60℃

e(2)塑性 ●塑性指石油沥青在外力作用下产生变 形而不破坏,除去外力后,仍能保持变形 后的形状的性质。沥青的塑性对冲击振动 荷载有一定吸收能力,并能减少摩擦时的 噪声,故沥青是一种优良的道路路面材料。 石油沥青的塑性用延度表示。延度愈 大,塑性愈好。延度测定是把沥青制成 “8”字形标准试件,置于延度仪内25 水中,以5cm/mn的速度拉伸,用拉断时 的伸长度来表示,单位用cm计。(P319附 图6-2)

 (2)塑性  塑性指石油沥青在外力作用下产生变 形而不破坏,除去外力后,仍能保持变形 后的形状的性质。沥青的塑性对冲击振动 荷载有一定吸收能力,并能减少摩擦时的 噪声,故沥青是一种优良的道路路面材料。  石油沥青的塑性用延度表示。延度愈 大,塑性愈好。延度测定是把沥青制成 “8”字形标准试件,置于延度仪内25℃ 水中,以 5cm/min的速度拉伸,用拉断时 的伸长度来表示,单位用cm计。(P319 附 图6-2)

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