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1、第8章 沥 青,本章主要内容,概述 石油沥青 液体石油沥青 乳化沥青 煤沥青,概 述 1. 定义沥青是由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，沥青呈黑色或黑褐色的固体、半固体或液体。,2. 分类,3. 应用：广泛用于路面工程、屋面或地下防水工程、防腐蚀工程等。土木工程中主要应用石油沥青。,8.1 石油沥青,石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油（如汽油、煤油、柴油）及润滑油以后的残留物，或经再加工而得的产品。,1. 石油沥青的组成通常从工程使用的角度出发，将沥青中化学成分和物理 性质相近，并且具有某些共同特征的部分，划分为同一个组， 称为组分。一般将石油沥青
2、划分为三个组分：油分、树脂、 沥青质。,8.1.1 石油沥青的组成与结构,石油沥青的主要组分特征和作用,（1）胶体结构的形成：以沥青质为胶核，胶核表面吸附半固态的树脂形成胶团；由于树脂的胶溶作用，使胶团胶溶、分散于液态的油分中，形成稳定的胶体结构。,2. 石油沥青的胶体结构,（2）胶体结构的分类：,溶胶结构：沥青质含量较少，油分和树脂含量较高，胶团外膜较厚，胶团之间相对运动较自由。性质：粘性小，流动性大，塑性好，温度稳定性较差。,凝胶结构：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。性质：弹性和粘结性较高，温度稳定性较好，但塑性较差。,a)溶胶结构 b) 溶-凝
3、胶结构 c)凝胶结构,溶-凝胶结构：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。性质：介于二者之间。,1. 粘滞性（简称粘性）（1）定义：是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。它反映了沥青软硬、稀稠的程度。,（2）指标：标准粘度（液体石油沥青）：在规定温度下，通过规定直径的孔流出50cm沥青所需的时间s。用符号CT,d表示（T为试验温度 ，d为孔径mm)。,8.1.2 石油沥青的技术性质,针入度（固体或半固体沥青）：在规定温度下（25），以规定重量（100克）的标准针，在规定时间（5s）内贯入试样中的深度（0.1mm为1度）， 用P（25，100g，5s）表示
4、。,针入度值越大，沥青越软，粘度越小。针入度是我国粘稠沥青标号划分的依据。如：针入度在80100之间为90号沥青。,（1）定义：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形状的性质。,（2）指标：延度。把沥青试样制成8字形标准试样，在规定拉伸速度（5cm/min）和规定温度（10、15）下拉断时的长度，以cm为单位。延度值越大，塑性越好。,2. 塑性,3. 温度敏感性,（1）定义：是指石油沥青的粘性和塑性随温度升降而变化的性能。是评价沥青性质的重要指标之一。,（2）指标：软化点：沥青是高分子非晶态热塑性物质的混合物，没有固定的熔点。沥青材料从固态转变至粘流态有一定的间隔，因此
5、，规定其中某一状态作为从固态转到粘流态的起点，相应的温度称为沥青软化点。,注意：初始温度5,采用环球法测定：先把沥青试样浇入铜环内，冷却后放入5 水中恒温至少15min，然后取出放入中层板的圆孔中，套上定位环，放置一个钢球，以5 /min的升温速度加热，使沥青软化下垂，当沥青下垂到与下底板接触时的温度（），即为沥青的软化点，用TR&B表示。,软化点越高，沥青的耐热性越好，温度敏感性越小。有研究表明，大部分沥青在软化点时的针入度值约为800。因此，可以认为软化点是一种人为的等粘温度。,针入度指数：根据大量试验结果，沥青针入度值的对数lgP与温度T具有线性关系。,式中：A针入度-温度敏感性系数，表
6、示沥青针入度随温度的变化率。K为截距（常数）。,根据已知的针入度值P（25，100g，5s）和软化点TR&B（假设软化点时的针入度值为800），建立针入度-温度敏感性系数A的基本公式：,针入度-温度敏感性系数A值为小数，使用不方便，普费等引入PI值的概念，按下式计算：,针入度指数的应用：（1）针入度指数愈大，表示沥青对温度的敏感性越小。,表征石油沥青的粘滞性、塑性和温度敏感性这三项性质的指标为： 针入度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的指标，被称为石油沥青的三大指标。,石油沥青的三大指标,4. 大气稳定性,（1）定义：是指石油沥青在热、阳光、氧气、水等因素长期综合作用下抵抗老化的
7、性能。,在大气因素的综合作用下，油分树脂沥青质。由于树脂向沥青质转化的速度远比油分变为树脂的速度快得多，因此，石油沥青随着使用时间的增长，树脂显著减少，沥青质显著增加。沥青的塑性降低，脆性增加。,（2）指标：采用烘箱或薄膜烘箱试验或旋转薄膜加热试验（沥青试样在163条件下，加热5h或85min），以沥青试样在加热前后的质量变化率和残留针入度比来评价。,质量变化率愈小，残留针入度比愈大，残留延度愈大，则表示沥青大气稳定性愈好，老化得越慢。,5. 溶解度、闪点和燃点,溶解度：石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳和苯中溶解的百分率。用以限制有害的不溶物的含量，不溶物会降低沥青的粘结性。,沥青使用时必须加热，
8、为保证沥青安全加热和施工， 沥青在使用前应检测闪点和燃点。闪点：沥青加热产生的气体和空气的混合物，在规定 的条件下与火焰接触，初次产生蓝色闪光时沥青的温度。 燃点：若继续加热，产生的气体和空气的混合物，与 火焰接触能持续燃烧5s以上时沥青的温度。,1. 建筑石油沥青技术标准按针入度值划分为40号、30号和10号三个标号，建筑石油沥青针入度较小，软化点较高，但延度较小。,屋面防水工程，主要考虑沥青的高温稳定性，宜选针入度较小的10号沥青，对于地下防水工程，主要考虑沥青的耐老化性，宜选择针入度较大的40号沥青。,8.1.3 石油沥青的技术标准与选用,建筑石油沥青技术标准,2. 道路石油沥青的标准与
9、选用道路石油沥青按照质量等级分为A、B、C三个等级，各等级的石油沥青的适用范围见下表。,道路石油沥青适用范围,道路石油沥青技术要求,1. 氧化改性是在250300高温下向残留沥青或渣油吹入空气，通过氧化作用和聚合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度和软化点，从而改善沥青的性能。,8.1.4 沥青改性,改性沥青：是指掺加橡胶、树脂、高分子天然聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他外掺剂，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。,2. 矿物填充改性为提高沥青的粘结能力和耐热性，降低沥青的温度敏感性，经常在石油沥青中加入一定数量的矿物填充料进行改性。,3. 聚合物改性某些聚合物（包括橡胶
10、和树脂）同石油沥青具有较好的相 容性，可赋予石油沥青优良的性能。（1） SBS改性沥青 （2） SBR改性沥青（3）APP改性沥青,8.2 液体石油沥青,1. 定义是指在常温下呈液体状态的沥青，它可以是油分含量较高的直馏沥青，也可以是汽油、煤油、柴油等溶剂将石油沥青稀释而成的产品。,2. 分类（1）快凝AL(R)： AL(R)-1、AL(R)-2（2）中凝AL(M)： AL(M)-1AL(M)-6 （3）慢凝AL(S)：AL(S)-1AL(S)-6,8.3 乳化沥青,1. 定义是指石油沥青与水在乳化剂、稳定剂的作用下经乳化加工制得的均匀的沥青产品，也称沥青乳液。,2. 优点（1）可冷态施工、节约能源；（2）施工便利、节约沥青；（3）环境友好，无毒副作用。,3. 分类（1）阳离子乳化沥青；（2）阴离子乳化沥青；（3）非离子乳化沥青。,4. 应用在道路工程中，以阳离子乳化沥青为主，常用于沥青表面处治路面、沥青贯入式路面、冷拌沥青混合料路面，以及修补裂缝、喷洒透层、粘层与封层等。,8.4 煤沥青,1. 定义烟煤在干馏过程中的挥发物质经冷凝得到煤焦油，再经分馏加工提取轻油、中油、重油等组分后所得的残渣。,2. 主要组分：油分、树脂和游离碳等。 3. 技术性质：（1）温度敏感性大；（2）大气稳定性差；（3）塑性较差、防水性较差；（4）与矿料有较好的粘结力。,
