道路工程材料之沥青材料课件
合集下载
道路建筑材料教育课件
（二）化学组分：*采用‘溶解吸附’旳措施， 分离为化学性质相近和路用性质有一定联络旳 几种组，称之为组分。（马尔库松）——硅胶、 相同相溶（无极性）、有极性（不相溶）旳措 施分离。
1、三组分分析法： 油分、树脂、沥青质 蜡 油分：淡黄透明旳液体——流动性 树脂：红褐色粘稠半固体——塑性、粘结性 沥青质：深褐色固体粉末状微粒—— 温度稳定性 沥青质含量越高越好？
沥青材料旳粘－弹性现象
蠕变与应力松弛现象
蠕变——在应力保持不变 旳情况下，应变随时间增
长而增长旳现象
应力松弛——在保持应变不变 旳情况下，应力随时间旳增长 而逐渐减弱（衰减）旳现象
2）沥青旳劲度模量（弹粘区）
劲度模量：在一定旳荷载时间（t）和温度（T）条件下， 应力与总应变之比。是表达沥青粘性与弹性联合相应旳 指标。
软化点
脆点
试验：环与球法软化点
小结：软化点高，热稳性好；
沥青在软化点时旳粘度相当于针入度值800（1/10㎜），故计为软 化点是人为旳“等粘温度”
★ 针入度是等温粘度
★ 软化点是等粘温度
软化点测试示意图
固态 粘度变化 液态 硬化点 条件粘度 滴落点
T R&B(℃)
（三）延性和脆性（“8”字试模）
① 已知条件：不同温度下旳针入度（Pi、Ti）（2组以上）
或针入度与软化点 ② 计算措施 ➢ 计算A值→PI
PI 30 10 1 50A
➢ 查图
（3）当量软化点（T800）和当量脆点值（T1.2）
由logP=AT+K：
P＝800
T800
log800 K A
2.9031 K A
P＝1.2
T1.2
1、粘附机理
沥青－水－石料三相体系
1、三组分分析法： 油分、树脂、沥青质 蜡 油分：淡黄透明旳液体——流动性 树脂：红褐色粘稠半固体——塑性、粘结性 沥青质：深褐色固体粉末状微粒—— 温度稳定性 沥青质含量越高越好？
沥青材料旳粘－弹性现象
蠕变与应力松弛现象
蠕变——在应力保持不变 旳情况下，应变随时间增
长而增长旳现象
应力松弛——在保持应变不变 旳情况下，应力随时间旳增长 而逐渐减弱（衰减）旳现象
2）沥青旳劲度模量（弹粘区）
劲度模量：在一定旳荷载时间（t）和温度（T）条件下， 应力与总应变之比。是表达沥青粘性与弹性联合相应旳 指标。
软化点
脆点
试验：环与球法软化点
小结：软化点高，热稳性好；
沥青在软化点时旳粘度相当于针入度值800（1/10㎜），故计为软 化点是人为旳“等粘温度”
★ 针入度是等温粘度
★ 软化点是等粘温度
软化点测试示意图
固态 粘度变化 液态 硬化点 条件粘度 滴落点
T R&B(℃)
（三）延性和脆性（“8”字试模）
① 已知条件：不同温度下旳针入度（Pi、Ti）（2组以上）
或针入度与软化点 ② 计算措施 ➢ 计算A值→PI
PI 30 10 1 50A
➢ 查图
（3）当量软化点（T800）和当量脆点值（T1.2）
由logP=AT+K：
P＝800
T800
log800 K A
2.9031 K A
P＝1.2
T1.2
1、粘附机理
沥青－水－石料三相体系
材料科学道路工程材料沥青材料PPT教案
60～70年代初，采用渣油路面。沥青的含蜡量超过10％，相当于液体沥青，直 接在路上拌和。新问题：原路面不怕春融，但渣油路面翻浆，提出对之进行稳定 与加固。
80年代初，上拌下贯。 80年代末，没有优质沥青，高等级公路上马。我国研制了一些重交沥青，大多 省区进口重交沥青，整体结构也随之发展。
道路工程材料 沥青材料
道路工程材料第二章沥青材料恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验测定沥青或其它石油产品在一定温度容积的条件下从恩格拉粘度计流出的时间秒与蒸馏水在25时流出的时间秒之比即为沥青或其它石油产品的恩格拉粘度单位为恩格拉度恩格拉黏度计恩格拉黏度计道路工程材料第二章沥青材料在规定条件下一定体在规定条件下一定体积的试样从赛波特粘度计积的试样从赛波特粘度计流出所需要的时间以流出所需要的时间以ss为为单位
缺点：
(1) 压实的混合料空隙率大，耐水性差，宜产生水损坏； (2) 沥青材料的温度稳定性差，冬季易脆裂，夏季易软化； (3) 沥青是有机高分子材料，耐老化性差； (4) 平整度保持性差，沉降会带来平整度劣化，材料软化会形成车辙
道路工程材料 沥青材料
第二章
沥青路面水损害
道路工程材料 沥青材料
地震后沥青路面撕裂破坏
特点
颜色由黑褐色至黑色，能溶于多种有机溶液中。 具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，耐酸、 耐碱、耐腐蚀等性能。
道路工程材料 沥青材料
第二章
1 沥青基础知识
来源分类
粘稠石油沥青—常温下呈固体或半固体
石油沥青 液体石油沥青— 常温下呈液体
地沥青
天然沥青：注意砂土含量
软煤沥青—常温下呈液体或半固体
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℃较长时间加热，油分可以挥发 。油分能溶于石油醚等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性 。
80年代初，上拌下贯。 80年代末，没有优质沥青，高等级公路上马。我国研制了一些重交沥青，大多 省区进口重交沥青，整体结构也随之发展。
道路工程材料 沥青材料
道路工程材料第二章沥青材料恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验测定沥青或其它石油产品在一定温度容积的条件下从恩格拉粘度计流出的时间秒与蒸馏水在25时流出的时间秒之比即为沥青或其它石油产品的恩格拉粘度单位为恩格拉度恩格拉黏度计恩格拉黏度计道路工程材料第二章沥青材料在规定条件下一定体在规定条件下一定体积的试样从赛波特粘度计积的试样从赛波特粘度计流出所需要的时间以流出所需要的时间以ss为为单位
缺点：
(1) 压实的混合料空隙率大，耐水性差，宜产生水损坏； (2) 沥青材料的温度稳定性差，冬季易脆裂，夏季易软化； (3) 沥青是有机高分子材料，耐老化性差； (4) 平整度保持性差，沉降会带来平整度劣化，材料软化会形成车辙
道路工程材料 沥青材料
第二章
沥青路面水损害
道路工程材料 沥青材料
地震后沥青路面撕裂破坏
特点
颜色由黑褐色至黑色，能溶于多种有机溶液中。 具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，耐酸、 耐碱、耐腐蚀等性能。
道路工程材料 沥青材料
第二章
1 沥青基础知识
来源分类
粘稠石油沥青—常温下呈固体或半固体
石油沥青 液体石油沥青— 常温下呈液体
地沥青
天然沥青：注意砂土含量
软煤沥青—常温下呈液体或半固体
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℃较长时间加热，油分可以挥发 。油分能溶于石油醚等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性 。
[工学]道路工程材料-第3章沥青混合料.ppt
![[工学]道路工程材料-第3章沥青混合料.ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/8bc3ee095022aaea988f0f4d.png)
规定：高速公路，不宜小于800次/mm
一级公路、城市主干道，不宜小于600次/mm
影响混合料高温稳定性的因素：
沥青用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料尺寸、形状
道路工程材料
第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
2.1 高温稳定性
车辙实验方法首先是英国运输与道路研究试验所(TRRL) 开发的，并经过了法国、日本等道路工作者的改进与完善。
沥青混合料的抗剪强度与形变速率也有关，粘聚力 C 值随 形变速率的增加而显著提高，内摩阻角随形变速率的变化很 小。
道路工程材料
第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
高温稳定性 低温抗裂性 疲劳特性 耐久性 水稳定性 抗滑性 施工和易性
道路工程材料
第三章沥青混合料
2 沥青混合料的技术性能
在沥青用量固定的情况下，矿粉的用量多少也直接影响沥
青混合料的密实程度及粘结力，矿粉用量不能过多，否则使沥
青混合料结团成块，不易施工。
道路工程材料
第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.6 沥青混合料的结构强度理论 影响抗剪强度τ的因素 矿料的级配类型及表面性质对沥青混合料抗剪强度的影 响
粗、细骨料及填料 较稀沥青分布其间
密实级配的矿质骨架 沥青混合料
道路工程材料
第三章沥青混合料
1 沥青混合料的类型与组成结构
1.5 沥青混合料的组成结构类型
胶浆理论：(现代理论) 将高稠度沥青加到矿粉中形成胶浆－微分散体系 将细骨料添加到胶浆中形成沥青砂浆－细分散体系 将粗骨料添加到沥青砂浆中形成沥青混合料－粗分散体系
特点: 高稠度沥青 / 沥青用量大 / 间断级配
道路工程材料
道路建筑材料第二章沥青材料511PPT课件
2020/9/28
12
（二）石油沥青的生产工艺
原油常蒸压馏
轻质油分：汽油、煤油、柴油
溶剂脱
常压渣油减蒸压馏
重柴油
减压渣油
溶剂脱沥青
减压渣油
深拔 氧化
直溜沥青：对原油选择性强、感温性大 氧化沥青：感温性小、粘度大
半氧化沥青：感温性适中，具有较好的高 温稳定性和低温变形能力
13
（二）石油沥青的生产工艺
由天然形成或人工炼制而成；
定义：由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和 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，呈褐色至黑色，可溶于苯或 二硫化碳等溶剂，是自然界中天然存在的或从原 油经蒸馏得到的残渣。
2020/9/28
3
一、沥青材料简介
• 沥青的发展历史
➢ 公元前3800~公元前2500年，开始使用沥青 ➢ 公元前600年，古巴比伦出现第一条用沥青铺装
蒸馏法
氧化法
溶剂法
调和法
2020/9/28
14
（二）石油沥青的生产工艺
原油常蒸压馏
轻质油分：汽油、煤油、柴油
溶剂脱
常压渣油减蒸压馏
重柴油
减压渣油
溶剂脱沥青
减压渣油
深拔 氧化
直溜沥青：对原油选择性强、感温性大 氧化沥青：感温性小、粘度大
半氧化沥青：感温性适中，具有较好的高 温稳定性和低温变形能力
15
35.0 62.0 －
－－
20.5 2.6
3.6 71.8 －
－－
俄罗斯
10.9 4.0 －
41.0 49.0 －
2.0 4.0
美国 委内瑞拉
总计
4.6 － 1.7 3.1 － 5.5 100 1.8 2.8
第二章-沥青材料PPT课件
2.2 石油沥青的生产工艺
直馏沥青
调和沥青氧化沥青来自乳化沥青溶剂沥青改性沥青
石油沥青
2.3 石油沥青的组成和结构
石油沥青的元素组成 C（80~87%） H（10~15%） O、N、S（3%）
芳香烃、含S衍生物
非极性，分子量最低，是主要的分散介质。溶解力很强
胶质
棕色粘稠液体
1.09
970
多环结构，含S、O、N衍生物
极性很强，具有很好的粘附力，是沥青质扩散的介质，赋予沥青以可塑性、流动性和粘结性。
沥青质
深棕色至黑色固体
1.15
3400
缩合环结构，含S、O、N衍生物
极性很强；影响着沥青的粘结力、粘度、温度稳定性、硬度。
按在自然界获得方式分：
沥青分类
地沥青
焦油沥青
沥青
天然沥青
石油沥青
煤沥青
页岩沥青
石油的基属分类 石油沥青的生产工艺 蒸馏法——直馏沥青 氧化法——氧化沥青 溶剂法——溶剂沥青 调和法——调和沥青
沥青沥青
沥青质
高分子芳香烃
胶质
饱和酚
芳香酚
凝胶结构——当沥青质含量很大，达到或超过25%-30%时，胶质的数量不足以包裹在沥青质周围使之胶溶，沥青质胶团会相互连结，形成三维网状结构，胶团在连续相中移动比较困难。 特点：这类沥青在常温下呈现非牛顿流动特性，在路用性能上，常温下具有较好的温度稳定性，但低温变形能力较差。
第二章 沥青材料
2.1 概述
历史及发展 沥青的定义及分类 沥青定义：国际道路会议常设委员会（AIPCR） 美国材料试验协会（ASTM） 我国沥青定义
溶一凝胶结构——当沥青或沥青质中含有较多的烷基侧链，生成的胶团结构比较松散，可能含有一些开式网状结构，网状结构的形成与温度密切相关，在常温时，在变形的最初阶段表现出明显的弹性效应，但在变形增加至一定阶段时，则表现为牛顿液体状态。 特点：在路用性能上，在高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的形变能力。
直馏沥青
调和沥青氧化沥青来自乳化沥青溶剂沥青改性沥青
石油沥青
2.3 石油沥青的组成和结构
石油沥青的元素组成 C（80~87%） H（10~15%） O、N、S（3%）
芳香烃、含S衍生物
非极性，分子量最低，是主要的分散介质。溶解力很强
胶质
棕色粘稠液体
1.09
970
多环结构，含S、O、N衍生物
极性很强，具有很好的粘附力，是沥青质扩散的介质，赋予沥青以可塑性、流动性和粘结性。
沥青质
深棕色至黑色固体
1.15
3400
缩合环结构，含S、O、N衍生物
极性很强；影响着沥青的粘结力、粘度、温度稳定性、硬度。
按在自然界获得方式分：
沥青分类
地沥青
焦油沥青
沥青
天然沥青
石油沥青
煤沥青
页岩沥青
石油的基属分类 石油沥青的生产工艺 蒸馏法——直馏沥青 氧化法——氧化沥青 溶剂法——溶剂沥青 调和法——调和沥青
沥青沥青
沥青质
高分子芳香烃
胶质
饱和酚
芳香酚
凝胶结构——当沥青质含量很大，达到或超过25%-30%时，胶质的数量不足以包裹在沥青质周围使之胶溶，沥青质胶团会相互连结，形成三维网状结构，胶团在连续相中移动比较困难。 特点：这类沥青在常温下呈现非牛顿流动特性，在路用性能上，常温下具有较好的温度稳定性，但低温变形能力较差。
第二章 沥青材料
2.1 概述
历史及发展 沥青的定义及分类 沥青定义：国际道路会议常设委员会（AIPCR） 美国材料试验协会（ASTM） 我国沥青定义
溶一凝胶结构——当沥青或沥青质中含有较多的烷基侧链，生成的胶团结构比较松散，可能含有一些开式网状结构，网状结构的形成与温度密切相关，在常温时，在变形的最初阶段表现出明显的弹性效应，但在变形增加至一定阶段时，则表现为牛顿液体状态。 特点：在路用性能上，在高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的形变能力。
沥青材料 PPT课件
（3）疲劳特性
49
沥青混合料的技术性质 （4）耐久性
1）影响沥青混合料耐久性的因素 ① 材料的影响：沥青的化学性质、沥青用量、矿料 的矿物成分等。 ② 沥青混合料的组成结构：主要以其空隙率和饱和 度表征。沥青混合料水稳定性与空隙率有关。 2）耐久性评价指标：采用空隙率、矿料间隙率、饱和 度和残留稳定度等指标。
温度敏感性小：
粘滞性和塑性随温度的变化小
30
衡量指标
用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流动性 膏体时的温度（℃）。 请观看软化点试验 软化点↑ ，温度敏感性 ↓
31
32
影响因素
组分：地沥青质含量↑ ，温度敏感性 ↓ 石蜡含量：石蜡含量↑ ，温度敏感性 ↑
33
工程实际
工程中应用的沥青软化点不能太低，否则夏季易产生变 形，甚至流淌；但也不能太高，否则太硬，不易施工，冬 季易发生脆裂现象。
46
（5）按最大粒径分类
粗粒式沥青混合料：集料最大粒径等于或大于26.5mm 中粒式沥青混合料：集料最大粒径为16mm或19mm 细粒式沥青混合料：集料最大粒径为9.5mm或13.2mm 砂粒式沥青混合料（沥青石屑或沥青砂）：集料最大 粒径等于或小于4.75mm 特粗式沥青碎石混合料：集料最大粒径37.5mm以上。
22
针入度等级
建筑石油沥青 25～40 10～25 道路石油沥青 200～300 150～200 110～150 建筑石油沥青主要用于屋面及 80～100 地下防水、沟槽防水及防腐。 50～80 管道防腐蚀工程，也可制造 油毡、油纸、防水涂料等建 筑材料。（粘度较大）
23
5
分类
天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物
49
沥青混合料的技术性质 （4）耐久性
1）影响沥青混合料耐久性的因素 ① 材料的影响：沥青的化学性质、沥青用量、矿料 的矿物成分等。 ② 沥青混合料的组成结构：主要以其空隙率和饱和 度表征。沥青混合料水稳定性与空隙率有关。 2）耐久性评价指标：采用空隙率、矿料间隙率、饱和 度和残留稳定度等指标。
温度敏感性小：
粘滞性和塑性随温度的变化小
30
衡量指标
用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流动性 膏体时的温度（℃）。 请观看软化点试验 软化点↑ ，温度敏感性 ↓
31
32
影响因素
组分：地沥青质含量↑ ，温度敏感性 ↓ 石蜡含量：石蜡含量↑ ，温度敏感性 ↑
33
工程实际
工程中应用的沥青软化点不能太低，否则夏季易产生变 形，甚至流淌；但也不能太高，否则太硬，不易施工，冬 季易发生脆裂现象。
46
（5）按最大粒径分类
粗粒式沥青混合料：集料最大粒径等于或大于26.5mm 中粒式沥青混合料：集料最大粒径为16mm或19mm 细粒式沥青混合料：集料最大粒径为9.5mm或13.2mm 砂粒式沥青混合料（沥青石屑或沥青砂）：集料最大 粒径等于或小于4.75mm 特粗式沥青碎石混合料：集料最大粒径37.5mm以上。
22
针入度等级
建筑石油沥青 25～40 10～25 道路石油沥青 200～300 150～200 110～150 建筑石油沥青主要用于屋面及 80～100 地下防水、沟槽防水及防腐。 50～80 管道防腐蚀工程，也可制造 油毡、油纸、防水涂料等建 筑材料。（粘度较大）
23
5
分类
天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物
道路工程材料之沥青材料课件
环烷基 （N）
—
中间—环烷基 （M-N）
2) 含硫量的分类
低硫：含硫量＜0.5%； 含硫：0.5~2%； 高硫：含硫量＞0.5%。 3）石油基属与沥青路用性能的关系
按照路用性能优排队：环烷基＞中间基＞石蜡基
4.1.1.2 石油沥青生产工艺概述
原油→常压渣油→减压渣油→粘稠沥青 直馏沥青：较好的变形能力，温度敏感性较大 氧化沥青：较好的温度稳定性 溶剂沥青：丙烷脱 液体沥青：在粘稠沥青中掺加煤油、汽油、柴油 调配沥青：调和沥青、混合沥青
特性因素K（教材表4-1）
基属分类：由两个关键馏分的特征参数和K确定
第一关键馏分基属 石油基属 石蜡基 （P）
石蜡基（P）
石蜡基（P）
中间基（M）
中间—石蜡基 （M-P） 中间基 （M）
环烷基（N）
— 环烷基—中间基 （N-M） 环烷基（N）
第二 关键 馏分 基属
中间基 石蜡—中间基 （P-M） （ M）
沥青的粘度等性能随温度的不同而产生明显的变化的特性
1) 针入度－温度关系
lgP
logP=AT+K
温度T
A－针入度－温度感应性系数
A值的确定方法 lgP
600~1000
PR&B
lg 800 lg P25℃, 100g,5s ① A TR &B 25
lg P1 lg P 2 ② A T1 T 2
应力与剪应变速率的关系示意图
c——沥青的复合流动系数
2）沥青粘度测定方法
⑴ 绝对粘度测定方法
① 毛细管粘度示意图1
② 旋转粘度示意图2
③ 滑板粘度示意图3
毛细管粘度仪试验示意图
在严格控制温度和 真空度的条件下， 测定一定体积沥青 被吸过毛细管所需 要的时间
建材--第11章沥青材料课件
4．大气稳定性
• 大气稳定性是指石油沥青在热、光、氧气和潮湿 等因素长期综合作用下抵抗老化的性能，它反映 沥青的耐久性。
• 在阳光、空气、水等外界因素的综合作用下，石 油沥青中的各组分会发生不断递变，油分、树脂 逐渐减少，沥青质逐渐增多，这一过程称为沥青 的老化。
• 随着时间的进展，石油沥青的流动性和塑性将逐 渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂乃至松散， 使沥青失去防水、防腐效能。
油分、树脂、地沥青质
石油沥青的三大组分：
油分、树脂、地沥青质 其中： 油分赋予沥青流动性； 树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性； 地沥青质则决定沥青的耐热性、粘性和脆性。
2、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。 • 溶胶结构（地沥青质含量相对较少，油分和树脂 含量相对较高时，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，温度 稳定性差。
• 溶解度是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯 中溶解的百分率。用以限制有害的不溶物（如沥 青碳或似碳物）含量。不溶物会降低沥青的粘结 性。
• 闪点：沥青在规定条件下，加热到石油沥青的蒸 气与火焰接触发生蓝色闪光时的最低温度，称为 闪点。
• 闪点的高低，关系到运输、贮存和加热使用等方 面的安全。
• 燃点：如温度再上升与火接触而产生火焰，能持 续燃烧5S以上，这个开始燃烧的温度即为燃点。 施工现场在熬制沥青时应特别注意加热熔化最 高温度不能超过闪点温度，闪点是安全施工的指 标。而且，沥青加热温度过高、加热时间过长， 也会促使沥青老化。
• 凝胶结构（地沥青质含量较多，油分和树脂含量 较少时，胶团外膜较薄，胶团之间相对运动较困 难。）性质：弹性和粘结性较高，温度稳定性较 好，但塑性较差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
天然沥青
天然沥青是石油在自然条件下，经过千百万年的时 间，在温度、压力、气体、无机物催化剂、微生物以及 水分等综合作用下氧化聚合而成的沥青类物质。 由于它常年与自然环境共存，故其性质特别稳定。 由沥青、矿物质、水分构成。 根据天然沥青生成矿床的不同，可以分为： 湖沥青
岩沥青
海底沥青
（1）湖沥青
特立尼达湖沥青（Triniada Lake Asphalt）是世界 上最为著名的天然沥青之一，它产于南美洲加勒比海岛国 －风景秀丽的特立尼达和多巴哥境内的沥青湖。该沥青湖 又叫彼奇湖，面积44万平方米，深约82米，湖中沥青储
沥青质At 1000~2000
蜡：高温软化、低温结晶析出
4.1.2.3 沥青的胶体结构
胶体：分散相——At吸附R→胶团
分散介质——S、A
1) 溶胶型结构
At的分子量低、数量少 ——直馏沥青、液体沥青
特点：高温粘度较低
2) 凝胶型结构
At分子量大、数量多—氧化沥青、老化沥青 特点：变形能力差，脆性
技术指标 软化点， ℃ 针入度，25 比重 数值 160～175 0 1.04～1.06
闪点， 25 ℃
315＋
我国道路沥青生产量
300
道 路 沥 青 产 量 ， 万 顿
280 217 167 121 70 7.9 20.9 15 37
250 200 150 100 50 0
1960 1965 1970 1975 1980 1985 1990 1995 2000 年份
4.1.3 石油沥青的技术性质
4.1.3.1物理性质
1）密度：d25或d15
d沥青质＞d胶质＞d芳香分＞d饱和分
2）体膨胀系数a： Vt=V0+at 3）介电常数
4.1.3 石油沥青的技术性质
粘滞性 延性和脆性 感温性
粘弹性
粘附性
耐久性
4.1.3.2 粘滞性
1）沥青的粘度
图4- 5牛顿液体
⑴ 牛顿液体→粘度
3) 溶凝胶型结构
石油沥青的基本性能
石油基属：环烷基＞中间基＞石蜡基
沥青性能
制作工艺
直馏沥青 氧化沥青 液体沥青: 掺加煤油、汽油、柴油 调配沥青：掺加其他沥青 乳化沥青：水＋乳化剂＋沥青
沥青的 组成与结构
元素组成：C、H、O、S、N → C/H 化学组分：饱和分、芳香分、胶质、沥青质 胶体结构：溶胶型、凝胶型、溶凝胶型
应力与剪应变速率的关系示意图
c——沥青的复合流动系数
2）沥青粘度测定方法
⑴ 绝对粘度测定方法
① 毛细管粘度示意图1
② 旋转粘度示意图2
③ 滑板粘度示意图3
毛细管粘度仪试验示意图
在严格控制温度和 真空度的条件下， 测定一定体积沥青 被吸过毛细管所需 要的时间
旋转粘度试验示意图
Concentric Cylinder Rheometers 旋转粘度计：测定沥青施工温度区的粘度
沥青材料
沥青的定义：
在高度缩合的环烷环、芳香环上带有长短不同 的烷基侧链的碳氢化合物，及其非金属（O、S、 N）衍生物组成的混合物，并含有微量元素 颜色：暗褐色或黑色
形态：常温下为固体或半固体
沥青的分类：
① 地沥青 天然沥青：湖沥青、岩石沥青、海底沥青 石油沥青：用石油经开采、精炼加工而得到的 ② 焦油沥青 煤沥青 木沥青
量达1200万吨，是世界上最大的天然沥青产地。
特立尼达沥青湖
（2）岩沥青
岩沥青生成于岩石的夹缝中，缝宽很窄，仅数十厘米， 深可达几百米。天然岩沥青是一种纯天然的碳氢化合物， 熔点在150 ℃以上，我国青海及克拉玛依地区有所开采， 但很少用于道路。美国北部犹他州的Uintah盆地的 UNTAITE岩沥青是世界上最为著名的岩沥青。
4.1.2.2 石油沥青的化学组分
化学组分：化学性质、物理性质、路用性能 三组分→多组分 四组分：
饱和分－S
芳香分－A 胶质－R 沥青质－At
表4-1 沥青四组分对沥青性能的影响 组分 饱和分S 芳香分A 胶质R 分子量 500~700 800~900 1200~1300 高温粘度 低温变形能力 化学稳定性 × × √ √ × √ √ × √ × × —
环烷基 （N）
—
中间—环烷基 （M-N）
2) 含硫量的分类
低硫：含硫量＜0.5%； 含硫：0.5~2%； 高硫：含硫量＞0.5%。 3）石油基属与沥青路用性能的关系
按照路用性能优排队：环烷基＞中间基＞石蜡基
4.1.1.2 石油沥青生产工艺概述
原油→常压渣油→减压渣油→粘稠沥青 直馏沥青：较好的变形能力，温度敏感性较大 氧化沥青：较好的温度稳定性 溶剂沥青：丙烷脱 液体沥青：在粘稠沥青中掺加煤油、汽油、柴油 调配沥青：调和沥青、混合沥青
特性因素K（教材表4-1）
基属分类：由两个关键馏分的特征参数和K确定
第一关键馏分基属 石油基属 石蜡基 （P）
石蜡基（P）
石蜡基（P）
中间基（M）
中间—石蜡基 （M-P） 中间基 （M）
环烷基（N）
— 环烷基—中间基 （N-M） 环烷基（N）
第二 关键 馏分 基属
中间基 石蜡—中间基 （P-M） （ M）
图4- 6 τ与应变速率
（单位：Pa∙s）
⑵ 非牛顿液体→视粘度或表观粘度 C－复合流动系数 ⑶ 动力粘度和运动粘度
牛顿液体受力示意图
F
沥青
A F
dV dy
dv u F A η—粘滞系数（粘度） dy
F τ A u dv u 1 dv ； t dy dy t t
乳化沥青：水＋乳化剂＋沥青
4.1.2 石油沥青的化学组成和结构
4.1.2.1 石油沥青的化学元素组成
主要化学元素： 碳C 氢H 硫S 氧O 氮N 82~88% ； 8~11%； 0~6%； 0~1.5%； 0~1% 微量金属元素：钒、镍、铁、镁和钙
碳氢比：C/H
大庆石油沥青：C/H=0.657 某环烷基石油沥青：C/H=0.710
4. 沥青材料
主要内容
石油沥青的组成与性能的关系 沥青的技术性质和技术指标 改性沥青与乳化沥青
4.1 石油沥青
4.1.1 石油沥青的生产工艺简介插图
4.1.1.1石油的基属分类
分类指标：“关键馏分特性”和“含硫量”。
1) 关键馏分特性分类
关键馏分： “第一关键馏分”：常压下，250~275C的馏分 “第二关键馏分”：减压下（5.33kPa） ，275~300C的馏 分 特征参数：相对密度