《沥青材料的检测与应用》文档资料.docVIP

沥青材料的检测与应用 　　 沥青是土木工程中不可缺少的材料之一，广泛用于房屋建筑、道路桥梁、水利工程以及其他防水防潮工程中。沥青材料用作防水材料的历史久远，直到现代，仍然以沥青防水材料为主。随着建设事业的突飞猛进以及石油工业的发展，沥青材料在道路和水利工程中也得到大量应用。 　　沥青是一种有机胶凝材料，是由许多高分子碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮等）衍生物所组成的复杂的混合物。它能溶于二硫化碳等有机溶剂中，在常温下呈褐色或黑褐色固体、半固体及液体状态。 8．1 沥 青 　　 沥青按产源不同分为地沥青与焦油沥青两大类。地沥青中有石油沥青与天然沥青；焦油沥青则有煤沥青、木沥青、页岩沥青及泥炭沥青等几种。土木工程中主要使用石油沥青和煤沥青，以及以沥青为原料通过加入表面活性物质而得到的乳化沥青。 8．1．1 石油沥青 　　石油沥青是石油（原油）经蒸馏等工艺提炼出各种轻质油及润滑油以后得到的残留物，或者再经加工得到的残渣。当原油的品种不同、提炼加工的方式和程度不同时，可以得到组成、结构和性质不同的各种石油沥青产品。 1．石油沥青的品种 　　石油沥青的分类方法尚不统一，各种分类方法都有各自的特点和实用价值，现介绍如下。 　　（1）按原油加工后所得沥青中含蜡量多少分类 　　石油沥青按原油基层不同分为石蜡基的、沥青基的和中间基的三种。 　　1）石蜡基沥青。它是由含大量烷属烃成分的石蜡基原油提炼制得的，其含蜡量一般均大于5%。由于其含蜡量较高，其黏性和温度稳定性将受到影响，故这种沥青的软化点高，针入度小，延度低，但抗老化性能较好。 　　2）沥青基沥青（环烷基沥青）。它是由沥青基原油提炼制得的。其含蜡量一般少于2%，含有较多的脂环烃，故其黏性高，延伸性好。 　　3）中间基沥青（混合基沥青）。它是由含蜡量介于石蜡基和沥青基石油之间的原油提炼制得的。其含蜡量在2%~5%之间。 　　（2）按加工方法分类 　　按加工方法不同，石油可炼制成如图8.1所示的不同种类的沥青。 原油经过常压蒸馏后得到常压渣油，再经减压蒸馏后，得到减压渣油。这些渣油属于低标号的慢凝液体沥青。 为提高沥青的稠度,以慢凝液体沥青为原料，可以采用不同的工艺方法得到黏稠沥青。渣油再经过减蒸工艺，进一步深拔出各种重质油品，可得到不同稠度的直馏沥青：渣油经不同深度的氧化后，可以得到不同稠度的氧化沥青或半氧化沥青；渣油经不同程度地脱出沥青油，可得到不同稠度的溶剂沥青。除轻度蒸馏和轻度氧化的沥青属于高标号慢凝沥青外，这些沥青都属于黏稠沥青。 有时为施工需要，希望在常温条件下具有较大的施工流动性，在施工完成后短时间内又能凝固而具有高的黏结性，为此在黏稠沥青中掺加煤油或汽油等挥发速度较快的溶剂，这种用快速挥发溶剂作稀释剂的沥青，称之为中凝液体沥青或快凝液体沥青。为得到不同稠度的沥青，也可以采用硬的沥青与软的沥青以适当比例调配，称之为调配沥青。按照比例不同所得成品可以是黏稠沥青，也可以是慢凝液体沥青。 图8.1 石油沥青生产工艺流程示意图 　　快凝液体沥青需要耗费高价的有机稀释剂，同时要求石料必须是干燥的。为节约溶剂和扩大使用范围，可将沥青分散于有乳化剂的水中而形成沥青乳液，这种乳液也称为乳化沥青。 　　为更好地发挥石油沥青和煤沥青的优点，选择适当比例的煤沥青与石油沥青混合而成一种稳定的胶体，这种胶体称为混合沥青。 2．石油沥青的化学组成与结构 　　（1）沥青的化学组成 　　石油沥青是高分子碳氢化合物及其非金属衍生物的混合物。其主要化学成分是碳（80%~87%）和氢（10%~15%），少量的氧、硫、氮（约为5%）及微量的铁、钙、铅、镍等金属元素。 　　由于沥青化学组成结构的复杂性以及分析测试技术的限制，将沥青分离成纯化学单体较困难，而且化学元素含量的变化与沥青的技术性质间也没有较好的相关性，所以许多研究者都着眼于沥青化学组分的分析。化学组分的变化，将直接影响沥青的技术性质。 　　沥青的化学组分分析就是利用沥青在不同有机溶剂中的选择性溶解或在不同吸附剂上的选择性吸附，将沥青分离为几个化学性质比较接近，而又与其胶体结构性质、流变性质和技术性质有一定联系的化合物组。这些组就称为沥青的组分（也称组丛）。此法主要利用选择性溶解和选择性吸附的原理，所以又称“溶解-吸附”法。石油沥青主要组分如下： 　　1）油质。它是沥青中最轻的组分。油质含量越多，沥青的稠度、黏度、软化点越低，但它可使沥青的流动性增大，便于施工，且有较好的柔韧性和抗裂性。油质在氧、高温和紫外线等的作用下，将逐渐挥发和转化。 　　2）树脂。其相对分子质量比油质的大。树脂有酸性和中性之分。酸性树脂的含量较少，为表面活性物质，对沥青与矿质材料的结合起表面亲和作用，可提高胶结力；中性树脂可使沥青具有一定的可塑性和黏结力，其含量越高，沥青的品质