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第六章 沥青材料 《市政工程材料》第二版 中国建筑工业出版社 2013年7月 王陵茜 主编 沥青材料的定义 特点 应用 沥青材料属于有机胶凝材料，是由多种有机化合物构成的复杂的混合物。 沥青材料的特点： 与混凝土、砂浆、金属、木材、砖石等材料具有很好的粘结性能； 具有良好的不透水性、抗腐蚀性和电绝缘性； 高温时易于加工处理，常温下很快变硬。 广泛应用于建筑、铁路、道路、桥梁及水利工程。 沥青材料的分类 按其在自然界中获得的方式分为：地沥青和焦油沥青。 第一节 石油沥青 一、石油沥青的生产与分类 石油沥青是由石油或石油衍生物经常压或减压蒸馏，提炼出汽油、煤油、柴油、润滑油等轻油分后的残渣，经加工而得到的产品。 石油沥青生产工艺流程示意图 石油沥青的分类 石油沥青的种类繁多，由多种分类方式。 二、石油沥青的组分和结构 （一）石油沥青的组分 石油沥青的化学成分非常复杂，且化学成分与其技术性质之间没有直接联系。为了便于分析和研究，石油沥青被分为化学性质相近、且与其路用性质有一定联系的几个组，即“组分”。 介绍两种组分分析法： 三组分分析法-油分、树脂、沥青质 四组分分析法-饱和分、芳香分、胶质、沥青质 （一）石油沥青的组分 （一）石油沥青的组分 （二）石油沥青的结构 沥青为胶体结构。 根据沥青中各组分的相对含量，沥青的胶体结构可分为三种类型：溶胶型结构、凝胶型结构、溶-凝胶型结构。 溶胶型结构—沥青中沥青质含量较少，有一定数量的胶质使胶团能够完全胶溶而分散在芳香分和饱和分介质中。此类沥青稠度小，流动性大，塑性好，温度稳定性差。 凝胶型结构—沥青中沥青质含量较高，有相当数量的胶质来形成胶团。此种结构的沥青的弹性和粘性较好，高温稳定性较好，但流动性和塑性交较差。 溶-凝胶型结构—沥青中沥青质含量适当，有较多数量胶质，所形成的胶团数量较多。此类沥青的路面性能较好，高温时具有较低的感温性，低温时又具有较好的变形能力。 三、石油沥青的主要技术性质 1、物理性质 （1）密度 通常粘稠沥青的密度在0.96~1.04g/cm3。 （2）热膨胀系数 （3）介电常数 （4）含水量 2、粘滞性 定义：沥青粘滞性又称稠度，是指沥青材料在外力作用下其材料内部阻碍产生相对流动（变形）的能力。通常用黏度表示。 测定黏度的方法： 绝对黏度法-方法复杂，工程实践中使用较少。 相对黏度法-工程实践中常用方法。 （1）标准黏度计法（适用于液体沥青） （2）针入度试验法（适用于黏稠沥青） 粘滞性指标检测方法 3、塑性 定义：塑性又称延性，是指沥青在外力作用下产生塑性变形而不破坏的性质。 塑性与沥青的化学组分和环境温度有关。 指标：延度（cm） 4、温度敏感性 定义：沥青在温度增高时变软，在温度降低时变脆，其黏度和塑性随温度的变化而变化的程度因沥青品种不同而不同。 沥青的温度敏感性分为： 高温稳定性—用软化点表示（软化点是沥青材料由固体转变为具有一定流动性的粘塑状态的温度）。 低温抗裂性—用脆点表示（脆点是沥青材料由粘塑状态转变为固体状态，并产生条件脆裂时的温度）。 软化点检测方法（环球法） 5、耐久性 沥青在使用过程中，长期受到环境热、阳光、大气、雨水以及交通等因素作用，各组分会不断递变，低分子的化合物会逐渐转变为高分子的物质，从而使得沥青的流动性和塑性逐渐减小，硬度和脆性逐渐增加，直至脆裂，这个过程就称为沥青的老化。 指标：质量蒸发损失百分率或蒸发后的针入度 6、粘附性 指沥青与集料的粘附性。 7、大气稳定性 定义：石油沥青在大气因素的作用下抵抗老化的性能。 沥青老化分为两个阶段： 第一阶段的老化—可强化沥青的结构，使沥青与矿料颗粒表面的粘结得到加强； 第二阶段的老化—真正的老化阶段，此时沥青的稠度和脆性进一步增加，沥青结构遭到破坏，最终导致道路沥青面层破坏。 8、加热稳定性 定义：沥青加热时间过长或过热，其化学组分会发生变化，从而导致沥青的技术限制产生不良变化。 指标：沥青加热一定温度、一定时间后的质量损失，以及加热前后针入度和软化点的改变来表示。 9、施工安全性 施工时，沥青需要加热使用。在加热至一定温度时，沥青中的部分物质会挥发称为气态，这种气态物质与周围空气混合，遇火焰时会发生闪火现象；若温度继续升高，挥发的气态物质继续增加，在遇火焰时会发生燃烧（持续燃烧时间达5s以上）。 指标： 闪点—沥青开始出现闪火现象时的温度。 燃点—沥青产生燃烧时的温度。 四、石油沥青的标号及质量标准 四、石油沥青的标号及质量标准 四、石油沥青的标号及质量标准 五、石油沥青在工程中的应用 第二节