第五章沥青与沥青混合料.ppt

木工程材料第五章沥青及沥青混合料 在土木工程中，沥青是广泛使用的防水材料和防腐材料，主要有用于屋面、地面、地下结构的防水以及木材、钢材的防腐；在道路工程中，沥青是广泛应用的路面结构胶结材料，沥青与不同组成的矿质集料按比例配合后可以建成不同结构的沥青路面。 沥青的分类 沥青材料是由分子结构极复杂的高分子碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）衍生物组成的、黑色或深褐色、不溶于水而几乎全溶于二硫化碳的非晶态有机材料混合物。分地沥青和焦油沥青两大类，其分类如下所示。 沥青是一种憎水性的有机胶结材料，常温下呈固体、半固体和粘性液体。沥青具有良好的不透水性、粘结性、塑性、抗冲击性、耐化学侵蚀及电绝缘性等。沥青能与砂、石、砖、混凝土、木材、金属等材料牢固的粘结在一起，具有良好的耐腐蚀性。 第一节 石油沥青 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，这些渣油都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得到粘稠沥青。 根据其主要技术性能指标和用途的差别可分为以下三类：? ? （1)道路石油沥青 它是主要用于路面工程的沥青，通常为直馏沥青或氧化沥青；? ? （2)建筑石油沥青 它是土建工程中用于防水、防腐的沥青，通常为氧化沥青；? ? （3)普通石油沥青 它是含石蜡较多的直馏或氧化沥青，一般不单独使用。 石油沥青常温下为固体，使用时可以加热成塑性流体状态，以便施工应用。或为满足工程的需要，在粘稠沥青中掺加煤油或汽油等挥发速度较快的稀释油，这种用快速挥发溶剂作稀释剂的沥青，称为中凝液体沥青或快凝液体沥青。 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、节约能源以减少环境负荷，可将沥青分散于有乳化稳定剂的水中而形成乳化沥青。 为得到不同稠度的沥青，也可以用硬的沥青与软的沥青(粘稠沥青或慢凝液体沥青) 以适当比例调配，称为调合沥青。按照比例个同，所得成品可以是粘稠沥青，也可以是慢凝液体沥青。 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。其中碳氢比（即分子中碳原子个数与氢原子个数的比值）在一定程度上决定了沥青在常温下的物理状态，碳氢比高的分子表现出较高的稠度。 石油沥青主要为可溶于二硫化碳的碳氢化合物的半固体粘稠状物质。沥青化学组分十分复杂，具有同分异构的特点，其化学组成相同，物理力学性质却相差悬殊，难以根据分子类型或结构来划分，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”。 我国现行标准JTJ 052－2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定有三组分和四组分两种分析方法。 三组分分析法：三组分分析法是将石油沥青分离为: 油分、树脂和沥青质三个组分。 四组分分析法是将沥青分离为沥青质、饱和分、芳香分和胶质。 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。油分多，则沥青流动性大，粘性小，温度感应性大，油分含量的多少直接影响沥青的柔软性、抗裂性及施工难度。油分在一定条件下可以转化为树脂甚至沥青质。 (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（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，硬度和温度稳定性提高，塑性降低，脆性增加。 另外