《建筑材料》教案(第九章)专用课件.ppt

《建筑材料》教案 第九章 沥青及沥青混合料 建筑工程系 主讲教师：李棱雪 人类很早以前就知道利用天然的沥青作为水工建筑物的胶结材料。大约在5000多年以前，人类开始将沥青用于水利工程和结构物的防水材料。在尼罗河与印度河之间，特别是在幼发拉底河与底格里斯河流域及支流地区，沥青被用于水利工程。在欧洲，沥青用于水利工程的第一个例子是1893年在意大利修建的海拔约1900m、高18m的Diga di Codelago填筑坝，它有一层防护浆砌石块垫板的5cm厚沥青玛蹄脂护面。现在，5000多年前在伊拉克修建的著名的“通天塔”塔壁上的沥青砂浆依然存在。从19世纪开始，在欧洲就采用一种原油中密度最大的石油沥青与矿物质的混合物用做路面材料。 1）作为胶凝材料，沥青与矿物质材料的黏结性能好，能够将粒状的砂石骨料黏结为一个整体，并具有一定的强度。 2）与水泥相比，沥青具有憎水性，水不容易进入沥青混凝土的内部，同时沥青具有一定的塑性，能适应基体材料的变形，连续性好，这些特点使得沥青混凝土适用于水工结构物。沥青混凝土属于柔性材料，对于冲击荷载具有缓冲能力，所以适合做路面材料。 3）沥青材料的抗蚀性强，能抵抗酸、碱、盐类物质的侵蚀。 4）沥青材料的最大弱点是其性质随温度变化的不稳定性，并且和其他有机材料相同，在长期的大气因素作用下容易老化变质。 9.1 沥青材料 沥青材料——是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。常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。 9.1.1石油沥青 1.石油沥青生产工艺与产品类别 调和沥青：采用两种（或两种以上）不同稠度（或其他技术性质）的沥青，按选定的比例互相调配后，得到符合要求稠度的沥青产品，称为“调和沥青”。 乳化沥青：将沥青加热至流动态，经过高速离心、剪切、冲击等机械作用，沥青会形成微粒，分散于有乳化剂的水中，变为乳清溶液,称为“乳化沥青”。是一种流动性好的道路建筑材料。 {乳化剂的作用是：当它分散在分散质的表面时，形成薄膜或双电层，可使分散相带有电荷，这样就能阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。 乳化剂的作用机理：乳化剂通常是表面活性剂，分子结构中包含有亲水部分与疏水部分。混和两种不相容的液体时，通过高剪切力可以混合均匀，但这种分散状态是不稳定的，加入乳化剂可以大大降低不相容相界面间的自由能，同时通过立体位阻或静电排斥防止分散粒子之间的聚结，从而稳定乳液。} 混合沥青：适当比例的煤沥青与石油沥青混合而成一种稳定的胶体，称为“混合沥青”。 2.石油沥青组分 由于其化学成分复杂，为便于分析和实用，常将其物理、化学性质相近的成分归类为若干组，称为组分。 不同的组分对沥青性质的影响不同。 常见有三组分和四组分分法 （1）、通常将沥青分为油分、树脂质和沥青质三组分组成，此外，沥青中常含有一定量的固体石蜡。 油分赋予沥青以流动性，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。　　树脂又分为中性树脂和酸性树脂，中性树脂使沥青具有一定塑性、可流动性和粘结性，其含量增加，沥青的粘聚力和延伸性增加。沥青树脂中还含有少量的酸性树脂，它是沥青中活性最大的部分，能改善沥青对矿质材料的浸润性，特别是提高了与碳酸盐类岩石的粘附性，增加了沥青的可乳化性。　　沥青质决定着沥青的粘结力、粘度和温度稳定性，以及沥青的硬度、软化点等。沥青质含量增加时，沥青的粘度和粘结力增加，硬度和温度稳定性提高。 其他成分： 还有少量碳素质和焦油质，黑色固体，降低塑性、粘性，增加老化程度，但是含量少。 石蜡：它会降低石油沥青的粘结性、低温塑性和温度稳定性。所以石蜡是石油沥青的有害成分。采用盐处理法等处理多腊石油可使石油沥青的软化点提高，针入度降低，性质得到改善，使之达到使用要求。 三组分分析的优点是组分界限很明确，组分含量能在一定程度上说明它的工程性能，但是它的主要缺点是分析流程复杂，分析时间很长。 （2）四组分分析法：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。 　按照四组分分析法，各组分对沥青性质的影响，根据科尔贝特的研究认为：饱和分含量增加，可使沥青稠度降低（针入度增大）；树脂含量增大，可使沥青的延性增加；在有饱和分存在的条件下，沥青质含量增加，可使沥青获得低的感温性；树脂和沥青质的含量增加，可使沥青的粘度提高。 3.石油沥青的胶体结构 在石油沥青中，油分与树脂互溶，树脂浸润地沥青质。因此，石油沥青是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂后形成胶团，无数胶团分散在油分中而形成的胶体结构。 ? 温度也是影响石油沥青结构的重要因素。因为沥青中的某些成分，特别是树脂中的某些成分的温度敏感性较强