土木工程材料 教学课件 ppt 作者 程云虹 陈四利 主编 丛树民 副主编第7章 沥青及沥青混合料.ppt

2011-09 第七章 沥青及沥青混合料 一、沥青材料 沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫等）衍生物组成的极其复杂的混合物。 在常温下呈现黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。 沥青按产源可分为地沥青（包括天然沥青、石油沥青）和焦油沥青（包括煤沥青、页岩沥青等）。 土木工程中主要应用石油沥青，另外还使用少量煤沥青。 1.石油沥青的组分与结构 石油沥青是石油原油经蒸馏提炼出各种轻质油（如汽油、煤油、柴油等）及润滑油以后的残留物，或再经加工而得到的产品。 （1）石油沥青的组分 从使用角度出发，将沥青中化学成分和物理性质相近，且具有某些共同特征的部分，划分为若干个化学成分组，这些组称为组分，并进行组分分析，以研究这些组分与工程性质之间的关系。 不同组分对石油沥青性能的影响不同。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；地沥青质决定沥青的耐热性、粘性和脆性，其含量越多，软化点越高，粘性越大，越硬脆。 （2）石油沥青的结构 在沥青中，油分与树脂互溶，树脂浸润地沥青质，在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。因此，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。 在这个分散体系中，分散相为吸附部分树脂的地沥青质，分散介质为溶有树脂的油分。 当地沥青质含量相对较少时，油分和树脂含量相对较高，胶团外膜较厚，胶团之间相对运动较自由，这时沥青形成的胶体结构称为溶胶结构。 当地沥青质含量较多而油分和树脂较少时，胶团外膜较薄，胶团靠近聚集，移动比较困难，这时沥青形成的胶体结构称为凝胶结构。 当地沥青质含量适当，并有较多的树脂作为保护膜层时，胶团之间保持一定的吸引力，这时沥青形成的胶体结构称为溶胶-凝胶结构。 具有溶胶结构的石油沥青粘性小，流动性大，开裂后自行愈合能力较强，但对温度的敏感性强，温度过高时易发生流淌。 具有凝胶结构的石油沥青弹性和粘结性较高，温度稳定性较好，但塑性较差。 溶胶-凝胶型石油沥青的性质介于溶胶型和凝胶型两者之间。 2.石油沥青的主要技术性质 （1）粘滞性（粘性） 粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，它反映石油沥青在外力作用下抵抗变形的能力。 常表现为沥青的软硬程度或稀稠程度。 液体石油沥青的粘滞性用标准粘度指标表示，它表征液体沥青在流动时的内部阻力。 在标准粘度计中，于规定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流出50ml体积所需的时间。 对于半固体或固体的石油沥青则用针入度指标表示，它反映石油沥青抵抗剪切变形的能力。 针入度是在规定温度（25℃）条件下，以规定质量（100g）的标准针，在规定时间（5s）内贯入试样中的深度（以1/10mm计）。 （2）塑性 塑性是指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，仍保持变形后的形状的性质。 石油沥青的塑性用延度表示。 沥青试样制成∞字形标准试样（中间最小截面积为1cm2），在规定的拉伸速度（5cm/min）和规定温度（5℃，10℃，15℃，25℃等）下拉断时的伸长长度，以cm为单位。 （3）温度敏感性 温度敏感性（温度稳定性）是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。 石油沥青的温度敏感性常以软化点或针入度指数表示。 ①软化点 规定其中某一状态作为从固态转到粘流态（或某一规定状态）的起点，相应的温度称为沥青软化点。 通常采用环与球法测定沥青软化点。 ②针入度指数 根据大量试验结果，沥青针入度的对数（lgP）与温度（T）具有线性关系： lgP = A · T + K 可以用直线斜率A来表征沥青的温度敏感性，故称A为针入度温度敏感性系数。 为了计算A值，可以根据已知25℃时的针入度值P（25℃，100g，5s）和软化点TRB，并假设软化点时的针入度值为8