沥青材料教学课件.ppt

1、6.1 沥青材料沥青材料1.1.分类分类:沥青沥青地沥青地沥青 焦油沥青焦油沥青天然沥青：石油在自然条件下，长时天然沥青：石油在自然条件下，长时间经受地球物理因素作用形成的产物间经受地球物理因素作用形成的产物 石油沥青石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而：石油经各种炼制工艺加工而得的沥青产品得的沥青产品 煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经再加工后得到煤沥青再加工后得到煤沥青 页岩沥青：页岩炼油工业的副产品页岩沥青：页岩炼油工业的副产品 广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。土木工程建筑土木工程建筑主要应用石油沥青主要

2、应用石油沥青。6.1.16.1.1沥青的分类与组成结构沥青的分类与组成结构组分组分名称名称颜色颜色溶剂溶剂在石油沥青在石油沥青中的含量中的含量作用作用备注备注油分油分淡黄至红淡黄至红褐色液体褐色液体溶于大多数有机溶于大多数有机溶剂但不溶于酒溶剂但不溶于酒精精40%40%60%60%使沥青具使沥青具有流动性有流动性沥青中最沥青中最轻的组分轻的组分树脂质树脂质红褐色的红褐色的粘稠半固粘稠半固体体汽油、苯等有机汽油、苯等有机溶剂溶剂15%15%30%30%使沥青具使沥青具有塑性与有塑性与黏结性黏结性沥青质沥青质黑色固体黑色固体粉末粉末不溶于汽油、酒不溶于汽油、酒精精10%10%30%30%决定石油决

3、定石油沥青的温沥青的温度稳定性度稳定性和粘性和粘性含量越多，含量越多，沥青软化沥青软化点越高，点越高，脆性越大脆性越大2.2.沥青（石油沥青）的组成结构沥青（石油沥青）的组成结构（1 1）化学组分：）化学组分：（2）沥青的胶体结构沥青的胶体结构1)溶胶型结构溶胶型结构（沥青质沥青质10%)10%)2)凝胶型结构凝胶型结构（沥青质（沥青质30%)30%)3)溶凝胶型结构溶凝胶型结构 介于二者之间介于二者之间特点：流动性大特点：流动性大,塑性好塑性好 自愈合力强自愈合力强 高温稳定性差高温稳定性差特点：弹性和粘性好，特点：弹性和粘性好，高温稳定性好高温稳定性好 流动性和塑性低，流动性和塑性低，自愈

4、合力差自愈合力差 低温脆性低温脆性6.1.2 沥青的主要技术性质及测试方法沥青的主要技术性质及测试方法 粘滞性粘滞性 塑性塑性 温度敏感性温度敏感性 大气稳定性（耐久性）大气稳定性（耐久性）安全性安全性 1.1.粘滞性粘滞性 沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能 力，简称为粘性力，简称为粘性.反映在外力作用下抵抗变形的能力反映在外力作用下抵抗变形的能力 条件粘度条件粘度 针入度针入度（粘稠石油沥青）（粘稠石油沥青）粘度粘度（液体石油沥青）（液体石油沥青）一一.石油沥青的主要性质与测试方法石油沥青的主要性质与测试方法（1 1）针入度）针入度1 1）针入

5、度的定义）针入度的定义在规定温度条件下，以规定质量的在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青试标准针经过规定的时间贯入沥青试样的深度，样的深度，单位：单位：0.1mm0.1mm。常用试验条件：常用试验条件：规定温度：规定温度：2525 标准针质量：标准针质量：100g100g 贯入时间：贯入时间：5s5s2 2）表示方法）表示方法：P P（2525，100g100g，5s5s）。3 3）表征意义：）表征意义：针入度值愈大，粘度愈小。针入度值愈大，粘度愈小。标号：标号：9090号沥青，针入度范围为号沥青，针入度范围为8080（.mmmm）110110号沥青，针入度范围为号沥青，

6、针入度范围为1001002 2（.mmmm）（2 2）粘）粘度度在规定温度条件下，在规定温度条件下，规定直径的孔口流出规定直径的孔口流出50cm3沥青所需沥青所需的时间的时间2.2.塑性塑性（1 1）延度）延度 延度延度将沥青试样制成将沥青试样制成8 8字形标准试件，采用延度仪，字形标准试件，采用延度仪，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cmcm。规定条件为：试验温度有规定条件为：试验温度有00、1515、2525三种；三种；拉伸速度有拉伸速度有1 cm/min1 cm/min、5cm/min5cm/min两种。两种。（2 2）延度的表

7、示方法：）延度的表示方法：D D（T T，v v）（3 3）延度的意义）延度的意义 延度大，塑性好，有利于低温变形。延度大，塑性好，有利于低温变形。延度值降低，含蜡量增加延度值降低，含蜡量增加 3.3.温度敏感性温度敏感性 （1 1）软化点）软化点 （2 2）针入度指数）针入度指数 （1 1）软化点）软化点1 1）定义）定义沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条件粘度。沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条件粘度。2 2）测定方法）测定方法 注意：初始温度注意：初始温度55 加热速度为加热速度为5/min5/min 3 3）软化点的意义）软化点的意义 软化点越高，温度稳定性好。软化点越高，

8、温度稳定性好。针入度是规定温度下测沥青条件粘度，针入度是规定温度下测沥青条件粘度，软化点是达到规定条件粘度时的温度。软化点是达到规定条件粘度时的温度。因此，软化点既反映沥青温度稳定性，因此，软化点既反映沥青温度稳定性，又能量度沥青粘度。又能量度沥青粘度。石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性 表征这三项性质的表征这三项性质的三大指标三大指标为：为：针入度、延度、软化点针入度、延度、软化点 评价粘稠石油沥青技术性质评价粘稠石油沥青技术性质 最常用最常用的经典指标的经典指标4 4、大气稳定性、大气稳定性定义：定义：老化过程：老化过程：在大气的长期作用下，抵抗老化的性能

9、。在大气的长期作用下，抵抗老化的性能。低分子量物质低分子量物质 高分子量物质高分子量物质光、氧、热、水等作用光、氧、热、水等作用案例分析案例分析 现象：现象：某施工队熬制石油沥青准备作地下防水，某施工队熬制石油沥青准备作地下防水，由于沥青碎块的平均尺寸为由于沥青碎块的平均尺寸为20 cm，工程量较大，工程量较大，因此加热的时间较长，保温的时间亦较长。施工因此加热的时间较长，保温的时间亦较长。施工后发现其效果不够理想，特别是沥青的塑性明显后发现其效果不够理想，特别是沥青的塑性明显下降。请分析原因。下降。请分析原因。分析分析:沥青与空气接触会逐渐氧化，沥青与空气接触会逐渐氧化，温度越高，时间越长氧

10、温度越高，时间越长氧 化越快。当温度在化越快。当温度在100100以上时，每增加以上时，每增加1010，氧化率约提，氧化率约提高高1 1倍，且使一些组分蒸发。为此，熬制沥青应先将其破碎倍，且使一些组分蒸发。为此，熬制沥青应先将其破碎为为10 cm10 cm以下的碎块，缩短熬制时间，且熬好后尽可能于以下的碎块，缩短熬制时间，且熬好后尽可能于8 h8 h内用完。若用不完，应于新熬材料混合使用，内用完。若用不完，应于新熬材料混合使用，必要时作性能检查。必要时作性能检查。5.5.其他性质其他性质（1 1）溶解度：）溶解度：反映沥青中起粘结作用的有效成分反映沥青中起粘结作用的有效成分含量。含量。（2 2

11、）安全性：）安全性：闪点闪点 燃点燃点（3 3）含蜡量：）含蜡量：（4 4）粘附性：）粘附性：沥青路面坑洞沥青路面坑洞沥青路面坑洞沥青路面坑洞沥青路面坑洞沥青路面坑洞案例分析案例分析 我家在河北中部。每到冬天，家附近我家在河北中部。每到冬天，家附近的沥青路面总会出现一些裂缝，裂缝的沥青路面总会出现一些裂缝，裂缝大多是横向的，且几乎为等距离间距大多是横向的，且几乎为等距离间距的，在冬天裂缝尤其明显。此路段路的，在冬天裂缝尤其明显。此路段路基很结实，路面没有明显塌陷，而且基很结实，路面没有明显塌陷，而且这种原因一般只会引起纵向裂缝。因这种原因一般只会引起纵向裂缝。因此，填土未压实，路基产生不均匀沉

12、此，填土未压实，路基产生不均匀沉陷或冻胀作用的可能性可以排除。马陷或冻胀作用的可能性可以排除。马路在家附近，平时很少见有重型车辆，路在家附近，平时很少见有重型车辆，负载过大的车辆经过，而且路面没有负载过大的车辆经过，而且路面没有明显塌陷。况且如果因强度不足而引明显塌陷。况且如果因强度不足而引起的裂缝应大多是网裂和龟裂，而此起的裂缝应大多是网裂和龟裂，而此裂缝大多横向，有少许龟裂。由此可裂缝大多横向，有少许龟裂。由此可知不是路面强度不足，负载过大所致。知不是路面强度不足，负载过大所致。二二.石油沥青的技术要求石油沥青的技术要求1 1、建筑石油沥青的标准与选用、建筑石油沥青的标准与选用工程性质、施

13、工方法、环境温度工程性质、施工方法、环境温度试验项目试验项目1010号号3030号号4040号号 针入度（针入度（2525，100g,5s100g,5s）/0.1mm/0.1mm101025252626353536365050 延度（延度（2525，5cm/min5cm/min）不小于不小于 /cm/cm1.51.52.52.53.53.5 软化点（环球法）软化点（环球法）不小于不小于 /959575756060 溶解度（三氯乙烯、四氯化碳、溶解度（三氯乙烯、四氯化碳、苯）不小于苯）不小于 /%/%99.599.5 蒸发损失蒸发损失试验试验（163163、5h5h）质量损失质量损失不大于不大于

14、 /%/%1 1 针入度比针入度比不小于不小于 /%/%6565 闪点（闪点（COCCOC）不小于不小于 /230230请比较下列请比较下列A A、B B两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合点测定值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适，请讨论。适，请讨论。观察与讨论讨论表表6-8 6-8 两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值编号编号针入度针入度/0.01mm/0.01mm(25(25，100g100g，5s)5s)延度延度/cm/cm(25(25，5

15、cm/min)5cm/min)软化点软化点/A A30305 57272B B22222.52.5101101讨论：宜用宜用B B石油沥青，一般屋面用沥青石油沥青，一般屋面用沥青应比当地屋面可能达到的最高温度高应比当地屋面可能达到的最高温度高出出20202525，亦即比当地最高温度高，亦即比当地最高温度高出出5050左右。南方炎热地区气温相当左右。南方炎热地区气温相当高，高，A A沥青软化点较低，难以满足要沥青软化点较低，难以满足要求，夏季易流淌。可选求，夏季易流淌。可选B B，但，但B B沥青延沥青延伸度较小，在严寒地区不宜使用，否伸度较小，在严寒地区不宜使用，否则易出现脆裂现象。则易出现脆

16、裂现象。2 2、道路石油沥青的技术要求、道路石油沥青的技术要求 “重交通量道路石油沥青技术要求重交通量道路石油沥青技术要求”及及“中、轻交通量中、轻交通量道路石油沥青技术要求道路石油沥青技术要求”两个等级。两个等级。表表6-5 6-5 表表6-66-63 3、液体石油沥青的技术要求、液体石油沥青的技术要求 可以是油分含量较高的直馏沥青，也可以是稀可以是油分含量较高的直馏沥青，也可以是稀释剂稀释剂稀 释后的粘稠沥青释后的粘稠沥青 快凝快凝AL(R)、中凝、中凝AL(M)和慢凝和慢凝AL(S)案例分析 概况：概况：液体石油沥青粘度小，流动性好，涂刷在混凝土、液体石油沥青粘度小，流动性好，涂刷在混凝

17、土、砂浆或木材等基面上，能很快渗入基层孔隙，待溶剂挥发砂浆或木材等基面上，能很快渗入基层孔隙，待溶剂挥发后，便与基面牢固结合。一方面使基面呈憎水性，另一方后，便与基面牢固结合。一方面使基面呈憎水性，另一方面有利于粘结同类防水材料。它于常温下使用，作为防水面有利于粘结同类防水材料。它于常温下使用，作为防水工程底层，故也称冷底子油。某施工队用煤油和含蜡较高工程底层，故也称冷底子油。某施工队用煤油和含蜡较高的沥青配制液体石油沥青，涂后发现粘结性甚差，请分析的沥青配制液体石油沥青，涂后发现粘结性甚差，请分析原因。原因。分析：分析：配制液体石油沥青不能使用高蜡沥青，石蜡既配制液体石油沥青不能使用高蜡沥青

18、，石蜡既不易凝固，又不易熔化为液体。石蜡含量越高，沥青不易凝固，又不易熔化为液体。石蜡含量越高，沥青的粘结力越差。还需说明的是，亦不宜使用高软化点的粘结力越差。还需说明的是，亦不宜使用高软化点的沥青配液体石油沥青。因沥青的软化点高，则在溶的沥青配液体石油沥青。因沥青的软化点高，则在溶剂中不易溶化，溶融温度亦较高剂中不易溶化，溶融温度亦较高，调配时不安全。调配时不安全。三三 煤沥青煤沥青 煤沥青与石油沥青相比，在技术性质上有下列煤沥青与石油沥青相比，在技术性质上有下列差异：差异：（1 1）温度稳定性较差。）温度稳定性较差。（2 2）气候稳定性较差。）气候稳定性较差。（3 3）含较多游离碳，塑性差

19、）含较多游离碳，塑性差 （4 4）含蒽酚，有毒性和臭味，适于防腐）含蒽酚，有毒性和臭味，适于防腐 （3 3）与矿质集料的粘附性较好。）与矿质集料的粘附性较好。树脂树脂 耐寒性、耐热性、粘性耐寒性、耐热性、粘性 橡胶橡胶 高温变形性高温变形性 低温柔顺性低温柔顺性 填料填料 粘性、耐热性、温度稳定性粘性、耐热性、温度稳定性二、沥青的改性二、沥青的改性沥青沥青6.1.3 沥青的掺配、改性及主要沥青制品沥青的掺配、改性及主要沥青制品一、沥青的掺配一、沥青的掺配 原则：同源掺配原则：同源掺配6.1.3 沥青的掺配、改性及主要沥青制品沥青的掺配、改性及主要沥青制品 三三.乳化沥青的应用乳化沥青的应用 1

20、.1.优点：冷态施工，节约能源优点：冷态施工，节约能源 便利施工，节约沥青便利施工，节约沥青 保护环境，保障健康保护环境，保障健康2.2.种类：建筑防水用乳化（石油沥青针入度为种类：建筑防水用乳化（石油沥青针入度为10103030）；路用乳化沥青（针入度为路用乳化沥青（针入度为100100300 300）3.3.应用：应用：路面的保护层结构、修补路面，路面抗滑表层。路面的保护层结构、修补路面，路面抗滑表层。四、主要沥青制品四、主要沥青制品 1.1.冷底子油冷底子油2.2.沥青胶沥青胶6.1.3 沥青的掺配、改性及主要沥青制品沥青的掺配、改性及主要沥青制品小结小结沥青材料沥青材料分类分类掺配、主要产品掺配、主要产品技术性质技术性质温度敏感性温度敏感性塑性塑性大气稳定性大气稳定性安全性安全性粘滞性粘滞性l针入度针入度l软化点软化点l延度延度最常用经典指标最常用经典指标如何选用沥青？如何选用沥青？