《道路建筑材料》课件-6.1.4沥青组成及结构

沥青面层材料性能检测教学内容

原材料性能检测（知识点：沥青组成及结构）1元素组成石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧，硫，氮）的衍生物组成的混合物，它的分子表达通式为CnH2n+aObScNd。化学组成主要是碳（80%～87%）、氢（10%～15%），其次是非烃元素，如氧、硫、氮等（<3%）。此外，还含有一些微量的金属元素，如镍、钒、铁、锰、镁、钠等，但含量都极少，约为几个至几十个ppm(百万分之一)。由于石油沥青化学组成结构的复杂性，工程上常将沥青所含烃类化合物中化学性质相近的成分归类分析，从而划分为若干组，即用组分进行分析。2组分分析1.三组分分析法石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂、沥青质三个组分。油分：是沥青中分子量最小和密度最小的组分，呈淡黄色至红褐色的油状液体。赋予石油沥青以流动性。可溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氯化碳和丙酮等有机溶剂，但不溶于酒精。树脂：分子量比油分大，呈黄色至黑褐色的油状液体。大部分属于中性树脂，赋予沥青以粘结性、塑性和可流动性。可溶于三氯甲烷、苯、汽油等有机溶剂。沥青质：分子量比树脂更大，呈深褐色至黑色固态无定形体（固体粉末）。决定石油沥青温度敏感性、粘性。可溶于三氯甲烷、二硫化碳等有机溶剂，染色力强，对光的敏感性强，感光后不溶。3组分分析2.四组分分析法⑴沥青质；⑵饱和分；⑶芳香分；⑷胶质。

一般认为，油分使沥青具有流动性，树脂使沥青具有塑性，树脂中含有少量的酸性树脂，是一种表面活性物质，能增强沥青与集料的吸附性，沥青质可以提高沥青的粘结性和热稳定性。沥青质

提高热稳定性和粘滞性。饱和分芳香分胶质

赋予胶体稳定性，提高粘附性及可塑性。油分赋予沥青流动性。4蜡的危害3.沥青的含蜡量由于沥青中蜡的存在，在高温时使沥青容易发软，导致沥青的高温稳定性降低，出现车辙。同样低温时会使沥青变得脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝。此外，蜡会使沥青与石料的粘附性降低，在水分作用下，使沥青和集料产生剥落现象，造成路面损坏，更严重的是，含蜡量高的沥青会使路面抗滑性降低，从而直接影响行车安全。5胶体理论1.胶体理论

以沥青质为胶核，胶质被吸附在表面，并逐步向外扩散形成胶团，胶团再分散于饱和分和芳香分中。2.胶体的结构类型根据沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，可以形成不同的胶体结构。沥青的胶体结构，可分为下列三个类型：⑴溶胶型结构（直馏沥青多属于溶胶型）。⑵溶-凝胶型结构（半氧化沥青或者是溶剂沥青多属于溶凝胶）。⑶凝胶型结构（氧化沥青多属于凝胶型）。63.三种胶体结构类型的特点a.溶胶型沥青沥青质分子量小、含量较低，胶体能完全溶解在分散介质中，胶团相互吸引力较小，能在分散介质粘度范围许可内自由运动的结构，这类沥青黏滞性小，流动性和塑性较好，开裂后自愈合能力较强，但温度敏感性高，温度稳定性较差。b.溶凝胶型沥青沥青质含量适当，胶团数量增多，胶体中胶团浓度增加，胶团距离相互靠近，之间有一定的吸引力，是一种介于溶胶和凝胶之间的结构，这类沥青在高温时具有较低的感温性，在低温时具有较好的变形能力。c.凝胶型沥青沥青质含量很高，胶团数量进一步增加，胶团距离相互靠近，形成网络，相互吸引力增强，分散介质在胶团网络中成为分散相的结构。这类沥青粘弹性较高，温度敏感性较小，开裂后自愈合能力较差，流动性和塑性较低，有好的感温性，但是低温变形能力较差。结构类型7结构类型许多研究表明，饱和分不能过多，否则导致芳香分少，不能形成稳定的胶体分散体系，芳香分有利于提高沥青的芳香度，使沥青易于稳定，胶体本身具有良好的塑性和粘附性，是沥青中不可少的组分，能够使沥青稳定的溶于胶体体系中，沥青质的存在对改善沥青的高温稳定性有利，但是沥青质含量过高，会降低沥青的延度。综上所述，优质沥青应该是化学组分适当（沥青质、胶质、饱和分和芳香分比例合适），蜡含量少，化学结构环数多，特别是芳香烃环数多，烷侧链较少的溶凝胶结构的沥青。8a、溶胶型结构

b、溶－凝胶型结构

c、凝胶型结构结构类型4.胶体结构类型的判定