《土木建筑工程材料》 课件8.2沥青

沥

青石油沥青煤沥青改性沥青其他沥青

一、石油沥青1、石油沥青的分类按主要用途道路石油沥青建筑石油沥青普通石油沥青按原油基属石蜡基沥青环烷基沥青中间基沥青按常温稠度粘稠沥青液体沥青2、石油沥青的组分与结构（1）石油沥青的组分油分：最轻组分，赋予沥青流动性；树脂：粘稠状物体，使沥青具有良好的塑性和黏性；地沥青质：固体粉末，决定沥青的耐热性、黏性和脆性，含量愈多，软化点愈高，黏性愈大，愈硬脆。

④石蜡：降低黏结性、塑性、温度稳定性和耐热性(有害组分)⑤沥青碳、似碳物：降低黏结力，低温抗裂性差。（2）石油沥青的胶体结构溶-凝胶型结构油分和树脂含量较高地沥青质含量较少流动性大塑性好温度稳定性差黏性小地沥青质含量较多油分和树脂较少高温稳定性较好弹性和黏性大塑性较差地沥青质含量适当并有较多的树脂作为保护层膜大部分优质道路沥青均配成溶～凝胶型结构，具有黏弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。溶胶型结构凝胶型结构2、石油沥青的组分与结构3、石油沥青的技术性质（1）防水性（2）物理特征常数密度热胀系数介电常数溶解度通常用相对密度，即在规定温度下，沥青质量与同体积水质量的比值。粘稠沥青的相对密度在0.96～1.04g/cm3范围内波动沥青在温度升高1℃时长度或体积的变化，分别称为线胀系数和体胀系数，统称为热胀系数。沥青路面的开裂与沥青混合料的热胀系数密切相关含蜡沥青，当温度降低时，蜡从液态转变为固态，导致比热容急剧增加，从而使沥青的热胀系数发生突变，这种变化易导致路面开裂指沥青作为介质时，平行板电容器的电容与同样条件下真空中平行板电容器的电容之比。通常在2.6-3.0之间，沥青的介电常数与沥青使用的耐久性、抗滑性有关。指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率。用以限制有害不溶物含量，不溶物会降低沥青的黏结性。

内部阻碍相对流动的一种特性,反映在外力作用下抵抗变形的能力。反映沥青软硬、稀稠的程度。是划分沥青牌号的主要技术指标。3、石油沥青的技术性质（3）黏滞性（黏性）液体石油沥青用黏滞度指标表示表征液体沥青在流动时的内部阻力100g半固体或固体石油沥青用针入度指标表示反映石油沥青抵抗剪切变形能力时间越长，黏性越大针入度越小，黏性越大影响因素：地沥青质含量高粘滞性增大黏滞性减小温度升高时受外力作用，变形但不破坏，外力除去，变形保持。塑性小的沥青，低温下易开裂；塑性大的沥青，不易开裂，且具有自愈性，防水性也好。塑性（延性）用延度表示。3、石油沥青的技术性质（4）塑性（延性）试验温度25℃拉伸速度5cm/min延度越大，塑性越好影响因素：树脂含量越高塑性越好塑性增大温度升高时黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能；用软化点来衡量。固态转变为膏体的温度。3、石油沥青的技术性质（5）温度敏感性3.5g可加入滑石粉、石灰石粉或其它矿物填料减少沥青的温度敏感性。软化点越高，稳定性越好影响因素：地沥青质增多温度敏感性降低温度敏感性越大含蜡量越多沥青材料在低温下，受到瞬时荷载作用时，抵抗脆性破坏的能力。测定：弗拉斯脆点试验，将0.4g的沥青试样涂在一个标准的金属片上摊成薄层，置于脆点仪内，摇动脆点仪曲柄，能使涂有沥青薄层的金属片产生弯曲。随着制冷剂温度以1℃/min的速度降低，沥青薄层的温度随之降低，当降低至某一温度时，沥青薄层在规定弯曲条件下产生脆断时的温度即为沥青的脆点。在工程实际应用中，要求沥青具有较高的软化点和较低的脆点，否则容易发生沥青材料夏季流淌或冬季变脆甚至开裂等现象3、石油沥青的技术性质（6）脆性沥青脆点越低，低温抗裂性越好石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素长期综合作用下抵抗老化的性能。老化原因：油分→树脂→地沥青质评价方法：（在160℃下加热蒸发5h）沥青老化3、石油沥青的技术性质（7）大气稳定性蒸发损失百分率愈小，蒸发后针入度比愈大，沥青大气稳定性愈好，老化愈慢。闪点：指加热沥青产生的气体和空气的混合物在规定条件下与火焰接触，初次产生蓝色闪光时的温度。闪点高低，关系到运输、贮存和加热使用等的安全。燃点：继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度；针入度、延度、软化点是评价黏稠石油沥青技术性质最常用的三大指标。3、石油沥青的技术性质（8）施工安全性闪点和燃点越高，表示施工使用的安全性就越高由于现场条件复杂，因素多变，石油沥青的选用无法一概而论，因此遵循一个原则,根据工程类别、所处工程部位、当地气候条件合理选用不同种类。满足条件时尽可能选用较高牌号。建筑石油沥青屋面用沥青道路石油沥青4、石油沥青的选用——《建筑石油沥青》GB/T494-2010——《公路沥青路面施工技术规范》JTGF40-2004——《重交通道路石油沥青》GB/T15180-2010注意:同属石油沥青或同属煤沥青（或煤焦油）才可掺配。Q1—较软沥青掺配的比例（%）；Q2—较硬沥青掺配的比例（%）；T1—较软沥青软化点（℃）；T2—较硬沥青软化点（℃）。T—要求配制沥青软化点（℃）；一种沥青不能满足施工的软化点时，可用两种或三种沥青进行掺配，但应注意遵循同源原则。5、石油沥青的掺配

二、煤沥青烟煤干馏得到的煤焦油，经分馏加工提取以后所得残渣。应用：用于地下防水层或作防腐材料等。组分：油分、树脂和游离碳1、化学组成和结构特点结构：和石油沥青类似，是胶体分散系，游离碳和硬树脂组成的胶体微粒为分散相，油分为分散介质，而树脂为保护介质，它吸附于固态分散胶粒周围，逐渐向外扩散，并溶解于油分中，使分散系形成稳定的胶体物质。①

油分：与石油沥青中的油分类似，赋予沥青流动性；②

树脂：软树脂类似于石油沥青中的树脂,使沥青具有良好的塑性和黏性；

硬树脂类似于石油沥青中的沥青质,增加沥青的粘滞性③

游离碳：相当于石油沥青中的沥青质,增加沥青的黏滞性，提高其热稳定性。三、其他沥青温度稳定性较差，因含可溶性树脂多，受热易软化，温度稳定性差。因此,加热温度和时间都要严格控制，更不宜反复加热，否则易引起性质急剧恶化。大气稳定性较差，含不饱和碳氢化合物等易挥发性和化学稳定性差的成分较多，在热、阳光和氧气等长期综合作用下，煤沥青的组成变化较大，易老化变脆。塑性差，含有较多的游离碳，容易变形而开裂。耐腐蚀性好，因含酚、萘、蒽等有毒物质，防腐蚀能力较强，故适用于木材的防腐处理。又因酚易溶于水，故防水性不及石油沥青。与矿质集料的粘附性较好，煤沥青组分中含有酸、碱性物质较多，它们都是极性物质，赋予煤沥青较高的表面活性和较好的粘附力，对酸、碱性集料均能较好地粘附。2、技术性质

三、改性沥青1、氧化沥青氧化改性是在250℃～300℃高温下，向残留沥青或渣油中吹入空气，通过氧化作用和聚合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度和软化点，从而改善沥青的性能。工程中使用的道路石油沥青、建筑石油沥青均为氧化沥青。橡胶是沥青的重要改性材料，和沥青有较好的混溶性，并能使沥青具有橡胶的很多优点，

如高温变形性小，低温柔性好等。目前使用最普遍的是SBS改性沥青（丁苯橡胶的一种）：

具有弹性好、延伸率大；低温柔性大大改善，冷脆点减低；

热稳定性提高；耐候性好等优点。

主要用作改性沥青防水卷材。2、橡胶改性沥青3.聚合物改性3、树脂改性沥青树脂改性石油沥青可以改善其耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性。由于石油沥青中芳香性化合物含量较低，导致树脂与石油沥青的相容性较差，可用树脂种类有限。常用的树脂包括：古马隆树脂、聚乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物（EVA）、无规聚丙烯（APP）、环氧树脂（EP）和聚氨脂（PV）等。如：APP改性沥青（聚丙烯的一种）

具有软化点高，延度大，冷脆点降低，黏度增大，优异的

耐热性和抗老化性，尤适用于气温较高的地区。

主要用于制造防水卷材。4、橡胶和树脂改性沥青橡胶和树脂的联合使用可同时改善沥青的性能，使其兼具两者的优点。相比橡胶，树脂成本较低，而且橡胶与树脂具有良好的混溶性，因此效果较为显著。矿物填充料改性结构图5、矿物填充料改性沥青为了提高沥青的粘结性、耐热性，并降低温度敏感性，通常需要加入适量的矿物填充料。常用的矿物填充料大多是粉状和纤维状的，主要有滑石粉、石灰石粉、硅藻土和石棉等。改性机理：沥青对矿物填充料有良好的润湿和吸附作用，在矿物颗粒表面形成一层稳定、牢固的沥青薄膜，带有沥青薄膜的矿物颗粒具有良好的粘性和耐热性。矿物填充料的掺入量要适当，以形成恰当的沥青薄膜层。四、其他沥青乳化沥青1、乳化沥青生产：乳化沥青是将粘稠沥青热融，再经高速离心、搅拌及剪切等机械作用，使沥青形成细小的微粒（2～5μm），均匀分散在含有乳化剂和稳定剂的水中所形成的水包油（O/W）型沥青乳液。组成：乳化沥青主要由沥青、乳化剂、稳定剂和水等组成。水是乳化沥青中的第二大组分。水能溶解、润湿、黏附其他物质，并起缓和化学反应的作用。生产乳化沥青所用的水应相当纯净，不宜太硬，否则对乳化沥青性能将有很大影响。应用：乳化沥青可以作为防水材料喷涂或涂刷在物体表面上作为防潮或防水层；也可粘贴玻璃纤维毡片（或布）作为屋面防水层；还可以拌制冷用沥青砂浆和沥青混合料而用于道路工程或其他工程。2、再生沥青再生沥青是将已经老化的沥青，经掺加再生剂后使其恢复到原来（甚至超过原来）性能的一种沥青。老化原因：沥青材料在路面中受到自然因素（氧、光、热和水等）的作用，随时间而产生