瀝青土木工程材料課件

1、第十章 瀝青與瀝青混合料第一節(jié) 石油瀝青 瀝青是高分子碳氫化合物及其非金屬（氧、氮、碳等）衍生物組成的極其復雜的混合物，在常溫下呈黑色或黑褐色的固體、半固體或液體狀態(tài)。瀝青是一種無機的膠結材料，具有粘性、塑性、耐腐蝕及憎水性等，因此在建筑工程中主要用作防潮、防水、防腐材料，用于屋面、地下、以及其他防水工程、防腐工程以及道路工程。 瀝青主要分為地瀝青和焦油瀝青，地瀝青又分為天然瀝青和石油瀝青，焦油瀝青分為煤瀝青，木瀝青，頁巖瀝青。 一般用于建筑工程的有石油瀝青和煤瀝青兩種。一、石油瀝青的組分和結構1、石油瀝青的化學組分 化學組分分析就是將瀝青分離為幾個化學性質相近，而且與路用性質有一定聯(lián)系的組，

2、這些組就稱為“組分”。 三組分分析法將瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質等三組分。 2、石油瀝青的膠體結構 瀝青中不含瀝青質，只有單純的可溶質時，瀝青則只具有粘性液體的特征而不成為膠體體系。瀝青只所以形成膠體，是由于強極性的瀝青質吸附了極性較強的膠質，形成了以瀝青質為膠核，膠質被吸附其表面，并逐漸向外擴散形成膠團，膠團再分散于芳香分和飽和分中。 溶膠結構當瀝青質的含量不多(小于10%)，相對分子量不很大，或分子尺寸較小，與膠質的相對分子質量相近時，飽和分和芳香分的溶解能力很強，分散相和分散介質的化學組成比較接近，這樣的瀝青分散度很高，膠團可以在連續(xù)相中自由移動，近似真溶液，具有牛頓流動特性，粘度與應

3、力成比例，稱之為溶膠型瀝青。具有較好的自愈性和低溫變形能力，但是高溫穩(wěn)定性差（粘度很小）。 凝膠結構當瀝青質含量很大，達到或超過25%-30%時，膠質的數(shù)量不足以包裹在瀝青質周圍使之膠溶，瀝青質膠團會相互連結，形成三維網狀結構，膠團在連續(xù)相中移動比較困難，此時就形成了凝膠型瀝青。這類瀝青在常溫下呈現(xiàn)非牛頓流動特性，常溫下具有較好的溫度穩(wěn)定性，但低溫變形能力較差。 溶一凝膠結構當瀝青或瀝青質中含有較多的烷基側鏈，生成的膠團結構比較松散，可能含有一些開式網狀結構，網狀結構的形成與溫度密切相關，在常溫時，在變形的最初階段表現(xiàn)出明顯的彈性效應，但在變形增加至一定階段時，則表現(xiàn)為牛頓液體狀態(tài)。 在高溫時

4、具有較低的感溫性，低溫時又有較好的形變能力。二、石油瀝青的主要技術性質1. 粘滯性（粘性） 粘滯性是指瀝青材料在外力的作用下，瀝青粒子產生相互位移時抵抗變形的性能。（1）針入度（粘稠瀝青的測定方法） 瀝青的針入度是在規(guī)定溫度（25）和時間(5S)內，附加一定重量（100）的標準針垂直貫入試樣的深度，以0.1表示。 P25,100g,5s :針入度試驗溫度為25，標準針質量和貫入時間為100g和5s。 電腦針入度儀（）粘度（液體瀝青粘滯性的測定方法） 瀝青的標準粘度（簡稱“粘度”）是試樣在規(guī)定溫度下，從標準粘度計規(guī)定直徑（3、4、5、10mm）的流孔流出50ml所需的時間，以表示。 流出的時間越

5、長，粘度越大。2. 塑性（延性） 指瀝青材料在外力拉伸作用下發(fā)生塑性變形的能力。以瀝青的延度指標來反映瀝青的延性。 瀝青的延度是規(guī)定形狀（倒八字形）的試樣在規(guī)定溫度下，以一定速度受拉伸至斷開時的長度，以cm 表示。 延度越大，瀝青的延性越好。瀝青延度儀3、溫度穩(wěn)定性（感溫性） 指石油瀝青的粘性和塑性隨溫度升降而變化的性能。 在工程中保證瀝青不致溫度升高而產生流動，一般取滴落點（液化點）和硬化點之間溫度的87.21%作為軟化點。 瀝青軟化點儀 針入度是在規(guī)定溫度下測定瀝青的條件粘度，而軟化點則是在瀝青達到規(guī)定條件粘度時的溫度。所以軟化點是反映瀝青材料熱穩(wěn)定性的一個指標，也是條件粘度的一種量度。

6、針入度、延度、軟化點是評價粘稠石油瀝青路用性能最常用的經驗指標，所以通稱“三大指標”。 4. 瀝青的耐久性（大氣穩(wěn)定性） 大氣穩(wěn)定性指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和潮濕等大氣因素長期綜合作用下，抵抗老化的性能。 瀝青的老化指瀝青在大氣因素的長期綜合作用下，逐漸失去粘性、塑性而變硬變脆的現(xiàn)象。5. 安全性 瀝青的閃點是試樣在規(guī)定的克利夫蘭開口杯盛樣器內，按規(guī)定的升溫速度受熱時所蒸發(fā)的氣體，以規(guī)定的方法與試焰接觸，初次發(fā)生一瞬即滅的火焰時的試樣溫度，以表示。 瀝青的燃點是試樣繼續(xù)受熱時，蒸氣接觸火焰能持續(xù)燃燒時間不少于時的試樣溫度，以表示。 瀝青材料在使用時必須加熱，加熱溫度必須低于閃點。 石油瀝青按

7、技術性質劃分為多種牌號，按應用不同可分為道路石油瀝青、建筑石油瀝青和普通石油瀝青三類，其技術指標見下表。 三種石油瀝青的牌號主要是根據(jù)針入度指標來劃分的，隨著牌號的增加，粘性越?。ㄡ樔攵仍酱螅苄栽胶茫ㄑ佣仍酱螅?，溫度敏感性越大（軟化點越低）。三、石油瀝青的分類及選用標準第二節(jié) 煤瀝青 煤瀝青是煉焦或生產煤氣的副產品。煙煤干餾時所揮發(fā)的物質冷凝為煤焦油，煤焦油經分餾加工，提取出各種油質后的產品即為煤瀝青。一、煤瀝青的特性 與石油瀝青相比，煤瀝青的特性有以下幾點：1. 因含有蒽、萘、酚等物質，有著特殊的臭味和毒性，故其防腐能力強。2. 因含表面活性物質較多，故與礦物表面粘附能力強，不易脫落。3

8、. 因含可溶性樹脂多，由固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的溫度間隔小，受熱易軟化，受冷易脆裂，故其溫度穩(wěn)定性差。4. 含揮發(fā)性和化學穩(wěn)定性差的成分較多，在熱、光、氧氣等長期綜合作用下，煤瀝青的組成變化較大，易硬脆，故大氣穩(wěn)定性差。5. 含有較多的游離碳、塑性差，易因變形而開裂。二、煤瀝青與石油瀝青的簡易鑒別 石油瀝青與煤瀝青的鑒別方法鑒別方法石油瀝青煤瀝青密度（g/cm3）近于1.01.25-1.28燃燒煙少、無色、有松香味、無毒煙多、黃色、臭味大、有毒錘擊聲啞、有彈性感、韌性好聲脆、韌性差顏色呈輝亮褐色濃黑色溶解易溶于煤油或汽油中、呈棕黑色難溶于煤油或汽油中、呈黃綠色第三節(jié) 改性瀝青 為改善瀝青的防水性能，提高其低溫下的柔韌性、塑性、變形性和高溫下的熱穩(wěn)定性和機械強度，必須對瀝青進行氧化、乳化、催化或摻入橡膠、樹脂、礦物質等措施，對瀝青材料加以改性，使瀝青的性質得到不同程度的改善。經改性后的瀝青稱之為改性瀝青。 改性瀝青可分為以下幾種類型：1. 礦物填料改性瀝青 在瀝青中摻入礦物填充料，用以增加瀝青的粘結力和耐熱性，減少瀝青的溫度敏感性，主要適用于生產瀝青瑪蹄脂。2. 樹脂改性瀝青 用樹脂改性瀝青，可以改善瀝青的耐寒性、耐