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1、沥青及高分子材料,沥青是一种有机胶结材料，是有机化合物的复杂混合物。沥青具有良好的粘结性、塑性、不透水性及耐化学侵蚀性，但会老化。沥青材料广泛应用于道路路面及桥梁工程中，也应用于建筑工程之中。,一、石油沥青的生产和分类二、石油沥青的组成和结构三、石油沥青的主要技术性质四、石油沥青的技术质量标准五、石油沥青的掺配,第一节 石油沥青,一、石油沥青的生产和分类,第一节 石油沥青,（一）石油沥青的生产工艺,石油沥青生产工艺流程示意图,一、石油沥青的生产和分类,第一节 石油沥青,（二）石油沥青的分类,二、石油沥青的组成和结构,第一节 石油沥青,（一）石油沥青的元素组成（二）石油沥青的化学组分分析法 1.
2、三组分分析法 2.四组分分析法 3.沥青中的含蜡量（三）石油沥青的结构,二、石油沥青的组成和结构,第一节 石油沥青,（一）石油沥青的元素组成,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。,二、石油沥青的组成和结构,第一节 石油沥青,（二）石油沥青的化学组分分析法,（1）油分：粘性液体，使沥青具有流动性（2）树脂：半固体，有酸性和中性之分 酸性树脂（沥青酸、沥青酸酐）：提高粘接力 中性树脂（含量多）：使沥青具有粘性和可塑性。（3）沥青质：固体粉末，使沥青具有粘性和耐高温性，含量高，沥青变硬、变脆。在三组分中，油分树脂可互溶，树脂可浸润地沥青质。其溶解度与温度有关。,1
3、.三组分分析法,二、石油沥青的组成和结构,第一节 石油沥青,（二）石油沥青的化学组分分析法,（1）饱和分：也称饱和烃。相当于油分，在老化过程中基本不变。（2）环烷芳香分：亦称芳香烃。相当于油分的一种，老化过程中会转变成胶质。（3）极性芳香分：亦称胶质。相当于树脂。（4）沥青质。,2.四组分分析法,二、石油沥青的组成和结构,第一节 石油沥青,（二）石油沥青的化学组分分析法,我国富产石蜡基原油，蜡对沥青性能影响的研究是一个重要课题。蜡对沥青路用性能的影响主要在于：（1）蜡在高温时使沥青变软，导致沥青路面的高温和稳定性降低，出现车辙；（2）蜡在低温时会使沥青脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝；（
4、3）蜡使沥青与石料的粘附性降低，使石料与沥青产生剥落现象，造成路面破坏；（4）更严重的是，蜡使路面的抗滑性降低，影响行车安全。,3.沥青中的含蜡量,二、石油沥青的组成和结构,第一节 石油沥青,（三）石油沥青的结构,在常温下，沥青随组分不同，呈溶胶结构（液态）、溶胶-凝胶结构（半固态）、凝胶结构（固态）3种结构形式。随温度变化，状态也会发生变化。固态（半固态）可变成液态。,三、石油沥青的主要技术性质,第一节 石油沥青,（一）粘滞性（二）延展性（塑性）（三）温度感应性（四）大气稳定性（抗老化性）（五）闪点和燃点（六）溶解度（七）含水量,三、石油沥青的主要技术性质,第一节 石油沥青,（一）粘滞性,粘
5、滞性是沥青在外力作用下抵抗发生形变的性能指标。液体沥青是稀稠程度；半固体与固体沥青是软硬程度。液态沥青的粘滞性用粘滞度表示；半固体或固体沥青的粘滞性用针入度表示。粘滞度是液态沥青在一定温度下，经规定直径的孔洞漏下50mL所需要的时间(s)。针入度是指在温度为25的条件下，以质量100g的标准针，经5s沉入沥青中的深度，每深入0.1mm称为1度。沥青的牌号划分主要是依据针入度的大小确定的。,三、石油沥青的主要技术性质,第一节 石油沥青,（二）延展性（塑性）,塑性是指沥青在外力作用下，产生变形而不被破坏的能力。沥青塑性的大小与它的组分和所处温度紧密相关。沥青的塑性随温度升高(降低)而增大(减小)；
6、沥青质含量相同时，树脂和油分的比例将决定沥青的塑性大小，油分、树脂含量愈多，沥青塑性愈大。沥青的塑性用延伸度来表示。,三、石油沥青的主要技术性质,第一节 石油沥青,（三）温度感应性,温度感应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。随着温度的升高，沥青的粘滞性降低，塑性增加，这样变化的程度越大，则表示沥青的温度敏感性越大。沥青的高温感应性用软化点表示。沥青的低温抗裂性用脆点表示。针入度、延度和软化点称为沥青的三大指标。,三、石油沥青的主要技术性质,第一节 石油沥青,（四）大气稳定性（抗老化性）,大气稳定性是指沥青长期在阳光、空气、温度等综合作用下，性能稳定的程度。可以用沥青的蒸发损失
7、量及针入度变化来表示。沥青牌号选用时，应考虑软化点要求：选用沥青的软化点应比当地可能出现的最高温度高15-20。在此前提下，尽量选用牌号大的沥青，以延长使用年限。老化是沥青组分在大气、水分、阳光等作用下，随着时间的延长而变化的过程。组分的演变：油分变成树脂（饱和芬不变，芳香芬即不饱和芬变），速度慢；树脂变成地沥青质，速度快。结果：油分、树脂逐渐减少，地沥青质逐渐增多。性能：沥青变硬、变脆。,三、石油沥青的主要技术性质,第一节 石油沥青,（五）闪点和燃点,闪点是指沥青达到软化点后再继续加热，则会发生热分解而产生挥发性的气体，当与空气混合，在一定条件下与火焰接触，初次产生蓝色闪光时的沥青温度。燃点
8、又称着火点。当沥青温度达到闪点，温度如再上升，与火接触而产生的火焰能持续燃烧5s以上时，这个开始燃烧的温度即为燃点。各种沥青的最高加热温度都必须低于其闪点和燃点。,三、石油沥青的主要技术性质,第一节 石油沥青,（六）溶解度,沥青的溶解度是指沥青在溶剂中(苯或二硫化碳)溶解的百分率。沥青溶解度是用来确定沥青中有害杂质含量的。沥青中有害物质含量高，主要会降低沥青的粘滞性。一般石油沥青溶解度高达98%以上，而天然沥青因含不溶性矿物质，溶解度低。,三、石油沥青的主要技术性质,第一节 石油沥青,（七）含水量,水在纯沥青中溶解度在0.001%-0.01%之间。沥青吸收的水分取决于所含能溶于水的盐分的多少，
9、沥青含盐分越多，水作用时间越长，水分就越大。于沥青中含有水分，施工前要进行加热熬制。在加热过程中，应加快搅拌，促使水分蒸发，并降低加热温度，而且锅内沥青不能装得过多。,四、石油沥青的技术质量标准,第一节 石油沥青,（一）道路石油沥青的技术标准（二）液体石油沥青的技术标准（三）石油沥青的简易鉴别,四、石油沥青的技术质量标准,第一节 石油沥青,（一）道路石油沥青的技术标准,道路石油沥青的等级有A级、B级、C级，按针入度划分为160、130、110、90、70、50、30等标号。,石油沥青的质量指标,牌号愈大，沥青愈软，针入度愈大，延度愈大，而软化点愈低。,四、石油沥青的技术质量标准,第一节 石油沥
10、青,（二）液体石油沥青的技术标准,液体石油沥青是指用汽油、煤油、柴油等溶剂将石油沥青稀释而成的沥青产品，有快凝、中凝、慢凝之分。,液体石油沥青技术要求,四、石油沥青的技术质量标准,第一节 石油沥青,（三）石油沥青的简易鉴别,使用沥青，应对其牌号加以鉴别。在施工现场可用简易鉴别方法。,沥青简易鉴别方法,五、石油沥青的掺配,第一节 石油沥青,在实际应用中，若一种沥青不能满足软化点的要求，可使用两种或三种沥青掺配使用。,第二节 煤沥青,煤沥青（俗称柏油）是炼焦或生产煤气的副产品。烟煤干馏时所挥发的物质冷凝为煤焦油，煤焦油经分馏加工，提取出各种油质后的产品即为煤沥青。,煤沥青可分为硬煤沥青与软煤沥青两
11、种。硬煤沥青是从煤焦油中蒸馏出轻油、中油、重油及蒽油之后的残留物，蒸馏温度高于270C，常温下一般呈硬的固体。软煤沥青是从煤焦油中蒸馏出水分、轻油及部分中油后得到的产品，蒸馏温度低于270。路用煤沥青多为700以上的高温煤焦油加工而得，具有一定的温度稳定性。,一、煤沥青的组分二、煤沥青的技术指标三、煤沥青与石油沥青的区别,一、煤沥青的组分,第二节 煤沥青,二、煤沥青的技术指标,第二节 煤沥青,与石油沥青相比，由于组分的不同，由而性能上有以下差异：1.温度稳定性低2.大气稳定性差3.塑性差4.与矿料粘附性好5.密度比石油沥青大6.有毒,三、煤沥青与石油沥青的区别,第二节 煤沥青,煤沥青与石油沥青
12、都是一种复杂的高分子碳氢化合物，它们的外观相似，具有共同点，但由于组分不同，它们之间存在着很大区别。,第三节 其它沥青,一、乳化沥青二、再生沥青三、改性沥青,一、乳化沥青,第三节 其它沥青,将粘稠沥青热融至流动态，经过机械力的作用，使沥青以细小的微粒状态（1-5m)分散于含有乳化剂稳定剂的水溶液中，成均匀稳定的乳状液，又称沥青乳液。,（一）优点1.冷态施工，节约能源2.便利施工，节约沥青3.保护环境，保障健康,一、乳化沥青,第三节 其它沥青,（1）沥青：石油沥青，比例占4-60%，针入度愈大愈易乳化；溶胶结构易于乳化，但其粘附性不如溶凝胶结构的沥青。（2）乳化剂：为表面活性剂，包裹沥青微粒表面
13、，使表面带有电荷，相互排斥，使沥青均匀分散于乳液中。通常有阳离子型、阴离子型和两性离子型三种。（3）稳定剂：常用的有氯化钙、聚乙烯醇和聚乙烯醇硝丁醇。使乳液具有良好的贮存稳定性和施工便宜性。（4）水：应采用不含钙、镁等杂质的pH值为7.4左右的纯净水。,（二）组成及乳化过程,1.乳化沥青的组成,一、乳化沥青,第三节 其它沥青,（二）组成及乳化过程,2.乳化沥青的乳化过程,一、乳化沥青,第三节 其它沥青,（四）应用乳化沥青常应用于透层油和透层油封层；洒布封层；防尘处理；表层补强；稳定作用；冷再生；改性封层；冷拌坑槽修补；粘结封层；预涂层；道路裂缝修补；防护层。,（三）分类乳化沥青按破乳速度分为：
14、快凝型、中凝型和慢凝型。沥青乳液在使用过程中，与矿料接触后，乳液中的水分逐渐散失，水膜逐渐变薄，并使沥青颗粒相互凝聚，将乳化剂薄膜挤裂而成连续的沥青粘结膜层，称为沥青乳液的裂解（破乳）。,二、再生沥青,第三节 其它沥青,沥青再生的步骤：1.掺入油分与较低分子量的沥青树脂和混合液（再生剂），使其充分渗入已老化的旧沥青块中，并使其软化、分解。2.掺入含有较多高分子的石油沥青，用热拌法使它与软化的旧沥青充分融合，拌匀，成为再生沥青。,再生沥青是指将老化的沥青掺加再生剂后，使其恢复到原来（或接近原来）性能的一种沥青。,三、改性沥青,第三节 其它沥青,常用的方法和改性沥青的种类：1.橡胶改性沥青2.树脂改性沥青3.橡胶和树脂改性沥青4.矿物填充料改性沥青,改性是指提高沥青的粘性，改善沥青的高温稳定性，低温抗裂性，提高沥青的抗老化性能。,
