9.1 石油沥青,9.2 煤沥青,9.3 其它沥青,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,按,原油,成分,分,石蜡基沥青,：因原油中含有大量烷烃，沥青中含蜡量一般大于5%，甚至高达10%以上。蜡常温下以结晶形式存在，降低沥青的粘接力和塑性。,环烷基沥青,：也称沥青基沥青。含有较多的环烷烃和芳香烃，含蜡量一般小于2%，沥青的粘接力和塑性较好。,中间基沥青,：也称混合基沥青。性质介于石蜡基和环烷基沥青之间。,按,加工,方法,分,直馏沥青,氧化沥青,溶剂沥青,按沥青在常温下的,稠度,分类,固体沥青,粘稠沥青,半固体沥青,固体沥青,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.,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。,分子结构,化学成份（质量分数）,碳：8087%,氢：1015%,其它非金属元素：氧、硫、氮等3%,微量元素：镍、钒、铁、钙、镁、钠等,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,。,1.三组分分析法,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；,（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50,mL,所需要的时间(,s)。,针入度,是指在温度为25的条件下，以质量100,g,的标准针，经5,s,沉入沥青中的深度，每深入0.1,mm,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)；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,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5,s,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，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,牌号,简 易 鉴 别 方 法,10,30,60,140100,用铁锤敲击，成为较小碎块，表面呈黑色并有光,用铁锤敲击，成为较大碎块,用铁锤敲击，只发生变形，不破碎,质地较柔软,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。,其用量可按线性比例进行估算:,也可用图解法：,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270,C，,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,化学组分,组分特性,对煤沥青性能的影响,游离碳,不溶于苯，加热不熔，高温分解,提高粘度和温度稳定性，增加低温脆性,树脂,硬树脂,类似石油沥青中的沥青质,提高沥青的温度稳定性,软树脂,相当于沥青中的树脂,增加沥青的延性，提高沥青的品质,油分,液态的碳氢化合物,使沥青具有流动性,萘,溶于油分中，低温结晶析出，常温下易挥发，有毒性,影响低温变形能力，加速沥青的老化,蒽,酚,溶于油分及水，易氧化，有毒性,加速沥青的老化,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。,性质,石油沥青,煤沥青,密度,(g/cm3),燃烧,锤击,颜色,溶解,温度稳定性,大气稳定性,防水性,抗腐蚀性,近于,1.0,烟少、无色、有松香味、无毒,韧性较好,呈辉亮褐色,易溶于煤油与汽油中，呈棕黑色,较好,较高,较好,差,1.251.28,烟多、黄色、臭味大、有毒,韧性差，较脆,浓黑色,难溶于煤油与汽油中，呈黄绿色,较差,较低,较差,(,含酚、能溶于水,),强,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（1-5,m),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，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：,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：