10 沥青与沥青混合料（课件）-《建筑材料》同步教学（高教版第三版）

第10章 沥青与沥青混合料 本章内容 10.1 石油沥青 10.2 其他沥青 10.3 沥青混合料 沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、碳等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。沥青是一种无机的胶结材料，具有粘性、塑性、耐腐蚀及憎水性等，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。 目前，最常用的主要是石油沥青和煤沥青两类，其次是天然沥青。 地沥青 焦油沥青 沥青 天然沥青 石油沥青 煤沥青 页岩沥青 10.1 石油沥青 10.1.1 石油沥青的组成和结构 1．石油沥青的组成 石油沥青的化学组分极为复杂，对其进行化学成分分析十分困难，许多研究者就从工程使用的角度进行沥青“化学组分”分析的研究。化学组分分析就是将沥青分离为化学性质相近，而且与其使用性能有一定联系的几个组，这些组就称为“组分”。 石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂和沥青3个组分。 石油沥青的各组分性状 性状 组分 颜色 状态 密度 （g/cm3） 分子量 含量 （%） 油分 淡黄至红褐色 透明液体 0.7～1.0 300～500 45～60 树脂 黄色至黑褐色 粘性半固体 1.0～1.1 600～1000 15～30 沥青质 深褐色至黑色 脆性固体微粒 1.1～1.5 1000～6000 5～30 油分赋予沥青以流动性，但含量多时，沥青的温度稳定性差；树脂赋予沥青以塑性，树脂组分含量高，不但沥青塑性好，粘性也好；沥青质赋予沥青温度稳定性和粘性，沥青质含量高，温度稳定性好，但其塑性降低，沥青的硬脆性增加。 2．石油沥青的胶体结构 沥青的技术性质，不仅取决于它的化学组分及其化学结构，而且还取决于它的胶体结构。现代肢体理论认为：沥青的胶体结构，是以固态超细微粒的沥青质为分散相。通常是若干个沥青质密集在一起，它们吸附了极性半固态的胶质，而形成“胶团”。由于胶溶剂一胶质的胶溶作用，而使胶团胶溶、分散于液态的芳香分和饱和分组成的分散介质中，形成稳定的胶体。 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三种类型。 （a） （b） （c） 图11.3 石油沥青的不同胶体结构示意 （a）溶胶型结构；（b）溶—凝胶型结构；（c）凝胶型结构 （1）溶胶型结构 沥青中沥青质分子量较低，并且含量很少，同时有一定数量的芳香度较高的胶质，这样使胶团能够完全胶溶而分散在分香分和饱和分的介质中。在此情况下，胶团相距较远，它们之间吸引力很小（甚至没有吸引力），胶团可以在分散介质粘度许可范围之内自由运动，这种胶体结构的沥青，称为溶胶型沥青。 通常，大部分直馏沥青都属于溶胶型沥青。这类沥青在路用性能上，具有较好的自愈性和低温时变形能力，但温度稳定性较差。 （2）凝胶型结构 沥青中沥青质含量很高（30%以上），并有相当数量芳香度高的胶质形成胶团。这样，沥青中胶团浓度很大程度的增加，它们之间相互吸引力增强，使胶团靠得很近，形成空间网络结构、此时，液态的芳香分和饱和分在胶团的网络中成为“分散相”，连续的胶团成为“分散介质”。这种肢体结构的沥青，称为凝胶型沥青。 通常，深度氧化的沥青多属于凝胶型沥青。这类沥青在路用性能上，虽具有较好的温度稳定性，但低温变形能力较差。 （3）溶—凝胶型结构 沥青中沥青质含量适当（在15％～25％之间），并有较多数量芳香度较高的胶质。这样形成的胶团数量增多，胶体中胶团的浓度增加，胶团距离相对靠近，它们之间有一定的吸引力。这是一种介乎溶胶与凝胶之间的结构，称为溶—凝胶结构，这种结构的沥青，称为“溶—凝胶型沥青”。 这类沥青的路用性能，在高温时具有较低的感温性，低温时又具有较好的形变能力。修筑现代高等级沥青路面用的沥青，都应属于这类胶体结构类型。 10.1.2 石油沥青的技术性质 1．粘滞性（粘性） 粘滞性又称粘性，是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移而抵抗剪切变形的能力。 ①针入度 针入度试验是国际上普遍采用测定粘稠沥青稠度的一种方法。沥青的针入度是在规定温度（25℃）和时间(5S)内，附加一定重量（100ｇ）的标准针垂直贯入试样的深度，以0.1ｍｍ表示。 P25℃,100g,5s :针入度试验温度为25℃，标准针质量和贯入时间为10