沥青材料及防水材料(孙)

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1、建筑材料第十章沥青材料及防水材料本章主要内容与目的：本章应掌握石油沥青的组成、技术性质和技术标准，在此基础上了解防水材料的基本知识。定义——是一种有机胶凝材料，是高分子碳氢化合物和非金属衍生物的混合物。特点——热塑性材料，加热就软化；憎水性材料，耐水、不溶于水；良好的粘结性和粘弹性；较强的耐腐蚀性。分类——按产源分：地沥青天然沥青，石油沥青焦油沥青煤沥青，木沥青，页岩沥青第一节沥青材料一、石油沥青定义——石油原油经蒸馏等提炼各种轻油（如汽油、柴油等）及润滑油后的残留物，或经过加工而得的产品。常温下有固体、半固体或粘性液体三种形态。

2、分类——按生产方法不同分：直馏沥青，溶剂脱沥青，氧化沥青，调和沥青，乳化沥青，改性沥青等。第一节沥青材料1.石油沥青的组成（1）石油沥青的元素组成主要原子：C、H，杂原子：S、N、O，微量金属元素：V、Ni、Fe、Na、Ca、Cu等。元素的数量组成与沥青性质关系不明确。（一）石油沥青的组成与结构（2）沥青的化学组分1）石油沥青的化学组成①三组分分离法——吸附法吸附法是以沥青在吸附剂上的吸附性和在抽提溶剂中溶解性的差异为基础。沥青正庚烷沉淀沥青可溶部分白土吸附胶质油分沥青质沉淀（一）石油沥青的组成与结构②四组分分离法——色谱法美国A

3、STMD4124-97，我国SH/T0509-92(1998)。标准试验方法分析流程：沥青正庚烷沉淀沥青可溶部分硅胶氧化铝色谱柱饱和分（S）芳香分（Ar）沥青质沉淀（At）胶质（R）正庚烷冲洗甲苯冲洗甲苯/乙醇冲洗（一）石油沥青的组成与结构2）四组分的结构和特性①沥青质沥青质是不溶于正庚烷而溶于苯（或甲苯）的黑色或棕色的无定型固体，除含有碳和氢外，还有一些氮、硫、氧。形态：固体粉末；分离：在正庚烷中沉淀；分子量：1000～100000；颗粒粒径：5～30nm；原子：C/H：1.6～2.8，绝大部分由C、H组成；含量：5～25％，石

4、蜡基原油1％，中东原油生产的沥青>5％；特性：极性很强；随着沥青质含量的增加，沥青的粘结力、粘度增加，温度稳定性、硬度提高；针入度小、软化点高。（一）石油沥青的组成与结构②胶质胶质：也称为树脂。形态：深棕色固体或半固体；分离：溶解于正庚烷；分子量：1000～50000；颗粒粒径：1～5nm；原子：C/H：1.3～1.4，大多由C、H组成，含少量的O、S、N；特性：有很强的极性，这一突出的特性使胶质有很好的粘结力。胶质是沥青的扩散剂或胶溶剂，胶质与沥青质的比例在一定程度上决定沥青是溶胶或是凝胶的特性。（一）石油沥青的组成与结构③芳香

5、族芳香族是由沥青中最低的分子量的环烷芳香化合物组成，是胶溶沥青质的分散介质的主要部分。形态：深棕色的粘稠液体；含量：占沥青总量的20％～50％；分子量：300～2000；特性：分子量最低，环烷芳香化合物组成，是胶溶沥青质的分散介质的主要成分；非极性碳链，溶解力很强。（一）石油沥青的组成与结构④饱和分饱和分是由直链或支链脂肪属烃以及烷基环烃和一些烷基芳香烃组成的。形态：稻草色或白色，非极性稠状油类。含量：占沥青总量的5％～20％分子量：300～2000作用：软化胶质和沥青质。芳香分和饱和分都为油分，在沥青中起着润滑和柔软作用。油分含

6、量愈多，沥青的软化点愈低，针入度愈大，稠度降低。（一）石油沥青的组成与结构⑤蜡分蜡分是指沥青除去沥青质和胶质后，在油分中含有的、经冷冻能结晶析出的，熔点在25℃以上的混合组分，其主要是高熔点的烃类混合物。结构：结构较简单，正构烷烃及长烷基侧链的少环烃类为主；特点：高温易软化，低温延展性降低，影响沥青与矿料粘结，水稳性差。原因：原油，石蜡基。影响：分析蜡含量对路面性能的影响。（一）石油沥青的组成与结构2、石油沥青的结构胶体理论：大多数沥青属于胶体体系，它是由相对分子量很大，芳香性很高的沥青质分散在分子质量较低的可溶性介质中形成的。沥

7、青质分子由于对极性强大的胶质具有很强的吸附力，因而形成了以沥青质为中心的胶团核心，而极性相当的胶质吸附在沥青质周围形成中间相。由于胶团的胶溶作用，而使胶团弥散和溶解于分子量较低、极性较弱的芳香分和饱和分组成分散介质中，形成了稳固的胶体。（一）石油沥青的组成与结构组分的相溶特性油分与胶质相溶；胶质能浸润沥青质；沥青质对油分有憎液性。胶体结构以沥青质为核心构成胶核；胶核周围形成胶质薄膜，薄膜外吸附一层油分构成胶团；无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。分散体结构分散相是吸附部分胶质的沥青质；分散介质是溶有部分胶质的油分。（一）石油沥青的

8、组成与结构1.溶胶结构沥青质含量＜10％，油分及胶质较多，胶团较少，胶团相对运动自由；粘滞性小，流动性大，塑性好，但稳定性较差。根据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分为：溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。2.溶－凝胶结构介于溶胶结构与凝胶结构