Ch3 沥青胶结料 Final

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1、第3章沥青胶结料陈先华025-83790522chenxh@seu.edu.cn授课内容概要3.1概述3.2石油沥青的组成与结构3.3石油沥青的技术性质3.4石油沥青的分级3.5沥青改性技术简介3.1、概述一、沥青路面的发展概述•公元前600年，在巴比伦铺筑了人类历史上的第一条沥青路面，但该技艺不久失传。•18世纪中期，焦油被用于泥结碎石路面(Macadam)，用于克服扬尘并防止水份下渗，这导致tarmacadam或coatedstone的出现，该型材料在二战前的道路中被大量使用。•19世纪初期，石油工业迅速发展，石油沥青（bitumen)开始在道路中得到大量应用，人

2、们发现石油沥青的温度敏感性比焦油小，但鉴于原油进口困难，二战前石油沥青在道路中的应用并不多。•二战后，交通量与轴重均不断增长，加之人们对行驶速度与行车舒适性要求的提高，欧美发达国家高度重视对沥青生产与改性技术、沥青混合料及沥青路面设计理论与方法等的系统研究，这使得沥青路面得到飞速发展。3.1、概述二、沥青材料的种类沥青类材料（bituminousmaterial）指沥青或焦油及用其胶结集料所形成的所有材料。Asphalt地沥青:易溶于挥发性石油组分天然沥青:LakeAsphalt湖沥青:TrinidadGilsonite硬沥青:UtahNaturalRockAspha

3、lt岩沥青:石油沥青:ParaffinBase石蜡基:性能最差MixedBase中间基:AsphaltBase沥青基（环烷基）:性能最好Tar焦油：不溶于挥发性石油组分CoalTars煤焦油WoodTars,etc.3.1、概述三、沥青材料的基本特性憎水材料，具有良好防水与抗腐蚀性对温度较为敏感高温：变软低温：变硬变脆易老化（aging)或氧化（oxidation）随着时间的推移会逐渐老化老化的结果为变硬变脆，从而易开裂或断裂老化速度随温度的升高而变大老化过程中通常会伴随颜色变化：黑灰3.1、概述四、石油沥青的生产全球四个主要产油地区是、中东地

4、区、加勒比海地区、俄罗斯和美国，目前世界各地生产近1500种不同的原油，其中只有少数原油适合生产沥青，主要分布在中东和南美。3.1、概述四、石油沥青的生产全球四个主要产油地区是、中东地区、加勒比海地区、俄罗斯和美国，目前世界各地生产近1500种不同的原油，其中只有少数原油适合生产沥青，主要分布在中东和南美。3.1、概述四、石油沥青的生产3.1、概述四、石油沥青的生产原油→常压渣油→减压渣油→粘稠沥青直馏沥青：低温变形能力好，温度敏感性较大氧化沥青：较好的温度稳定性溶剂沥青：用丙烷、丁烷等烃类作溶剂萃取液体沥青：在粘稠沥青中掺加煤油、汽油、柴油调配沥青：调和沥青、混合沥青乳化沥青

5、：水＋乳化剂＋粘稠沥青改性沥青：改性剂＋粘稠沥青3.2石油沥青的组成与结构一、元素组成主要元素：碳C氢HC/H芳香环结构80~87%；8~15%；杂元素：硫S氧O氮N0~6%；0~1.5%；0~1%微量金属元素：钒、镍、铁、镁和钙3.2石油沥青的组成与结构二、化学组分利用沥青对不同溶剂的溶合性，可将沥青分离成化学元素和物理性质与路用性能类似的成分组，也即“沥青的组分”。分离沥青的方法不同，所得到的组分也各异。沥青质沥青质胶质树脂饱和分油分芳香分3.2石油沥青的组成与结构二、化学组分利用沥青对不同溶剂的溶合性，可将沥青分离成化学元素和物理性质与路用性能类似的成分组，也即“沥青的组

6、分”。采用选择吸附-色层分析法可将石油沥青分离为饱和分（Saturate）、芳香分（Aromatic）、胶质（Resin）与沥青质（Asphaltene）四组分，也称SARA法。沥青质组分外观特征胶质饱和分无色液体芳香分黄色至红色液体胶质棕色粘稠液体沥青质深棕至黑色固体饱和分芳香分3.2石油沥青的组成与结构二、化学组分沥青四组分的特性及其对沥青性能的影响含量分子量高温低温化学组分H/C（%）（×103）粘度变形能力稳定性S5~20%0.3~0.82××√A40~65%0.3~0.81.6~1.7×√×R15~30%0.6~11.3~1.5√√×A5~25%1~101.6~2.8

7、√×—t蜡：高温软化、低温结晶析出3.2石油沥青的组成与结构三、石油沥青的胶体结构连续相：饱和分与芬香分分散相：以沥青质为核心吸附树脂形成胶团a－溶胶结构b－溶凝胶结构c－凝胶结构3.2石油沥青的组成与结构三、石油沥青的胶体结构溶胶型：At的分子量低、数量少典型材料：直馏沥青、液体沥青特点：高温粘度较低凝胶型：At分子量大、数量多典型材料：氧化沥青、老化沥青特点：温度稳定性好，低温变形能力差溶-凝胶型：典型材料：道路石油沥青特点：高温时感温性低2,溶胶低温时形变能力