《土木工程材料》课程教学资源（PPT课件）沥青和沥青混合料（1/2）

第11章 沥青材料 第11章 沥青材料 主要内容： 1.沥青材料的基本概念 2.石油沥青的化学组分和胶体结构 3.石油沥青的技术性质和技术标准 4.其他沥青 士木工程

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 1 第11章 沥青材料 主要内容： 1.沥青材料的基本概念 2.石油沥青的化学组分和胶体结构 3.石油沥青的技术性质和技术标准 4.其他沥青

第11章 沥青材料 11.1概述 1.定义 沥青材料一 是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和 这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮)的衍生物所组成的 混合物。 在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。 土木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 2 11.1 概 述 1.定义 沥青材料——是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和 这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的 混合物。 在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态

第11章 沥青材料 2.分类： 天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物 地沥青 石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而 得的沥青产品 沥青 煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经 焦油沥青 再加工后得到煤沥青 页岩沥青：页岩炼油工业的副产品 3.应用：广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。 土木工程主要应用石油沥青。 士木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 3 2.分类: 沥青 地沥青 焦油沥青 天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物 石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而 得的沥青产品 煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经 再加工后得到煤沥青 页岩沥青：页岩炼油工业的副产品 3.应用: 广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。 土木工程主要应用石油沥青

第11章 沥青材料 11.1.1 石油沥青 一、石油沥青的生产工艺概述 汽油 煤油 柴油 石油 塔 重柴油 减压塔 催化裂化原料 高级润滑油原料 常压渣油 润滑油原粕 催化裂化原料 溶剂沥青 成压迹油 慢凝液 体沥青 拔装置 粘稠沥青 亚稀释油快凝和中安 液体衍背 直馏沥青 软沥背 调合沥青 水+乳化剂 煤沥青 乳化沥青 氧化沥膏 混合沥背 土木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 4 11.1.1 石油沥青 一、 石油沥青的生产工艺概述

第11章 沥青材料 二 、石油沥青的组成和结构 1.化学组分 化学组分分析方法：将沥青分离为化学性质相近，而且与 其工程性质有一定联系的几个组，这些组就称为组分。 我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 (JTJ052-2000)规定有三组分和四组分两种分析法。 (1)三组分分析法 按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。 士木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 5 二、 石油沥青的组成和结构 1.化学组分 化学组分分析方法:将沥青分离为化学性质相近，而且与 其工程性质有一定联系的几个组，这些组就称为组分。 我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程 》 （JTJ052-2000）规定有三组分和四组分两种分析法。 （1）三组分分析法 按三组分分析法所得各组分的性状列如下表

第11章 沥青材料 石油沥青三组分分析法的各组分性状 性状 外观特征 平均 碳氢比 含量 物化特征 /原子比 /% 组分 分子量 0.5 赋予沥青以流动性。油 油分 淡黄透明液体 200~700 45 ~0.7 ~60 分多，流动性大，而黏 性小，温度敏感性大 使沥青具有塑性和粘性。 树脂 红褐色粘稠 0.7 15 含量增加，粘聚性和塑 半固体 800~3000 ~0.8 ~30 性增大，温度敏感性增 大 赋予沥青粘度和温度稳 沥青 深褐色固体 定性。含量高，粘性增 1000 0.8 质 微粒 ~5000 ≈1.0 5~30 大，温度稳定性好（敏 感性小)，但塑性降低， 脆性增大。 土木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 6 石油沥青三组分分析法的各组分性状 性状 组分 外观特征 平均 分子量 碳氢比 /原子比 含量 /% 物化特征 油分 淡黄透明液体 200～700 0.5 ～0.7 45 ～60 赋予沥青以流动性。油 分多，流动性大，而黏 性小，温度敏感性大 树脂 红褐色粘稠 半固体 800～3000 0.7 ～0.8 15 ～30 使沥青具有塑性和粘性。 含量增加，粘聚性和塑 性增大，温度敏感性增 大。 沥青 质 深褐色固体 微粒 1000 ～5000 0.8 ～1.O 5～30 赋予沥青粘度和温度稳 定性。含量高，粘性增 大，温度稳定性好（敏 感性小），但塑性降低， 脆性增大

第11章 沥青材料 (2)四组分分析法 (五组分) 石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、 胶质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表： 性状 组分 外观特征 平均相对密度 平均分子量 主要化学结构 饱和分 无色液体 0.89 625 烷烃、环烷烃 芳香分 黄色至红色液体 0.99 730 芳香烃、含S衍生物 极 性 胶质 棕色粘稠液体 1.09 970 多环结构，含S、O、N 衍生物 沥青质 深棕色至黑色固态 1.15 3400 缩合环结构，含S、O、N 衍生物 蜡：它会降低沥青的粘结力和塑性，并对温度特别敏感。 士木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 7 （2）四组分分析法 石油沥青的四组分分析法是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、 胶质和沥青质。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表： 性状 组分 外观特征 平均相对密度 平均分子量 主要化学结构 饱和分 无色液体 0.89 625 烷烃、环烷烃 芳香分 黄色至红色液体 O.99 730 芳香烃、含S衍生物 胶质 棕色粘稠液体 1.09 970 多环结构，含S、O、N 衍生物 沥青质 深棕色至黑色固态 1.15 3400 缩合环结构，含S、O、N 衍生物 蜡：它会降低沥青的粘结力和塑性，并对温度特别敏感。 （五组分） 极 性

第11章 沥青材料 按沥青质含量 2.胶体结构（1)溶胶型结构 少 (2)溶-凝胶型结构 适中 (3)凝胶型结构 多 a) b) 沥青胶体结构示意图 a)溶胶型结构； b)溶-凝胶型结构； c)凝胶型结构 土木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 8 2.胶体结构（1）溶胶型结构 （2）溶-凝胶型结构 （3）凝胶型结构 a) b) c) 沥青胶体结构示意图 a)溶胶型结构； b) 溶-凝胶型结构； c)凝胶型结构 按沥青质含量 少 适中 多

第11章 沥青材料 工程实例分析 华北某沥青路面所采用的沥青的沥青质含量高达33%，并 有相当数量芳香度高的胶质形成的胶团。使用两年后，路面 出现较多裂缝，且冬天裂缝产生越发明显。请分析原因。 该工程所用沥青属凝胶型结构，其沥青质含量高，沥 青质未能被胶质很好地胶溶分散，则胶团就会连结，形 成三维网状结构。此类沥青的特点是弹性和粘性较好， 温度敏感性小，但流动性，塑性较差，开裂后自行愈合 的能力较差，低温变形能力差。故特别易于冬天形成较 多裂缝。 士木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 9 华北某沥青路面所采用的沥青的沥青质含量高达33％，并 有相当数量芳香度高的胶质形成的胶团。使用两年后，路面 出现较多裂缝，且冬天裂缝产生越发明显。请分析原因。 该工程所用沥青属凝胶型结构，其沥青质含量高，沥 青质未能被胶质很好地胶溶分散，则胶团就会连结，形 成三维网状结构。此类沥青的特点是弹性和粘性较好， 温度敏感性小，但流动性，塑性较差，开裂后自行愈合 的能力较差，低温变形能力差。故特别易于冬天形成较 多裂缝

第11章 沥青材料 三、石油沥青的技术性质 1.物理常数 √5.耐久性 √2.粘滞性 6.安全性 √3.延性 V4.温度敏感性 7.其他性质 土木工程系

土 木 工 程 系 第11章 沥青材料 10 三、石油沥青的技术性质 1.物理常数 2.粘滞性 3.延性 4.温度敏感性 5.耐久性 6.安全性 7.其他性质 √ √ √ √