第五章沥青介绍.ppt

1、第五章 沥青材料,交通工程系：付丽,知识目标 1、掌握石油沥青的组成结构、技术性质、技术标准和评价指标的测定方法 2、熟悉改性沥青、乳化沥青的组成、性质及应用 能力目标1、能针对不同的工程环境，根据国家及交通行业技术标准正确评价和选择道路石油沥青 2、能根据现行实验规程的要求，正确完成道路石油沥青的各项常规试验。,第二节 改性沥青,第一节 石油沥青,3,第三节 乳化沥青,第四节 煤沥青,沥青的定义：,在高度缩合的环烷环、芳香环上带有长短不同的烷基侧链的碳氢化合物，及其非金属（O、S、N）衍生物组成的混合物，并含有微量元素 颜色：暗褐色或黑色 形态：常温下为固体或半固体,沥青,地沥青,焦油沥青,

2、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,分类,柏油,天然沥青,天然沥青是石油在自然条件下，经过千百万年的时间，在温度、压力、气体、无机物催化剂、微生物以及水分等综合作用下氧化聚合而成的沥青类物质。 由于它常年与自然环境共存，故其性质特别稳定。 由沥青、矿物质、水分构成。 根据天然沥青生成矿床的不同，可以分为： 湖沥青 岩沥青 海底沥青,（1）湖沥青,特立尼达湖沥青（Triniada Lake Asphalt）是世界上最为著名的天然沥青之一

3、，它产于南美洲加勒比海岛国风景秀丽的特立尼达和多巴哥境内的沥青湖。该沥青湖又叫彼奇湖，面积44万平方米，深约82米，湖中沥青储量达1200万吨，是世界上最大的天然沥青产地。,特立尼达沥青湖,（2）岩沥青,岩沥青生成于岩石的夹缝中，缝宽很窄，仅数十厘米，深可达几百米。天然岩沥青是一种纯天然的碳氢化合物，熔点在150 以上，我国青海及克拉玛依地区有所开采，但很少用于道路。美国北部犹他州的Uintah盆地的UNTAITE岩沥青是世界上最为著名的岩沥青。,我国道路沥青生产量,道路沥青产量，万顿,第一节 石油沥青,1.石油沥青的生产和分类,2.石油沥青的组成和结构,12,3.石油沥青的技术性质,4.石油

4、沥青的技术标准,主要内容,5.1 石油沥青,5.1.1 石油沥青的生产工艺简介插图 5.1.1.1石油的基属分类 分类指标：“关键馏分特性”和“含硫量”。 1) 关键馏分特性分类 关键馏分： “第一关键馏分”：常压下，250275C的馏分 “第二关键馏分”：减压下（5.33kPa） ， 275300C的馏分,5.1.1 石油沥青生产工艺概述,基属分类：由两个关键馏分的特征参数和K确定,广泛用于建筑、公路、桥梁等工程中，主要用于生产防水材料和铺筑沥青路面、机场道面等。 土木工程建筑主要应用石油沥青。,应用,16,2) 含硫量的分类 低硫原油：含硫量0.5%； 含硫原油：0.53%； 高硫原油：含

5、硫量3%。 3）石油基属与沥青路用性能的关系 按照路用性能优排队：环烷基中间基石蜡基,原油常压渣油减压渣油粘稠沥青 直馏沥青：较好的变形能力，温度敏感性较大 氧化沥青：较好的温度稳定性 溶剂沥青：丙烷 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：水乳化剂沥青,按加工方法分类,5.1.2 石油沥青的组成和结构,5.1.2.1 石油沥青的化学元素组成 主要化学元素： 碳C 氢 H 硫S 氧O 氮N 8288% ； 811%； 06%； 01.5%； 01% 微量金属元素：钒、镍、铁、镁和钙 碳氢比：C/H 大庆石油沥青：C/H=0.657 某环烷基石油沥青：

6、C/H=0.710,5.1.2.2 石油沥青的化学组分,化学组分分析方法 化学组分：化学性质、物理性质、路用性能 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方法。,状态,颜色,褐色或黑褐色,常温下呈固态、半固态或粘性液态,由许多高分子碳氢化合物及其非金属衍生物组成的复杂混合物,

7、成分,组分,基本性质,21,22,组分 油分（芳香油和饱和油） 油状液体，密度最小，加热可以挥发，能溶于有机溶剂，它们赋予沥青以流动性。分子量为100 500 。 树脂（沥青脂胶） 粘稠状液体（半固体），密度大于油分，属于中性树脂，能溶于有机溶剂（苯、汽油）。它们赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可流动性，分子量为5001000 。 地沥青质（沥青质） 固态无定性物质，密度大于1，决定沥青的温度敏感性和粘滞性，其含量越高，沥青软化点越高，粘性越大，越硬脆。分子量大于10006000。,沥青四组分对沥青性能的影响,蜡分：高温软化、低温结晶析出,沥青的含蜡量 定义：指沥青在除去沥青质和胶质之后，在油分

8、中含有的、经冷冻能结晶析出的组分，与沥青中的其他组分相比，其组成和结构相对简单。 蜡对沥青路用性能的影响，主要是由于沥青中蜡的存在，在高温时会使沥青容易发软，导致沥青路面的高温稳定性降低，出现车辙。在低温时会使沥青变得脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝。,沥青中的蜡,蜡会降低石油沥青的粘结性和塑性，对温度特别敏感。 易出现的问题： 高温发软，会导致沥青路面高温稳定性下降，出现车辙； 低温变得脆硬，低温抗裂性降低，出现裂缝； 沥青与石料的粘附性降低，在有水的条件下，使路面石子产生剥落现象，造成路面破坏； 路面的抗滑性降低，影响路面的行车安全。,25,组分的相溶特性 油分与树脂相溶； 树脂能浸

9、润地沥青质； 地沥青质对油分有憎液性。 胶体结构 以地沥青质为核心构成胶核； 胶核周围形成树脂薄膜，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 分散相是吸附部分树脂的地沥青质； 分散介质是溶有部分树脂的油分。,石油沥青的胶体结构,石油沥青不仅取决于它的化学组分及其化学结构， 还取决于它的胶体结构。,26,5.1.2.3 沥青的结构,溶胶结构 油分较多，胶团较少，温度稳定性差； 胶团相对运动自由，流动性和塑性较好。 凝胶结构 油分与树脂较少，地沥青质较多，温度稳定性好； 胶团相互连接成不规则空间网状的凝胶结构，弹性和粘性较高，流动性和塑性较低。 溶凝胶结构 介

10、于溶胶结构与凝胶结构之间。,沥青的胶体结构,27,溶胶结构,凝胶结构,沥青的胶体结构,28,石油沥青的基本性能,粘滞性,塑性,温度敏感性,大气稳定性,30,5.1.3 石油沥青的技术性质,衡量指标,定义,影响因素,5.1.3.1粘滞性,31,定义,粘滞性又称粘性，反映石油沥青在外力作用下， 抵抗变形的能力。,32,衡量指标,液态沥青：用粘滞度表示，指液态沥青在一定温度下，经规定直径的孔洞漏下50mL所需要的时间，用符号Ctd表示。,固态或半固态沥青：用针入度表示，指在温度为25的条 件下，以质量100g的标准针，经5s沉入沥青中的深度（每深 入0.1mm为1）。,粘滞度Ctd ，粘滞性,针入度

11、 ，粘滞性,33,1）沥青的粘度 图4- 5牛顿液体 牛顿液体粘度 （单位：Pas） 图4- 6 与应变速率 非牛顿液体视粘度或表观粘度 C复合流动系数 动力粘度和运动粘度,F,dV,dy,牛顿液体受力示意图,粘滞系数（粘度）,u,影响因素,组分：地沥青质含量 ，粘滞性,温度：温度 ，粘滞性,36,针入度等级,道路石油沥青 200300 150200 110150 80100 5080,建筑石油沥青 2540 1025 建筑石油沥青主要用于屋面及地下防水、沟槽防水及防腐。管道防腐蚀工程，也可制造油毡、油纸、防水涂料等建筑材料。（粘度较大）,38,衡量指标,定义,影响因素,5.1.3.2塑性,3

12、9,定义,塑性指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。,40,衡量指标,用延伸度表示，简称为延度。延伸度是将石油沥青标准 试件在规定温度（25）和规定速度（5cm/s）的条件下 在延度仪上进行拉伸，以试件拉断时的伸长值（cm）表示。,延伸度 ，塑性,41,影响因素,组分：树脂含量 ，塑性,温度：温度 ，塑性,拉伸速度：拉伸速度 ，塑性,42,衡量指标,定义,影响因素,工程实际,5.1.3.3温度敏感性,定义,温度敏感性指石油沥青的粘滞性和塑性随 温度升降而变化的性能。,温度敏感性小：,粘滞性和塑性随温度的变化大,粘滞性和塑性随温度的变化小,温度敏感性大：

13、,衡量指标,用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流动性 膏体时的温度（）。,软化点 ，温度敏感性,软化点测试示意图,固态 液态 硬化点 滴落点,T R&B(),条件粘度,粘度变化,在规定的速率下降温，等速弯曲11次/min，记录沥青薄膜的开裂温度，单位。,沥青脆点仪和弯曲器,沥青的粘度等性能随温度的不同而产生明显的变化的特性,针入度温度关系,logP=AT+K,A针入度温度感应性系数,A值的确定方法,温度T,lgP,25,P25,TR&B,PR&B,6001000, 数组（Pi,Ti）进行回归,2）针入度指数PI的确定,令：感温性最大A=，PI值为-10 感温性最小A=0，PI值为+2

14、0,logP=AT+K,PI与沥青感温性的关系, 针入度指数的确定方法, 已知条件：不同温度下的针入度（Pi、Ti）（2组以上） 或针入度与软化点 计算方法 计算A值PI 查图,影响因素,组分：地沥青质含量 ，温度敏感性,石蜡含量：石蜡含量 ，温度敏感性,工程实际,工程中应用的沥青软化点不能太低，否则夏季易产生变形，甚至流淌；但也不能太高，否则太硬，不易施工，冬季易发生脆裂现象。,定义,大气稳定性指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气 因素长期综合作用下，抵抗老化的性能。,测定方法,沥青的大气稳定性通过测定加热损失、加热前后针入度、软 化点等性质的改变值来表示。,沥青的老化指 沥青在大气因素的

15、长期综合作用下，逐渐 失去粘滞性、塑性而变硬变脆的现象。,大气稳定性,初步判断是因沥青材料老化及低温所致： 从裂缝的形状来看，沥青老化、低温引起的裂缝大多为横向，且裂缝几乎为等距离间距。这与该图展示的路面破损情况吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆，延伸性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。在冬天，气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩，产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度，路面便产生开裂。,每到冬天，一些沥青路面总会 出现一些裂缝，裂缝大多是横 向的，且几乎为等距离间距的， 在冬天裂缝尤其明显。,5.1.3.4 老化性,现象：沥青性质随着时间推移而发生变化 变脆变硬老

16、化 针入度下降、粘度增加、软化点增加、沥青 诱因：热 氧气 光（紫外线） 过程：贮存运输 加热拌和 使用,老化机理：轻质组分挥发 氧化、组分转化,老化前,老化后,饱和分S,芳香分A,胶质S,沥青质At,胶质沥青质 芳香分胶质,老化性能评价方法： 蒸发损失试验 薄膜加热试验TFOT 旋转薄膜烘箱试验RTFOT PAV压力老化试验 评价指标：质量损失 针入度比 延度,沥青薄膜加热烘箱示意图,试件：50g沥青试样试验条件：163，5h 试验指标：质量损失 针入度比 延度,图5-18沥青旋转薄膜加热烘箱示意图,试件：35g沥青试样，试验条件：163，75min,PAV压力老化试验仪,试件：RTFOT后

17、的薄膜试样 试验条件：90110，20h，2.07MPa,沥青闪点仪示意图,闪点是指加热沥青挥发出的可燃气体与空气组成混合气体在规定条件下与火接触，产生闪光时的沥青温度。 燃点指沥青加热产生的混合气体与火接触能持续然绕5S以上是的沥青温度。 闪点和燃点温度相差10度左右,5.1.3.5 安全性,5.1.3.6 沥青的粘弹性,1）沥青材料的粘-弹性现象插图 蠕变在应力保持不变的情况下，应变随时间增加而增加 应力松弛在保持应变不变的情况下，应力随时间增加逐渐衰减插图,沥青材料的粘弹性现象,2）沥青的劲度模量 定义： S=( / ) t, T 确定方法： 滑板粘度试验 沥青劲度模量诺模图： 荷载作用

18、时间 路面温度差: Tp-TR&B 沥青的PI,由针入度指数预测沥青劲度,时间 t,变形 ,温度T1,温度T2,弹性,粘性,沥青材料的粘弹性现象,5.1.3.7 沥青的粘附性,影响因素： 集料的亲水性： SiO2 : 0% 52% 65% 碱性集料 中性集料 酸性集料 沥青的粘度与极性 沥青混合料的空隙率 评价方法： 水煮法和水浸法试样 光电分光光度法,石油沥青的标准、选用与掺配,1、石油沥青的技术标准 道路石油沥青（有七个牌号) 牌号越大，粘性越小（针入度越大）； 牌号越大，塑性越好（延度越大）； 牌号越大，温度敏感性越大（软化点越低）。 建筑石油沥青（有三个牌号） 牌号越小，粘性越大（针入

19、度越小）； 牌号越大，塑性越差（延度越小）； 牌号越大，温度敏感性越小（软化点越高）。,5.1.4 石油沥青的技术标准,2、石油沥青的选用 选用原则：根据工程性质与要求、适用部位、环境条件等因素选用，在满足适用条件的前提下，应选用牌号较大的石油沥青，以保证使用寿命。 道路沥青 拌制沥青混凝土、沥青拌和料或沥青砂浆； 密封材料、粘结剂以及沥青涂料。 建筑石油沥青 制造油纸，油毡、防水涂料和沥青胶，绝大部分用于屋面、地下防水、沟槽防水防腐蚀及管道防腐等工程。,第二节 改性沥青,改性 通过组成设计和分子 设计，达到理想性能,沥青的改性,73,不同加工过程沥青性质的变化趋势,性能等级,Low,HIGH

20、,工艺优化,原油选择,基质沥青,改性沥青,基质沥青性能范围,符合PG各等级要求,特殊用途,不同的工艺和不同的改性剂,A,B,C,D,74,不同的问题寻求不同的解决方案,沥青性质削弱,沥青性质得到改善,弹性体改性剂,塑性改性剂,弹性恢复 抗疲劳 低温柔性,紫外老化 热稳定性,劲度 热稳定性 抗紫外老化,低温柔性 弹性恢复,沥青的质量控制,75,沥青材料的发展趋势改性,随着国民经济的发展，车流量越来越大，车荷载越来越重，气温逐渐变暖，重交通道路沥青已不能满足高等级公路和特殊路段的使用要求，为了提高路面的抗永久变形、抗车辙、抗拥包、抗推移、抗疲劳、抗低温开裂、抗老化、抗水侵害等病害能力，沥青材料的研

21、究部门和应用部门提出了对道路沥青进行改性，以此来提高沥青材料的综合性能。,76,所谓改性沥青就是在基质沥青中添加适当和适量的改性剂（一种或多种），以提高或改善沥青的某些性能，达到路用要求的过程或手段。,77,改性剂的种类,树脂类 热塑性塑料：PE、EVA等； 热固性塑料：酚醛树脂、环氧树脂等； 橡胶类：NR、SBR、CR、BR、IIR等； 热塑性弹性体：SBS、SIS、SEBS等； 天然沥青：湖沥青（TLA）、岩沥青等。 热塑性弹性体SBS与沥青具有较好的相溶性和储存稳定性，兼有较好的高温性能和低温性能，是改性沥青普遍采用的改性剂。,78,SBS沥青改性剂,嵌段共聚物SBS改性剂的性质 SBS

22、是一种热塑性弹性体，是以丁二烯和苯乙烯为单体，环己烷为溶剂，正丁基锂为引发剂，四氢呋喃为活化剂，采用阴离子聚合得到的线型或星型嵌段共聚物。SBS高分子链具有串联结构的不同嵌段，即塑性段和橡胶段，形成类似合金的组织结构。由于这种独特的结构，使其既具有塑料的刚性和塑性，又具有橡胶的柔性和弹性，目前在国内外，SBS是应用量最多、最广泛的沥青改性剂。,79,SBS结构,SBS结构有线型与星型，苯乙烯和丁二烯的比例在生产时可以控制，其分子量从5万到30万。所以，在生产改性沥青时，要根据基质沥青的性质来筛选SBS，以达到比较理想的改性效果。,80,SBS改性沥青的发展历程,SBS的性能不同于其它橡胶，它在

23、常温下不需要硫化就可以具有良好的弹性，当温度升到180 以上时，它可以变软、熔化，易于加工。 1、物理改性 SBS物理改性沥青就是将SBS与沥青按一定的比例，在180 左右搅拌溶涨，通过胶体磨研磨，使SBS颗粒达到10微米以下，与沥青混合的过程。所形成的沥青体系是非稳定体系，产品需要不停搅拌，停止搅拌SBS就凝聚成大胶粒从沥青中析出。,81,沥青改性,土木工程中使用的沥青要求： 在低温下应有弹性和塑性； 在高温下要有足够的强度和稳定性； 在加工和使用中具有抗老化能力； 与矿物和结构表面有较强的粘附力； 以及对构件变形的适应性和耐疲劳性。 沥青材料本身难以满足这些性能要求，需用其他材料改性。 氧

24、化改性、矿物填充料改性、聚合物改性三种。,82,第三节 乳化沥青,乳化沥青,乳化沥青的发展过程,1.概念 一种物质以多个分子形成的集合体（微粒）的形式，分散在另一种物质中，形成相对稳定的混合物，这一过程就叫做乳化，形成的混合物叫做乳液。,水,油,水,油,乳化沥青的发展过程,1.概念 将沥青加热融化，在机械的作用下，使沥青以微小的颗粒状态分散于含有乳化剂的水溶液中，形成一种水包油状的，相对稳定的乳液，叫做乳化沥青。 乳液： 油包水型 水包油型 普通乳液（120） 精细乳液（0.01-0.05）,乳化沥青的发展过程,乳化沥青的使用范围,乳化沥青的发展过程,2.乳化沥青的发展 20世纪初 开始 喷洒

25、防尘 20世纪20年代 应用于道路 20世纪30年代50年代中期 乳化沥青用量 缓慢增长 1953年起 乳化沥青用量开始稳定上升 近30年来 乳化沥青迅速发展,乳化沥青的发展过程,3.乳化沥青在我国的发展 建国前 少量应用 建国初 停止 1978年交通部成立了“阳离子乳化沥青 路用性能研究”课题协作组 开始推广 1985左右 许多省市开始应用 90年代中期至今 在我国迅速普及应用 近几年 改性乳化沥青技术开始发展和应用,乳化沥青的发展过程,4.乳化沥青的未来发展 （1）使用量将越来越大 随着路网的逐渐形成与完善，低等级道路的升级要求，乳化沥青使用量将越来越大；随着环保意识的增强和能源的逐渐紧张

26、，乳化沥青占沥青的比例也将越来越大。 （2）使用范围越来越广 乳化沥青的使用，除了新建道路外，更重要的应用领域是预防性养护和矫正性养护。 （3）质量越来越高 随着配方技术、乳化技术、胶体磨技术的不断发展，乳化沥青更趋于专用化，这有利于发展施工工艺和路面质量的提高。,乳化沥青的发展过程,5.乳化沥青的特点及社会经济效益,减少环境污染，改善施工条件,乳化沥青的发展过程,各种路面结构沥青用量的比较,乳化沥青的发展过程,乳化沥青车间与热沥青车间环境对比,乳化沥青的发展过程,应当认识到： 1乳化沥青不是热沥青的替代品，各有其优缺点，互相补充，相辅相成。 2有一定的适用范围和方法，不是万能的，必须科学地使

27、用乳化沥青。 3其技术含量很高，必须掌握它的内在规律，才能真正发挥出它独特的作用。 4.乳化沥青技术发展至今还不十分完善，许多技术方面的问题还需要我们做进一步研究和探讨。 总的来说 乳化沥青是一种节约、安全、环保、有效且通用的道路材料系统。,沥青的乳化剂和乳化原理,一、表面活性剂 分子内含有亲水基和亲油基，能够降低液体的表面张力和不相容两液面间的界面张力的物质，叫做表面活性剂。 表面活性剂分子的特殊结构 亲油基 C-H结构 非极性 与油相似 易溶于油 亲水基 离子或相似离子结构 极性 与水相似,亲油基,亲水基,沥青的乳化剂和乳化原理,表面活性剂的基本性质 1、胶束的形成 当表面活性剂溶于水后，

28、它的亲水基一端可溶于水，而亲油基的一端有排斥水的趋势，这样，表面活性剂分子就会在水溶液的表面或油水界面，采取一种定向的排列。,水,油,沥青的乳化剂和乳化原理,2、表面张力与表面活性剂浓度之间的关系,0.2,0.4,0.6,0.8,10,80,90,70,60,50,40,30,20,表面活性剂浓度（%）,表面张力（N/m),沥青的乳化剂和乳化原理,2、表面张力与表面活性剂浓度之间的关系,1、极稀溶液,2、稀溶液,3、临界胶束浓度,4、大于临界胶束浓度,沥青的乳化剂和乳化原理,2、表面张力与表面活性剂浓度之间的关系 表面活性剂溶液，只有当其浓度高于临界胶束浓度的时候，才能显示其作用。 临界胶束浓

29、度不是一个特别明显的界限，所以临界胶束浓度应看作是一个范围，它不是一个精确的点。 表面活性剂的临界胶束浓度都很低，一般为0.001-0.02mol/L,即0.02%-0.04%。 沥青乳化剂是表面活性剂的一种,它也遵循上述规律。,沥青的乳化剂和乳化原理,3.表面活性剂的亲水亲油平衡（HLB） （1）概念 规定：石蜡的HLB=0 （亲水性最差） 油酸的HLB=1 油酸钾的HLB=20 烷基硫酸钠的HLB=40 （亲水性最好） 其他的表面活性剂的HLB值，用乳化试验的乳化效果来确定。,沥青的乳化剂和乳化原理,（2）HLB值的计算 HLB=20(1-M0/M) MO亲油基的分子量 M表面活性剂的分子

30、量 HLB=7+(亲水基团数)- （亲油基团数） HLB混=（HLB单质量%）,沥青的乳化剂和乳化原理,（3）HLB值的作用 大体判断该表面活性剂的水溶性,沥青的乳化剂和乳化原理,大体判断其作用,0,3,5,7,9,10,12,15,18,20,消泡作用,乳化作用 油包水W/O,渗透作用,增容作用,洗涤作用,乳化作用 水包油O/W,沥青的乳化剂和乳化原理,大体判断其用途,沥青的乳化剂和乳化原理,二、沥青乳化剂 1.概念 用于沥青乳化的表面活性剂，一般叫做沥青乳化剂。 1、沥青乳化剂具有表面活性剂的基本特性。 2、表面活性剂有几千种之多，但可用于沥青乳化的表面活性剂只有很少一部分。 3、沥青乳化

31、剂的HLB值一般在8-18之间。,沥青的乳化剂和乳化原理,2.沥青乳化剂的类型 按离子的类型分类 离子型乳化剂 阳离子型乳化剂 非离子型乳化剂,两性离子型乳化剂,阴离子型乳化剂,-,+,+/-,沥青的乳化剂和乳化原理,沥青,-,-,-,-,-,-,-,-,乳化剂与沥青微粒的结合形式,沥青,+,+,+,+,+,+,+,+,阴离子乳化剂,阳离子乳化剂,沥青的乳化剂和乳化原理,按亲水基的种类分类 （1）阴离子乳化剂 R-COONa 羧酸盐 RSO3Na 磺酸盐 ROSO3Na 硫酸脂盐 ROPO3Na 磷酸脂盐 （2）阳离子型乳化剂 R-NHCH2CH2CH2NH2 烷基胺 R-NH2HCl 伯胺盐

32、 R-NH2(CH3)Cl 仲胺盐 R-NH(CH3)2Cl 叔胺盐 R-N(CH3)4Cl 季胺盐,沥青的乳化剂和乳化原理,按亲水基的种类分类 （3）两性离子型乳化剂 R-NHCH2CH2COOH 氨基酸型 R-N(CH3)2CH2COOH 甜菜碱型 （4）非离子型乳化剂 R-O-(CH2CH2O)n-H 聚氧乙烯型 R-COOC(CH2OH)3 多元醇型,沥青的乳化剂和乳化原理,按施工时的破乳速度分 慢裂型 中裂型 快裂型 慢裂快凝型,沥青的乳化剂和乳化原理,3.乳化剂的复配 单一的乳化剂，有时乳化效果不好，如果加入其他一些乳化剂或者助剂则能达到较好的效果。 助剂加入达到的作用 生产出合格

33、的乳化沥青 降低乳化沥青的生产成本 满足不同的施工要求 如果加入的物质属于乳化剂 第二乳化剂 如果加入的物质不属于乳化剂 添加剂或助剂,沥青的乳化剂和乳化原理,（1）复合乳化剂 1、阳-阳复配 2、阳-非复配 3、阴-阴复配 4、阴-非复配 （2）稳定剂或助剂的加入 1、无机类助剂 2、增稠剂 3、调酸碱类助剂,沥青的乳化剂和乳化原理,4.乳化剂对乳化沥青性能的影响 （1）乳化剂对沥青性能的影响 原沥青延度与乳化沥青蒸发残留物延度的实验对比,沥青的乳化剂和乳化原理,（2）乳化沥青的起泡性 防止起泡：生产和运输过程中，输送液体时，将管子插到容器底部，也可加入消泡剂消泡，但会增加成本。 （3）乳化

34、剂对储存稳定性的影响 用不同的乳化剂生产的乳化沥青，其稳定性不同。一般情况下乳化剂用量越多，乳液的稳定性越好 （4）乳化剂对破乳速度的影响 影响破乳速度的因素很多，最主要的是乳化剂的结构。阴离子乳化剂多数为慢裂乳化剂，阳离子乳化沥青的破乳速度趋于加快。 乳化剂用量大，破乳速度就慢，乳化剂的用量小，则破乳速度加快。,沥青的乳化剂和乳化原理,三、沥青的乳化原理 乳化剂连接了沥青与水两种互不相溶的体系，降低了沥青与水界面的表面张力，使沥青能够以微小的颗粒状态分散于水溶液中，形成相对稳定的混合物。 乳化沥青的必要条件 1.沥青 2.水 3.乳化剂 4.稳定剂 减少乳化剂用量，降低成本。提高乳液的稳定性

35、 。有些乳化剂，需调酸才可使用。,沥青的乳化剂和乳化原理,乳化沥青的性质 1、常温下，乳化沥青是一种黑色或棕黑色的易流动的液态混合物。 2、乳化沥青由沥青、水、乳化剂三种基本成分组成。 3、沥青以微粒的形式分散（或悬浮）于水溶液中。 4、乳化沥青是一个不稳定的体系，在某些条件改变时会破乳析出沥青。 5、乳化沥青是一种水包油状的乳液。,第四节 煤沥青,什么是煤沥青？,煤沥青是煤焦油沥青的简称，是煤焦油蒸馏后的残渣，为煤焦油加工过程中的大宗产品，是制取各种碳素材料不可替代的原料。中国是煤沥青生产和应用的大国，目前煤沥青的产量已达200万t，占煤焦油总量的50以上。目前，煤沥青主要用于制造冶金业中碳素电极的粘结剂，高附加值的碳材料和针状焦，以及防水和建筑材料，其中以粘结剂的应用最为广泛。但是，未经改质的煤焦油沥青，其软化点低，挥发份高，结焦值低。所生产的电极制品比电阻大，抗氧化和热稳定性差，机械强度低。因此，煤焦油沥青要经过改质，改善其理化性质