土木工程材料- 沥青及沥青混合料

3.延性
是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变 形的总能力，以延度作为条件延性的表征指标。 • （1）延度的定义 延度——将沥青试样制成8字形标准试件，采用延度仪，在规 定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cm。
规定条件为：试验温度有0℃、15℃、25℃三种； 拉伸速度有1 cm/min、5cm/min两种。
大部分优质道路沥青均配成溶～凝胶型结构，具 有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。
石油沥青的胶体结构
胶体结构类型（三种）
a、溶胶型结构
b、溶－凝胶型结构
c、凝胶型结构
6.2.3 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
1.物理常数
沥青延度测定示意图
• （2）延度的表示方法： D（T，v） 其中，T为试验温度，v为拉伸速度。
• （3）测定延度的意义 沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切
的关系。 研究表明：
• 随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，
以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相 对降低。
• 单位：0.1mm。 • 常用试验条件：
规定温度：25℃ 标准针质量：100g
贯入时间：5s
• 2）表示方法：P（25℃，100g，5s）。 • 3）表征意义
沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针 入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。
标号：一般取针入度的平均值。 例如：90号沥青，针入度范围为80～１００（０.１mm）
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。
土木工程建筑主要应用石油沥青。
6.2 石油沥青
6.2.1 石油沥青的生产工艺概述
6.2.2 石油沥青的组成和结构
（1）密度——在规定温度条件下，单位体积的质量。 单位：kg/m3或 g/cm3。 我国现行试验方法规定测定15℃下沥青密度。
（2）相对密度——在规定温度下，沥青质量与同体积水质量 之比。
我国现行方法规定测定25℃下的相对密度。
2.粘滞性
——反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力， 简称为粘性，以绝对粘度表示。
第六章 沥青及沥青混合料
2020年4月2日
1.定义
6.1 概 述
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。
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
沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。 沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不 适于作为工程试验，因此，工程中通常采用条件粘度反映沥 青的粘性。
条件粘度
针入度（适应粘稠石油沥青）∆ 液体沥青的粘度（适应液体石油沥青）
（1）针入度
• 1）针入度的定义
• 针入度——在规定温度条 件下，以规定质量的标准 针经过规定的时间贯入沥 青试样的深度，
（1）溶胶结构。地沥青质含量较少，胶团间完全没有 引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变形 特性与粘性液体一样。直馏沥青的结构多为溶胶结 构。
（2） 凝胶结构。凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间 有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间， 在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属于凝胶 结构。
（3）溶一凝胶结构介于溶胶与凝胶之间，并有较多的 树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的 最初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一 定数值后，则变为有阻尼的粘性流动。
• 沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。
4.温度敏感性
（1）软化点 （2）针入度指数
——高温性能指标
（3）脆点
——低温性能指标
（1）软化点
沥青材料是一种非晶质高分子的混合材 料，没有固定的熔点。沥青材料在由固态转变 为液态的温度阶段是一种粘滞流动状态，在工 程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升高 而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥 青的温度敏感性。
2．石油沥青的胶体结构
油分、树脂和地沥青质是石油沥青的三大组 分，其中油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润 地沥青质，并在地沥青质的超细颗粒表面形成树 脂薄膜。所以石油沥青的结构是以地沥青质为核 心，周围吸附部分树脂和油分的互溶物而构成胶 团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。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。
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
胶质
棕色粘稠液体
沥青质 深棕色至黑色固态
O.99 1.09 1.15
730 970 3400
芳香烃、含S衍生物
多环结构，含S、O、N 衍生物
缩合环结构，含S、O、N 衍生物
2．石油沥青的胶体结构 （1）溶胶型结构 （2）凝胶型结构 （3）溶—凝胶型结构
沥青 质
深褐色固体 微粒
1000 ～5000
0.8 ～1.O
5～30
加热不熔化，分解为硬焦炭， 使沥青呈黑色，相对密度 1.100～1.500
（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：
组分 性状
外观特征
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。
石油沥青三组分分析法的各组分性状
性状 组分
外观特征
油分 淡黄透明液体
树脂
红褐色粘稠 半固体
平均 分子量
碳氢比 /原子比
200～700
0.5 ～0.7
800～3000
0.7 ～0.8
含量 /%
45 ～60
15 ～30
物化特征
几乎可溶于大部分有机溶剂， 具有光学活性，常0 ～ 0.925
温度敏感性高，溶点低于 100℃，相对密度大于1.000