沥青及沥青混合料 ppt课件
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建筑材料沥青及沥青混合料培训课件(共 48张PPT)
组成结构类型如下图1 所示。
a-悬浮密实结构
b- 骨架空隙结构
c-骨架密实结构
图1 沥青混合料的组成结构
强度理论
沥青混合料在路面结构中有二种破坏形 式：
1.库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力 不足引起变形，抗剪强度不足引起的破坏。 2.在低温下，抗拉强度不足导致破坏。
强度理论
方法:三轴剪切试验
图 3 针入度试验示意图
图2 针入度仪
指标与性质间的关系
针入度越小
针入度与粘度之间 的关系是：针入度 越小, 粘度越大, 石油沥青越硬。
粘度越大
越硬
标准粘度
定义
表示液体石油沥青的相对粘度。
试验
标准粘度计 试验条件及方法：50cm³ 的沥青在规定温度（20、 25、30、60℃）流过规定 直径（3、5、10mm）的所 需时间（s）
1 概述 2 沥青混合料的组成结构及强度理论 3 沥青混合料的技术性质 4 沥青混合料的组成材料 5 沥青混合料的技术标准 6 沥青混合料的配合比设计
1 概 述
沥青混合料定义 沥青混合料的分类 沥青混合料的特点
Back
填料
沥青混合料
摊铺 沥青混凝土 压实
矿质集料
沥青混合料是由矿质混合料和沥青结合料 组成的混合体系。 矿料 (即矿质混合料) + 沥青 → 沥青混合料 → 摊铺，压实 → 沥青混凝土 或 沥青碎石
第七章 沥青及沥青混合料
沥青
桥 面 摊 铺 沥 青
防水卷材施工
沥青防水卷材
§1 石油沥青
1 概述 2 组分 3 胶体结构 4 技术性质 5 标准及选用
Back
石油沥青
概述
• 石油沥青是石油原油经蒸馏等提炼 出各种轻质油及润滑油以后的残留 物或再加工而得的产品。 • 建筑上主要使用石油沥青制成各种 防水材料或铺路材料。
a-悬浮密实结构
b- 骨架空隙结构
c-骨架密实结构
图1 沥青混合料的组成结构
强度理论
沥青混合料在路面结构中有二种破坏形 式：
1.库仑理论：在常温或较高温度下，粘结力 不足引起变形，抗剪强度不足引起的破坏。 2.在低温下，抗拉强度不足导致破坏。
强度理论
方法:三轴剪切试验
图 3 针入度试验示意图
图2 针入度仪
指标与性质间的关系
针入度越小
针入度与粘度之间 的关系是：针入度 越小, 粘度越大, 石油沥青越硬。
粘度越大
越硬
标准粘度
定义
表示液体石油沥青的相对粘度。
试验
标准粘度计 试验条件及方法：50cm³ 的沥青在规定温度（20、 25、30、60℃）流过规定 直径（3、5、10mm）的所 需时间（s）
1 概述 2 沥青混合料的组成结构及强度理论 3 沥青混合料的技术性质 4 沥青混合料的组成材料 5 沥青混合料的技术标准 6 沥青混合料的配合比设计
1 概 述
沥青混合料定义 沥青混合料的分类 沥青混合料的特点
Back
填料
沥青混合料
摊铺 沥青混凝土 压实
矿质集料
沥青混合料是由矿质混合料和沥青结合料 组成的混合体系。 矿料 (即矿质混合料) + 沥青 → 沥青混合料 → 摊铺，压实 → 沥青混凝土 或 沥青碎石
第七章 沥青及沥青混合料
沥青
桥 面 摊 铺 沥 青
防水卷材施工
沥青防水卷材
§1 石油沥青
1 概述 2 组分 3 胶体结构 4 技术性质 5 标准及选用
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石油沥青
概述
• 石油沥青是石油原油经蒸馏等提炼 出各种轻质油及润滑油以后的残留 物或再加工而得的产品。 • 建筑上主要使用石油沥青制成各种 防水材料或铺路材料。
土木工程材料-第7章-沥青及沥青混合料
同时对温度特别敏感(即温度稳定性差)。
土木工程材料
第7章 沥青及沥青混合料
（2）石油沥青的胶体结构 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，构成胶团，无数胶团分散在油
分中而形成胶体结构。在这个分散体系中，分散相 为吸附部分树脂的地沥青质，分散介质为溶有树脂 的油分。在胶体结构中，从地沥青质到油分是均匀 地逐步递变的，并无明显界面。
以大气稳定性即为沥青抵抗老化的性能。
土木工程材料
第7章 沥青及沥青混合料
石油沥青的大气稳定性常以蒸发损失率和蒸发 后针入度比来评定。其测定方法是：先测定沥青试
样的重量及其针入度，然后将其置于烘箱中，在160
下蒸发5h，待冷却后再测定其重量及针入度。计算 蒸发损失率及蒸发后针入度比。蒸发损失率愈小及 蒸发后针入度比愈大，则表示大气稳定性愈高，老 化愈慢。
的延度和粘结力等性能愈好。另外，树脂中还含有
少量酸性树脂。它改善了石油沥青对矿物材料的浸 润性。在石油沥青中，树脂的含量为15％一30％， 它使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。
土木工程材料
第7章 沥青及沥青混合料
3) 地沥青质地沥青质为深褐色至黑色固态无 定形的超细颗粒固体粉末，分子量比树脂更大。地
沥青质是决定石油沥青温度敏感性和粘性的重要组
分。沥青中地沥青质含量在10％一30％。其含量愈 多，则软化点愈高，粘性愈大，也愈硬脆。 此外，石油沥青中还含2％一3％的沥青碳和似 碳物，为无定形的黑色固体粉末，是石油沥青中分
子量最大者。它会降低石油沥青的粘结力。石油沥
青中还含有蜡，它会降低石油沥青的粘结性和塑性。
缝时，也可能由于特有的粘塑性而自行愈合，故塑
性也反映了沥青开裂后的自愈能力。沥青的塑性对
第八章---沥青及沥青混合料PPT课件
• 1.1 普通原纸胎基油毡和油纸
• 采用低软化点沥青浸渍原纸所制成的无涂盖层的 纸胎防水卷材叫油纸，当再用高软化点沥青涂盖 油纸的两面，并撒布隔离材料后，则称为油毡。 按原纸1m2的质量克数，油毡分为200、350和500 三种标号，油纸分为200. 和350两种标号。 45
• 1.2 新型有胎沥青防水卷材
.
26
6.2 煤沥青的主要技术性质及应用
• 煤沥青是炼焦或生产煤气的副产品。 烟煤干馏时所挥发的物质冷凝为煤焦油， 煤焦油经分馏加工，提取出各种油质后的 产品即为煤沥青。
.
27
6.2.1 分类
• 煤沥青可分为硬煤沥青与软煤沥青两 种。
• 硬煤沥青是从煤焦油中蒸馏出轻油、 中油、重油及蒽油之后的残留物，常温下 一般呈硬的固体；软煤沥青是从煤焦油中 蒸馏出水分、轻油及部分中油后得到的产 品。
低温时又有较好的形变能力。 • C.凝胶结构——具有温度稳定性较好，但低温变
形能力较差。
.
8
.
9
• 6.1.2沥青的主要性质及其测试方法
• 1.沥青的主要性质及测试方法
• （1）粘滞性
• 石油沥青的粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相 对流动的一种特性。也可以说，它反映了沥青软 硬、稀稠的程度。是划分沥青牌号的主要技术指 标。
• 由于沥青中含有水分，施工前要进行 加热熬制。在加热过程中，应加快搅拌， 促使水分蒸发，并降低加热温度，而且锅 内沥青不能装得过多。
.
21
6.1.3 沥青的技术质量标准
• 沥青的主要技术标准以针入度、延伸 度、软化点等指标表示，见表6.1
.
22
表6.1 石油沥青的质量指标
.
23
6.1.4 石油沥青的简易鉴别
• 采用低软化点沥青浸渍原纸所制成的无涂盖层的 纸胎防水卷材叫油纸，当再用高软化点沥青涂盖 油纸的两面，并撒布隔离材料后，则称为油毡。 按原纸1m2的质量克数，油毡分为200、350和500 三种标号，油纸分为200. 和350两种标号。 45
• 1.2 新型有胎沥青防水卷材
.
26
6.2 煤沥青的主要技术性质及应用
• 煤沥青是炼焦或生产煤气的副产品。 烟煤干馏时所挥发的物质冷凝为煤焦油， 煤焦油经分馏加工，提取出各种油质后的 产品即为煤沥青。
.
27
6.2.1 分类
• 煤沥青可分为硬煤沥青与软煤沥青两 种。
• 硬煤沥青是从煤焦油中蒸馏出轻油、 中油、重油及蒽油之后的残留物，常温下 一般呈硬的固体；软煤沥青是从煤焦油中 蒸馏出水分、轻油及部分中油后得到的产 品。
低温时又有较好的形变能力。 • C.凝胶结构——具有温度稳定性较好，但低温变
形能力较差。
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8
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9
• 6.1.2沥青的主要性质及其测试方法
• 1.沥青的主要性质及测试方法
• （1）粘滞性
• 石油沥青的粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相 对流动的一种特性。也可以说，它反映了沥青软 硬、稀稠的程度。是划分沥青牌号的主要技术指 标。
• 由于沥青中含有水分，施工前要进行 加热熬制。在加热过程中，应加快搅拌， 促使水分蒸发，并降低加热温度，而且锅 内沥青不能装得过多。
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21
6.1.3 沥青的技术质量标准
• 沥青的主要技术标准以针入度、延伸 度、软化点等指标表示，见表6.1
.
22
表6.1 石油沥青的质量指标
.
23
6.1.4 石油沥青的简易鉴别
第7章沥青与沥青混合料
2、塑性 塑性是指在外力作用下，产生变形而不 破坏的能力。用延度表示 沥青的延性 是当其受到外力拉伸作用时，所能承 受塑性变形的总能力。沥青的延性通常以延度作 为条件延性指标来表征，沥青延度值的大小直接 反映了工程中沥青在外力作用下，保持内部结构 连续或抵抗开裂的能力。沥青的延度值是采用延 度）测定的，它是将沥青试样制成8字形标准试件 （最小断面1cm2），在规定的试验温度（通常为 25℃或15℃）和拉伸速度（通常为5cm/min）条 件下，拉断时的长度伸长值（以cm计）。在科研 中有时需测定沥青低温（0℃，4℃）时的延度， 其拉伸速度常为1cm/min （祥见实验部分）
第七章 沥青及沥青混合料
第一节 沥青
沥青是高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、 碳等）衍生物组成的极其复杂的混合物，在常温 下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或液体状态。 沥青是一种无机的胶结材料，具有粘性、塑性、 耐腐蚀及憎水性等，因此在建筑工程中主要用作 防潮、防水、防腐材料，用于屋面、地下、以及 其他防水工程、防腐工程以及道路工程。 沥青分类：沥青主要分为地沥青和焦油沥青，地 沥青又分为天然沥青和石油沥青，焦油沥青分为 煤沥青，木沥青，页岩沥青。
2、鉴别方法 由于煤沥青和石油沥青相似，使用时 必须加以区别，方法见表7-5鉴别方法
鉴别方法 密度 锤击 燃烧 煤沥青 >1.1(约为1.25） 音清脆，韧性差 烟呈黄色，有刺激味 用30-50倍的汽油或煤 油溶解后，将溶液 滴于滤纸上，斑点 分为内外两圈，城 内黑外棕或黄色 接近1.0 音哑，富有弹性，韧性好 烟无色，无刺激性臭味 石油沥青
蜡
降低石油沥青的粘结性和低温塑性，增大 对温度的敏感性。有害成分
（二）技术性质
1、粘滞性（简称粘性） 概念：粘滞性指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。沥青 在工程使用中可能受到各种力的作用，如重力、温度应力、 车轮荷载等。在沥青路面中，沥青作为粘结材料将矿料粘 结起来，形成强度，沥青的粘滞性决定了路面的力学行为。 为防止路面夏天出现车辙，冬天出现开裂，沥青的粘性选 择是首要考虑的参数。 测定：沥青的粘性通常用粘度表示，粘度和针入度是划分 沥青等级（标号）的主要依据。测定液体沥青等材料流动 状态的粘度时，应采用标准粘度计（见沥青试验部分）， 该试验方法是：在标准粘度计中，液体状态的沥青，于规 定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流出50ml体积， 所需的时间秒数（s）被称为沥青的粘度，并以CT,d表示 （T为试验温度℃，d为流孔直径mm）。在温度和流孔直 径相同的条件下，流出时间（T）愈长，表示沥青粘度愈 大。
第六章沥青及沥青混合料
除去外力后，仍能保持变形后的形状的性质。
指标：延度
（cm）。延度愈大，塑性愈好。
影响因素：温度；沥青膜层的厚度
（3）温度稳定性：沥青粘性和塑性不随温度升降
而变化的性能。
指标：软化点 （℃）。 影响因素：地沥青质的含量；含蜡量。
玻璃态
技术性质
Tg
高弹态
Tm 软化点
粘流态
T 温度
脆化点
Tg↓、Tm↑→温度敏感性↓
§ 6.1.1 石油沥青
(4）大气稳定性：在大气的长期作用下，抵抗老化的 性能.
老化过程：
低分子量物质
衡量指标：
光、氧、热、水等作用
高分子量物质
蒸发后质量损失_小 蒸发后针入度 _大
蒸发前针入度
→大气稳定性_好
以上四种性质是石油沥青材料的主要性质，前三 项是划分石油沥青牌号的依据。此外，为评定沥青的 品质和保证施工安全，还应了解石油沥青的溶解度、 闪点和燃点等性质。
具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，
耐酸、耐碱、耐腐蚀等性能。
概
分类
地沥青
沥青 焦油沥青
述
天然沥青 石油沥青 煤沥青 木沥青 泥炭沥青 页岩沥青
应用
主要作为防水、防潮、防腐蚀材料，用于屋面
或地下防水工程、防腐蚀工程、铺筑道路以及 贮水池、浴池及桥梁等防水防潮层。
返回
§6.1.1 石油沥青
矿物填充料改性沥青
矿物填充料的品种：
滑石粉、石灰石粉、硅藻土、云母粉、石棉绒、 粉煤灰、水泥等。 作用机理： 由于沥青对矿物填充料的润湿和吸附作用，沥 青分子可能成单分子装排列在矿物颗粒（或纤维） 表面，形成结合力牢固的沥青薄膜，因而又称为 “结构沥青”。 改性作用：
指标：延度
（cm）。延度愈大，塑性愈好。
影响因素：温度；沥青膜层的厚度
（3）温度稳定性：沥青粘性和塑性不随温度升降
而变化的性能。
指标：软化点 （℃）。 影响因素：地沥青质的含量；含蜡量。
玻璃态
技术性质
Tg
高弹态
Tm 软化点
粘流态
T 温度
脆化点
Tg↓、Tm↑→温度敏感性↓
§ 6.1.1 石油沥青
(4）大气稳定性：在大气的长期作用下，抵抗老化的 性能.
老化过程：
低分子量物质
衡量指标：
光、氧、热、水等作用
高分子量物质
蒸发后质量损失_小 蒸发后针入度 _大
蒸发前针入度
→大气稳定性_好
以上四种性质是石油沥青材料的主要性质，前三 项是划分石油沥青牌号的依据。此外，为评定沥青的 品质和保证施工安全，还应了解石油沥青的溶解度、 闪点和燃点等性质。
具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，
耐酸、耐碱、耐腐蚀等性能。
概
分类
地沥青
沥青 焦油沥青
述
天然沥青 石油沥青 煤沥青 木沥青 泥炭沥青 页岩沥青
应用
主要作为防水、防潮、防腐蚀材料，用于屋面
或地下防水工程、防腐蚀工程、铺筑道路以及 贮水池、浴池及桥梁等防水防潮层。
返回
§6.1.1 石油沥青
矿物填充料改性沥青
矿物填充料的品种：
滑石粉、石灰石粉、硅藻土、云母粉、石棉绒、 粉煤灰、水泥等。 作用机理： 由于沥青对矿物填充料的润湿和吸附作用，沥 青分子可能成单分子装排列在矿物颗粒（或纤维） 表面，形成结合力牢固的沥青薄膜，因而又称为 “结构沥青”。 改性作用：
沥青及沥青混合料培训课程PPT课件
沥青混 合料
改良土 或改善 土
10
粘结层材料
沥青混凝土
水泥混凝土面板
沥青混凝土 沥青混凝土
防水粘结层材料
11
二、沥青材料
沥青的分类： ① 地沥青 ➢ 天然沥青：湖沥青、岩石沥青、海底沥青 ➢ 石油沥青：用石油经开采、精炼加工而得到的 ② 焦油沥青 ➢ 煤沥青 ➢ 木沥青
天然沥青：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，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。
石油沥青
二、 石油沥青的基本性能
2.沥青的化学组分
石油沥青
二、 石油沥青的基本性能
2.沥青的化学组分
性状 组分 饱和分 芳香分
胶质
外观特征
无色液体 黄色至红色液体 棕色粘稠液体
平均分子量
625 730 970
沥青质 深棕色至黑色固体 3400
主要化学结构
烷烃、环烷烃 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
5、钢材和木材 ➢ 桥梁、钢结构、预应力混凝土等 6、新型材料 ➢ 复合材料：两种或两种以上材料复合 ➢ 改性材料：高聚合物材料（常见）
橡胶类 SBR、CR、 EPDM
热塑性橡胶类 SBS
热塑性树脂类 PE、EVA
沥青路面各层位常用材料
上面层（表面层）
4～5cm
道
面层
中面层
5～6cm
路
下面层
物
石油沥青的生产与组成
沥青及沥青混合料
2）中、轻交通道路石油沥青
用于一般的道路路面
标号有：A-60甲，60乙,100甲，100乙,140,180,200
(3)沥青的掺配
一各牌号的沥青不符合工程要求时采用
掺配的两种沥青应表面张力相近、化学性质相似
掺配的两种沥青比例：
Q1=(T2-T)/(T2-T1) Q1—较软沥青所占的比例 T—掺配后的沥青软化低点，度
a.沥青路面施工气候分区：
寒区：黑、吉、辽（营口以北）、内蒙古（包头以北)、冀（承德、张家 口以北）、晋（大同以北）、陕（榆林以北）、甘、新、青、宁、藏 等
温区：辽（营口以南）、内蒙古（包头以南)、冀（承德、张家口以南）、 晋（大同以南）、陕（榆林以南、西安以北）、甘（天水一带）、鲁、 豫（南阳以北）、京、津、苏（徐州、淮阴以北）、皖（宿县、毫县 以北）、川（成都西北）等
石油沥青和煤沥青的元素比较;
沥青名称 元素组成（%）
碳氢比（原子数比）
C
H
OS
N
石油沥青 86.7 9.7 1.0 2.0 0.6 0.8
煤沥青
93.0 4.5 1.0 0.6 0.9 1.7
根据道路标准粘度煤沥青分为9个标号：T-1,T-2,T-3,T-4,T5,T-6,T-7,T-8,T-9
（1）石油沥青的组分
石油沥青由许多高分子碳氢化合物及其氧、硫、氮等衍生物 组成的复杂混合物。其成分简化为：
油分 油状液体→流动性
树脂 粘稠状物质（半固体） →粘结性、塑性、流动性
地沥青质 固体粉末→温度敏感性、粘度
(2)石油沥青的胶体结构
胶体结构：胶团+油分
油分
地沥青质
树脂
溶胶型胶体结构 溶凝型胶体结构 凝胶型胶体结构 2、石油沥青的技术性质 （1）防水性（用作防水材料） 憎水材料 不溶于水 与矿物材料表面粘结力强 (2)粘滞性（粘性） 指阻碍相对流动的性质（流体）。 影响因素？ 用相对粘度表示 测定指标： a.粘稠沥青用针入度（25度，100克标准针，5秒内贯入沥青
用于一般的道路路面
标号有：A-60甲，60乙,100甲，100乙,140,180,200
(3)沥青的掺配
一各牌号的沥青不符合工程要求时采用
掺配的两种沥青应表面张力相近、化学性质相似
掺配的两种沥青比例：
Q1=(T2-T)/(T2-T1) Q1—较软沥青所占的比例 T—掺配后的沥青软化低点，度
a.沥青路面施工气候分区：
寒区：黑、吉、辽（营口以北）、内蒙古（包头以北)、冀（承德、张家 口以北）、晋（大同以北）、陕（榆林以北）、甘、新、青、宁、藏 等
温区：辽（营口以南）、内蒙古（包头以南)、冀（承德、张家口以南）、 晋（大同以南）、陕（榆林以南、西安以北）、甘（天水一带）、鲁、 豫（南阳以北）、京、津、苏（徐州、淮阴以北）、皖（宿县、毫县 以北）、川（成都西北）等
石油沥青和煤沥青的元素比较;
沥青名称 元素组成（%）
碳氢比（原子数比）
C
H
OS
N
石油沥青 86.7 9.7 1.0 2.0 0.6 0.8
煤沥青
93.0 4.5 1.0 0.6 0.9 1.7
根据道路标准粘度煤沥青分为9个标号：T-1,T-2,T-3,T-4,T5,T-6,T-7,T-8,T-9
（1）石油沥青的组分
石油沥青由许多高分子碳氢化合物及其氧、硫、氮等衍生物 组成的复杂混合物。其成分简化为：
油分 油状液体→流动性
树脂 粘稠状物质（半固体） →粘结性、塑性、流动性
地沥青质 固体粉末→温度敏感性、粘度
(2)石油沥青的胶体结构
胶体结构：胶团+油分
油分
地沥青质
树脂
溶胶型胶体结构 溶凝型胶体结构 凝胶型胶体结构 2、石油沥青的技术性质 （1）防水性（用作防水材料） 憎水材料 不溶于水 与矿物材料表面粘结力强 (2)粘滞性（粘性） 指阻碍相对流动的性质（流体）。 影响因素？ 用相对粘度表示 测定指标： a.粘稠沥青用针入度（25度，100克标准针，5秒内贯入沥青
沥青与沥青混合料
15
我国公路发展的现状与规划
我国公路建设迅速发展，2003年全国高速公 路里程已达2.97万公里，居世界第二。
截至２０１０年底，全国公路网总里程达到 ３９８．４万公里，其中高速公路通车里程 达到７．４万公里(美国10万公里，居世界第 一)
到2020年，高速公路里程达到10万公里以上， 基本形成国家高速公路网。
39
2）变形性能（延性或塑性）
沥青具有良好的塑性。 沥青的塑性大小受内部组成及外界
温度的影响，树脂含量越多的沥青， 塑性越好；外界温度升高，沥青的 塑性增大。 表征沥青塑性的指标是延度。
40
沥青的延伸性试验（延度）
一 定 温 度 （ 25oC） 下 ， 以 5cm/min 的速度对沥青试件进行拉伸直至断裂 时所伸长的长度(cm)。
46
软 化 点 试 验 仪
47
4） Ageing & Durability 大气稳定性——耐久性
石油沥青在温度、湿度、阳光、 氧气等大气因素作用下，抵抗老 化变质的能力称为大气稳定性。
沥青老化：在大气因素作用下， 沥青材料塑性逐渐减小、脆性增 加的现象。
48
沥青老化的原因
分子量较小的油分、树脂发生氧 化、挥发、缩合、聚合等作用， 沥青组丛中油分、树脂含量相对 减少，地沥青质含量相对增加。
5) 安全性
➢闪点（也称闪火点）：沥青加热挥发出可 燃气体与空气混合，与火焰接触闪火时的最 低温度。 ➢燃点（也称着火点）：与火焰接触能持续 燃烧5s以上时的最低温度。 ➢二者高低表明沥青引起火灾或爆炸的可能 性的大小，它关系到运输、储存和加热使用 等方面的安全。一般燃点比闪点高10 ℃. ➢例如，建筑石油沥青闪点约230℃．在熬制 时—般温度为185-200℃，为安全起见，沥 青还应与火焰隔离。
我国公路发展的现状与规划
我国公路建设迅速发展，2003年全国高速公 路里程已达2.97万公里，居世界第二。
截至２０１０年底，全国公路网总里程达到 ３９８．４万公里，其中高速公路通车里程 达到７．４万公里(美国10万公里，居世界第 一)
到2020年，高速公路里程达到10万公里以上， 基本形成国家高速公路网。
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2）变形性能（延性或塑性）
沥青具有良好的塑性。 沥青的塑性大小受内部组成及外界
温度的影响，树脂含量越多的沥青， 塑性越好；外界温度升高，沥青的 塑性增大。 表征沥青塑性的指标是延度。
40
沥青的延伸性试验（延度）
一 定 温 度 （ 25oC） 下 ， 以 5cm/min 的速度对沥青试件进行拉伸直至断裂 时所伸长的长度(cm)。
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软 化 点 试 验 仪
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4） Ageing & Durability 大气稳定性——耐久性
石油沥青在温度、湿度、阳光、 氧气等大气因素作用下，抵抗老 化变质的能力称为大气稳定性。
沥青老化：在大气因素作用下， 沥青材料塑性逐渐减小、脆性增 加的现象。
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沥青老化的原因
分子量较小的油分、树脂发生氧 化、挥发、缩合、聚合等作用， 沥青组丛中油分、树脂含量相对 减少，地沥青质含量相对增加。
5) 安全性
➢闪点（也称闪火点）：沥青加热挥发出可 燃气体与空气混合，与火焰接触闪火时的最 低温度。 ➢燃点（也称着火点）：与火焰接触能持续 燃烧5s以上时的最低温度。 ➢二者高低表明沥青引起火灾或爆炸的可能 性的大小，它关系到运输、储存和加热使用 等方面的安全。一般燃点比闪点高10 ℃. ➢例如，建筑石油沥青闪点约230℃．在熬制 时—般温度为185-200℃，为安全起见，沥 青还应与火焰隔离。
沥青及沥青混合料ppt课件
60～80，80～100，100～ 120
2-3 20～30 -21.5～-9.0
70号，90号
60～80，80～100
2-4 20～30
＞-9.0
70号
60～80
3-2
＜20 -37.0～-21.5
110号
100～120
（2）沥青等级的选择
沥青等 级
适用范围
A级沥青 各个等级的公路，适用于任何场合和层次。
特粗式沥青混合料ATB-40 粗粒式沥青混合料AC25\ATB30
中粒式沥青混合料AC16-20 细粒式沥青混合料AC10-13
砂粒式沥青混合料AC-5
热拌沥青混合料种类
混合料类型
密级配
连续级配
间断级配
沥青混 沥青稳 沥青玛蹄 凝土 定碎石 脂碎石
开级配
半开级配
间断级配
排水式沥 排水式沥青 青磨耗层 碎石基层
增水性石料经磨细得到矿粉，原石料中的泥土杂质应除净。矿粉要 干燥、洁净，其质量应符合本规范附录C表C.12的技术要求。 B、当采用水泥、石灰、粉煤灰作填料时，其用量不宜超过矿料总量的 2%。 粉煤灰作为填料使用时，用量不得超过填料总量的50%，粉煤 灰的烧失量应小于12%，与矿粉混合后的塑性指数应小于4%，其余质 量要求与矿粉相同。高速公路、一级公路的沥青面层不宜采用粉煤 灰作填料。拌和站的一级除尘回收的粉尘可以用着填料，但二级粉 尘一般不用。 C、为了改善沥青混合料的水稳性，可以采用干燥的磨细生石灰粉、消 石灰粉或水泥作为填料，其用量不宜超过矿料总量的1%～2%。
留3％～6％空隙，以备夏季沥青材料膨胀。 2.沥青含量：沥青用量不能过少（过少，松散）
四、沥青混合料的技术性质
抗滑性
第七章__沥青及沥青混合料
好的塑性和粘性。
(c) 沥青质（地沥青质）：是决定温度敏感性和 粘性的重要组 成。其含量愈高，则软化点愈高，粘 性愈大，愈硬脆。
2. 石油沥青的胶体结构
(二) 石油沥青的技术性质
粘滞性 耐热性
塑性
温度稳定性
耐久性
其它技术指标
1. 粘滞性
l 粘滞性是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力,
反映了沥青的软硬程度和胶结能力。 l 沥青质含量越多, 沥青的粘滞性越高, 其粘结性越
(4) 防腐性较好： 煤沥青中含有蒽、酚等具有 毒性和臭味的物质，故其防腐能力较好。适 用于木材等材料的防腐处理。
(5)
粘结性较好：煤沥青中含有较多的表面活 性物质，与矿物材料表面有较强的粘结力。
l
根据煤沥青和石油沥青的某些特征，可按 表7—5所列方法识别两种沥青。
三、沥青材料使用的注意事项
l 沥青在贮运中，应分别堆放，避开热源，防止砂、
l 热铺沥青混凝土是将材料加热后，在高温下 进行拌和、摊铺和压实。
l 冷铺沥青混凝土采用稀释沥青或乳化沥青配 制，可在常温下施工。
• 1、沥青按用途分为几类？其牌号是如何 划分的？牌号大小与其性质有何关系？ • 2、试述石油沥青的粘性、塑性、温度稳 定性的表示方法。 • 3、请比较煤沥青与石油沥青的性能的差 别？
2. 耐热性
l 耐热性是指粘稠沥青在高温下不软化、不流淌
的性能。 可用软化点(t软)表示。
l 软化点是沥青达到特定粘性流动状态时的温度,
试验证明沥青在软化点温度下的针入度值约为800。
l 软化点越高, 沥青的耐热性越好。 l 沥青材料的软化点应与环境温度相适应, 不能 太低, 也不能太高。
软化点的测定
l 开级配——沥青混凝土的孔隙率大于5％，主 要用作整平胶结层材料； l 沥青碎石——沥青碎石的孔隙率大于15％， 渗透性强，主要用作排水层材料。
沥青混合料-土木工程材料【ppt课件】
13:06:00
7.4 普通热拌沥青混合料的组成材料
三、细集料 用于拌制沥青混合料的细集料，可采用天然砂
、人工砂或石屑。 细集产应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并
有适当的级配范围。对细集料的技术要求列表 如表7.6、表7.7、表7.8。
13:06:00
7.4 普通热拌沥青混合料的组成材料
c和内摩擦角φ两个参数
13:06:00
7.2 沥青混合料的强度及其影响因素
二、沥青混合料黏聚力和内摩阻角的影响因素 （1）沥青黏度的影响 沥青混合料的黏聚力C是随沥青黏度的提高而增加的，
同时内摩擦角亦稍有提高。 （2）沥青与矿料化学性质的影响（图7.3，图7.4） （3）矿料比面的影响 （4）沥青用量（图7.5） （5）矿质集料的级配类型、粒度、表面性质的影响 （6）沥青与初生矿物表面的相互作用 （7）表面活性物质及其作用
第7章 沥青混合料
南华大学城市建设学院杨建明教授
13:06:00
第7章 沥青混合料
最常用沥青路面包括：沥青表面处冶、沥青贯 入式、沥青碎石、沥青混凝土
此外还有沥青玛碲脂碎石路面、透水性沥青路 面、塑料格栅沥青路面、半刚性沥青路面。
13:06:00
第7章 沥青混合料
1、定义 沥青混合料是由将粗集料、细集料和矿粉经人工合理选
四、填料 沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性
岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土 杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流 出，其质量应符合表7.9的技术要求。 粉煤灰作为矿粉使用时，用量不得超过矿粉总量的50% ，粉煤灰的烧失量应小于12%，与矿粉混合后的塑性指 数应小于4%，其余质量要求与矿粉相同。高速公路、一 级公路的沥青面层不宜采用粉煤灰作矿粉。 拌和机的粉尘可作为矿粉的一部分回收使用。但每盘用 量不得超过矿粉料总量的25％，掺有粉尘矿粉的塑性指 数不得大于4%。
7.4 普通热拌沥青混合料的组成材料
三、细集料 用于拌制沥青混合料的细集料，可采用天然砂
、人工砂或石屑。 细集产应洁净、干燥、无风化、不含杂质，并
有适当的级配范围。对细集料的技术要求列表 如表7.6、表7.7、表7.8。
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7.4 普通热拌沥青混合料的组成材料
c和内摩擦角φ两个参数
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7.2 沥青混合料的强度及其影响因素
二、沥青混合料黏聚力和内摩阻角的影响因素 （1）沥青黏度的影响 沥青混合料的黏聚力C是随沥青黏度的提高而增加的，
同时内摩擦角亦稍有提高。 （2）沥青与矿料化学性质的影响（图7.3，图7.4） （3）矿料比面的影响 （4）沥青用量（图7.5） （5）矿质集料的级配类型、粒度、表面性质的影响 （6）沥青与初生矿物表面的相互作用 （7）表面活性物质及其作用
第7章 沥青混合料
南华大学城市建设学院杨建明教授
13:06:00
第7章 沥青混合料
最常用沥青路面包括：沥青表面处冶、沥青贯 入式、沥青碎石、沥青混凝土
此外还有沥青玛碲脂碎石路面、透水性沥青路 面、塑料格栅沥青路面、半刚性沥青路面。
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第7章 沥青混合料
1、定义 沥青混合料是由将粗集料、细集料和矿粉经人工合理选
四、填料 沥青混合料的矿粉必须采用石灰岩或岩浆岩中的强基性
岩石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中的泥土 杂质应除净。矿粉应干燥、洁净，能自由地从矿粉仓流 出，其质量应符合表7.9的技术要求。 粉煤灰作为矿粉使用时，用量不得超过矿粉总量的50% ，粉煤灰的烧失量应小于12%，与矿粉混合后的塑性指 数应小于4%，其余质量要求与矿粉相同。高速公路、一 级公路的沥青面层不宜采用粉煤灰作矿粉。 拌和机的粉尘可作为矿粉的一部分回收使用。但每盘用 量不得超过矿粉料总量的25％，掺有粉尘矿粉的塑性指 数不得大于4%。
第五章沥青与沥青混合料
沥青的结构与沥青路面开裂
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。
标准粘度计法 我国现行试验方法规定：测定液体沥青等材料流
动状态的粘度时，应采用标准粘度计法，该试验 方法是：在标准粘度计中，液体状态的沥青，在 规定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流出 50ml体积，所需的时间秒数(s)被称为沥青的粘 度，并以CT,d表示[T为试验温度(℃)，d为流孔 直径mm)]。在温度和流孔直径相同的条件下，流 出50ml所需时间愈长，表明沥青的粘度愈大。
温度也是影响石油沥青结构性能的因素之一，因
为沥青的某些成分，特别是树脂中的某些成分以 及石蜡等温度敏感性较强。 当温度升高时，这些成分会转变为流动性更好的 液体，使其胶体结构向溶胶结构方向发展； 当温度较低时，这些成分会转变为更为粘稠的固 体或半固体，其胶体结构向凝胶结构方向发展。 因此，在描述石油沥青的结构特征时应当指明相 应的温度。
2、低温脆性 沥青温度降低时会表现出明显的塑性下降，在较
低温度下甚至表现为脆性。特别是在冬季低温下， 用于防水层或路面中的沥青由于温度降低时产生 的体积收缩，很容易导致沥青材料的开裂。显然， 低温脆性反映了沥青抗低温的能力。 不同沥青对抵抗这种低温变形时脆性开裂的能力 有所差别。通常采用弗拉斯(Frass)脆点作为衡 量沥青抗低温能力的条件脆性指标。沥青脆性指 标是在持定条件下，涂于金属片上的沥青试样薄 膜，因被冷却和弯曲而出现裂纹时的温度，以℃ 表示。 低温脆性主要取决于沥青的组分，当树脂含量较 多、树脂成分的低温柔性较好时，其抗低温能力 就较强；当沥青中含有较多石蜡时，其抗低温能 力就较差。
土木工程材料第十章-沥青与沥青混合料
四、石油沥青的选用
➢选用：根据工程性质及当地气候条件，所处环境来选用不 同牌号的沥青（或两个牌号混合使用）。
道路石油沥青 ➢分类： 建筑石油沥青
普通石油沥青
屋面用沥青：软化点一般应比当地屋面可能达到的最高 温度高出20～25℃，亦即比当地最高温度高出50℃左右。
接缝用沥青：考虑针入度和延度，可选用60号、100号 沥青。地区气温越低，选用标号越大的沥青。
a 悬浮密实结构 b 骨架空隙结构 c 骨架密实结构
沥青混合料的类型和特点
类型
示意图
密实悬浮型
a
特点 VV中、Φ小
混合料 名称
连续型密级配
骨架空隙型
b C小、VV大、Φ中 间断型开级配
骨架密实型
c C大、VV小、Φ大 间断型密级配
注：VV－试件空隙率 Φ－内摩阻角 C-粘聚力
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2.沥青混合料的强度理论
b.矿料颗粒间的联结形式
矿粉对涂敷于周围的沥青 分子有吸附作用，使沥青 在矿粉表面产生化学组分 的重排，形成一层扩散结 构膜，
膜内—结构沥青 膜外—自由沥青 ☞结构沥青的粘聚力大于自 由沥青
c.矿料比面（单位质量矿料的表面积）影响: 沥青用量一定，矿料比面↑→结构沥青多→C↑
三、沥青混合料的技术性质
➢《建筑石油沥青》（GB/T 494-1998）：用于建筑屋面和地下 防水的胶结料，也可用于制造涂料、油毡和防腐材料。按针入 度分为10号、30号和40号三个牌号；
➢《防水防潮石油沥青》（SH/T 0002-1990）：用于油毡的涂覆 材料及建筑屋面和地下防水的胶结料。按针入度指数分为3号、 4号、5号和6号四个牌号；
T MS FL
动稳定度(车辙)试验
第七章-----沥青和沥青混合料
溶胶
氧化沥青多属于凝胶型
溶凝胶（见示意图7-3）半氧化沥青或溶剂沥青多属于溶
凝胶
凝胶型
沥青三种胶体结构的划分可根据“针入度指数”PI划分
P.I<-2 溶胶
P.I>+2 凝胶
P.I=-2～+2 溶凝胶
第七章/第一节
示意图7-3
第七章/第一节
C/H的概念
C、H以有机化合物烃链的形式组成了石油沥青的化学结构。
2、脆性：氟拉斯脆点表示。
沥青延度的大小决定于沥青的胶体结构和流变性能
针入度、延度、软化点为沥青三大指标
第七章/第一节/三、石油沥青的技术性质/ （四）、流变特性
（四）、流变特性
1、感温性
2、感温感时性（劲度模量）
第七章/第一节/三、石油沥青的技术性质/ （四）、流变特性
1、感温性
1）针入度指数（PI：Penetration index)（普费公式法）
上的速度变化 成正比。内摩擦系数ηd（即沥青的动力粘度
系数η）。按d牛顿内摩擦定律得：F
(
F
V
1
)
AD
说明：F与A的大小和
对粘度Pa·s；
d
成正比 。η——比例常数，即为绝 —剪应力； —剪变率
F
d
图7—（4-11）
第七章/第一节/三、石油沥青的技术性质
条件粘度法
粘滞度（粘度）
针入度
软化点
б ε
Sb=（ ）（T.t）
范·德·波尔提出了沥青劲度模量的计算诺模图，它以T、t、 P.I三个参数为条件进行查图计算。查图时应确定4个参数： （1）修正软化点T800；（2）修正针入度指数（PI）c；（3） 温度差（T=T800-Tp=修正软化点与路面工作温度之差）； （4）荷载作用时间（按代表性车速查规范得）。（见P134 ， 图4-13）
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1 夏炎热区
＞30
2 夏热区 20～30
3 夏凉区 ＜20
低温气候区 气候区名称 极端最低气温(℃)
1 冬严寒区 ＜-37.0
2 冬寒区
3 冬冷区
-37.0～-21.5 -21.5～-9.0
4 冬温区 ＞-9.0
雨量气候区 气候区名称 年降雨量(mm)
1 潮湿区 ＞1000
2 湿润区 1000～500
四、沥青混合料的技术性质
水稳定性
2、水稳定性检验 （1）浸水马歇尔试验 （2）冻融劈裂试验
四、沥青混合料的技术性质
低温抗裂性能检验
试件：小梁试件 试验条件：温度-10℃，加载速50mm/min 检测指标：破坏强度、破坏应变、破坏劲度模量 破坏应变标准：
四、沥青混合料的技术性质
耐久性
检测工程师题：耐久性的影响因素 1.沥青混合料的空隙率：空隙率尽量减少，残
留3％～6％空隙，以备夏季沥青材料膨胀。 2.沥青含量：沥青用量不能过少（过少，松散）
四、沥青混合料的技术性质
抗滑性
沥青路面的抗滑性对于保障道路交通安全至关 重要，而沥青路面的抗滑性能必须通过合理地选择 沥青混合料组成材料、正确地设计与施工来保证。 ①集料：粗糙、坚硬、耐磨、抗冲击好、磨光值大 ②路面构造深度：增加粗集料含量提高宏观构造深度 ③沥青：①最佳沥青用量 ② 蜡含量低的沥青
开级配
半开级配
间断级配
排水式沥 排水式沥青 青磨耗层 碎石基层
沥青稳定 碎石
公称 最大 粒径 (mm)
最大 粒径 (mm)
特粗式
ATB-40
ATPB-40
37.5 53
粗粒式
中粒式
细粒式 砂粒式 设计空隙率
(%)
AC-25 AC-20 AC-16 AC-13 AC-10 AC-5
3～5
ATB-30 ATB-25
定义：指沥青混合料在使用过程中抵抗环境因素及 行车荷载反复作用的能力。 评价方法 a.沥青与集料的粘附性试验 b.浸水试验：浸水马歇尔试验、浸水劈裂强度试验
浸水前后的马歇尔稳定度比值、劈裂强度比值的 大小来评价沥青混合料的水稳定性。
四、沥青混合料的技术性质
c.冻融劈裂试验：两组试件，一组试件测定常规状 态下的劈裂强度，另一组试件经过一系列冻融过 程后进行劈裂试验，通过冻融劈裂强度比（TSR） 来评价。
热拌沥青混合料 配合比设计
一、沥青混合料组成材料的技术要求
1.沥青材料： （1）沥青标号 （2）沥青等级
（1）沥青标号的选择
参考指标
公路等级 气候条件 交通条件 路面类型 在结构层中的层位及受力特点 施工方法
气 候 分 区 （设计配合比时的标准选择条件）
高温气候区 气候区名称 最热月平均最高气温(℃)
13.2 9.5
三、沥青混合料的结构
悬浮密实结构
骨架空隙结构
悬浮密实结构 骨架空隙结构 骨架密实结构
如AC； 如OGFC； 如SMA；
骨架密实结构
四、沥青混合料的技术性质
技术性质 技术标准
高温稳定性 低温抗裂性
耐久性 抗滑性
马歇尔试验— 稳定度（0.1mm） 车辙试验— 动稳定度（次／mm）
1.热拌沥青混合料 2.冷拌沥青混合料 3.再生沥青混合料
二、沥青混合料的分类
按结合料分类 按施工温度分类
石油沥青混合料 煤沥青混合料 乳化沥青混合料 改性沥青混合料 热拌热铺沥青混合料
常温沥青混合料
二、沥青混合料的分类
按矿质集料级配类型分类 按混合料密实度分类
连续级配沥青混合料
间断级配沥青混合料 密级配沥青混合料 开级配沥青混合料
沥青及沥青混合料
中交二航局第六工程分司 中心试验室 陈立兵
一、沥青混合料的定义
由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料 的总称，矿料起骨架作用，沥青与填料 （矿粉）起胶结和填充作用。
一、沥青混合料的定义
沥青混合料组成材料
沥青材料
基质沥青 改性沥青
粗集料
各种粒径 的碎石
细集料
天然砂 机制砂
石屑
填料 矿粉
Ⅰ型 Ⅱ型
半开级配沥青混合料
二、沥青混合料的分类
按公称最大粒径分类 （与最大粒径的区别）
特粗式沥青混合料ATB-40 粗粒式沥青混合料AC25\ATB30
中粒式沥青混合料AC16-20 细粒式沥青混合料AC10-13
砂粒式沥青混合料AC-5
热拌沥青混合料种类
混合料类型
密级配
连续级配
间断级配
沥青混 沥青稳 沥青玛蹄 凝土 定碎石 脂碎石
3～6
SMA-20 SMA-16 SMA-13 SMA-10
3～4
OGFC-16 OGFC-13 OGFC-10
>18
ATPB-30 ATPB-25
>18
AM-20 AM-16 AM-13 AM-10 AM-5
6～12
31.5 37.5
26.5
19 16 13.2 9.5 4.75
31.5
26.5 19 16
四、沥青混合料的技术性质
施工和易性
保证在拌和、摊铺与碾压过程中，集料颗粒保持分 布均匀，表面被沥青膜完整地裹覆，并能被压实到 规定的密度的性能。
四、沥青混合料的技术性质
检测工程师题：影响施工和易性的因素： 组成材料: 矿料级配和沥青用量。间断级配混合料容易离析； 细集料过少，沥青不容易裹覆粗加料，细集料多， 拌合困难；沥青过少或矿粉过多，不易压实；沥青 过多或矿粉质量差，容易结团，不易摊铺。 施工条件： 拌合温度 拌合时间 拌合设备 摊铺机械 压实工具 压实温度
二、沥青混合料的分类
1.特粗式沥青混合料 2.粗粒式沥青混合料 3.中粒式沥青混合料 4.细粒式沥青混合料 5.砂粒式沥青混合料
1.连续级配沥青混合料 2.间断级配沥青混合料
公称最 大粒径分
材料级配 组成及空 隙率大小分
沥青
混合料
材料组成及 结构分
制造工 艺分
1.密级配沥青混合料 2.半开级配沥青混合料 3.开级配沥青混合料
3 半干区 500～250
4 干旱区 ＜250
气候分区与马歇尔指标
指标 针入度(25℃) 气候分区[6] 针入度指 PI
软化点 ≮ 60℃粘度 ≮ 10℃延度 ≮
等级
160
130号
110
沥青标号 90
低温弯曲试验 浸水马歇尔试验— 残留稳定度（%）
水稳性 冻融劈裂试验— 残留强度比（%）
耐老化性
耐疲劳性
施工和易性
马歇尔试验指标要求 《公路沥青路面施工技术规范》 JTG F40-2004
参考规范
四、沥青混合料的技术性质
高温稳定性
高温稳定性检验 在规定温度下进行车辙试验（动稳定度指标） 标准