第八章沥青详解

1、道路石油沥青
道路石油沥青有七个标号：A—200、 A—180、 A—140、
A—100甲、 A—100乙、 A—60甲、 A—60乙。 标号越高，粘性越小，塑性越好，温度敏感性越大（软化点 越低）。道路石油沥青主要用于道路路面或车间地面等工程， 一般拌制成沥青混凝土或沥青砂浆。还可作密封材料和粘结
4）石棉粉。由低级石棉经加工而成。内部有很多 微孔，吸油量大，掺入沥青后可提高抗拉强度和温 度稳定性。此外，可用作沥青矿物掺和料的还有白 云石粉、磨细砂、粉煤灰、水泥、硅藻土等。
（２）矿物填充料的作用机理
由于沥青对矿物填充料表面的润湿和吸附作用，在填充
料颗粒表面形成了沥青质含量较多的结合力牢固沥青薄膜， 称为结构沥青膜．结构沥青具有较高的粘性和大气稳定 性．当矿物填充料的掺量适当时，沥青混合料的粘结力及耐 老化性能得到改善． 矿物填充料越细，物理吸附和化学吸附作用越强，形成 结构沥青越多。
疲劳性等。
因此在工程上使用的沥青材料通常都是改性沥青和沥青
混合料。
（一）改性沥青 改性沥青是指按工程需要的物理特性，对沥 青材料进行人工改造，使其满足工程要求的 沥青材料。改性方法通常有掺配法、填充、 乳化。
（二）沥青混合料
沥青混合料是沥青与级配合适的矿物质
材料拌和均匀配制成建筑沥青材料。常见的
（１）针入度：以 标准针在一定的荷 载、时间及温度及 规定的时间下，垂 直插入沥青的深度 （ 0.1mm ）来表示。 针入度测定条件 P （25℃，100g，5s） 表示实验温度为 25℃， 标 准 针 重 100g，贯入时间 5 s 。
（２）标准粘度：温 度在20 ℃ 、25 ℃ 、 30 ℃的沥青试件经 过直径（3、5、 1 0 mm） 小 孔 流 出 50ml沥青所经历的时 间（秒数）为标准粘 度。标准粘度可表示 d C 为 t T ，d 表示小孔 直径，t为试样温度， T为标准粘度值， 5 如 C25 55。
4、专用沥青 专用沥青是用于特殊工业的沥青，如油漆沥 青、绝缘沥青、电缆沥青等。
三、 沥青改性方法
为了改善沥青材料的使用性能，提高沥青 在低温条件下的弹性和塑性，在高温条件下 的强度和热稳定性，在加工和使用时的抗老 化能力，提高沥青的粘附力，以适应构件的 变形等，常对沥青进行改性。
一 沥青材料的掺配
同产源，不同标号的沥青易掺配成均匀的沥
青胶体结构。
两种沥青掺配时，掺配量与软化点呈线性比
例关系。
T2 T Q1 100 T2 T1 Q2 100 Q1
软化点
T2
T2 T Q1 100 T2 T1 Q2 100 Q1
T1
T
T1
0
Q1 100 Q2
100 0
沥青混合料有沥青混凝土、沥青砂浆、沥青 胶（又称玛碲脂）及沥青嵌缝油膏等，主要 用于铺路、水工防渗及建筑防水。
7.１ 石油沥青
一、石油沥青 石油沥青是石油原油经蒸馏等方法提炼 出各种轻质油（如汽油、煤油和柴油等）及 润滑油以后的残留物，或再经加工而得的产 品。
一 石油沥青的组成和结构
1、石油沥青的组分
1—沥青质 2—胶质 油分
3—
三 石油沥青的技术性质
1、粘滞性 2、耐热性 3、温度稳定性 4、塑性 5、大气稳定性 6、其它技术指标
1、粘滞性
沥青材料抵抗外力作用下发生粘性变形的能 力。粘滞性可用动力粘度或运动粘度来表征。 表示沥青的粘滞性的指标： （1）针入度 （2）标准粘度
2、耐热性
耐热性是粘稠沥青在高温下不软化、不流淌的性能，用 软化点ｔ软表示。 沥青注入标准铜环内制成试件，并在中央放一钢球，置 于水中，以5℃／min的速度加热，沥青软化下垂至规定 距离时的水温（℃）为软化点。
3、温度稳定性
温度稳定性是沥青的粘滞性和塑性随温度变 化影响的程度，反映石油沥青对温度的敏感 程度。温度稳定性差的沥青对温度变化反应 敏感。 玻璃态
含有乳化剂、稳定剂的水溶液40%~50%；其中乳 化剂等的掺量约为1%~3%。 1、在0℃以上任意温度下可流动，宜于涂刷和喷涂 2、采用乳化沥青粘结防水卷材做防水层。 3、乳化沥青可以与湿骨料混合，用于铺筑坝面、 渠道、路面等
（三） 填充法
1． 矿物填充料改性沥青 为了提高沥青的粘性和温度稳定性，常在沥青中加入一定数 量的矿物填充料。
分类： 1、地沥青： ① 天然沥青(自然形成) ② 石油沥青 2、焦油沥青： ① 页岩沥青 ②木沥青 ③煤沥青
沥青建筑材料 沥青材料一般情况下却很少单独使用； 在工程上使用的沥青必需具有一定的物理性质，如在低 温条件下应有弹性和塑性，在高温条件下要有足够的强度和 稳定性，在加工和使用时具有抗“老化”能力，与各种骨料 和结构表面有较强的粘附力，以及对构件变形的适应性和抗
２、石油沥青的胶体结构
油分和树脂可互溶，树脂能浸润沥青质颗 粒，而在其表面形成薄膜，从而构成以沥青 质为核心，周围吸附部分树脂和油分分子， 构成胶团，而无数胶团分散在油分中形成胶 体结构。
根据沥青的组分含 量和化学结构，胶 体结构可分为： （１）溶胶型结 构：油分、树脂较 多，沥青质含量较 少，是高度分散的 胶体结构，流动性、 塑性较好，愈合力 较强，但温度敏感 性高， 如液体沥青。
5、大气稳定性（耐久性）
沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素的 长期综合作用下抵抗老化的性能，也是沥青 材料的耐久性。 沥青的大气稳定性以蒸发损失和针入度比来 评定。
将沥青试样灌于平底金属皿内，把试 样放入烘箱内，在 163 ℃温度下加热 5 小时，测定加热前后沥青试样质量和 针入度的变化：
剂以及沥青涂料等。
Biblioteka Baidu 2、建筑石油沥青
建筑石油沥青针入度较小，软化点较高，但 延伸度较小，主要用于制造油纸、油毡、防 水涂料和沥青嵌缝油膏等。
3、普通石油沥青
普通石油沥青中有害成分蜡较多，一般含量 大于5%，有的高达20%以上，又称为多蜡石 油沥青。 温度敏感性较大，达到液态时的温度与其软 化点相差较小，针入度较大，塑性较差，不 宜直接使用。
开级配沥青混凝土和沥青碎石。 （3）按施工方法可分为碾压式沥青混凝土和浇筑 式沥青混凝土。
沥青混凝土的应用
沥青混凝土是高级公路最主要的路面材料， 路面不需设置施工缝和伸缩，施工方便，速 度快，路面平整。它也是水利工程一种主要 的防渗和防护材料，抗渗性好，变形能力大， 工程量小，并能机械化作业。
7.4 沥青混凝土
以沥青为胶凝材料与级配合适的 矿物质材料拌和均匀配制成沥青混合 料，经铺筑、成型后则成为沥青混凝 土。主要用于铺路、水工防渗及建筑 防水。
沥青混凝土可按不同的用途，不同的施工方法和孔 隙率的大小分类。
（1）按用途可划分为道路沥青混凝土和水工沥青
混凝土等。
（2）按孔隙率的大小可分为密级配沥青混凝土、
为“高弹态”。
当温度继续升高时，更高的能量使沥青分子及其
大分子团均可自由运动，使沥青如液体一样呈粘性
流动状态，称为“粘流态”。
温度稳定性可用针入度－温度感应系 数 A 或针入度指数 P ·I 表示。
lg 800 lg P(25o C ,100 g ,5s) A t软 25 (7 — 1 ）
抗渗性的影响因素：矿 料级配、沥青用量、沥 青砼压实程度。 可用孔隙率P来评判其抗 渗性，P～K关系如图7— 13：当孔隙率＜４％，K ＜10-6mm/s。 抗渗性还随所受压力的 增大而增大，一般实际 抗渗性较测定的抗渗性 大
1—沥青质
2—胶质
3—油分
溶 胶 型 沥 青 胶 体
（２）凝胶型结构： 油分、树脂较少，沥 青质含量很多、形成 立体网状结构，弹性、 粘性高，温度敏感性 低、愈合力差，流动 性和塑性低，如氧化 沥青。
1—沥青质 2—胶质 3—油分
（３）溶—凝胶型 结构：沥青质和树 脂含量适量，形成 一种介于溶胶与凝 胶形质之间的溶— 凝胶结构，性质介 于溶胶型结构和凝 胶型结构之间，如 道路沥青。
沥青试样原质量 - 加热后的质量 蒸发损失 100% 沥青试样质量
沥青试样加热后的针入度 针入度比 100% 沥青试样原针入度
四 石油沥青的技术标准
技术指标包括：针入度、延度、软化点、溶 解度、蒸发损失、闪点等。石油沥青的技术 标准对石油沥青产品：道路沥青、建筑沥青、 普通沥青等分别规定。
30 PI 10 1 50 A
P.I越大，沥青温度稳定性越好。
(7 — 2）
溶胶型沥青 P· I <－2 ； 溶—凝胶型沥 青 －2 < P· I < +2 ；凝胶型沥青 P· I > +2
4、塑性
沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后 仍能保持变形后形状的性质。用延伸度（延度）表 示。 温度为２５℃标准试件以一定拉伸速度延伸，试件 拉断时延伸的长度为延度（ｃｍ计）。


（1）油分：淡黄色至红褐色的油状 液体，是沥青中分子量最小和密度最 小的组分，在170℃较长时间加热时 会挥发，能溶于多种有机溶剂，但不 溶于酒精。 赋予沥青以流动性, 但含量多时,降 低温度稳定性。

（2）树脂：黄色至黑褐色稠状半固体物
质，树脂中绝大部分属于中性树脂。中性
树脂能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有机溶
矿物填充料的种类
1）滑石粉。由滑石经粉碎、筛选而制得的。亲油
性好，易被沥青润湿，可提高沥青的机械强度和抗 老化性能。 2）石灰石粉。由天然石灰石粉碎、筛选而制成。 亲水性较弱，与沥青有较强的物理吸附和化学吸附
力。
3）云母粉。由天然云母矿粉碎、筛选而成。多覆 于沥青材料表面。用于屋面防护层时有反射作用， 可降低表面温度，防止老化，延长沥青使用寿命。
温降
高弹态
温升
粘流态
当温度很低时，沥青分子及其所组成的大分 子团均不能自由运动，似被冻结一样，有外 力作用下变形很小，沥青呈硬脆状，称为 “玻璃态”。

随温度的升高，沥青分子获得了一定的能量，
大分子团虽不能自由运动，但组成分子团的沥青分
子已具有活动能力，在外力作用下，沥青材料会产 生明显的可逆变形，具有很高的弹性变形能力。称
掺配量
二 乳化法
乳化法是指将沥青微粒（1~6μm）分散在 含有表面活性物质（如乳化剂、稳定剂）的 水溶液中，形成稳定乳状液的新型沥青材料。
乳化沥青
乳化沥青是将热熔沥青，经强力机械作用 使其分散成沥青微滴，并分散在含有表面活 性物质的水溶液中，所构成的稳定乳状液。
乳化沥青的应用
乳化沥青的一般组分含量为：沥青50%~60%，
剂，难溶于酒精和丙酮。
中性树脂含量越多，石油沥青的延度
和粘结力等性能越好。 赋予沥青以粘接性、塑性、流动性。
（3）沥青质：深褐色至黑色固体，不溶于酒精、 正戊烷，溶于三氯甲烷、二硫化碳。染色力强，对 光的敏感性强，感光后就不能溶解。 决定石油沥青的温度敏感性和粘性，其含量越 多，则软化点越高，粘性越大，越硬脆。
石油沥青是由许多高分子碳氢化合物及其 非金属（主要为氧、硫、氮等）衍生物组成 的复杂混合物。它是石油中分子量最大、组 成和结构是为复杂的部分。
化学组分分析就是将沥青分离为物理化学性质相近，
而且与沥青性质又有一定联系的几个组。石油沥青
的化学组分有三组分和四组分两种分析法。 石油沥青三组分分析法：油分、树脂（沥青胶质）、 沥青质。 四组分分析法：饱和分，芳香分，胶质和沥青质。
（二）水工沥青砼的技术要求
水工沥青砼技术要求项目包括：
1、抗渗性 3、柔 性 5、和易性 2、稳定性 4、耐久性
1、抗渗性


沥青砼的抗渗性用渗透系数来评定。 （1）面层防渗用密级配沥青砼，渗透 系数 K=10-6～10-9mm/s （2）排水层开级配沥青砼，渗透系数 K=1.0～0.1mm/s
第八章 沥青及沥青混凝土
1 概述 沥青材料的定义 沥青是一种有机胶凝材料，常温下呈黑色或 黑褐色的固体、半固体或粘稠性液体。 有良好的憎水性、粘结性和可塑性，能 抗冲击荷载的作用，对酸碱盐等化学物质有 较强的抗侵蚀能力。 在交通、建筑、水利等工程中，广泛用 作路面、防潮、防水和防潮材料。