第9章 沥青与沥青混合料材料《土木工程材料》教学课件
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沥青与沥青混合料课件
Superpave胶结料试验仪器及目的 Superpave胶结料试验仪器及目的
Superpave胶结料试验仪器 动态剪切流变仪（DSR DSR） 旋转粘度仪（RV RV） 弯曲粱流变仪（BBR BBR） 直接拉伸试验仪（DTT DTT） 旋转薄膜烘箱（RTFOT RTFOT） 压力老化容器（PAV PAV） 目的 测量高温和中等温度性质 测量高温性质 测量低温性质
评价改性沥青的新增指标——离析试验 评价改性沥青的新增指标——离析试验 由于聚合物改性沥青在停止搅拌、冷却过程中， 由于聚合物改性沥青在停止搅拌、冷却过程中， 聚合物会从沥青中离析， 聚合物会从沥青中离析，所以当聚合物改性沥青 在生产后不能立即使用，应进行离析试验， 在生产后不能立即使用，应进行离析试验，以评 价改性剂与基质沥青的相容性。 价改性剂与基质沥青的相容性。 离析试验方法：将热沥青倒入一盛样管， 离析试验方法：将热沥青倒入一盛样管，封闭 的烘箱中静止放置48h， 后，在163 ℃的烘箱中静止放置48h，取出后在冰 箱中冷却 将盛样管分成三等份， 冷却， 箱中冷却，将盛样管分成三等份，测试上下两部 分沥青的软化点，一般规定软化点差应小于2.5 分沥青的软化点，一般规定软化点差应小于2.5 ℃。
第4章
SHRP沥青胶结料评价方法 SHRP沥青胶结料评价方法
2012-3-26
19
SHRP(Strategic Highway Research Program)， ， 美国公路战略研究计划 Superpave （ Superior Performance Asphalt Pavement，高性能沥青路面 ） 是 SHRP的研究成 ， 高性能沥青路面） 的研究成 果之一。 果之一。
评价改性沥青的新增指标——粘韧性 评价改性沥青的新增指标——粘韧性
土木工程材料课件ppt
标准名称 JC/T 479-92建筑生石灰
建材行业的 推荐 技术标准的二类
标准代号 标准
类目顺序号
标准颁发 年代号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％ 混凝土的吸水率为2％-3％ 粘土砖的吸水率达8％-20％ 木材的吸水率可超过100％
土木工程材料
4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显
下降的性质。
软化系数：
KR
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
土木工程材料 3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示
亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms mg mg
*100%
材料在吸湿状态下的重量 材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度
平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时 的含水率
K Qd AtH
影响因素： 孔隙率及孔隙特征
开口的连通大孔越多
抗渗性越差
闭口孔隙率大的材料
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
P P 材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力： 2 4 P6
土木工程材料
建材行业的 推荐 技术标准的二类
标准代号 标准
类目顺序号
标准颁发 年代号
土木工程材料
五、技术准标简介
地方标准与企业标准：凡国家、部未能颁布的产品与过程的技术 标准，可由相应的工厂、公司等单位，根据生产厂能保证的产品质 量水平所制定的技术标准，报请本地区或本行业有关主管部门审批 后，在该地区或行业中执行。
各种材料的吸水率很不相同，差异很大
如花岗岩的吸水率只有0.5％-0.7％ 混凝土的吸水率为2％-3％ 粘土砖的吸水率达8％-20％ 木材的吸水率可超过100％
土木工程材料
4、材料的耐水性
定义：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显
下降的性质。
软化系数：
KR
fb fg
KR =材料吸水饱和后的抗压强度 /材料干燥时的抗压强度
土木工程材料 3、材料的吸湿性和吸水性
1）吸湿性：用含水率表示
亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 还湿性： 亲水材料在干燥空气中放出所含水分的性质。
含水率
Wh
ms mg mg
*100%
材料在吸湿状态下的重量 材料在干燥状态下的重量
影响材料含水率的因素：环境的温度和湿度
平衡含水率：材料中所含水分与环境温度所对应的湿度相平衡时 的含水率
K Qd AtH
影响因素： 孔隙率及孔隙特征
开口的连通大孔越多
抗渗性越差
闭口孔隙率大的材料
抗渗性仍可良好
抗渗等级:以规定的时间在标准试验条件下所能承受的最大水压力 （MPa）来确定，
P P 材料可以抵抗0.2MPa、0.4MPa、0.6MPa水压力： 2 4 P6
土木工程材料
沥青与沥青混合料PPT课件
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土木性
概念 敏感性是指石油沥青的粘性和塑性随温度升降 而改变的程度。 评价指标 软化点，它是沥青材料由固态转变为粘流 态时的温度。 测定方法 环球法 影响因素
• 地沥青质含量高，软化点高，温度敏感性减小； • 沥青中蜡含量高，增大其温度敏感性； • 加入矿物粉末填料（滑石粉、石灰石粉等）可减小其温度 敏感性。
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土木工程材料
石油沥青的技术性质
• 粘性（粘滞性）
概念： 粘性反映石油沥青材料抵抗外力或自重作用下 变形的能力。
评价指标：相对粘度和针入度。相对粘度越大或针入度 越小，粘性越大。 测定方法：标准粘度计和针入度仪法。 影响因素：
组成： 地沥青质含量较高，油分含量较小但有时量树脂，则 粘性大； 温度： 在一定温度范围内，粘性随温度升高而降低，反之则 随之增大。
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土木工程材料
分类
地沥青 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：石油经各种炼油制工艺加工 而得的石油产品。
沥 青
焦油沥 青
煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油， 经再加工后得到的产品。 页岩沥青：页岩炼油油工业 的副产品。
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土木工程材料
• 观察与讨论： • 建筑石油沥青的选用 • 请比较下列A、B两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定 值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适，请讨论。 • 讨论：宜用B石油沥青，一般屋面用沥青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。 南方炎热地区气温相当高，A沥青软化点较低，难以满足要求， 夏季易流淌。可选B，但B沥青延伸度较小，在严寒地区不宜使用，
土木工程材料 第九章 沥青材料
多环结构， 含S、O、N衍生物
缩合环结构， 含S、O、N衍生物
16
9.1.1.1石油沥青的结构
根据油份、树脂、地沥青质相对含量的多少划分为: 溶胶结构：油份、树脂含量较高，地沥青质含量 较少，胶团膜厚 溶凝结构： 介于两者之间 凝胶结构：油份、树脂含量较少，地沥青质含量 较多，胶团膜薄
17
9. 1. 2.石油沥青的技术性质
溶解度（三氯乙烯、四氯化碳、苯） 不小于 /%
蒸发损失 试验 （163℃、 5h）
质量损失 不大于 /%
针入度比 不小于 /%
闪点（COC） 不小于 /℃
10～25 1.5 95
30号 26～35
2.5 75 99.5 1 65 230
40号 36～50
3.5 60
39
9.1.4. 石油沥青的选用
石油沥青类型
（按用途分）
36
• 石油沥青的牌号 • 主要根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度值表示。不同品种沥青的
技术标准列于表(9.2)。
• 牌号↗（即针入度↗），粘性↘ ； • 塑性越好(即延度↗)； • 温度敏感性越大(即软化点越低)。
•延度值愈大(塑性愈大)，软化点愈低(温度敏感性愈大)。 37
• 解：软化点为49℃的石油沥青掺配比例不大于
•
即30t石油沥青中应掺入不大于30×36.7％＝11.0t的
软化点为49℃的石油沥青
软化点为98℃的石油沥青掺入不少于30－11.0=19t。
50
9.1.5.2. 氧化改性
• 氧化也称吹制，是在250一300℃高温下向残留沥青或渣油吹入空气，通过氧化作用 和聚合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度和软化点，从而改善沥青的性能。
缩合环结构， 含S、O、N衍生物
16
9.1.1.1石油沥青的结构
根据油份、树脂、地沥青质相对含量的多少划分为: 溶胶结构：油份、树脂含量较高，地沥青质含量 较少，胶团膜厚 溶凝结构： 介于两者之间 凝胶结构：油份、树脂含量较少，地沥青质含量 较多，胶团膜薄
17
9. 1. 2.石油沥青的技术性质
溶解度（三氯乙烯、四氯化碳、苯） 不小于 /%
蒸发损失 试验 （163℃、 5h）
质量损失 不大于 /%
针入度比 不小于 /%
闪点（COC） 不小于 /℃
10～25 1.5 95
30号 26～35
2.5 75 99.5 1 65 230
40号 36～50
3.5 60
39
9.1.4. 石油沥青的选用
石油沥青类型
（按用途分）
36
• 石油沥青的牌号 • 主要根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度值表示。不同品种沥青的
技术标准列于表(9.2)。
• 牌号↗（即针入度↗），粘性↘ ； • 塑性越好(即延度↗)； • 温度敏感性越大(即软化点越低)。
•延度值愈大(塑性愈大)，软化点愈低(温度敏感性愈大)。 37
• 解：软化点为49℃的石油沥青掺配比例不大于
•
即30t石油沥青中应掺入不大于30×36.7％＝11.0t的
软化点为49℃的石油沥青
软化点为98℃的石油沥青掺入不少于30－11.0=19t。
50
9.1.5.2. 氧化改性
• 氧化也称吹制，是在250一300℃高温下向残留沥青或渣油吹入空气，通过氧化作用 和聚合作用，使沥青分子变大，提高沥青的粘度和软化点，从而改善沥青的性能。
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
《建筑材料》教案第九章沥青及沥青混合料上课讲义
❖ （2） 塑性
❖ 塑性是指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不变的性质。
❖ 沥青的塑性用“延伸度”（或称延度）表示。按标准试验 方法，制成“8”形标准试件，试件中间最狭处断面积为1cm2 ， 在规定温度（一般为25℃）和规定速度（5cm/min）的条件 下在延伸仪上进行拉伸，延伸度以试件拉细而断裂时的长度 （cm）表示。沥青的延伸度越大，沥青的塑性越好。
（2）四组分分析法：四组分分析法是将沥青分离 为沥青质、饱和分、芳香分和胶质。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
饱和 分
无色液体
0.89
芳香 分
黄色至红色液 体
0.99
胶质 棕色粘稠液体 1.09
沥青 质
深棕色至黑色 固体
1.15
625
烷烃、环烷烃
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
❖ 不同沥青的软化点不同，大致在25～100℃之间。软化点 高，说明沥青的耐热性能好，但软化点过高，又不易加工； 软化点低的沥青，夏季易产生变形，甚至流淌。
图9.1.6 软化点测定示意图
❖ （4） 大气稳定性
❖ 大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因 素长期综合作用下抵抗老化的性能。它是以沥青试样在加 热蒸发前后的“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比” 来评定。蒸发损失百分率愈小，蒸发后针入度比愈大，则 表示沥青大气稳定性愈好，亦即“老化”愈慢。
（5）.
❖ 除以上四种主要性质外，还需了解石油沥青的溶解度、 闪点和燃点等性质。
❖ A. 溶解度 溶解度指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶
解的百分率。用以限制有害的不溶物（如沥青碳或似碳 物）含量。不溶物会降低沥青的粘结性。 B. 闪点和燃点
❖ 塑性是指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不变的性质。
❖ 沥青的塑性用“延伸度”（或称延度）表示。按标准试验 方法，制成“8”形标准试件，试件中间最狭处断面积为1cm2 ， 在规定温度（一般为25℃）和规定速度（5cm/min）的条件 下在延伸仪上进行拉伸，延伸度以试件拉细而断裂时的长度 （cm）表示。沥青的延伸度越大，沥青的塑性越好。
（2）四组分分析法：四组分分析法是将沥青分离 为沥青质、饱和分、芳香分和胶质。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
饱和 分
无色液体
0.89
芳香 分
黄色至红色液 体
0.99
胶质 棕色粘稠液体 1.09
沥青 质
深棕色至黑色 固体
1.15
625
烷烃、环烷烃
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
❖ 不同沥青的软化点不同，大致在25～100℃之间。软化点 高，说明沥青的耐热性能好，但软化点过高，又不易加工； 软化点低的沥青，夏季易产生变形，甚至流淌。
图9.1.6 软化点测定示意图
❖ （4） 大气稳定性
❖ 大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因 素长期综合作用下抵抗老化的性能。它是以沥青试样在加 热蒸发前后的“蒸发损失百分率”和“蒸发后针入度比” 来评定。蒸发损失百分率愈小，蒸发后针入度比愈大，则 表示沥青大气稳定性愈好，亦即“老化”愈慢。
（5）.
❖ 除以上四种主要性质外，还需了解石油沥青的溶解度、 闪点和燃点等性质。
❖ A. 溶解度 溶解度指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶
解的百分率。用以限制有害的不溶物（如沥青碳或似碳 物）含量。不溶物会降低沥青的粘结性。 B. 闪点和燃点
《沥青与沥青混合料》课件
沥青的分类与用途
石油沥青
天然沥青
从石油中提取，主要用于道路建设和 防水工程。
天然形成的沥青，主要用于道路建设 和防水材料。
煤焦沥青
从煤焦油中提取，主要用于防腐涂料 和铺路材料。
沥青的生产与加工
沥青的生产
通过高温和压力将石油或煤焦油进行 蒸馏和裂化，分离出各种成分，最后 得到沥青。
沥青的加工
为了满足不同用途的需求，需要对沥 青进行各种加工处理，如氧化、乳化 、改性等。
性能
沥青混合料的性能取决于其组成材料的性质、配比以及生产工艺。其性能指标包 括抗压强度、抗弯拉强度、耐磨性、抗疲劳性能等。
沥青混合料的应用领域
01
02
03
道路建设
沥青混合料主要用于高速 公路、城市道路、桥梁等 道路建设领域。
机场跑道
由于其良好的防滑性能， 沥青混合料也常用于机场 跑道的建设。
其他领域新技术ຫໍສະໝຸດ 新型搅拌设备、自动化控制系统等新技术的 应用，能够提高沥青混合料制备的效率和精 度，降低人为因素的影响。
沥青混合料性能提升与环保要求
性能提升
通过新型添加剂、改性剂等的应用，沥青混合料的性能 如耐久性、抗车辙性、防滑性等得到显著提升，提高了 道路的安全性和舒适性。
环保要求
随着环保意识的提高，沥青混合料制备过程中的环保要 求也越来越严格。新型环保材料、低排放技术和设备的 研发和应用，能够降低沥青混合料制备过程中的环境污 染。
02
沥青混合料概述
沥青混合料的定义与组成
定义
沥青混合料是一种由沥青、骨料（沙、石等）、填充料（石灰、水泥等）经过 加热、搅拌而成的复合材料，用于铺设道路表面。
组成
沥青混合料主要由沥青、骨料和填充料组成，有时还会加入一些添加剂以改善 其性能。
沥青与沥青混合料课件
（2）矿料配合比设计计算 ）
2、最佳沥青用量确定 、 （1）马歇尔稳定度试验 ）马歇尔稳定度试验 按比例称取矿料配制5种油石比 制作马歇尔试件， 种油石比， 按比例称取矿料配制 种油石比，制作马歇尔试件，进行 马歇尔稳定度试验，试验结果见表5。 马歇尔稳定度试验，试验结果见表 。
（2）最佳油石比的确定 ）最佳油石比的确定 a.绘制密度、稳定度、流值、空隙率、VMA、饱和度与油石比 绘制密度 绘制密度、稳定度、流值、空隙率、 、 的关系曲线。 的关系曲线。 b.确定 确定OAC1 确定 从曲线上找出相应 于 最大密度 、 最大稳定度 、 目标空隙率 个油石比a （4.5%）、沥青饱和度范围中值对应的 个油石比 1、 a2、a3、 ） 沥青饱和度范围中值对应的4个油石比 a4 ， 分别为 分别为5.5%， 4.5%， 4.9%， 5.0％ 。 沥青饱和度涵盖了 ， ， ， ％ 65~75的范围 ， 则 求出四者的平均值作为最佳油石比初始值 的范围， 的范围 OAC1，为5.0%。 。 c.确定 确定OAC2 确定 作图求出能满足沥青混凝土各项指标要求的油石比范围 （ OACmax， OACmin） ， 为 4.6%～ 5.2%， 则 OAC2 为 4.9%， ， ） ～ ， ， d.最佳油石比 最佳油石比OAC 最佳油石比 OAC1 与 OAC2 的平均值为 的平均值为4.95%， 根据经验取最佳油石比为 ， 5.0%，得 到VMA满足设计要求。 满足设计要求。 ， 满足设计要求
例：AC-13F型沥青混合料目标配合比设计 型沥青混合料目标配合比设计 原材料性能如表1、 所示 采用70#石油沥青，目标空隙率 所示， 石油沥青， 原材料性能如表 、2所示，采用 石油沥青 目标空隙率4.5%。 。
解：1、矿料配合比设计 、 型沥青混合料工程设计级配范围见表3 （1）查规范，AC-13型沥青混合料工程设计级配范围见表 。 ）查规范， 型沥青混合料工程设计级配范围见表
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※了解：煤沥青的组成与应用；乳化沥青的特点及其种 类；沥青防水材料的种类，性能与用途。
教学重点
※石油沥青的技术性质 ※沥青混合料的技术性质与技术标准 ※沥青混合料配合比设计
沥青与沥青混合料
9.1沥青材料 9.2沥青基防水材料 9.3沥青混合料 本章知识归纳
9.1 沥青材料
沥青材料
沥青材料是由高分子碳氢化合物及其衍生物组成的、黑色 或深褐色、不溶于水而几乎全溶于二硫化碳，且符合规定 标准的非晶态有机材料。常温时，沥青呈褐色至黑色的固 体、半固体或液体。按沥青的产源可将沥青分为地沥青和 焦油沥青，其进一步分类如下表所示。
淡黄色透 明液体
红褐色粘 稠半固体
深褐色固 体微粒
平均分子 量
200～ 700
800～ 3000
1000～ 5000
碳氢比 0.5～0.7 0.7～0.8 0.8～1.0
质量分数 （%）
物化特征
45～60 15～30 5～30
几乎可溶于大部分有机溶剂， 具有光学活性，相对密度为
0.7～1.0
温敏感性高，溶点低于，相 对密度为1.0～1.1
安徽工业大学本科生课程
（第九章 沥青与沥青混合料）
机械工业出版社
CHINA MACHINE PRESS
本章主要教学内容与要求
教学目标
※掌握：石油沥青的组成与结构；石油沥青的技术性质； 沥青混合料的组成结构；沥青混合料的配合比设计。
※熟悉：石油沥青的技术标准与选用；沥青混合料的技 术性质与技术标准。
9.1 沥青材料
（2）标准粘度 石油沥青的标准粘度计可用于测定液体石油沥青或较
稀的石油沥青的标准粘度。标准粘度是在规定温度、规定 直径的孔口流出50cm3沥青所需的时间，以s为单位。以 表示，其中t为测试温度，d为流孔直径。 4）塑性
塑性是指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏（ 即不产生裂缝或断开），并在除去外力后仍保持变形后形 状不变的性质。 5）温度敏感性
加热不熔化，分解为硬焦炭， 使沥青呈黑色，相对密度为
1.1～1.5
表6-2石油沥青四组分分析法的各组分性状
9.1 沥青材料
（2）四组组分分析法
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。各组分性状见下表。
性状 组分
外观特性
平均相对密 平均分子
度
量
主要化学结构
饱和分
无色液体
针入度指数不仅可以用来评价沥青的温度敏感性，还可以 用来判断石油沥青的胶体结构类型。
PI<-2时，石油沥青属于溶胶结构，温度敏感性较强； PI=-2～+2时，属于溶—凝胶结构； PI>+2时，石油沥青属于凝胶结构，温度稳定性较好。
9.1 沥青材料
6）抗老化性 抗老化性是指石油沥青在使用过程中受到温度、太阳光、
地沥青
天然沥青
原油渗流到地球表面，经过自然条件下的蒸 发、老化过程而形成的沥青
石油沥青
由提炼石油的残留物制得的沥青
沥青 焦油沥青
煤沥青 页岩沥青
由烟煤、褐煤等物质，在隔绝空气和高温下 进行干馏，冷凝其挥发物而获得的煤焦 油，经再提取轻组份馏分之后的残余物
由页岩经低温干馏而得
9.1 沥青材料
石油沥青
9.1 沥青材料
（2）针入度指数 大量的试验结果显示，针入度值（P) 与温度(T)存在下图所示的关系。
(a)
(b)
由图（b）可知，针入度值的对数（lgP）与温度（T）呈线性关系，斜 率 A可以用来表征沥青的温度敏感性，称 为针入度-温度感应性系数。针入 度指数（PI）可以通过下式求出：
由该式计算出的针入度指数的变化范围为-10～15，针入 度指数（PI）越大，表示沥青的温度敏感性越低。用PI值来 评价沥青的感温性时，要求沥青的针入度数为PI =-1～+1。
温度敏感性是指石油沥青的粘滞性、塑性等物理性能 随温度升降而变化的性能。
9.1 沥青材料
石油沥青的温度敏感性常用软化点指标或针入度指数表示。
（1）软化点
软化点是反映沥青达到某种物理状态时的条件温度，由于沥青材料从固态至 液态有一定的变态间隔，故规定其中某一状态作为从固态转到粘流态的起点 ，相应的温度转为沥青软化点。沥青的软化点越高，表示沥青的耐热性越好 ，即高温稳定性好。 软化点的测定方法很多，我国采用环球法软化点仪测定，见下图。
同的胶体结构：溶胶型结构、溶-凝胶型结构和凝胶型结 构，如下图所示。
（a）溶胶型结构 （b）溶-凝型胶结构 （c）凝胶型结构
9.1 沥青材料
2. 石油沥青的技术性质
1）物理特性常数 密度、热胀系数、溶解度
2）防水性 石油沥青是憎水性材料，几乎完全不溶于水，而且本
身构造致密，加之它与矿物材料表面有很好的粘结力，能 紧密粘附于矿物材料表面。 3）粘滞性
表6-1 石油沥青三组分分析法的各组分性状
9.1 沥青材料
通常采用三组分分析法和四组分分析法来反映石油沥青 的组成成分与其性能之间的关系。
（1）三组分分析法
石油沥青的三组分分析法采用选择性溶解和吸附的方法 将石油沥青分离为：油分、树脂和沥青质三个组分，各组 分性状见下表。
性状 组分
油分
树脂
沥青质
外观特性
石油沥青主要是由原油经过加工炼制而得到的，其生产工 艺流程图如下图所示。
9.1 沥青材料
蒸馏法
石油沥青加工方法
溶剂法 氧化法
调配法
1. 石油沥青的结成与结构 1）石油沥青的组分 石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属衍生物组成 的混合物，主要成分为碳和氢，其余成分为氧、硫、氮等 非金属元素，此外还含有极少量的金属元素。
芳香分 黄色至红色液体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
胶质 沥青质
棕色粘稠液体
深棕色至黑色固 体
0.89 0.99 1.09 1.15
625 730 970 3400
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 衍生物
9.1 沥青材料
2）石油沥青的胶体结构 在沥青胶体结构中，因各组分相对含量不同可形成不
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，以绝对粘度表示。沥青的绝对粘度有动力 粘度和运动粘度两种表达方式，而工程中常用针入度和标 准粘度等条件粘度来反映沥青粘度。
9.1 沥青材料
（1）针入度 针入度是在规定温度条件下，以规定质量100g的标
准针经过规定时间5s贯入沥青的深度，以0.1mm为单位， 沥青的针入度值越大，表示其粘度越小。其实验示意图如 下图所示。
教学重点
※石油沥青的技术性质 ※沥青混合料的技术性质与技术标准 ※沥青混合料配合比设计
沥青与沥青混合料
9.1沥青材料 9.2沥青基防水材料 9.3沥青混合料 本章知识归纳
9.1 沥青材料
沥青材料
沥青材料是由高分子碳氢化合物及其衍生物组成的、黑色 或深褐色、不溶于水而几乎全溶于二硫化碳，且符合规定 标准的非晶态有机材料。常温时，沥青呈褐色至黑色的固 体、半固体或液体。按沥青的产源可将沥青分为地沥青和 焦油沥青，其进一步分类如下表所示。
淡黄色透 明液体
红褐色粘 稠半固体
深褐色固 体微粒
平均分子 量
200～ 700
800～ 3000
1000～ 5000
碳氢比 0.5～0.7 0.7～0.8 0.8～1.0
质量分数 （%）
物化特征
45～60 15～30 5～30
几乎可溶于大部分有机溶剂， 具有光学活性，相对密度为
0.7～1.0
温敏感性高，溶点低于，相 对密度为1.0～1.1
安徽工业大学本科生课程
（第九章 沥青与沥青混合料）
机械工业出版社
CHINA MACHINE PRESS
本章主要教学内容与要求
教学目标
※掌握：石油沥青的组成与结构；石油沥青的技术性质； 沥青混合料的组成结构；沥青混合料的配合比设计。
※熟悉：石油沥青的技术标准与选用；沥青混合料的技 术性质与技术标准。
9.1 沥青材料
（2）标准粘度 石油沥青的标准粘度计可用于测定液体石油沥青或较
稀的石油沥青的标准粘度。标准粘度是在规定温度、规定 直径的孔口流出50cm3沥青所需的时间，以s为单位。以 表示，其中t为测试温度，d为流孔直径。 4）塑性
塑性是指石油沥青在外力作用下产生变形而不破坏（ 即不产生裂缝或断开），并在除去外力后仍保持变形后形 状不变的性质。 5）温度敏感性
加热不熔化，分解为硬焦炭， 使沥青呈黑色，相对密度为
1.1～1.5
表6-2石油沥青四组分分析法的各组分性状
9.1 沥青材料
（2）四组组分分析法
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。各组分性状见下表。
性状 组分
外观特性
平均相对密 平均分子
度
量
主要化学结构
饱和分
无色液体
针入度指数不仅可以用来评价沥青的温度敏感性，还可以 用来判断石油沥青的胶体结构类型。
PI<-2时，石油沥青属于溶胶结构，温度敏感性较强； PI=-2～+2时，属于溶—凝胶结构； PI>+2时，石油沥青属于凝胶结构，温度稳定性较好。
9.1 沥青材料
6）抗老化性 抗老化性是指石油沥青在使用过程中受到温度、太阳光、
地沥青
天然沥青
原油渗流到地球表面，经过自然条件下的蒸 发、老化过程而形成的沥青
石油沥青
由提炼石油的残留物制得的沥青
沥青 焦油沥青
煤沥青 页岩沥青
由烟煤、褐煤等物质，在隔绝空气和高温下 进行干馏，冷凝其挥发物而获得的煤焦 油，经再提取轻组份馏分之后的残余物
由页岩经低温干馏而得
9.1 沥青材料
石油沥青
9.1 沥青材料
（2）针入度指数 大量的试验结果显示，针入度值（P) 与温度(T)存在下图所示的关系。
(a)
(b)
由图（b）可知，针入度值的对数（lgP）与温度（T）呈线性关系，斜 率 A可以用来表征沥青的温度敏感性，称 为针入度-温度感应性系数。针入 度指数（PI）可以通过下式求出：
由该式计算出的针入度指数的变化范围为-10～15，针入 度指数（PI）越大，表示沥青的温度敏感性越低。用PI值来 评价沥青的感温性时，要求沥青的针入度数为PI =-1～+1。
温度敏感性是指石油沥青的粘滞性、塑性等物理性能 随温度升降而变化的性能。
9.1 沥青材料
石油沥青的温度敏感性常用软化点指标或针入度指数表示。
（1）软化点
软化点是反映沥青达到某种物理状态时的条件温度，由于沥青材料从固态至 液态有一定的变态间隔，故规定其中某一状态作为从固态转到粘流态的起点 ，相应的温度转为沥青软化点。沥青的软化点越高，表示沥青的耐热性越好 ，即高温稳定性好。 软化点的测定方法很多，我国采用环球法软化点仪测定，见下图。
同的胶体结构：溶胶型结构、溶-凝胶型结构和凝胶型结 构，如下图所示。
（a）溶胶型结构 （b）溶-凝型胶结构 （c）凝胶型结构
9.1 沥青材料
2. 石油沥青的技术性质
1）物理特性常数 密度、热胀系数、溶解度
2）防水性 石油沥青是憎水性材料，几乎完全不溶于水，而且本
身构造致密，加之它与矿物材料表面有很好的粘结力，能 紧密粘附于矿物材料表面。 3）粘滞性
表6-1 石油沥青三组分分析法的各组分性状
9.1 沥青材料
通常采用三组分分析法和四组分分析法来反映石油沥青 的组成成分与其性能之间的关系。
（1）三组分分析法
石油沥青的三组分分析法采用选择性溶解和吸附的方法 将石油沥青分离为：油分、树脂和沥青质三个组分，各组 分性状见下表。
性状 组分
油分
树脂
沥青质
外观特性
石油沥青主要是由原油经过加工炼制而得到的，其生产工 艺流程图如下图所示。
9.1 沥青材料
蒸馏法
石油沥青加工方法
溶剂法 氧化法
调配法
1. 石油沥青的结成与结构 1）石油沥青的组分 石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属衍生物组成 的混合物，主要成分为碳和氢，其余成分为氧、硫、氮等 非金属元素，此外还含有极少量的金属元素。
芳香分 黄色至红色液体
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
胶质 沥青质
棕色粘稠液体
深棕色至黑色固 体
0.89 0.99 1.09 1.15
625 730 970 3400
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 衍生物
9.1 沥青材料
2）石油沥青的胶体结构 在沥青胶体结构中，因各组分相对含量不同可形成不
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，以绝对粘度表示。沥青的绝对粘度有动力 粘度和运动粘度两种表达方式，而工程中常用针入度和标 准粘度等条件粘度来反映沥青粘度。
9.1 沥青材料
（1）针入度 针入度是在规定温度条件下，以规定质量100g的标
准针经过规定时间5s贯入沥青的深度，以0.1mm为单位， 沥青的针入度值越大，表示其粘度越小。其实验示意图如 下图所示。