第四章沥青材料PPT课件
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沥青PPT
页岩沥青：油页岩炼油工业的副产品。 煤沥青：烟煤经干馏得到的煤焦油，再经蒸
馏提取轻油、中油、重油及蒽油后所得的残 渣。
2
8.1.1 石油沥青
（1） 石油沥青的组分
石油沥青主要由碳（80~87%）、氢（10~15%），及少量的 氧、氮、硫等（5%）元素组成。
沥青的化学组成极为复杂，通常将沥青中化学成分和物理 性质相近，并且具有某些共同特征的部分划分为一组，称 为组分（组丛）。
29
煤沥青的主要技术性质都比不上石油沥青，所以建筑工 程上少用。
它具有很好的防腐和粘结性能，主要用于配制防腐涂料、 胶粘剂、防水涂料、油膏以及制作油毡等，适宜于地下 防水层或材料防腐，适量掺入石油沥青中，可增强石油 沥青的粘结力。
30
鉴别方 法
石油沥青
密度法 密度近似于1.0g／cm3
煤沥青 大于1.10 g／cm3
8
粘滞度是液体沥青在一定温度t（25℃或60℃）、经规定直径d （3mm，5mm或10mm）的孔流出50cm3沥青所需的时间秒数 T，常用符号CdtT表示。
CdtT 粘滞度值越大，表示沥青的稠度越大。粘滞度测定示意图
见下图。
CdtT t 温度 d 直径 T 时间秒数
粘滞度测定示意图
秒数
9
标准粘度计测定液体沥青
2. 树脂改性沥青
用树脂改性石油沥青，可以改善沥青的耐寒性、耐热性、粘结 性和不透气性。
常用的树脂有：古马隆树脂，聚乙烯，聚丙烯，酚醛树脂及天 然松香等。
33
工程中用的APP改性沥青，是以APP即无规聚丙烯 均聚物进行改性，它具有软化点提高明显，抗老 化能力很好的特点。
3. 橡胶改性沥青 （1）氯丁橡胶改性沥青
普通石油沥青
馏提取轻油、中油、重油及蒽油后所得的残 渣。
2
8.1.1 石油沥青
（1） 石油沥青的组分
石油沥青主要由碳（80~87%）、氢（10~15%），及少量的 氧、氮、硫等（5%）元素组成。
沥青的化学组成极为复杂，通常将沥青中化学成分和物理 性质相近，并且具有某些共同特征的部分划分为一组，称 为组分（组丛）。
29
煤沥青的主要技术性质都比不上石油沥青，所以建筑工 程上少用。
它具有很好的防腐和粘结性能，主要用于配制防腐涂料、 胶粘剂、防水涂料、油膏以及制作油毡等，适宜于地下 防水层或材料防腐，适量掺入石油沥青中，可增强石油 沥青的粘结力。
30
鉴别方 法
石油沥青
密度法 密度近似于1.0g／cm3
煤沥青 大于1.10 g／cm3
8
粘滞度是液体沥青在一定温度t（25℃或60℃）、经规定直径d （3mm，5mm或10mm）的孔流出50cm3沥青所需的时间秒数 T，常用符号CdtT表示。
CdtT 粘滞度值越大，表示沥青的稠度越大。粘滞度测定示意图
见下图。
CdtT t 温度 d 直径 T 时间秒数
粘滞度测定示意图
秒数
9
标准粘度计测定液体沥青
2. 树脂改性沥青
用树脂改性石油沥青，可以改善沥青的耐寒性、耐热性、粘结 性和不透气性。
常用的树脂有：古马隆树脂，聚乙烯，聚丙烯，酚醛树脂及天 然松香等。
33
工程中用的APP改性沥青，是以APP即无规聚丙烯 均聚物进行改性，它具有软化点提高明显，抗老 化能力很好的特点。
3. 橡胶改性沥青 （1）氯丁橡胶改性沥青
普通石油沥青
《沥青材料流变学》课件
02
沥青材料的流变性质
粘弹性
粘弹性是沥青材料的重要流变性质，它决定了沥青在受力时的响应行为。
粘性表示沥青材料在剪切作用下的内摩擦力，而弹性则表示材料在应力作 用下的形变恢复能力。
粘弹性的研究有助于理解沥青在温度和应力作用下的性能表现，对于沥青 混合料的设计和性能优化具有重要意义。
粘度与粘度变化
3
流变学为沥青材料的设计、生产和应用提供了理 论基础，有助于优化材料性能和提高工程质量。
沥青材料流变学的应用领域
公路工程
沥青路面流变性能的研 究有助于提高路面的耐 久性和减少养护成本。
建筑领域
利用流变学原理，优化 沥青材料在建筑防水、
保温等方面的应用。
石油工业
在石油开采和运输过程 中，流变学研究有助于 提高沥青材料的稳定性
02
这些模型通过引入不同的参数 ，能够拟合实验数据并预测沥 青在不同温度和应力作用下的 性能表现。
03
了解和掌握这些流变模型及参 数对于沥青材料的研究、设计 和应用具有重要的理论和实践 意义。
03
沥青材料的流变行为
温度对沥青材料流变行为的影响
温度对沥青材料的流变行为 具有显著影响
•·
01
随着温度的升高，沥青材料 的粘度降低，流动性增加，
《沥青材料流变学》ppt课件
目录
• 引言 • 沥青材料的流变性质 • 沥青材料的流变行为 • 沥青材料的流变性能测试与评价 • 沥青材料流变性能改善方法与技术 • 沥青材料流变学在工程中的应用案例
01
引言
流变学的定义与重要性
1
流变学是研究物质在形变过程中表现出的力学性 质的科学。
2
在沥青材料领域，流变学研究对于理解材料的性 能、行为和变化规律具有重要意义。
《沥青材料流变学》课件
《沥青材料流变学》PPT 课件
本课程旨在介绍沥青材料流变学的基本概念、应用和意义，包括流变学基础、 沥青材料的流变参数和特性，以及沥青混合料在不同工程领域中的应用。
概述
沥青材料流变学是研究沥青材料在外力作用下的变形与流动行为的学科。了 解沥青材料流变学的重要性是为了更好地应对工程实践中的挑战。
流变学基础
3 高温下的流变特性
4 低温下的流变特性
沥青材料在高温下的粘度、剪切模量等参 数的变化规律，关系着路面承载力和变形 特性
沥青材料在低温下的变形行为，直接影响 着路面的耐久性和抗裂性能
沥青混合料流变学应用
路面沥青混合料
研究路面沥青混合料的流变学 特性，优化路面设计和施工方 案
桥梁沥青混合料
应用沥青混合料流变学知识， 提高桥梁结构的耐久性和承载 能力
用于描述沥青材料在静态 加载下的变形行为，例如 静态剪切模量
拉伸流变参数
用于描述沥青材料在拉伸 加载下的变形行为，例如 极限拉伸应变
沥青材料流变特性
1 施工温度范围
2 遇热变软和变硬点
沥青材料在不同温度下的流变行为，影响 着施工工艺和材料性能
沥青材料在高温状态下发生软化或硬化， 影响路面性能和持久性
流变学概念 流变学参数 流变学实验方法
涵盖了物质的变形和流动的特性及其与外力之 间的关系
用于描述物质流变性质的指标，例如黏度、弹 性模量等
通过实验测试来研究物质的流变性质，例如剪 切应力-剪切率曲线
沥青材料流变学参数动Fra bibliotek剪切流变参数用于描述沥青材料在动态 加载下的变形行为，例如 动态剪切模量
静态剪切流变参数
隧道沥青混合料
研究隧道沥青混合料的流变特 性，保证隧道施工和使用的安 全和稳定
本课程旨在介绍沥青材料流变学的基本概念、应用和意义，包括流变学基础、 沥青材料的流变参数和特性，以及沥青混合料在不同工程领域中的应用。
概述
沥青材料流变学是研究沥青材料在外力作用下的变形与流动行为的学科。了 解沥青材料流变学的重要性是为了更好地应对工程实践中的挑战。
流变学基础
3 高温下的流变特性
4 低温下的流变特性
沥青材料在高温下的粘度、剪切模量等参 数的变化规律，关系着路面承载力和变形 特性
沥青材料在低温下的变形行为，直接影响 着路面的耐久性和抗裂性能
沥青混合料流变学应用
路面沥青混合料
研究路面沥青混合料的流变学 特性，优化路面设计和施工方 案
桥梁沥青混合料
应用沥青混合料流变学知识， 提高桥梁结构的耐久性和承载 能力
用于描述沥青材料在静态 加载下的变形行为，例如 静态剪切模量
拉伸流变参数
用于描述沥青材料在拉伸 加载下的变形行为，例如 极限拉伸应变
沥青材料流变特性
1 施工温度范围
2 遇热变软和变硬点
沥青材料在不同温度下的流变行为，影响 着施工工艺和材料性能
沥青材料在高温状态下发生软化或硬化， 影响路面性能和持久性
流变学概念 流变学参数 流变学实验方法
涵盖了物质的变形和流动的特性及其与外力之 间的关系
用于描述物质流变性质的指标，例如黏度、弹 性模量等
通过实验测试来研究物质的流变性质，例如剪 切应力-剪切率曲线
沥青材料流变学参数动Fra bibliotek剪切流变参数用于描述沥青材料在动态 加载下的变形行为，例如 动态剪切模量
静态剪切流变参数
隧道沥青混合料
研究隧道沥青混合料的流变特 性，保证隧道施工和使用的安 全和稳定
第四章 沥青材料解读
Sb f T , t , PI
（3）黏附性
直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。 不仅与沥青的性质有关，而且与集料性质（酸碱性）也有关。 一般应优先使用碱性集料，当采用酸性石料时，可掺加 各种抗剥剂来提高黏附性。 试验方法：水煮法和水浸法
（4）老化
沥青在自然因素（热、氧化、光和水）作用下，产生不可逆 的化学变化，导致路用性能劣化，称之为老化。 其组分变化规律为： 油分 树脂 沥青质 饱和分，芳香分（较慢） 胶质（较快） 沥青质
四、石油沥青的结构
1.胶体理论 沥青的胶体结构是以沥青质为胶核，胶质被吸附 其表面，并逐渐向外扩散形成胶团，胶团再分散于芳 香分和饱和分中。 2.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
溶胶结构：沥青质含量少，饱和分和芳香分、胶质多。 凝胶结构：沥青质含量较多，并有相应数量的胶质形成 胶团，使得胶团的相互移动较困难。 溶-凝胶结构：适中（理想结构）。
六、石油沥青的技术标准
1.道路石油沥青的技术标准 （1）分级：A、B、C三级，适用范围见表4-3； （2）标号：根据针入度划分160号、130号、110号、90号、 70号、50号、30号七个标号。 随着标号增加，沥青的黏度减小（针入度增加），塑性 增加（延度增大），而温度稳定性变差（软化点降低）。
2）煤沥青的技术指标 ⑴ 黏度：用标准黏度计测量。与液体沥青一样。 ⑵ 蒸馏试验馏分含量及残渣性质：测定试样受热时，在规定温度 范围内蒸出的馏分含量，及蒸馏后残留物的含量。 馏分含量的限制控制了煤沥青由于蒸发而老化的安全性； 残渣性质试验保证了煤沥青残渣具有适宜的黏结性。 ⑶ 煤沥青焦油酸含量：导致路面强度降低，且有毒，在沥青中的 含量必须加以限制。 ⑷ 含萘量：萘是有害物且易升华，有毒，能加速老化，萘易使沥 青失去塑性。含量越低越好。 ⑸甲苯不溶物：沥青中不溶于甲苯的物质。 ⑹水分：过量的水分造成沥青损失，易引起火灾。 3.煤沥青与石油沥青的鉴别（见后页表）
道路建筑材料-第四章沥青混合料技术性质-修改解析
11
（二）沥青混合料分类
热拌沥青混合料
按施工温度
中温沥青混合料
冷拌沥青混合料
2020/10/17
12
沥青混合料的分类
不同类型沥青
不同组成的 矿质集料
不同结构的 沥青路面
1. 沥青混凝土路面AC
2. 沥青马蹄脂碎石混合料路面SMA 3. 多孔隙沥青混合料路面OGFC
2020/10/17
4. 乳化沥青碎石路面 5. 沥青碎石路面AM
E 100 100 100 100 97 89
F 100 100 100 100 95 80
2020/10/17
6
（二）沥青混合料分类
按集料公称 最大粒径分
类
2020/10/17
特粗式沥青混合料 粗粒式沥青混合料 中粒式沥青混合料
公称最大粒径 1
>31.5mm
公称最大粒径为 2
26.5或31.5mm
2020/10/17
3
1、沥青混合料简介
（一）定义
• 沥青混合料 由一定粘度和适当 用量的沥青结合料与一定级配的 矿料拌和而成的混合料总称。
粗集料——骨架作用 沥青+细集料——填充与粘结作用
矿粉
+
砂
+ 沥青
2020/10/17
粗集料骨架 Stones
+ 纤维
+
Mastic
用玛蹄脂填充的粗集料骨架
4
-
OGFC-10
-
-
-
>18
>18
半开级配
沥青稳 定碎石
－ － － AM-20 AM-16 AM-13 AM-10 AM-5 6～12
（二）沥青混合料分类
热拌沥青混合料
按施工温度
中温沥青混合料
冷拌沥青混合料
2020/10/17
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沥青混合料的分类
不同类型沥青
不同组成的 矿质集料
不同结构的 沥青路面
1. 沥青混凝土路面AC
2. 沥青马蹄脂碎石混合料路面SMA 3. 多孔隙沥青混合料路面OGFC
2020/10/17
4. 乳化沥青碎石路面 5. 沥青碎石路面AM
E 100 100 100 100 97 89
F 100 100 100 100 95 80
2020/10/17
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（二）沥青混合料分类
按集料公称 最大粒径分
类
2020/10/17
特粗式沥青混合料 粗粒式沥青混合料 中粒式沥青混合料
公称最大粒径 1
>31.5mm
公称最大粒径为 2
26.5或31.5mm
2020/10/17
3
1、沥青混合料简介
（一）定义
• 沥青混合料 由一定粘度和适当 用量的沥青结合料与一定级配的 矿料拌和而成的混合料总称。
粗集料——骨架作用 沥青+细集料——填充与粘结作用
矿粉
+
砂
+ 沥青
2020/10/17
粗集料骨架 Stones
+ 纤维
+
Mastic
用玛蹄脂填充的粗集料骨架
4
-
OGFC-10
-
-
-
>18
>18
半开级配
沥青稳 定碎石
－ － － AM-20 AM-16 AM-13 AM-10 AM-5 6～12
沥青材料学第四章(1)石油沥青的路用性能
1.针入度实验 2.延度实验 3.软化点实验
评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标为： 针入度、延度、软化点，通称“沥青三大指标”。
沥青三大指标
针入度——粘滞性（确定沥青标号） 延度——塑性（低温抗裂性） 软化点——感温性（高温稳定性）
沥青三大指标（续）
针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度 软化点是沥青达到规定条件粘度时的温度 延度与沥青的流变特性、胶体结构和
④沥青一次灌入各项试验的模具中。 注：反复加热的次数不得超过两次； 灌模剩余的沥青不得重复使用。
（一）针入度实验
针入度试验 (Penetration test)
该法是沥青材料在规定温度条件下，以规定质量的标准针 经过规定时间贯入沥青试样的深度（以1/10为单位计） 。
针入度试验常用条件为5℃、15℃、25℃和35℃等， 但标准针质量和贯入时间均为100g和5s.
针入度值愈大，表示沥青愈软（稠度愈小）。 实质上，针入度是测定沥青稠度的一种指标。 通常稠度高的沥青，其粘度亦高。
针入度试验（续） (Penetration test)
实验条件以：P（T、m、t）表示。 其中 P为针入度， T为试验温度， m为标准针（包括连杆及砝码）的质量， t为贯入时间。
我国现行试验法(JTJ 052 T 0604-93)规定：
对于沥青含蜡量的限制，由于世界各国测定方法不同，所以限制值也不 一致，其范围为2%～4%。我国标准规定, 重交通量道路石油沥青的含蜡量 （蒸馏法）不大于3%。
石油沥青的评价方法
1.沥青的分级指标 2.沥青的高温稳定性指标 3.沥青的低温抗裂性指标 4.沥青的抗老化性能指标 5.沥青的综合指标
石油沥青三大指标
8个指标归类：
第一类为沥青成分的控制指标
评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标为： 针入度、延度、软化点，通称“沥青三大指标”。
沥青三大指标
针入度——粘滞性（确定沥青标号） 延度——塑性（低温抗裂性） 软化点——感温性（高温稳定性）
沥青三大指标（续）
针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度 软化点是沥青达到规定条件粘度时的温度 延度与沥青的流变特性、胶体结构和
④沥青一次灌入各项试验的模具中。 注：反复加热的次数不得超过两次； 灌模剩余的沥青不得重复使用。
（一）针入度实验
针入度试验 (Penetration test)
该法是沥青材料在规定温度条件下，以规定质量的标准针 经过规定时间贯入沥青试样的深度（以1/10为单位计） 。
针入度试验常用条件为5℃、15℃、25℃和35℃等， 但标准针质量和贯入时间均为100g和5s.
针入度值愈大，表示沥青愈软（稠度愈小）。 实质上，针入度是测定沥青稠度的一种指标。 通常稠度高的沥青，其粘度亦高。
针入度试验（续） (Penetration test)
实验条件以：P（T、m、t）表示。 其中 P为针入度， T为试验温度， m为标准针（包括连杆及砝码）的质量， t为贯入时间。
我国现行试验法(JTJ 052 T 0604-93)规定：
对于沥青含蜡量的限制，由于世界各国测定方法不同，所以限制值也不 一致，其范围为2%～4%。我国标准规定, 重交通量道路石油沥青的含蜡量 （蒸馏法）不大于3%。
石油沥青的评价方法
1.沥青的分级指标 2.沥青的高温稳定性指标 3.沥青的低温抗裂性指标 4.沥青的抗老化性能指标 5.沥青的综合指标
石油沥青三大指标
8个指标归类：
第一类为沥青成分的控制指标
沥青材料 PPT课件
10
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。
本章教学目标
主要掌握：石油沥青的基本组成和 结构特点、工程性质和测定方法。 了解：沥青及沥青混合料的应用。
1
第一节
沥青材料
第二节
沥青混合料
2
第一节
沥
青
1.概述 2.沥青的主要技术性质 3.工程实例分析
3
概
述
定义
分类
应用
4
定义
沥青—— 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）衍生物所组成的混合物。
请观看延伸度试验
延伸度↑ ，塑性 ↑
26
27
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
28
温度敏感性 定义 衡量指标 影响因素 工程实际
29
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。 温度敏感性大： 粘滞性和塑性随温度的变化大
粘滞度Ctd↑ ，粘滞性 ↑ 请观看粘滞度试验
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°）。 针入度↑ ，粘滞性 ↓ 请观看针入度试验
18
19
20
《沥青材料检测》课件
03 沥青材料检测方 法
沥青材料的取样方法
随机取样
规定部位取样
在沥青材料中随机选取一定量的样品 ，确保样品的代表性。
根据需要检测的部位，如表面、内部 、边缘等，进行有针对性的取样。
分层取样
对于不同层次的沥青材料，分别进行 取样，以全面了解各层的质量情况。
沥青材料的试验方法
针入度试验
检测沥青材料的软硬程 度，通过标准针插入沥 青样品中的深度来衡量
沥青混合料制备
按照确定的配合比，将集料、填料和沥青进行混合，控制混合温度 和搅拌时间，确保混合均匀。
沥青混合料性能试验
对制备好的沥青混合料进行各种性能试验，如稳定性、强度、渗透 性等，以检验其是否满足工程要求。
沥青路面的施工和检测
沥青路面施工准备
清理基层表面，检查基层的平整 度和强度，做好排水设施。
沥青路面老化评价
通过各种试验和检测方法，评价沥青路面的老化程度，预测使用寿 命。
沥青路面维护与修复
根据沥青路面的老化程度和使用状况，采取相应的维护和修复措施， 如刷涂防老化剂、修补裂缝等，保持路面的良好状态。
05 沥青材料检测案 例分析
某高速公路沥青路面检测案例
案例概述
某高速公路在通车后不久出现裂缝和 车辙等损坏，需要进行沥青路面检测 。
。
延度试验
检测沥青材料的拉伸性 能，通过测量沥青样品 在低温下的伸长程度来
评估其质量。
粘度试验
检测沥青材料的粘稠度 ，通过测量其在特定温 度下的流动性能来判断
其质量。
闪点试验
检测沥青材料的安全性 能，通过加热沥青样品 至闪点温度，观察其燃
烧情况。
沥青材料的性能指标
01
02
第四章 沥青材料
此外，煤沥青中还含有少量碱性物质（吡啶、喹啉等）和酸性物质 （酚），酚有毒且能溶于水。 煤沥青中的酸性物质都属表面活性物质，其含量高于石油沥青。所以 煤沥青表面活性比石油沥青高，与石料黏结力好。
2）煤沥青的结构——胶体分散系 2.煤沥青的技术性质和技术标准
1）煤沥青的技术性质 与石油沥青的差异： ①煤沥青含有较多不饱和的碳氢化合物，化学稳定性差，所 以大气稳定性差，易老化。 ②煤沥青含有较多的游离碳，塑性较差，使用时易因受力变 形而开裂。
第二节
其他沥青
其他沥青
改性沥青
乳化沥青
煤沥青
一、煤沥青
煤沥青是烟煤炼焦或制煤气时，从干馏所挥发的物质中 冷凝出煤焦油，将焦油再继续蒸馏提取轻油、中油及重油后 所剩的残渣，即是煤沥青。
根据干馏温度的不同，分为：高温煤焦油 —— 路用煤焦 油，及低温煤焦油两类。
1.煤沥青的化学组成和结构特点 1）化学组成 ① 游离碳（自由碳）：增加沥青的黏滞性、提高热稳定性 ② 树脂：硬树脂：黏滞性 软树脂：塑性 ③ 油分：流动性
沥青针入度试验示意图
P(25 C ,100g,5s) 65
o
黏度 viscosity 1）定义：液态沥青在规定温度条件下，
通过规定的流孔直径，流出50ml体积所需 要的时间。（适用于测定液体石油沥青、软 煤 沥青等的黏度）
2）试验方法：标准粘度计法
3）表示方法： C 100s eg： 60 ,5 4）结论：
形式存在，降低沥青的黏结性和塑性）； 沥青基沥青或环烷基沥青（含蜡量 < 2%）； 混合基沥青或中间基沥青（含蜡量2% ~ 5%）： （ 性质介于石蜡基和环烷基沥青之间）
2.按加工方法 ：直馏沥青：常压蒸馏或减压蒸馏或深拔装臵
第四章-沥青混合料技术性质
沥青路面设计中抗剪强度可以用摩尔-库伦理 论进行分析，即沥青混合料的结构强度由矿料之 间的嵌锁力（内摩阻力）以及沥青与矿料的粘结 力及沥青自身的内聚力构成，即：
τ≦ c + σtgφ
沥青混合料的抗剪强度τ取决于沥青混合料的内 摩擦角φ和粘结力c。
沥青混合料的粘结力和内摩阻角可以通过三轴剪切试 验确定。应力圆的公切线为墨尔-库伦应力包络线，即 抗剪强度曲线，该包络线与纵轴的截距表示沥青混合 料的粘结力c，与横轴的交角为沥青混合料的内摩阻角 φ。即可求出混合料的c、φ值。
表面反复作用下将形成一定的车辙深度。用动稳定 度（产生1mm车辙变形所需要的行走次数）评价 沥青混合料的抗车辙能力。
视频
动稳定度的计算
D S(t1d2t2 )d142c1c2
注：化学吸附比物理吸附作用更强烈，形成的沥青膜更稳定。
（2）胶浆理论
近代胶浆理论认为混合料是一种多级空间网状结构的分散 系，如下图所示，以粗集料为分散相分散在沥青砂浆中形成 粗分散系，而沥青砂浆是由细集料为分散相分散到沥青胶浆 中的细分散系，沥青胶浆则以填料为分散相分散在沥青介质 中形成的微分散系。
稳定性、低温抗裂性和耐久性较好；但其高温性 能对沥青的品质依赖性较大，由于沥青粘度降低， 往往导致混合料高温稳定性变差。
②骨架空隙结构
特点：采用连续开级配，粗集料含量高，彼此相互接 触形成骨架；但细集料含量很少，不能充分填充 粗集料件的空隙，形成所谓的“骨架-空隙”结构。
代表类型：沥青碎石AM和开级配磨耗层沥青混合料 OGFC等。
路面破坏原因： 高温时，由于沥青混合料抗剪强度不足，引起塑性
变形过大（塑性变形为不可恢复变形，随着时间产生累 积），使路面产生波浪、车辙、拥包与推移等高温变形 破坏。
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
沥青材料学第四章(3)石油沥青的路用性能
沥青温度
第五节 沥青的黏附性
（三）黏附性评价方法
1、水煮法
2、浸水试验
3、马歇尔残留稳定度试验
4、冻融劈裂试验
5、浸水轮辙试验
第五节 沥青的黏附性
（四）黏附性改善方法
1、集料表面活化 消石灰、水泥、碱性材料处理 需要长期性能检验，如Ca(OH)2→CaCO3 体积膨胀
2、沥青中掺加抗剥落剂 胺类----注意高温性能评价
第六节 沥青的安全性
闪点是指加热沥青至挥发出的可燃气体和空气的混合物，在 规定条件下与火焰接触，初次闪火（有蓝色闪光）时的沥青 温度（℃）。 燃点是指加热沥青产生的气体和空气的混合物，与火焰接触 能持续燃烧5s以上时，此时沥青的温度（℃）。燃点温度比 闪点温度约高10℃。 沥青质含量越多，闪点和燃点相差越大。液体沥青由于油分 较多，闪点和燃点相差很小。
第四节 沥青的低温性质
沥青的低温性质包括：低温脆性、温度收缩系数和低温延性 （二）沥青的温度收缩系数
热胀系数 （2~6×10-4/℃） 低温收缩系数 10-4/℃
（三）沥青的低温延性
许多国家25℃延度是常用指标； 15℃、10℃、5℃、0℃延度； 5cm/min为常用拉伸速率； 3cm/min、1cm/min
沥青材料学
石油沥青的路用性能
第四节 沥青的低温性质
沥青的低温性质包括：低温脆性、温度收缩系数和低温延性 （一）沥青的低温脆性 弗拉斯脆点（Fr） 脆点与低温抗裂性能有时不具有相关性。 含蜡量小的沥青在弗拉斯脆点温度时针入度 为1.2； 含蜡量大的沥青针入度为1.2是的温度 为当量脆点T1.2 用当量脆点评价低温抗裂性能相对合适
5℃，5cm/min延度与沥青混凝土低温抗裂有一定相关性； 10℃，5cm/min结合当量脆点评价低温抗裂性能。
第五节 沥青的黏附性
（三）黏附性评价方法
1、水煮法
2、浸水试验
3、马歇尔残留稳定度试验
4、冻融劈裂试验
5、浸水轮辙试验
第五节 沥青的黏附性
（四）黏附性改善方法
1、集料表面活化 消石灰、水泥、碱性材料处理 需要长期性能检验，如Ca(OH)2→CaCO3 体积膨胀
2、沥青中掺加抗剥落剂 胺类----注意高温性能评价
第六节 沥青的安全性
闪点是指加热沥青至挥发出的可燃气体和空气的混合物，在 规定条件下与火焰接触，初次闪火（有蓝色闪光）时的沥青 温度（℃）。 燃点是指加热沥青产生的气体和空气的混合物，与火焰接触 能持续燃烧5s以上时，此时沥青的温度（℃）。燃点温度比 闪点温度约高10℃。 沥青质含量越多，闪点和燃点相差越大。液体沥青由于油分 较多，闪点和燃点相差很小。
第四节 沥青的低温性质
沥青的低温性质包括：低温脆性、温度收缩系数和低温延性 （二）沥青的温度收缩系数
热胀系数 （2~6×10-4/℃） 低温收缩系数 10-4/℃
（三）沥青的低温延性
许多国家25℃延度是常用指标； 15℃、10℃、5℃、0℃延度； 5cm/min为常用拉伸速率； 3cm/min、1cm/min
沥青材料学
石油沥青的路用性能
第四节 沥青的低温性质
沥青的低温性质包括：低温脆性、温度收缩系数和低温延性 （一）沥青的低温脆性 弗拉斯脆点（Fr） 脆点与低温抗裂性能有时不具有相关性。 含蜡量小的沥青在弗拉斯脆点温度时针入度 为1.2； 含蜡量大的沥青针入度为1.2是的温度 为当量脆点T1.2 用当量脆点评价低温抗裂性能相对合适
5℃，5cm/min延度与沥青混凝土低温抗裂有一定相关性； 10℃，5cm/min结合当量脆点评价低温抗裂性能。
沥青材料
有的学者不采用胶体结构学说，而采用高分子溶液学说进行研究。 高分子溶液学说理论认为，沥青是以高分子量的沥青质为溶质，以 低分子量的软沥青质（树脂和油分）为溶剂的高分子溶液。当沥青质含 量很小，沥青质与软沥青质溶解度参数很小时能够形成稳定的真溶液。 这种高分子溶液的特点是对电解质稳定性较大，而且是可逆的，也就是 说，在沥青高分子溶液中，加入电解质并不能破坏沥青的结构。当软沥 青质减少，沥青质增加时，为浓溶液，即凝胶型沥青；如果沥青质减少， 软沥青质增加时则为稀溶液，溶胶型沥青即可视为稀溶液。介乎二者之 间的即溶凝胶型沥青。 沥青的胶体结构与沥青的技术性质有密切关关系，但从化学角度来 评价沥青的胶体结构是很困难的，常采用针入度指数（PI）法、容积度 法、絮凝比一稀释度法等来评价胶体结构类型及其稳定性。
⑤蜡分 蜡分：是指沥青除去沥青质和胶质后，在油分 中含有的、经冷冻能结晶析出的，熔点在 25℃以上的混合组分，其主要是高熔点的烃 类混合物 结构：结构较简单，正构烷烃及长烷基侧链的 少环烃类为主。 特点：高温易软化，低温延展性降低，影响沥 青与矿料粘结，水稳性差。 原因：原油，石蜡基。
道路建筑材料· 沥青
道路建筑材料· 沥青
沥 青 材 料
道路建筑材料· 沥青
前 言
道路建筑材料· 沥青
沥青定义：沥青是黑色或暗黑色固体、半固体或粘稠状物，由 天然或人工制造而得，主要为高分烃类所组成，完 全溶解于二硫化碳。 石油沥青：地壳中的原油，经开采加工得到的沥 青。可以从生产工艺中考虑。 沥青分类： 天然沥青：当地下原油通过岩石裂缝渗透到地表后并长期 暴露在大气中时，其中所含轻质部分蒸发，而 残留物经氧化后成为天然沥青，一般存在于岩 石裂缝中、地面上或形成湖泊，如著名的特立 尼达湖沥青。
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❖ 粘滞性（粘性）：是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力， 与组分及温度有关 ➢ 沥青质多、树脂适量、油分少时，粘滞性较大 ➢ 温度升高，粘滞性降低
❖ 粘滞性的表示方法 ➢ 1．沥青的绝对粘度（亦称动力粘度）（测定复杂） ➢ 2．沥青的相对粘度（条件粘度）（实际应用 ）
（1）针入度（用于道路石油沥青） （2）粘度（用于液体沥青）
图4-5 针入度法测定粘稠沥青针入度
针入度试验
①加热脱水 至无气泡
②0.6mm 筛过滤
④15℃～30 ℃ 室温冷却 1～1.5h
③装模
⑤移入 20℃±0.1℃
恒温水槽 1～1.5h
设定时间 为5s，温 度为25℃
针入度试验
试样表面 水深不小 于10mm， 使针尖与 试样表面 接触，放 入传感器
按下启动键，记录 25℃的针入度（准 确至0.5 ），移动 试样与针尖接触位 置，按复位键及启 动键，同一试样要 测出三个针入度
1、高温稳定性降低（车辙） 2、低温抗裂性降低（裂缝） 3、粘附性降低（剥落） 4、抗滑性降低
石油沥青三组分分析法的各组分性状
性 状 组分
外观特征
平均分子量 Mw
油分
淡黄色透明液体
200~700
树 脂 红褐色粘稠半固体 800~3000
表 4-1 碳氢比
C/H
0.5~0.7
0.7~0.8
物化特征
几乎可溶于大部分有机溶 剂，具有光学活性，常发现 有荧光，相对密度约 0.910~0.925 温度敏感性高，溶点低于 100℃，相对密度大于 1.000
分和芳香分中。
2．沥青的胶体结构类型
❖ 按各组分的相对含量不同分类
沥青质少
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沥青质多
粘滞性小，流 动性好，塑性 好，但温度稳 定性差
溶胶结构
溶－凝胶结构
最好。高温时的感
温性、低温时的形 变能力都较好。
凝胶结构
弹性和粘性较 高，温度敏感 性小，但流动 性塑性差
❖ 采用针入度指数（PI）来划分其胶体结构类型。
试验结果
❖ 同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在下列 允许偏差范围内时，计算3次试验结果的平均值，取整数 作为针入度试验结果，以0.1mm为单位。
沥青针入度试验
返回
（2）粘度（粘滞度 ）
❖ 以C T、d（s）表示，C为粘度，T为试验温度，d为流孔 直径（mm） 。如C60、5=100s。用来测定液体沥青。
❖ 早年分为：沥青酸、沥青酸酐、油分、树脂、沥青质、沥青碳和似碳物等组
分 ❖ 现在分为：三组青的化学组分与路用性能的关系
流动性
❖ 石油沥青的化学组分
塑性
粘结性、 热稳定性
➢ 三组分分析法：油分、树脂、沥青质。
➢ 四组分分析法：饱和分、芳香分、胶质、沥青质。
➢ 沥青的含蜡量
沥青质
深褐色固体末状微粒
1000~5000
加热不熔化，分解为硬焦 0.8~1.0 碳，使沥青呈黑色
（三）石油沥青的结构
❖ 1．胶体理论 ❖ 沥青质是分散相，饱和分和芳香分是分散介质，但沥青质不
能直接分散在饱和分和芳香分中 ,而胶质作为一种“胶溶剂” 。 ❖ 以沥青质为胶核，胶质被吸附其表面形成胶团，分散在饱和
❖ 延度(cm) ：用延度仪测定，将试样制成∞字形，在规定速度 5cm/min和规定温度15℃（或10℃）下拉断时的长度。延度 越大，塑性越好，柔性和抗断裂性越好。
延度仪与试模
沥青延度试验
返回
（三）温度稳定性(感温性)
返回 三
❖ 温度稳定性：指沥青的粘结性和塑性随温度升降而变化的性能。 温度升高,沥青由固态→流态：软化点。
❖ 沥青的组成和结构对沥青的技术性质影响很大 ❖ （一）元素组成 ❖ 主要是碳、氢 ， ❖ 其次是非烃元素，如氧、硫、氮等混合物。 ❖ 通式分子表达式为CnH2n+aObScNd ❖ （二）石油沥青的化学组分 ❖ 为了研究石油沥青化学组成与使用性能之间的联系，常将沥青中化学性质相
近的成分归类分析，划分为若干“组”，称为“沥青化学组分”，简称“组 分”。
（1）针入度（道路石油沥青的粘滞性）
❖ 以PT,m,t（0.1mm）表示，P为针入度,T为试验温度（℃），m 为针重（g） ，t为贯入时间（S）。如P（25℃，100g，5S）=65
是（划0分.1道m路m石）油沥青等级的 主要指标, 针入度值越大，表 示沥青愈软（稠度愈小）， 粘度越小。
试图4-1 针入度标准针（单位：mm）
第四章 沥青材料
第一节 石油沥青
第二节 煤沥青
第三节 乳化沥青
第四节 改性沥青
练习与作业
沥青
地沥 青
焦油沥 青
天然沥青 石油沥青
煤沥青 页岩沥青 木沥青 泥炭沥
青
第一节 石油沥青
一、石油沥青的生产和分类 二、石油沥青的组成和结构 三、石油沥青的技术性质 四、石油沥青的技术标准
返回 本章目录
一、石油沥青的生产和分类
沥青的胶体结构类型
溶胶 溶－凝胶 凝胶
沥青的针入度指数（PI） ＜－2 －2～＋2 ＞＋2
三、石油沥青的技术性质
（一）粘滞性（粘性） （二）塑性 （三）温度稳定性(感温性) （四）加热稳定性 （五）安全性 （六）溶解度 （七）含水量 （八）非常规的其它性能
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（一）粘滞性（粘性）
三
（一）石油沥青生产工艺概述
石油 沥青
（二）石油沥青的分类
原油成分
“性关”键和馏“分 含特 硫 量”
加工方法
稠度
石蜡基沥青 环烷基沥青 中间基沥青 直馏沥青 氧化沥青 溶剂沥青 混合沥青
粘稠沥青
液体沥青
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含蜡量
＞5% ＜2% 2%～ 5%
P=300（0.1mm）
二、石油沥青的组成和结构
是划分液体沥青 等级的，时间愈 长，表示沥青愈 稠，粘度愈大。
沥青粘度试验
标准粘度计测定液体沥青示意图 1－沥青试样，2－活动球杆，3－流孔，4－水
返回
（二）塑性
返回 三
❖ 塑性（用延度表示）：是指沥青在外力作用下发生变形而不 破坏的能力。与组分及温度有关： ➢ 树脂多，油分及沥青质适量，塑性较大； ➢ 当温度升高，塑性增大； ➢ 沥青膜层愈厚则塑性愈高。
温度降低,由流态→固态至变脆：脆点。
➢ 高温敏感性：软化点（℃）T软（或TR&B ）（沥青材料由固态变 为流态时的温度间隔的87.21%）
✓测定：用环球法软化点仪测定。 ✓软化点愈高，温度稳定性愈好。 ❖ 针入度是在规定温度条件下（如25℃ ）的粘度，而软化点则是规 定条件粘度时（软化P（25℃，100g，5S）=800（0.1mm））的温度。 ❖ “三大指标”：针入度、延度、软化点 ➢ 低温抗裂性：脆点（℃） 要求沥青有较高的软化点和较低的脆点，否则沥青会夏季流淌