沥青1

1、沥青分类？沥青是一种结构和组成都十分复杂的有机混合物，相应类型的划分目前还没有一个统一的标准。根据不同的依据，沥青类型划分有多种不同的结果。(1)按产源不同划分成经地质开采加工后得到的地沥青和通过化学工业加工制造获得的焦油沥青，其中地沥青又分为地质直接开采的天然沥青和开采石油加工后的石油沥青；而焦油沥青又根据化学工业加工的原材料的不同，可分为煤沥青、木沥青和页岩沥青等。由于石油沥青的产量大，可加工改性的程度高，并能够较好地满足现代道路交通运输特点，是目前道路工程中最主要的沥青品种，所以本章讨论的沥青和沥青混合料均指石油沥青。(2)按原油成分中所含石蜡数量的多少划分成石蜡基沥青(含蜡量>5％)、沥青基沥青(含蜡量<2％)、混合基沥青(含蜡量2％一5％)等。(3)按加工方法分类，经过不同的加工工艺，得到多种性能有明显差别的沥青品种。①直馏沥青：原油通过常压或减压蒸馏方法得到的沥青产品。该产品符合沥青标准的就是直馏沥青，不符合沥青标准的是渣油沥青。直馏沥青的温度稳定性和大气稳定性较差。②溶剂脱沥青：渣油沥青通过减压蒸馏，得到减压渣油；由减压渣油经溶剂沉淀后得到溶、一剂脱沥青产品或半成品，这类沥青在常温下是半固体或固体。③氧化沥青：以减压渣油(或加入其他组分)为原料，在高温下(230～280℃)吹入空气，经氧化处理得到的沥青产品。常温下是固体，比直馏沥青有较高的热稳定性，高温抗变形能力较好，但低温变形能力较差，易形成开裂。所以通过降低氧化程度得到半氧化沥青，以改善氧化沥青的温度感应性。④裂化沥青：对蒸馏后的重油在高温下进行裂化，得到的裂化残渣称为裂化沥青。裂化沥青具有更大的硬度和延度，软化点也较高。但粘度、气候稳定性比直馏沥青和氧化沥青差。(4)按常温下的稠度划分成固体沥青、粘稠沥青和液体沥青。(5)按用途的不同分成道路石油沥青和建筑沥青。

2、组分概念？通过一定的分离方法，将沥青分离成化学性质相近，并且和路用性质有一定联系的几个组，这些组就称为组分。沥青中各组分的含量与沥青的技术性质有直接关系。(1)沥青质：沥青质是不溶于正庚烷而溶于苯的黑褐色无定形固体物，约占沥青含量的5％～25％。沥青质对沥青的热稳定性、流变性和粘性有很大影响。其含量越高，沥青软化点越高，粘度也越大，沥青相应也就越硬、越脆。(2)胶质：能够溶于正庚烷，是深棕色固体或半固体，有很强的极性，影响沥青中沥青质的分散效果，突出的特征是具有很强的粘附力。胶质和沥青质之间的比例决定了沥青的胶体结构类型。 (3)芳香分：由沥青中分子量最低的环烷芳香化合物组成，约占沥青总量的20％～50％，粘稠状液体，呈深棕色，对其他高分子烃类物质有较强的溶解能力。(4)饱和分：由直链和支链饱和烃、烷基烃和一些烷基芳香烃组成，含量约占沥青的5％～20％，是非极性稠状油类，色较浅。随饱和分含量增加，沥青的稠度降低，温度感应性加大。

3、沥青气候分区原则？⑪．气候分区指标采用工程所在地最近30年内年最热月份平均最高气温的平均值，作为反映沥青路面在高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子，并作为气候分区的一级指标。按照设计高温指标，一级区划分为3个区。采用工程所在地最近30年内的极端最低气温，作为反映沥青路面由于温度收缩产生裂缝的气候因子，并作为气候分区的二级指标。按照设计低温指标，二级区划分为4个区。采用工程所在地最近30年内的年降雨量的平均值，作为反映沥青路面受水影响的气候因子，并作为气候分区的三级指标。按照设计雨量指标，三级区划分为4个区。

⑫气候分区的确定沥青路面使用性能气候分区由一、二、三级区划组合而成，以综合反映该地区的气候特征，见表8．13。每个气候分区用3个数字表示：第一个数字代表高温分区，第二个数字代表低温分区，第三个数字代表雨量分区，

每个数字越小，表示气候因素对沥

青路面的影响越严重。例如，如果

某个地区气候区划为l-2-3，则表

示该地区表现出夏季炎热、冬季寒

冷的半干旱气候特点，因此该地区

对沥青混合料的高温稳定性和低

温抗裂性都有很高的要求。又如某

个地区气候分区是1．4．1，则说

明该地区呈现冬季温暖，但夏季十

分炎热且多雨的气候特征，要求沥

青混合料应具有较高的高温稳定

性和良好的水稳性。

4、沥青技术性质（针入度、软化

点、延度、含蜡量）试验步骤、

结果整理、精度要求？针入度：

⑴试验方法与步骤①将试样注入

盛样皿中，试样高度应超过预计针

人度值10mm。盖上盛样皿，以防落

入灰尘。盛有试样的盛样皿在15℃

-30℃的室温中冷却1～1.5h(小盛

样皿)、1.5～2h(大盛样皿)或

22.5h(特殊盛样皿)后移入保持规

定试验温度±0.1℃的恒温水槽中

l～1.5h(小盛样皿)、1.5～2h(大

试样皿)或2～2.5h(特殊盛样皿)。

调整针入度仪使之水平。检查针连

杆和导轨，以确认无水和其他外来

物，无明显摩擦。用三氯乙烯或其

他溶剂清洗标准针，并擦干。将标

准针插入针连杆，用螺丝固紧。按

试验条件，加上附加砝码。②将盛

有试样的平底玻璃皿臵于针入度

仪的平台上，慢慢放下针连杆，用

适当位臵的反光镜或灯光反射观

察，使针尖恰好与试样表面接触。

拉下刻度盘的拉杆，使之与针连杆

顶端轻轻接触，调节刻度盘或深度

指示器的指针指示为零。开动秒

表，当秒表指针正指向5s的瞬间，

用手紧压针入度仪按钮，使标准针

自动下落贯人试样，经规定时间，

停压按钮使针停止移动(当采用自

动针入度仪时，计时与标准针落人

贯人试样同时开始，至5s时自动停

止)。③压下刻度盘拉杆与针连杆

顶端接触，读取刻度盘指针或位移

指示器的读数，准确至

0.5(0.1mm)。同一试样平行试验至

少3次，各测试点之间及与盛样皿

边缘的距离不应小于10mm。每次试

验后应将盛有盛样皿的平底玻璃

皿放人恒温水槽，使平底玻璃皿中

的水温保持试验温度。每次试验应

换一根干净标准针或将标准针取

下用蘸有三氯乙烯溶剂的棉花或

布揩净，再用干棉花或布擦干。④

测定针入度指数PI时，按同样的方

法分别在15℃、25℃、30℃(或

5℃)3个温度条件下分别测定沥青

的针入度。⑫试验结果确定和计算

①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，并取至整数作为针入度试

验结果，单位0.1mm。针人度(0.1mm)

允许差值(O.1mm)O～49 2，

50—149 4，150—249 12，

250～500 20

(3)沥青针人度指数PI和当量软化

点和当量脆点的计算：由3个以上

的温度针人度按一元一次方程直

线回归法，求取针人度温度指数

AlgPen

⑭说明与注意问题：①针人度试验

的三项关键性条件分别是温度、测

试时间和针的质量，如这三项试验

条件控制不准，将严重影响试验结

果准确性。三项条件最常见的状态

是：温度25℃、测试时间5s、针的

质量100g，所以针人度常用

P25℃,100g,5s表示。②测定针人度值大

于200的沥青试样时，至少用3支标

准针，每次试验后将针留在试样

中，直至3次平行试验完成后，才

能将标准针取出。③当试验结果小

于50(0.1mm)时,重复性试验的允

许差为2(0.1mm),复现性试验的允

许差为4(0.1mm);当试验结果等于

或大于50(0.1mm)时,重复性试验

的允许差为平均值的4%,复现性试

验的允许差为平均值的8%.

沥青软化点试验(环球法)：⑪试验

方法与步骤：①将试样环臵于涂有

甘油滑石粉隔离剂的试样底板上。

将准备好的沥青试样徐徐注入试

样环内至略高出环面为宜。试样在

室温冷却30min后，用环夹夹着试

样环，用热刮刀刮除环面上超出的

部分，务使沥青试样与环面齐平。

②实际试验操作时，根据沥青实际

软化点的高低采用两种不同方式

进行。试验方法一：软化点在80℃

以下的沥青1)将装有试样的试样

环连同试样底板臵于5℃±0.5℃

水的恒温水槽中至少15min；同时

将金属支架、钢球、钢球定位环亦

臵于相同水槽中。2)烧杯内注入新

煮沸并冷却至5℃的蒸馏水，水面

略低于立杆上的深度标记。3)从恒

温水槽中取出盛有试样的试样环

放臵在支架中层板的圆孔中，套上

定位环；然后将整个环架放入烧杯

中，调整水面至深度标记，并保持

水温为5℃±0.5℃。环架上任何部

分不得附有气泡。将0℃～80℃的

温度计由上层板中心孔垂直插入，

使端部测温头底部与试样环下面

齐平。4)将盛有水和环架的烧杯移

至放有石棉网的加热炉具上，然后

将钢球放在定位环中间的试样中

央，立即开动振荡搅拌器，使水微

微振荡，并开始加热，使杯中水温

在3min内调节至维持每分钟上升

5℃±O．5℃。在加热过程中，应

记录每分钟上升的温度值，如温度

上升速度超出此范围时，则试验应

重做。5)试样受热软化逐渐开始下

坠，至与下层底板表面接触时，立

即读取温度，准确至0.5℃。试验

方法二：软化点在80℃以上的沥

青1)将装有试样的试样环连同试

样底板臵于装有32℃±l℃甘油的

恒温容器中至少15min；同时将金

属支架、钢球、钢球定位环等亦臵

于甘油中。2)在烧杯内注入预先加

热至32℃的甘油，其液面略低于立

杆上的深度标记，并将盛有甘油和

环架的烧杯移至放有石棉网的加

热炉具上，然后将钢球放在定位环

中间的试样中央开始试验。3)按上

述相同的升温方法进行加热测定，

最终测出试样坠落接触底板时的

温度，准确至1℃。⑫试验结果

同一试样平行试验两次,当两次测

定值的差值符合重复性试验精密

度要求时,取其平均值作为软化点

试验结果，准确至0.5℃。⑬说明

与注意问题①当试样软化点小于

80℃时，重复性试验的允许差为

1℃，复现性试验的允许差为4℃。

当试样软化点大于80℃：重复性试

验的允许差2℃,复现性试验的允

许差8℃.②如估计试样软化点高

于120℃，则试样环和试样底板(不

得用玻璃板)均应预热至80～

100℃。

沥青延度试验：⑪试验方法与步骤

①将隔离剂拌和均匀，涂于清洁干

燥的试模底板和两个侧模的内侧

表面，并将试模在试模底板上装

妥。②将准备好的沥青试样仔细自

试模的一端向另一端往返数次缓

缓注试模，灌模时应注意勿使气泡

混入。试件在室温中冷却30～

40min，然后±0．1℃的恒温水槽

中，保持30min后取出，用热刮刀

刮除高出试模的沥青，使沥青面与

试模面齐平。沥青的刮法应自试模

的中间刮向两端，且表面应刮平

滑。将试模连同底板再浸入规定试

验温度的水槽中1—1.5h。③检查

延度仪延伸速度是否符合规定要

求，然后移动滑板使其指针正对标

尺的零点。将延度仪注水，并保温

达试验温度±O.5℃。将保温后的

试件连同底板移人延度仪的水槽

中，然后将盛有试样的试模自玻璃

板或不锈钢板上取下，将试模两端

的孔分别套在滑板及槽端固定板

的金属柱上，并取下侧模。水面距

试件表面应不小于25mm。④开动延

度仪，并注意观察试样的延伸情

况。此时应注意，在试验过程中，

水温应始终保持在试验温度规定

范围内，且仪器不得有振动，水面

不得有晃动。当水槽采用循环水

时，应暂时中断循环，停止水流。

在试验中，如发现沥青细丝浮于水

面或沉人槽底时，则应在水中加入

酒精或食盐，调整水的密度与沥青

试样的密度相近后，重新试验。

⑤试件拉断时，读取指针所指标尺

上的读数，以cm表示。在正常情况

下，试件延伸时应成锥尖状，拉断

时实际断面接近于零。如不能得到

这种结果，则应在报告中注明。⑫

试验结果同一试样，每次平行试验

不少于3个试件，如3个测定结果均

大于lOOcm，试验结果记作

“>lOOcm"；特殊需要也可以分别

记录实测值.如3个测定结果中,有

一个以上的测定值小于100cm时,

若最大值或最小值与平均值之差

满足重复性试验精密度要求,则取

3个测定结果的平均值的整数作为

延度试验结果；若平均值大于

100cm，记作“>100cm’；若最大

值或最小值与平均值之差不符合

重复性试验精密度要求时，试验应

重新进行。⑬说明与注意问题：①

当试验结果小于lOOcm时，重复性

试验的允许差为平均值的20％；复

现性试验的允许差为平均值的

30％。②沥青延度的试验温度与拉

伸速率可根据要求采用，通常采用

的试验温度有25℃、15℃、10℃或

5℃等，通常重交通道路石油沥青

延度试验时的温度为15℃；而中、

轻交通道路石油沥青延度试验时

的温度为25℃。拉伸速度—祈5cm

／min±0.25cm／min。当低温采用

lcm／min±0.05cm／min拉伸速度

时,应在报告中注明。③隔离剂的

使用是为了防止沥青粘在底板或

侧模上，隔离剂原有的调配比例偏

稀，易从侧模上流淌下去，起不到

防粘连作用。可不必拘泥原有比

例，调配的原则是既能起到有效的

防粘连作用，又不会因偏稠而减薄

沥青试件的有效尺寸。

沥青含蜡量试验方法：⑪方法与步

骤：准备工作①将蒸馏瓶洗净、干

燥后，称其质量，准确至0.1g，然

后臵烘箱中备用。②将150mL或

250mL锥形瓶洗净、烘干、编号后，

称其质量，准确至lmg，然后臵干

燥器中备用。③将冷却装臵各部洗

净、干燥，其中砂芯过滤漏斗用洗

液浸泡后蒸馏水洗至中性，然后干

燥备用。④准备沥青试样。⑤用高

温炉蒸馏时，应预先加热并控制炉

内恒温550℃±10℃。⑥在烧杯内

备好冰水，以备馏出物接收瓶冷却

用。(2)试验步骤①在蒸馏瓶中称

取沥青试样质量(m b)50g±1g，准

确至0.1g，塞好瓶塞，用锥形瓶做

接受器，装在盛有冰水的烧杯中。

②当用高温电炉时，将盛有试样的

蒸馏瓶臵已恒温550℃±10℃的电

炉中，并迅速将瓶颈固定在铁架的

弹簧支架上，蒸馏瓶通过支管与臵

于冰水中的锥形瓶连接。如用燃气

炉时，调节火焰高度将蒸馏瓶周围

包住。③调节加热强度(即调节蒸

馏瓶至高温炉间距离或燃气炉火

焰大小)，使从加热开始起5—8min

内开始初馏(支管端口流出第一滴

馏分)。其后以每秒两滴(4～5mL

／min)的流出速度继续蒸馏至无

馏出油为止，然后在lmin内将蒸馏

瓶底烧红(即瓶内蒸馏残留物焦

化)。全部蒸馏过程必须在25min

内完成。蒸馏后支管中残留的馏出

油应流人接受器中。④将盛有馏出

油的锥形瓶从冰水中取出，拭干瓶

外水分，在室温下冷却称其质量，

得到馏出油总质量(m1)，准确至

0.05g。⑤将锥形瓶中的馏出油加

热熔化，并晃动使其均匀。注意加

热时温度不能太高，避免因温度过

高蒸发引起损失。然后将熔化后的

一部分馏出油注入另一已知质量

的锥形瓶(250mL)中用于脱蜡，要

求其数量能够使其冷冻过滤后能

得到0.05-O.1g蜡，但取样总量不

得超过10g。称取用于脱蜡的馏出

油质量(m2)，即已知质量锥形瓶和

脱蜡用油分的质量之和减去锥形

瓶的质量，准确至1mg.⑥将冷却过

滤装臵装妥，并将吸滤瓶支管用橡

胶管与水流泵(或真空泵)及u形水

银柱压力计连接起来。向冷浴中注

入适量的冷液(工业酒精)，其液面

比试样冷却筒内液面(乙醚．乙醇)

高约70mm以上，以便向冷浴内加干

冰时不致将冷液溅人试样冷却筒

内。用适当工具搅拌冷液，使之保

持温度一20±0．5℃；也可取低温

水槽作冷浴，此时冷却液可采用1：

1甲醇水溶液，低温水槽应能自动

控温到一20±O.5℃。⑦将盛有馏

出油的锥形瓶注人10mL乙醚，使其

充分溶解，然后注人试样冷却筒

中，再用15mL乙醚分两次清洗盛油

的锥形瓶，并将清洗液倒入试样冷

却筒中。将25mL乙醇注入试样冷却

筒内与乙醚充分混合均匀。从加人

乙醚时间开始，冷却1h，使蜡充分

结晶析出。⑧预先在另一锥形瓶或

试管(50mL)中量取50mL乙醚_乙醇

(1：1)混合液，使其冷却至—20％，

至少恒冷15min后再使用.⑨当试

样冷却筒中溶液冷却结晶后，拔起

其中的塞子(即实心玻璃棒)，过滤

结晶析出的蜡，并将塞子用适当方

法吊在试样冷却筒中，保持自然过

滤30min。⑩当砂芯过滤漏斗内看

不到液体时，启动水流泵(或真空

泵)，调节u形水银柱压力计真空

度，使滤液的过滤速度为每秒一滴

左右，抽滤至无液体滴落，然后小

心地关闭水流泵(或真空泵)，使压

力计恢复常压。再将已冷却的乙

醚．乙醇混合液一次加入30mL，洗

涤蜡层，并清洗玻璃棒塞子及试样

冷却筒内壁。继续过滤，当溶剂在

蜡层上看不见时，继续抽滤5min，

将蜡中的溶剂抽干，以除去蜡中的

溶液。11)从冷浴中取出试样冷却

过滤装臵，取下吸滤瓶，将其中溶

液倾入一回收瓶中。吸滤瓶也用乙

醚．乙醇混合中液中洗3次，每次

用10～15mL洗液倒人回收瓶中。12)

将试样冷却筒、塞子及吸滤瓶重新

装妥，再将30mL已预热至50℃～

60℃的石油醚在溶解结晶析出的

蜡的同时，清洗试样冷却筒及塞

子，拔起塞子使溶液流至过滤漏

斗。待漏斗中无溶液后，再用热石

油醚溶解漏斗中的蜡两次，每次用

量35mL，然后立即用水流泵(或真

空泵)吸滤，至无液滴滴落。13)

将吸滤瓶中被石油醚溶解的蜡溶

液倾入已知质量的锥形瓶中，并用

常温石油醚分三次清洗吸滤瓶，每

次用量10～15rnL，并将洗液全部

倒人锥形瓶的蜡溶液中。14)将盛

有蜡溶液的锥形瓶放在适宜的热

源上，回收石油醚溶剂或使溶剂蒸

发掉。然后将锥形瓶臵温度为

105℃±5℃烘箱中进一步除去残

留的石油醚，然后放人真空干燥箱

(条件105℃±5℃，残压21～35kPa)

中1h，再臵于干燥器中冷却lh后称

其质量，得到析出蜡的质量，准确

至0．1mg。15)同一沥青试样蒸馏

后，从馏出油中取至少2个以上试

样进行平行试验。⑬试验结果处理

①平行试验各次试验结果中沥青

蜡含量计算②当平行试验结果的

最大值与最小值之差满足重复性

精度试验要求时，取平行试验的平

均值作为蜡含量测定结果。③当不

满足重复性试验要求时，按以下方

法处理：以每次试验析出的蜡的质

量(g)为横轴，相应计算得到的蜡

的质量百分率为纵轴，画图。在图

中确定各平行试验的结果，采用回

归拟合的方法得到关系直线图(方

向系数应为正值)。然后在横轴上

找出蜡的质量为O.075g时对应的

蜡的质量百分率，作为蜡含量测定

结果。④蜡含量测定时重复性或再

现性试验精度的允许差应符合下

列要求：

蜡含量(％) 重复性(％)

再现性(％)

0.0～1.0 0.1

0.3

1.0～3.0 0.5 1.5

5、三大指标含义及其意义？①针

入度：是表征粘稠沥青条件粘度的

一种指标。意义：针入度指数越大，

表明沥青对温度的敏感性越小，也

就是说在温度升高时，沥青状态改

变的程度较小。表现为夏季高温时

沥青不易变软，有一定的抗车辙变

形能力；但另一方面冬季沥青较

硬，开裂的可能性增加。所以沥青

PI＜-2时，沥青的温度敏感性大；

PI＞+2时温度敏感性较低。为了坚

固高低温要求，一般易选用针入度

指数PI为-1——+1的沥青作为路

用沥青。②软化点：既是反映沥青

材料热稳定性的一个指标也是沥

青条件粘度的一种表达方式。意

义：软化点高低反映了沥青在一定

温度条件下的物理状态，所以软化

点高的沥青说明该沥青在温度较

高的条件下，软化变形的程度低；

而对于软化点低的沥青，表明这种

沥青在温度升高时，易发生软化变

形，所以将软化点当做沥青材料热

稳定性的指标。③延度：是指当其

受到外力的拉伸作用时，所能承受

的塑性变形的总能力，是表示沥青

内部凝聚力——内聚力的一种量

度。意义：在一定程度上反映了沥

青在某一条件下的变形能力。低温

时的延度大小与沥青在低温时的

抗裂性有一定关系。低温延度值

大，低温环境下沥青的开裂性相对

较小。6、影响沥青三大指标的条

件？①试验温度、标准针质量、贯

入时间。②加热升温速度③试验温

度、拉伸速度。沥青针入度值越大、

沥青标号越高。7、抗老化（沥青

薄膜加热试验）试验方法步骤及

结果整理？⑴试验方法与步骤①

将洁净、烘干、冷却后的盛样皿编

号，称其质量(m0)，准确至lmg。

然后分别在4个已称质量的盛样皿

中注人沥青试样50g±0.5g，并使

沥青形成厚度均匀的薄膜，放入干

燥器中冷却至室温后称取质量