沥青材料2性质
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6.1.2石油沥青的技术性质
一、粘滞性（粘性、稠）
1．概念 （沥青材料在沥青路面结构中，作为结合料而将这 种矿质材料胶结为某有一定强度的整体，因此它首 先应具备一定粘性。也是划分沥青等级的主要依 据。） 粘性：沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位 移的抵抗变形的能力。
F
v
u
面积 A
d
回转粘度计
沥青层抵抗移动的抗力（引起沥青层 移动的力）：
软化点：
ⅰ）反映材料的热稳定性
ⅱ）相当于，
(P25
0 C,100g,5s
)=800(1/mm)
（软化点时的粘度）（等粘温度）
ⅲ）液化点与固化点之间温度间隔的 87.21%
2．脆性 （沥青材料低温下，受到瞬时荷 载时，脆性破坏。即开裂） 脆点
p
四、流变特性
1．感温性
1）针入度指数法
lgP=AT+K
（1）针入法
100g
PT,m,t
5s
如P25,100,5 (P25 0C,100g,5s)
针入度 1/10mm
针入度大，则粘度小
沥青材料在规定温度下，以规定质量的标准 针经过规定时间贯入沥青试样的深度 （1/10mm 为单位） PT,m,t
温度25 0C ，15 0C ，35 0C ，5 0C
? 毛细管法——运动粘度 真空减压毛细管法——动力粘度
沥青是一种复杂的胶体物质，只有当其在高温时才接近牛顿液 体，如施工时。而当其使用时，表现为粘一弹性体，故在不同 剪变速率时，表现为不同的流变性质。
?a ?
?
.
?c
.
?
C〈 1 C=1
C 〉1
?
牛顿液体
非牛顿液体
?0
宾汉姆体
2．测定方法
绝对粘度：毛细管法(运动粘度)
真空减压毛细管法(动力粘度)
相对粘度：针入度法，标准粘度针法
2）沥青劲度模量
抗拉劲度模量SE=σ/? 即1/SE=1/E+1/D+ t/3η
通式：SD=（σ/ ? ）t,T
沥青劲度是表征沥青粘一弹性合效应的指标。
S
弹性区
E
粘弹性区 S
粘性区
?
低温 高速加荷
常温 重复荷载形变累加
高温 静载，长期荷 载
T（0C）
ts
3）劲度模量诺模图的应用
（1）针入度值为800时的温度（T800）的确 定 （2）修正针入度指数（PI）的确定 （3）温度差的确定（TDIF） （4）荷重作用时间
（五）粘附性
粘附性是评价沥青技术性能的一个 重要指标，沥青与集料粘附性决定 路面的使用质量和耐久性。
1．粘附机理 沥青从石料单位面积上置换水所做功
W=γsb+γbw-γsw 沥青-水-石平衡：
γsb - γsw -γ γbw cosθ=0
50
(
lg 800? TR? B
lg P ? 25
)
? PI值愈大，表示沥青的感温性愈低。 ? 通常PI为-1~+1
? 例如
– 溶胶液沥青 <-2， – 溶一凝胶型 -2~+2， – 凝胶型 >+2
PI愈大，表示沥青的感温性愈低。 通常PI=-1~+1
举例：
AH-70重交通沥青，P25 0C,100g,5s=70(1/10mm) （针入度），TR&B=500C，求其针入度指数
故修正软化点，即寻求在针入 度值为800时的温度。
（1）诺模图法 （2）计算法 按最小=乘法式A，
K 得 T800 ? (lg 800 ? k) / A
(PC)c
?
30 1? 50A
? 10
3)针入度一粘度指数法 针入度指数法仅表征低于软化点 温度的沥青感温性。高于软化点 温度时的感温性，用针入度一粘 度指数法（PVN法）
15 0C，中轻交 通量石油沥青
三、感温性（温度感应性，温度敏感性） 1．软化点 玻璃态——固态——液体 环与球法→软化点TR&B(0C)
3.5g
25.4mm 温度
应用:
试选择适合武汉的石Fra Baidu bibliotek沥青
? 如建筑石油沥青： ? 武汉 ? 40 0C（最高气温）+25 0C（屋项增大温度）
+20 0C=85 0C ? 故：武汉选90 0C的沥青
PI，试判定其胶体结构类型并评价其温性。
解： 计算法:
PI ? ? 10 ? ? 0.38 30
1?
50(
lg
800 ? lg 50? 25
70
)
诺模图法 PI=-0.4
评价： 在-2~+2之间，为溶一凝胶体 在-1~+1之间，感温性符合要求。
2）修正的针入度指数法 沥青软化点时针入度600~1000 波动（高蜡含量会更大）
低感温性沥青 中
高
2. 感 时 性 （ 时 间 感 应 性 ） 针 入 度 —— 贯 入 时 间 关 系
3.沥青粘——弹性 1)蠕变：应力保持不变，应变 随时间而增加。 总应变?=瞬时弹性应变?e+延迟 回复应变?d+粘塑性应变? u
?
t
?=σ0（1/E+1/D+t/3η）
式中
D——延迟弹性模量（时间和温度函数） η——粘度（温度的函数）
则针入度一温度感应性系数A：Ig800
A ? lg800? lgP25 TR? B ? 25
lgP25
T 0C
25
T R&B
（假设软化点时的针入度值为800（1/10mm）
? 针入度指数：
A ? ? 20? PI 1 10? PI 50
PI ? ? 10 ? ? 10 30 1? 50 A
30
1?
牛顿液体
F
?
?A
dv dy
,
(
dv dy
速度与离开底板距离的变化率）
? ? ? ? ? , ? ? ? F
dv dv
du dt
du
dy
d?
A
dy dy
dy
dt
dt
.
? ? ?
??
? ?
d?
?
.
,(
剪应变速率；
dt
?
剪应力）
? 式中 η动力粘度 (Pa,s)
? 剪应力(Pa)
γ剪应变速率 (S)
? 运动粘度:沥青在某一温度下动力粘度与同温 . 度下沥青密度之比? ? ? / ?
（2）标准粘度
CT,d如C25,5
孔径d 2,3,5mm
50ml
液体状态的沥青材 料，通过规定孔径 （d3,4,5,10mm）， 流出50ml体积所需 要的时间CT,d
时间越长，沥青粘 度愈大
二、延性
（受外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变 形总能力）
八字模试验
延度
cm
25 0C，中轻交 通量石油沥青
（1）(PVN)1
?
( )(? 1.5) 10.2580? 0.7962lg? Plg ? 1.0500? 0.2234lg p
（2）(PVN)2
?
( )(? 1.5) 5.489?1.590lg? P lg? 1.0500? 0.2234lg p
PVN越大，沥青感温性愈低
PVN 0~-0.5 -0.5~-1.0 -1.0~-1.5
一、粘滞性（粘性、稠）
1．概念 （沥青材料在沥青路面结构中，作为结合料而将这 种矿质材料胶结为某有一定强度的整体，因此它首 先应具备一定粘性。也是划分沥青等级的主要依 据。） 粘性：沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位 移的抵抗变形的能力。
F
v
u
面积 A
d
回转粘度计
沥青层抵抗移动的抗力（引起沥青层 移动的力）：
软化点：
ⅰ）反映材料的热稳定性
ⅱ）相当于，
(P25
0 C,100g,5s
)=800(1/mm)
（软化点时的粘度）（等粘温度）
ⅲ）液化点与固化点之间温度间隔的 87.21%
2．脆性 （沥青材料低温下，受到瞬时荷 载时，脆性破坏。即开裂） 脆点
p
四、流变特性
1．感温性
1）针入度指数法
lgP=AT+K
（1）针入法
100g
PT,m,t
5s
如P25,100,5 (P25 0C,100g,5s)
针入度 1/10mm
针入度大，则粘度小
沥青材料在规定温度下，以规定质量的标准 针经过规定时间贯入沥青试样的深度 （1/10mm 为单位） PT,m,t
温度25 0C ，15 0C ，35 0C ，5 0C
? 毛细管法——运动粘度 真空减压毛细管法——动力粘度
沥青是一种复杂的胶体物质，只有当其在高温时才接近牛顿液 体，如施工时。而当其使用时，表现为粘一弹性体，故在不同 剪变速率时，表现为不同的流变性质。
?a ?
?
.
?c
.
?
C〈 1 C=1
C 〉1
?
牛顿液体
非牛顿液体
?0
宾汉姆体
2．测定方法
绝对粘度：毛细管法(运动粘度)
真空减压毛细管法(动力粘度)
相对粘度：针入度法，标准粘度针法
2）沥青劲度模量
抗拉劲度模量SE=σ/? 即1/SE=1/E+1/D+ t/3η
通式：SD=（σ/ ? ）t,T
沥青劲度是表征沥青粘一弹性合效应的指标。
S
弹性区
E
粘弹性区 S
粘性区
?
低温 高速加荷
常温 重复荷载形变累加
高温 静载，长期荷 载
T（0C）
ts
3）劲度模量诺模图的应用
（1）针入度值为800时的温度（T800）的确 定 （2）修正针入度指数（PI）的确定 （3）温度差的确定（TDIF） （4）荷重作用时间
（五）粘附性
粘附性是评价沥青技术性能的一个 重要指标，沥青与集料粘附性决定 路面的使用质量和耐久性。
1．粘附机理 沥青从石料单位面积上置换水所做功
W=γsb+γbw-γsw 沥青-水-石平衡：
γsb - γsw -γ γbw cosθ=0
50
(
lg 800? TR? B
lg P ? 25
)
? PI值愈大，表示沥青的感温性愈低。 ? 通常PI为-1~+1
? 例如
– 溶胶液沥青 <-2， – 溶一凝胶型 -2~+2， – 凝胶型 >+2
PI愈大，表示沥青的感温性愈低。 通常PI=-1~+1
举例：
AH-70重交通沥青，P25 0C,100g,5s=70(1/10mm) （针入度），TR&B=500C，求其针入度指数
故修正软化点，即寻求在针入 度值为800时的温度。
（1）诺模图法 （2）计算法 按最小=乘法式A，
K 得 T800 ? (lg 800 ? k) / A
(PC)c
?
30 1? 50A
? 10
3)针入度一粘度指数法 针入度指数法仅表征低于软化点 温度的沥青感温性。高于软化点 温度时的感温性，用针入度一粘 度指数法（PVN法）
15 0C，中轻交 通量石油沥青
三、感温性（温度感应性，温度敏感性） 1．软化点 玻璃态——固态——液体 环与球法→软化点TR&B(0C)
3.5g
25.4mm 温度
应用:
试选择适合武汉的石Fra Baidu bibliotek沥青
? 如建筑石油沥青： ? 武汉 ? 40 0C（最高气温）+25 0C（屋项增大温度）
+20 0C=85 0C ? 故：武汉选90 0C的沥青
PI，试判定其胶体结构类型并评价其温性。
解： 计算法:
PI ? ? 10 ? ? 0.38 30
1?
50(
lg
800 ? lg 50? 25
70
)
诺模图法 PI=-0.4
评价： 在-2~+2之间，为溶一凝胶体 在-1~+1之间，感温性符合要求。
2）修正的针入度指数法 沥青软化点时针入度600~1000 波动（高蜡含量会更大）
低感温性沥青 中
高
2. 感 时 性 （ 时 间 感 应 性 ） 针 入 度 —— 贯 入 时 间 关 系
3.沥青粘——弹性 1)蠕变：应力保持不变，应变 随时间而增加。 总应变?=瞬时弹性应变?e+延迟 回复应变?d+粘塑性应变? u
?
t
?=σ0（1/E+1/D+t/3η）
式中
D——延迟弹性模量（时间和温度函数） η——粘度（温度的函数）
则针入度一温度感应性系数A：Ig800
A ? lg800? lgP25 TR? B ? 25
lgP25
T 0C
25
T R&B
（假设软化点时的针入度值为800（1/10mm）
? 针入度指数：
A ? ? 20? PI 1 10? PI 50
PI ? ? 10 ? ? 10 30 1? 50 A
30
1?
牛顿液体
F
?
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dv dy
,
(
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速度与离开底板距离的变化率）
? ? ? ? ? , ? ? ? F
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剪应变速率；
dt
?
剪应力）
? 式中 η动力粘度 (Pa,s)
? 剪应力(Pa)
γ剪应变速率 (S)
? 运动粘度:沥青在某一温度下动力粘度与同温 . 度下沥青密度之比? ? ? / ?
（2）标准粘度
CT,d如C25,5
孔径d 2,3,5mm
50ml
液体状态的沥青材 料，通过规定孔径 （d3,4,5,10mm）， 流出50ml体积所需 要的时间CT,d
时间越长，沥青粘 度愈大
二、延性
（受外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变 形总能力）
八字模试验
延度
cm
25 0C，中轻交 通量石油沥青
（1）(PVN)1
?
( )(? 1.5) 10.2580? 0.7962lg? Plg ? 1.0500? 0.2234lg p
（2）(PVN)2
?
( )(? 1.5) 5.489?1.590lg? P lg? 1.0500? 0.2234lg p
PVN越大，沥青感温性愈低
PVN 0~-0.5 -0.5~-1.0 -1.0~-1.5