沥青教材

7.1 石油沥青

油沥青是一种有机胶凝材料，在常温下呈固体、半固体或粘性液体状态。颜色为褐色或黑褐色。由于其化学成分复杂，为便于分析和实用，常将其物理、化学性质相近的成分归类为若干组，称为组分。不同的组分对沥青性质的影响不同。

通常将沥青分为油分、树脂质和沥青质三组分组成，此外，沥青中常含有一定量的固体石蜡。

1 油分

为沥青中最轻的组分，呈淡黄至红褐色，密度为0.7～1g/cm3。它能溶于大多数有机溶剂，如丙酮、苯、三氯甲烷等，但不溶于酒精。在石油沥青中，含量为40％～60％。油分使沥青具有流动性。

2 树脂质

为密度略大于1g/cm3的黑褐色或红褐色粘稠物质。能溶于汽油、三氯甲烷和苯等有机溶剂，但在丙酮和酒精中溶解度很低。在石油沥青中含量为15％～30％。它使石油沥青具有塑性于粘结性。

3 沥青质

为密度大于1g/cm3的固体物质，黑色。不溶于汽油、酒精，但能溶于二硫化碳和三氯甲烷中。在石油沥青中含量为10％～30％。它决定石油沥青的温度稳定性和粘性。

4 固体石蜡

它会降低沥青的粘结性、塑性、温度稳定性和耐热性。由于存在于沥青油分中的蜡是有害成分，故常采用氯盐处理或高温吹氧、溶剂脱蜡等方法处理。

石油沥青中的各组分是不稳定的。在阳光、空气、水等外界因素作用下，各组分之间会不断演变，油分、树脂质会逐渐减少，沥青质逐渐增多，这一演变过程称为沥青的老化。沥青老化后，其流动性、塑性变差，脆性增大，使沥青失去防水、防腐效能。

7.2 石油沥青的技术性质及应用

一、技术性质

1 粘滞性（或称粘性）

粘滞性使反映沥青材料在外力作用下，其材料内部阻碍产生相对流动的能力。液态石油沥青的粘滞性用粘度表示。半固体或固体沥青的粘性用针入度表示。粘度和针入度使沥青划分牌号的主要指标。

粘度是液体沥青在一定温度（25℃或60℃）条件下，经规定直径（3.5mm 或10mm ）的孔，漏下50mL 所需的

秒数。其测定示意图如图7.2.1所示。粘度常以符号d t C 表示，其中d 为孔径（mm ），t 为试验时沥青的温度（℃）。

d t C 代表在规定的d 和t 条件下所测得的粘度值。粘度大时，表示沥青的稠度大。

针入度是指在温度为25℃的条件下，以质量100g 的标准针，经5s 沉入沥青中的深度（0.1mm 称1度）来

表示。针入度测定示意图见图7.2.2。针入度值大，说明沥青流动性大，粘性差。针入度范围在5～200度之间。

图7.2.1 粘度测定示意图 图7.2.2 针入度测定示意图

按针入度可将石油沥青划分为以下几个牌号：道路石油沥青牌号有200、180、140、100甲、100乙、60甲、60乙等号；建筑石油沥青牌号有30、10等号；普通石油沥青牌号有75、65、55等号。

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1cm 2

，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。延伸度测定示意图见图7.2.3。

图7.2.3 延伸度测定示意图 图7.2.4 软化点测定示意图（单位：mm ）

3 温度敏感性

温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。温度敏感性较小的石油沥青，其粘滞性、塑性随温度的变化较小。

温度敏感性常用软化点来表示，软化点是沥青材料由固体状态转变为具有一定流动性的膏体时的温度。软化点可通过“环球法”试验测定（如图7.2.4）。将沥青试样装入规定尺寸的铜环B 中，上置规定尺寸和质量的钢球a ，再将置球的铜环放在有水或甘油的烧杯中，以5℃/min 的速率加热至沥青软化下垂达25mm 时的温度（℃），即为沥青软化点。

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。

4 大气稳定性

是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，它反映沥青的耐久性。大气稳定性可以用沥青的蒸发减量及针入度变化来表示，即试样在160℃温度加热蒸发5h 后的质量损失百分率和蒸发前后的针入度比两项指标来表示。蒸发损失率越小，针入度比越大，则表示沥青的大气稳定性越好。

二、石油沥青的应用

在选用沥青材料时，应根据工程类别及当地气候条件，所处工作部位来选用不同牌号的沥青。 道路石油沥青主要用于道路路面或车间地面等工程，一般选用粘性较大和软化点较高的石油沥青。 建筑石油沥青主要用作制造防水材料、防水涂料和沥青嵌缝膏。它们绝大部分用于屋面及地下防水、沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。

普通石油沥青由于含有较多的蜡，故温度敏感性较大，在建筑工程上不宜直接使用，可以采用吹气氧化法改善其性能。

1、 沥青的掺配使用

当单独用一种牌号的沥青不能满足工程的耐热性要求时，可以用同产源的两种或三种沥青进行掺配。两种沥青掺配量可按下式计算：

100

沥青软化点较硬沥青软化点－较软的沥青软化点

较硬沥青软化点－要求较软沥青掺量（％）＝

较硬沥青掺量（％）＝100－较软沥青掺量 2、改性沥青

通常，普通石油沥青的性能不一定能全面满足使用要求，为此，常采取措施对沥青进行改性。性能得到不

同程度改善后的新沥青，称为改性沥青。改性沥青可分为橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶、树脂并用改性沥青、再生胶改性沥青和矿物填充剂改性沥青等数种。 2.1橡胶改性沥青 （1）氯丁橡胶改性沥青 （2）丁基橡胶改性沥青 （3）再生橡胶改性沥青 （4）SBS 热塑性弹性体改性沥青 2.2合成树脂类改性沥青 （1）古马隆树脂改性沥青 （2）聚乙烯树脂改性沥青 （3）环氧树脂改性沥青 （4）APP 、APAO 改性沥青

7.3 沥青混合料

沥青混合料是一种粘－弹－塑性材料。它不仅具有良好的力学性质，而且具有一定的高温稳定性和低温柔韧性；用它铺筑的路面平整，无接缝，而具有一定的粗糙度；路面减震、吸声、无强烈反光，使行车舒适，有利于行车安全；此外，沥青混合料施工方便，不需养护，能及时开放交通，且能再生利用。因此，沥青混合料广泛应用于高速公路、干线公路和城市道路路面。据统计，我国已建或在建的高速公路路面90％以上采用沥青混合料路面。