第6章 沥青与沥青混合料--清华版土木工程材料
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土木工程材料6.2-沥青混合料PPT课件
细粒式：公称集料最大粒径为9.5mm或13.2mm
工 砂粒式（沥青石屑或沥青砂）：公称集料最大粒径小于
4.75mm
程
1、集料的最大粒径（maximum size of aggregate）：指集料100%
都要求通过的最小的标准筛筛孔尺寸，以mm计。
系
2、集料的公称最大粒径（nominal maximum size of aggregate）：
14
石轧制，破碎. 砾石的破碎面应符合表6.4的要求。
表6.1 沥青混合料用粗集料规格
规格
公26.5
19.0 13.2
9.5
4.75 2.36
0.6
S1 40-75 0-15 —
0-5
土
S2 40-60 0-15 —
0-5
S3 30-60 — 0-15
—
0-5
木
S4 25-50 —
— 0-15 — 0-5
S5 20-40 90-100 —
级配 密度 亲水系数
6.2.3 沥青混合料的组成材料
1.道路石油沥青
土 （1）道路石油沥青的质量：应满足表6-7的要求
（2）沥青标号选用要求：
木 沥青路面的沥青材料可根据交通量、气候条件、施工
方法、沥青面层类型、材料来源等情况选用。
工 寒冷地区宜选用稠度较小，延度较大的沥青，以免冬
季裂缝；
程 较热地区选用稠度较大，软化点高的沥青，以免夏季
泛油、发软。
系 一般路面的上层宜用较稠的沥青，下层和联结层宜用
较稀的沥青。
改性沥青应经过试验论证取得经验后使用。
13
.
6.2.3 沥青混合料的组成材料
2.粗集料
(完整版)第6章沥青混合料1
➢ 砂粒式：公称最大粒径＜4.75mm ➢ 细粒式：公称最大粒径＝9.5mm或13.2mm ➢ 中粒式：公称最大粒径＝16mm或19mm ➢ 粗粒式：公称最大粒径＝26.5mm ➢ 特粗式：公称最大粒径≥31.5mm
沥青 混合
料 类型
公称 最
大粒 径
/mm
最大 粒径 /mm
砂粒 式
4.75
9.5
细粒 9.5 13.2
▪ 沥青碎石混合料 （Asphalt macadam mixture 简称AM）是由 适当比例的粗集料、细
集料及填料（或不加填
料）与沥青结合料拌和 形成的沥青混合料
6.1.2 沥青混合料的优缺点
随着地位的路面结构。
最常用的沥青路面包括：沥青表面处理、沥 青贯入式、沥青碎石和沥青混凝土等四种类 型。
通过本章的学习，要求学生应掌握热拌沥青混 合料的组成结构、强度形成原理及其影响因素， 熟练掌握沥青混合料的技术性能、影响技术性 能的因素和评价方法，特别要重点把握普通热 拌沥青混合料的组成设计方法（包括组成材料 的选择、矿料配合比设计和最佳沥青用量确定 方法），了解其他沥青混合料（如SMA、常温 沥青混合料）的技术特点、组成材料的特点和 基本要求 。
土木工程材料
第6章 沥青混合料
1 概述
本节内容
2 沥青混合组成材料技术要求
3 热拌沥青混合料组成结构和强度原理 ▲
4 沥青混合料技术性质和技术标准
▲
5 热拌沥青混合料配合比设计
▲
6 沥青玛蹄酯碎石混合料
讲述内容
学习重点 和要求
【本章内容导读】
本章主要讲述沥青混合料的组成材料要求，沥 青混合料的组成结构和强度理论；重点讲述沥 青混合料的技术性质及技术标准，沥青混合料 的配合比设计，讲述其他沥青混合料的主要性 能及使用特点 。
沥青 混合
料 类型
公称 最
大粒 径
/mm
最大 粒径 /mm
砂粒 式
4.75
9.5
细粒 9.5 13.2
▪ 沥青碎石混合料 （Asphalt macadam mixture 简称AM）是由 适当比例的粗集料、细
集料及填料（或不加填
料）与沥青结合料拌和 形成的沥青混合料
6.1.2 沥青混合料的优缺点
随着地位的路面结构。
最常用的沥青路面包括：沥青表面处理、沥 青贯入式、沥青碎石和沥青混凝土等四种类 型。
通过本章的学习，要求学生应掌握热拌沥青混 合料的组成结构、强度形成原理及其影响因素， 熟练掌握沥青混合料的技术性能、影响技术性 能的因素和评价方法，特别要重点把握普通热 拌沥青混合料的组成设计方法（包括组成材料 的选择、矿料配合比设计和最佳沥青用量确定 方法），了解其他沥青混合料（如SMA、常温 沥青混合料）的技术特点、组成材料的特点和 基本要求 。
土木工程材料
第6章 沥青混合料
1 概述
本节内容
2 沥青混合组成材料技术要求
3 热拌沥青混合料组成结构和强度原理 ▲
4 沥青混合料技术性质和技术标准
▲
5 热拌沥青混合料配合比设计
▲
6 沥青玛蹄酯碎石混合料
讲述内容
学习重点 和要求
【本章内容导读】
本章主要讲述沥青混合料的组成材料要求，沥 青混合料的组成结构和强度理论；重点讲述沥 青混合料的技术性质及技术标准，沥青混合料 的配合比设计，讲述其他沥青混合料的主要性 能及使用特点 。
沥青混合料—沥青混合料概述(土木工程材料)
蒋经理
王经理
沥青混合料的分类
沥青玛蹄脂碎石混合料（Stone Mastic Asphalt， SMA）。 是一种由沥青、纤维稳定剂、矿粉及少量的细集料组成的沥青玛蹄脂填充间断级 配的粗集料骨架间隙组成一体的沥青混合料。具有高含量粗集料、高含量矿粉、 较大沥青用量、低含量中间粒径颗粒的组成特点。高含量的粗骨料在混合料中颗 粒面与面直接接触、相互嵌锁构成的骨架直接承受了荷载作用，这种骨架对温度 敏感性小。含量较高的矿粉与沥青形成粘聚力很高的胶凝状物――玛蹄脂，使得 混合料的整体力学性质提高。这两方面的作用使混合料具有足够的竖向与侧向约 束，在车辆荷载的作用下，不产生或只产生微小的永久性变形。
蒋经理
王经理
沥青混合料的结构
压实沥青混合料的组成结构通常按其矿质混合料的组成分为三种结构类型。 （1）悬浮-密实结构:连续型密级配 （2）骨架-空隙结构:连续型开级配 （3）骨架-密实结构:间断型密级配
蒋经理
王经理
沥青混合料的结构
沥青混合料结构组成示意图 a) 悬浮-密实结构；b) 骨架-空隙结构；c) 密实-骨架结构
沥青混合料的分类
3、按照矿质混合料的级配类型进行划分 1）连续密级配沥青混凝土混合料：该类沥青混合料的主要特点是级配采用连续密 级配，空隙率比较低。①密级配沥青混凝土混合料（Dense Asphalt Coarse-Graded Mixes, AC)，可适用于任何面层结构；②密级配沥青稳定碎石混合料（Asphalttreated Permeable Base, ATB)与前者的区别是公称最大粒径较大，通常＞26.5mm， 主要适用于基层；③当公称最大粒径≥37.5mm时，也称为大粒径沥青混合料 （Large-Stone Asphalt Mixes，LSAM）。
《建筑材料》电子教案(1) 项目7 沥青和沥青混合料
含有一些其他金属元素.
• ２. 石油沥青的组分分析方法
• 石油沥青的组分分析方法是将沥青试样先用正庚烷沉淀“沥青质”,
再将可溶分(即软沥青质)吸附于氧化铝色谱柱上,先用正庚烷冲洗,所
得的组分称为“饱和分”,继用甲苯冲洗,所得的组分称为“基香分”,
最后用甲苯－乙醇冲洗,所得组分称为“胶质”.其分析原理如图７-１
所示.
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任务7.1
沥青
• ３. 石油沥青的胶体结构
• 现代胶体理论认为,构成沥青组分的沥青质与油分是互不相溶的物质,
沥青质悬浮在油分中,是一种不稳定的混合物,容易集聚絮凝,失去均匀
分散的特性.树脂则是一种“两亲”物质,既可与油分亲溶,又可与沥青
质亲溶.树脂裹覆吸附在沥青质的表面,形成胶团分散在油分中,使沥青
返回
任务7.1
沥青
• 从表７-１可以看出,道路石油沥青都是以针入度指标来划分标号的,而
每个标号还必须同时满足相应的延度和软化点等指标的要求.标号越
大,则针入度越大(黏性越差)、延度越大(塑性越好)、软化点越低(耐热
性越差).
• 表７-１中,溶解度表示沥青的有效含量;蒸发损失为沥青在一定温度下
受热、经过一定时间后的质量损失;沥青蒸发后的针入度占原针入度
目前,以沥青的延度指标来反映沥青的塑性.沥青的延度是规定形状的
试样在规定的温度下,以一定速度拉伸至断裂时的长度,以mm 表示.沥
青延度仪如图７-５所示.
• 沥青的低温抗裂性、耐久性与其延度密切相关,沥青的延度值越大对
其越有利.沥青的延度取决于沥青的胶体结构和流变性质.
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任务7.1
沥青
的软化点,以℃表示.软化点测定如图７-６所示.
• ２. 石油沥青的组分分析方法
• 石油沥青的组分分析方法是将沥青试样先用正庚烷沉淀“沥青质”,
再将可溶分(即软沥青质)吸附于氧化铝色谱柱上,先用正庚烷冲洗,所
得的组分称为“饱和分”,继用甲苯冲洗,所得的组分称为“基香分”,
最后用甲苯－乙醇冲洗,所得组分称为“胶质”.其分析原理如图７-１
所示.
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任务7.1
沥青
• ３. 石油沥青的胶体结构
• 现代胶体理论认为,构成沥青组分的沥青质与油分是互不相溶的物质,
沥青质悬浮在油分中,是一种不稳定的混合物,容易集聚絮凝,失去均匀
分散的特性.树脂则是一种“两亲”物质,既可与油分亲溶,又可与沥青
质亲溶.树脂裹覆吸附在沥青质的表面,形成胶团分散在油分中,使沥青
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任务7.1
沥青
• 从表７-１可以看出,道路石油沥青都是以针入度指标来划分标号的,而
每个标号还必须同时满足相应的延度和软化点等指标的要求.标号越
大,则针入度越大(黏性越差)、延度越大(塑性越好)、软化点越低(耐热
性越差).
• 表７-１中,溶解度表示沥青的有效含量;蒸发损失为沥青在一定温度下
受热、经过一定时间后的质量损失;沥青蒸发后的针入度占原针入度
目前,以沥青的延度指标来反映沥青的塑性.沥青的延度是规定形状的
试样在规定的温度下,以一定速度拉伸至断裂时的长度,以mm 表示.沥
青延度仪如图７-５所示.
• 沥青的低温抗裂性、耐久性与其延度密切相关,沥青的延度值越大对
其越有利.沥青的延度取决于沥青的胶体结构和流变性质.
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任务7.1
沥青
的软化点,以℃表示.软化点测定如图７-６所示.
工学土木工程材料0第6章沥青与沥青混合料
即可从曲线上确定出所要求的掺配比例。
例6-2 某工地需要使用软化点为 85℃的 石油沥青5 ｔ，现有10号石油沥青3.5ｔ， 30号石油沥青1 ｔ和60乙石油沥青 ３ｔ。 试通过计算确定出三种牌号沥青各需用多 少吨？
解：查表得
10号石油沥青的软化点为 95℃
30号石油沥青的软化点为 70℃
延度测定是把沥青制成“８”字形标准试件， 置于延度仪内25℃水中，以 5cm／min的速度拉伸， 用拉断时的伸长度来表示，单位用cm计。
沥青软化点一般采用‘环与球法’测定。它是 把沥青试样装入规定尺寸（直径15.88mm，高６mm） 的铜环内，试样上放置一标准钢球（直径9.53mm， 质量3.5ｇ），浸入水或甘油中，以规定的速度升 温（５℃／min，当沥青软化下垂至规定距离 （25.4mm）时的温度即为其软化点，以摄氏度 （℃）计。
用 30~50 倍汽油或煤油溶解 溶解方法同左。斑点有两圈，
溶液比色法 后，将溶液滴于滤纸上，斑 内黑外棕 点呈棕色
6.1.3. 改性石油沥青
[树脂]→ 耐寒性、耐热性、粘性↑ 沥青＋ [橡胶]→ 高温变形性↓ 低温柔顺性↑
[填料]→ 粘性、耐热性、温度稳定性↑
沥青混合料
例题 习题
6.2 沥青混合料的组成与性质
测定方法： 半固体或固体—针入度 液体石油沥青—标准粘度
（3）塑性
测定方法： 延度
（4）温度敏感性
玻璃态 Tg 高弹态 Tm 粘流态
脆化点
软化点
T 温度
Tg↓、Tm↑→温度敏感性↓
表示方法： 1）软化点 2）脆点
（5）大气稳定性 老化过程：
光、氧、热、水等作用
低分子量物质
高分子量物质
衡量指标：
建筑材料ppt课件 第六章沥青材料
（四）乳化沥青技术性质与技术要求 乳化沥青在使用中，与砂、石骨料拌和成型后，在空气中逐渐脱 水，水膜变薄，使沥青微粒靠拢，将乳化剂薄膜挤裂而凝成连续 的沥青粘结膜层。成膜后的乳化沥青具有一定的耐热性、粘结性、 抗裂性、韧性及防水性。 （五）乳化沥青的生产 ⑴ 乳化剂水溶液的调制：在水中加入需要数量的乳化剂和稳定 剂。将水温调节至乳化剂和稳定剂溶解所需的温度，使其在水中 充分溶解。⑵ 沥青加热及贮存。⑶ 沥青与水比例控制机构。⑷ 乳化，常用设备为胶体磨或其它同类设备。⑸ 乳化成品贮存。
⑴ 针入度(如图1所示) 是测定粘稠石油沥青粘结性的常用技术指标，采用针入度仪测定。 沥青的针入度是在规定的温度和时间内，附加一定质量的标准针 垂直灌入试样的深度，以0.1mm表示。试验条件以PT，m ，t表 示其中P为针入度，T为试验温度，m为荷载重，t为贯入时间。 针入度值越小，表示粘度越大。 我国现行使用的粘稠沥青技术标准中，针入度是划分沥青技术等 级的主要指标。针入度值越大，表明沥青愈软（稠度愈小）。
二、 乳 化 沥 青 （一）概 述 乳化沥青是将粘稠沥青加热至流动状态，再经高速离心、搅拌及 剪切等机械作用，沥青形成细小的微粒（2～5µm左右），使沥 青以微粒状态均匀有乳化剂和稳定稳定剂的水溶液之中，形成水 包油（O/W）型乳浊液。 乳化沥青优点如下： ① 可冷态施工，节余能源。粘稠沥青通常要加热至160～180℃ 施工，而乳化沥青可以在常温下进行喷洒、贯入或拌和摊铺，现 场无需加热，简化了施工程序，操作简便，节省了能源。
⑵ 粘度 粘度又称粘滞度，是测定液体沥青粘结性的常用技术指标。 粘度是指沥青试样在规定温度下，通过规定孔径，流出50mL试 样所需的时间，以s为单位。我国目前采用道路标准粘度计测定. （二） 塑性 塑性是指沥青在外力作用下发生变形而不被破坏的能力。影响塑 性大小的因素与沥青的组分及温度有关。沥青中树脂含量多，油 分及沥青质含量适当，则塑性较大。当温度升高，塑性增大，沥 青膜层愈厚则塑性愈高。反之，塑性愈差。在常温下，塑性好的 沥青不易产生裂缝，并减少摩擦时的躁声。同时它对于沥青在温 度降低时抵抗开裂的性能有着重要影响。沥青的塑性用延度表示， 用延度仪测定。
《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。
沥青混合料—沥青混合料技术标准(土木工程材料)
15.5
16
17
其他 等级 道路
行人 道路
50
3～6 3～6
5 2～4.5
2～4 — 3 2～5
4.75
15 16 17 18 19
密级配沥青混凝土马歇尔试验技术标准
注：① 对空隙率大于5%的夏炎热区重载交通路段，施工时应至 少提高压实度1个百分点。 ② 当设计的空隙率不是整数时，由内插确定要求的VMA最小值。 ③ 对改性沥青混合料，马歇尔试验的流值可适当放宽。
学习情境：沥青混合料
学习任务：技术标准
依据规范
JTG F40-2004 《公路沥青路面施工
技术规范》
Hale Waihona Puke 技术标准密集配沥青混凝土混合料、沥青 稳定碎石混合料、SMA混合料、 OGFC混合料采用马歇尔试验配 合比设计方法，并规定了其技术
标准要求
密级配沥青混凝土马歇尔试验技术标准
沥青混合料类型
密级配配热拌沥青混合料AC 高速公路、一级公路
3～5
4～6
2～4
3～5
3～6
2～4
3～6
8
2～4
1.5～4 2～4.5
2～4
相应于以下公称粒径(mm)的最小VMA及VFA
26.5
19.0
16.0
13.2
9.5
矿料间隙率
2
VMA(%)≥
3
4
5
6
10
11
11.5
12
13
11
12
12.5
13
14
12
13
13.5
14
15
13
14
14.5
15
16
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2）易结晶的成分较多，胶体体系中分散相的粒子较粗，所以当温度 变化时煤沥青的粘度变化大，温度稳定性差； 3）耐老化性比石油沥青差； 4）粘附性能好 5）防腐性能好。 3.煤沥青的应用 1）作电极粘结剂 2）型煤粘结剂 3）生产沥青焦 4）制造沥青清漆 5）路用煤沥青 6）其它用途
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（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：
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
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沥青与沥青混合料
沥青材料 沥青基防水材料 沥青混合料 本章知识归纳
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一、沥青材料
焦油沥青
页岩沥青
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石油沥青
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。
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蒸馏法 溶剂法 石油沥青加工方法
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。
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若要掺配得到软化点为T的沥青，两种沥青掺配比例可由 下式进行估算：
式中，P1为较软沥青用量，%； P2为较硬沥青用量，%； T1为较软沥青的软化点，℃； T2为较硬沥青的软化点，℃。
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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、 氧气和水分的影响而能保持性能基本不变的能力。 石油沥青老化分：短期老化、长期老化 ( 1 ) 短期老化 沥青在加热拌和、储运及铺筑过程中的老化,主要表现为热 氧老化。现在用薄膜加热试验(TFOT)和旋转薄膜加热试验 (RTFOT)来模拟。 （2）长期老化 沥青在路面服役期间的老化,是一个比较缓慢的长期过程。 现主要通过压力老化容器（PAV)老化和紫外线（UV）老化， 分别模拟其在长期使用期间的热氧老化和光氧老化过程。
安徽工业大学本科生课程
（第六章 沥青与沥青混合料）
主讲人：陈德鹏
清华大学出版社
TSINGHUA UNIVERSITY 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。 ※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。
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（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。
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0.5～0.7 0.7～0.8 0.8～1.0
红褐色粘 稠半固体
深褐色固 体微粒
800～ 3000
1000～ 5000
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表6-2石油沥青四组分分析法的各组分性状
（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。
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乳化沥青
乳化沥青是将粘稠沥青热融，经过机械的作用，以细小的微滴状态分散于 含有乳化-稳定剂的水溶液中，形成水包油状的沥青乳液。 1.乳化沥青的特点 乳化沥青与石油沥青相比具有许多优越性，主要优点如下： 1）乳化沥青可以在常温下施工，无需现场加热设备，减少能源消耗， 扣除制备乳化沥青所消耗的能源后，仍然可以节约大量能源； 2）由于乳化沥青粘度低、和易性好，施工方便。由于乳化沥青可以均 匀地分布在集料表面，能产生较好的粘附性，且在集料表面形成的沥青膜 较薄，可以节约沥青用量； 3）乳化沥青施工不需要加热，不污染环境，同时避免工作人员受到沥 青挥发物的毒害，对健康较有利； 4）乳化沥青所筑路面有一定的粗糙度，可以避免道路过于光滑发生事 故。
（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 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。
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。
天然沥青 地沥青 石油沥青 沥青 煤沥青 由提炼石油的残留物制得的沥青 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 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
（2）建筑石油沥青 建筑石油沥青粘度较大，高温稳定性较好，但塑性较小，可 用于制造建筑防水卷材、防水材料、冷底子油和沥青嵌缝膏等防 水材料，其产品主要用于屋面和地下防水、沟槽防水、防腐蚀及 管道防腐等工程。 我国现行规范规定，建筑石油沥青分为10号、30号和40号三 种标号，各标号的技术标准见《建筑石油沥青》国家标准。
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煤沥青
煤沥青是焦油沥青的一种。在炼油过程中，从干馏所挥发 的物质中冷凝出煤焦油，煤焦油加工后得到煤沥青。 根据煤干馏的温度不同煤焦油可以分为高温煤焦油和低温 煤焦油。 1.煤沥青的化学组成与组分 煤沥青的组成主要是芳香族碳氢化合物及其氧、硫、 氮衍生物的混合物。 根据目前最常采用的分析方法可将煤沥青分为： 油分、树脂A、树脂B、游离碳C1和游离碳C2 2.煤沥青的技术特性 1）芳香分含量多，成分较石油沥青更为复杂；
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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。
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 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。
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2）石油沥青的选用 （1）道路石油沥青 道路石油沥青可用于铺筑各种等级的道路路面。在选用沥 青时，需要根据所修筑公路的等级、气候条件、交通条件、路 面类型及在结构层中的位臵及受力特点和施工方法，结合实践 经验，经技术论证后确定。 我国现行规范规定，道路石油沥青分为160号、130号、 110号、90号、70号、50号和30号七个标号，各标号的技术标 准见《公路沥青路面施工技术规范》中表4.2.1-2 道路石油沥青 技术要求。 当缺乏所需标号的沥青时，可采用不同标号沥青掺配的调 和沥青，但掺配后的沥青质量应符合规范要求。
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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 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
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3.石油沥青的技术标准与选用 石油沥青按用途分为道路石油沥青、建筑石油沥青和 普通石油沥青。在土木工程中主要用到的是道路石油沥青 和建筑石油沥青。 1）石油沥青的技术标准 目前我国石油沥青标号主要是依据沥青的针入度或针 入度指数来划分的。由于我国国土面积较广，南北向和东 西向气候差异大，因此在选用沥青时要充分考虑到各地的 气候条件。 美国战略性公路研究计划（SHRP）的研究成果 superpaveTM 提出了一个按照路用性能对沥青进行分级的 沥青混合料规范，PG分级采用设计使用温度表示其适用 范围。
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2）易结晶的成分较多，胶体体系中分散相的粒子较粗，所以当温度 变化时煤沥青的粘度变化大，温度稳定性差； 3）耐老化性比石油沥青差； 4）粘附性能好 5）防腐性能好。 3.煤沥青的应用 1）作电极粘结剂 2）型煤粘结剂 3）生产沥青焦 4）制造沥青清漆 5）路用煤沥青 6）其它用途
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（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：
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
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沥青与沥青混合料
沥青材料 沥青基防水材料 沥青混合料 本章知识归纳
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一、沥青材料
焦油沥青
页岩沥青
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石油沥青
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。
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蒸馏法 溶剂法 石油沥青加工方法
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。
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若要掺配得到软化点为T的沥青，两种沥青掺配比例可由 下式进行估算：
式中，P1为较软沥青用量，%； P2为较硬沥青用量，%； T1为较软沥青的软化点，℃； T2为较硬沥青的软化点，℃。
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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、 氧气和水分的影响而能保持性能基本不变的能力。 石油沥青老化分：短期老化、长期老化 ( 1 ) 短期老化 沥青在加热拌和、储运及铺筑过程中的老化,主要表现为热 氧老化。现在用薄膜加热试验(TFOT)和旋转薄膜加热试验 (RTFOT)来模拟。 （2）长期老化 沥青在路面服役期间的老化,是一个比较缓慢的长期过程。 现主要通过压力老化容器（PAV)老化和紫外线（UV）老化， 分别模拟其在长期使用期间的热氧老化和光氧老化过程。
安徽工业大学本科生课程
（第六章 沥青与沥青混合料）
主讲人：陈德鹏
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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。 ※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。
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（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。
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0.5～0.7 0.7～0.8 0.8～1.0
红褐色粘 稠半固体
深褐色固 体微粒
800～ 3000
1000～ 5000
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表6-2石油沥青四组分分析法的各组分性状
（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。
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乳化沥青
乳化沥青是将粘稠沥青热融，经过机械的作用，以细小的微滴状态分散于 含有乳化-稳定剂的水溶液中，形成水包油状的沥青乳液。 1.乳化沥青的特点 乳化沥青与石油沥青相比具有许多优越性，主要优点如下： 1）乳化沥青可以在常温下施工，无需现场加热设备，减少能源消耗， 扣除制备乳化沥青所消耗的能源后，仍然可以节约大量能源； 2）由于乳化沥青粘度低、和易性好，施工方便。由于乳化沥青可以均 匀地分布在集料表面，能产生较好的粘附性，且在集料表面形成的沥青膜 较薄，可以节约沥青用量； 3）乳化沥青施工不需要加热，不污染环境，同时避免工作人员受到沥 青挥发物的毒害，对健康较有利； 4）乳化沥青所筑路面有一定的粗糙度，可以避免道路过于光滑发生事 故。
（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 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。
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。
天然沥青 地沥青 石油沥青 沥青 煤沥青 由提炼石油的残留物制得的沥青 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 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
（2）建筑石油沥青 建筑石油沥青粘度较大，高温稳定性较好，但塑性较小，可 用于制造建筑防水卷材、防水材料、冷底子油和沥青嵌缝膏等防 水材料，其产品主要用于屋面和地下防水、沟槽防水、防腐蚀及 管道防腐等工程。 我国现行规范规定，建筑石油沥青分为10号、30号和40号三 种标号，各标号的技术标准见《建筑石油沥青》国家标准。
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煤沥青
煤沥青是焦油沥青的一种。在炼油过程中，从干馏所挥发 的物质中冷凝出煤焦油，煤焦油加工后得到煤沥青。 根据煤干馏的温度不同煤焦油可以分为高温煤焦油和低温 煤焦油。 1.煤沥青的化学组成与组分 煤沥青的组成主要是芳香族碳氢化合物及其氧、硫、 氮衍生物的混合物。 根据目前最常采用的分析方法可将煤沥青分为： 油分、树脂A、树脂B、游离碳C1和游离碳C2 2.煤沥青的技术特性 1）芳香分含量多，成分较石油沥青更为复杂；
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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。
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 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。
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2）石油沥青的选用 （1）道路石油沥青 道路石油沥青可用于铺筑各种等级的道路路面。在选用沥 青时，需要根据所修筑公路的等级、气候条件、交通条件、路 面类型及在结构层中的位臵及受力特点和施工方法，结合实践 经验，经技术论证后确定。 我国现行规范规定，道路石油沥青分为160号、130号、 110号、90号、70号、50号和30号七个标号，各标号的技术标 准见《公路沥青路面施工技术规范》中表4.2.1-2 道路石油沥青 技术要求。 当缺乏所需标号的沥青时，可采用不同标号沥青掺配的调 和沥青，但掺配后的沥青质量应符合规范要求。
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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 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
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3.石油沥青的技术标准与选用 石油沥青按用途分为道路石油沥青、建筑石油沥青和 普通石油沥青。在土木工程中主要用到的是道路石油沥青 和建筑石油沥青。 1）石油沥青的技术标准 目前我国石油沥青标号主要是依据沥青的针入度或针 入度指数来划分的。由于我国国土面积较广，南北向和东 西向气候差异大，因此在选用沥青时要充分考虑到各地的 气候条件。 美国战略性公路研究计划（SHRP）的研究成果 superpaveTM 提出了一个按照路用性能对沥青进行分级的 沥青混合料规范，PG分级采用设计使用温度表示其适用 范围。