1、 道路沥青的技术指标道路沥青的技术指标 与技术性质与技术性质讲授内容目录讲授内容目录 第一节第一节 沥青的粘滞性沥青的粘滞性 第二节第二节 沥青的低温性能沥青的低温性能 第三节第三节 沥青的感温性沥青的感温性 第四节第四节 沥青的粘弹性沥青的粘弹性 第五节第五节 沥青的黏附性沥青的黏附性 第六节第六节 沥青的耐久性沥青的耐久性 第七节第七节 沥青的安全性、溶解度、含蜡量沥青的安全性、溶解度、含蜡量第一节第一节 沥青的粘弹性沥青的粘弹性1.1.定义定义 粘滞性是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移粘滞性是指沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位移的抵抗剪切变形的能力。的抵抗剪切变形的能力。
2、2.2.沥青的粘度沥青的粘度 （1 1）牛顿液体）牛顿液体动力粘度和运动粘度动力粘度和运动粘度动力粘度：动力粘度： 运动粘度：运动粘度： （2 2）非牛顿液体非牛顿液体沥青的表观粘度沥青的表观粘度表观粘度：表观粘度： C C复合流动系数复合流动系数c*应力与剪应变速率的关系示意图应力与剪应变速率的关系示意图*cC复合流动系数复合流动系数（3 3）动力粘度和运动粘度）动力粘度和运动粘度 当沥青受到简单剪切变形时，沥青在高温时表现为牛顿流状当沥青受到简单剪切变形时，沥青在高温时表现为牛顿流状态，按牛顿粘度公式表征沥青层抵抗移动的抗力得态，按牛顿粘度公式表征沥青层抵抗移动的抗力得 粘滞系数（粘度）粘
3、滞系数（粘度）其中剪应力：其中剪应力： 剪变率：剪变率： 动力粘度：动力粘度： 运动粘度为动力粘度除以密度所得运动粘度为动力粘度除以密度所得之商，称为之商，称为“动比密粘度动比密粘度”公式为公式为 牛顿液体受力示意图牛顿液体受力示意图AFd vd ydydvAF3.3.沥青粘度测定方法沥青粘度测定方法（1 1）绝对粘度测定方法）绝对粘度测定方法a.a.真空减压毛细管法真空减压毛细管法条件：严密控制的真空装置条件：严密控制的真空装置 温度温度6060度度b.b.毛细管法毛细管法条件：严密控温条件：严密控温 温度温度135135度度 真空毛细管粘度仪试验示意图真空毛细管粘度仪试验示意图 （2 2）
4、条件粘度测定方法）条件粘度测定方法 a. a.针入度法针入度法 定义：在规定温度条件定义：在规定温度条件 下，以规定质量的标准下，以规定质量的标准 针经过规定时间贯入沥针经过规定时间贯入沥 青试样的深度，以青试样的深度，以0.1mm0.1mm 为单位。为单位。 针入度法测定粘稠沥青针入度示意图针入度法测定粘稠沥青针入度示意图表示方式表示方式 PT,m,t 如如：P P25,100,525,100,5=60=60表示：试验温度表示：试验温度25 25 荷荷载质量载质量100g 100g 历时历时5s 5s 贯入贯入沥青深度沥青深度6mm6mm按上述方法测定的针入度按上述方法测定的针入度值越大，表
5、示沥青越软值越大，表示沥青越软（粘度越小）（粘度越小） b.软化点法软化点法定义：定义：人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条件温度。件温度。测定方法测定方法 我国现行试验方法要求采用环与球法软化点。该法是将沥我国现行试验方法要求采用环与球法软化点。该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，称为软化点。单位：到下层金属板时的温度，称为软化
6、点。单位： 。表示：。表示：T TR&BR&B固态固态液态液态软化点软化点0.8721条件温度条件温度软化点的意义软化点的意义 沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。 针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度， 软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。 因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，又是沥青粘度的一种量度。又是沥青粘度的一种量度。 标准粘度计测定液体沥青示意标准粘度计测定液体沥青示意图图C.C.标准粘度计法标准
7、粘度计法 定义：定义：规定的温度条件下，规定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流通过规定的流孔直径，流出出50mL50mL体积所需时间，单体积所需时间，单位位s s，表示方式为，表示方式为CT,d 。如：如：C C2525，5 5=100=100表示：试验温度表示：试验温度2525， 流孔直径流孔直径5mm5mm， 时间时间100s100s。 按上述方法，在相同温度和按上述方法，在相同温度和相同流孔条件下，流出时间相同流孔条件下，流出时间越长表示沥青粘度越大。越长表示沥青粘度越大。 第二节第二节 沥青的低温性能沥青的低温性能1.1.延性延性a.a.定义定义：沥青的延性是指当其受到外力的拉伸作用
8、时，所能承受的塑性变形的总能力，是沥青的内聚力的衡量，通常是用延度延度作为条件延性指标来表征。b.b.延度试验方法延度试验方法将沥青试样制成将沥青试样制成8 8字形标准试样（最小断面字形标准试样（最小断面1cm21cm2），在规定拉），在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，以伸速度和规定温度下拉断时的长度，以cmcm计，称为延度。计，称为延度。延度延度D D单位单位cmcm，反映沥青的塑性。，反映沥青的塑性。C.C.测定延度的意义测定延度的意义 沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切 的关系。研究表明：的关系。研究表明： 随着沥青
9、胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，以随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相对降低。对降低。 沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。 采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。2 2. .脆性脆性脆点是测量沥青在低温不引起破坏时的温度。脆点是测量沥青在低温不引起破坏时的温度。脆点脆点T T 单位单位，反映沥青低温变形能力。，反映沥青低温变形能力。在规定的速率下降温，等速弯曲在规定的速率下降温，等速
10、弯曲1111次次/min/min，记录沥青薄膜的开裂温度，单位，记录沥青薄膜的开裂温度，单位沥青脆点仪和弯曲器沥青脆点仪和弯曲器第三节第三节 沥青的感温性沥青的感温性1.1.定义定义沥青的粘度等性能随温度的不同而产生明显的变化的特性。沥青的粘度等性能随温度的不同而产生明显的变化的特性。2.2.针入度温度关系针入度温度关系A A针入度温度感应性系数针入度温度感应性系数温度温度TlgPlgP=AT+K3.A3.A值的确定方法值的确定方法由针入度由针入度温度关系曲线计算得到温度关系曲线计算得到 沥青在软化点温度时，针沥青在软化点温度时，针 入度在入度在600600至至10001000之间，假之间，假
11、 定为定为800800（0.1mm0.1mm） 255s 100g, ,25lg800lg B&RTPA2121lglg TTPPAlgP25P25TR&BPR&B温度温度T6001000lgP=AT+K4.4.针入度指数针入度指数PIPI的确定的确定普费等人在制定真入度指数时，令感普费等人在制定真入度指数时，令感温性最大温性最大A A=，PIPI值为值为-10-10，感温性最，感温性最小小A A=0=0，PIPI值为值为+20+20。由于。由于A A值很小，为值很小，为使使PIPI值在值在+20+20至至-10-10之间，之间，A A值乘以值乘以5050，得式：得式：lgP=AT+K1050
12、130PIA 501PI 10PI20API越大，表示对温度越不敏感越大，表示对温度越不敏感5.5.当量软化点（当量软化点（T T800800）和当量脆点值（）和当量脆点值（T T1.21.2）由由lglgP P= =A AT+KT+K： P P800800 P P1.21.26.6.针入度指数与胶体结构的关系针入度指数与胶体结构的关系 PI-2 PI+2 PI+2 凝胶型沥青凝胶型沥青 PI=-2PI=-2至至+2 +2 溶凝胶型沥青溶凝胶型沥青 9031. 2log800800AKAKT 0792. 0log1.2 1.2AKAKT第四节第四节 沥青的粘弹性沥青的粘弹性 蠕变蠕变在应力保持
13、不变的在应力保持不变的情况下，应变随时间增加情况下，应变随时间增加而增加。而增加。 应力松弛应力松弛在保持应变不在保持应变不变的情况下，应力随时间变的情况下，应力随时间增加逐渐衰减。增加逐渐衰减。1.1.沥青材料的粘沥青材料的粘- -弹性现象弹性现象2.2.技术指标技术指标劲度模量劲度模量（1 1）定义：）定义： S=(S=( / / ) )t,Tt,T T- T-温度温度 t-t-荷载作用时间荷载作用时间（2 2）劲度模量的确定方法）劲度模量的确定方法 沥青劲度模量诺模图：沥青劲度模量诺模图： 荷载作用时间荷载作用时间 路面温度差路面温度差: T: TR&B R&B T Tp p 沥青的胶体
14、结构类型（沥青的胶体结构类型（PIPI）时间时间 t劲度模量劲度模量 S025 沥青劲度模量诺莫图第五节第五节 沥青的黏附性沥青的黏附性1.1.影响沥青粘附性的主要因素影响沥青粘附性的主要因素（1 1）沥青品种）沥青品种 （表面活性物质的含量，以酸值来表示）（表面活性物质的含量，以酸值来表示）（2 2）碎石的岩性碎石的岩性按照集料中按照集料中SiO2的含量的含量 SiOSiO2 2:0% 52% 65%:0% 52% 65% 碱性集料碱性集料 中性集料中性集料 酸性集料酸性集料（3 3）碎石表面的纹理构造）碎石表面的纹理构造（4 4）碎石表面的清洁程度）碎石表面的清洁程度（5 5）沥青的温度）
15、沥青的温度2.2.沥青粘附性的评定方法沥青粘附性的评定方法（1 1）水煮法试验（）水煮法试验（13.2mm13.2mm以上）以上）（2 2）浸水法试验（）浸水法试验（9.59.5至至13.2mm13.2mm）（3 3）净吸附法试验）净吸附法试验（4 4）示踪盐法和光电分光光度法试验）示踪盐法和光电分光光度法试验水煮法试样水煮法试样沥青路面坑洞沥青路面坑洞3.3.损坏机理分析损坏机理分析4.4.沥青粘附性的改善沥青粘附性的改善（1 1）在沥青中添加抗脱落剂）在沥青中添加抗脱落剂（2 2）在拌制沥青混合料是添加消石灰或水泥）在拌制沥青混合料是添加消石灰或水泥（3 3）选用碱性石料）选用碱性石料（4
16、 4）保证石料表面的清洁度）保证石料表面的清洁度 动水压力导致雨水进动水压力导致雨水进入路面，并积聚于层入路面，并积聚于层底，由于交通荷载的底，由于交通荷载的反复作用导致沥青与反复作用导致沥青与集料发生剥离。集料发生剥离。第六节第六节 沥青的耐久性沥青的耐久性1.影响耐久性的因素影响耐久性的因素（1）温度与氧化作用（）温度与氧化作用（2）光和水的作用（）光和水的作用（3）自然硬化）自然硬化（4）渗流硬化）渗流硬化老化机理：轻质组分挥发氧老化机理：轻质组分挥发氧化、组分发生转化。化、组分发生转化。老老化化前前老老化化后后芳香分芳香分胶质胶质胶质胶质沥青质沥青质 饱和分饱和分S芳香分芳香分A胶质胶
17、质S沥青质沥青质At2.2.耐久性的评价方法耐久性的评价方法（1 1）短期老化试验）短期老化试验a.a.薄膜烘箱加热试验薄膜烘箱加热试验 b.b.旋转薄膜烘箱试验旋转薄膜烘箱试验（2 2）长期老化试验）长期老化试验PAVPAV压力老化试验压力老化试验评价指标：质量损失评价指标：质量损失 针入度比针入度比 延度延度试件：试件：50g50g沥青试样沥青试样试验条件：试验条件：163163，5h5h，5.5r/min5.5r/min试验指标：质量损失试验指标：质量损失 针入度比针入度比 延度延度 沥青薄膜烘箱加热示意图沥青薄膜烘箱加热示意图沥青旋转薄膜加热烘箱示意图沥青旋转薄膜加热烘箱示意图试件：试
18、件：35g35g沥青试样，沥青试样，试验条件：试验条件：163163，75min75min 15r/min15r/min评价指标：质量损失评价指标：质量损失 针入度比针入度比 粘度粘度PAV压力老化试验仪压力老化试验仪试件：试件：旋转薄膜烘箱试验旋转薄膜烘箱试验后的薄膜试样后的薄膜试样试验条件：试验条件：9090110110，20h20h，2.07MPa2.07MPa第七节第七节 沥青的安全性、溶解度、含蜡量沥青的安全性、溶解度、含蜡量1.1.安全性安全性技术指标技术指标闪点闪点和和燃点燃点沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会
19、与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此时的温度称为时的温度称为闪点闪点。若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点燃点。闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。2.2.溶解度溶解度沥青在溶剂中的溶解度表明沥青的有效成分，通常采用的溶沥青在溶剂中的溶解度表明沥青的有效成分，通常采用的溶剂有三氯乙烯、二甲苯等，要求溶解度大于剂有三氯乙烯、二甲苯等，要
20、求溶解度大于99%99%。3.3.含蜡量含蜡量含蜡量对沥青的热稳定性和粘附性等性质有很大的影响，要含蜡量对沥青的热稳定性和粘附性等性质有很大的影响，要求降低含蜡量，如果含蜡量过高，在低温下易断裂。求降低含蜡量，如果含蜡量过高，在低温下易断裂。沥青闪点仪示意图沥青闪点仪示意图总结总结1.1.沥青的粘滞性沥青的粘滞性技术指标：技术指标：动力粘度动力粘度，运动粘度运动粘度（牛顿液体（牛顿液体) ) 表观粘度表观粘度（非牛顿液体（非牛顿液体) )沥青粘度的测定方法沥青粘度的测定方法 绝对粘度测定方法绝对粘度测定方法 相对粘度测定方法相对粘度测定方法 标准粘度计法标准粘度计法C CT,d T,d 单位单
21、位 s s 针入度法针入度法P PT,m,t T,m,t 单位单位0.1mm0.1mm 软化点软化点T TR&B R&B 单位单位2.2.沥青的低温性能沥青的低温性能技术指标：技术指标：延度延度D D单位单位cmcm，反映沥青的塑性。，反映沥青的塑性。 脆点脆点T T 单位单位，反映沥青低温变形能力。，反映沥青低温变形能力。3.3.沥青的感温性能沥青的感温性能技术指标：技术指标：感温性系数感温性系数A AA A值的确定方法值的确定方法 针入度指数的确定针入度指数的确定4.沥青的粘弹性沥青的粘弹性 技术指标：技术指标：劲度模量劲度模量 劲度模量的确定方法劲度模量的确定方法 沥青粘弹性的现象：蠕变，应力松弛沥青粘弹性的现象：蠕变，应力松弛5.沥青的黏附性沥青的黏附性 影响因素影响因素 评定方法评定方法 损坏机理损坏机理 改善方法改善方法6.沥青的耐久性沥青的耐久性 影响因素影响因素 老化机理老化机理 耐久性的评价方法耐久性的评价方法 短期老化试验短期老化试验 长期老化试验长期老化试验 7.沥青的安全性、溶解度、含蜡量沥青的安全性、溶解度、含蜡量 安全性安全性 技术指标：技术指标：闪点闪点 燃点燃点结结束束
