1、道路工程材料道路工程材料土木工程与建筑系土木工程与建筑系道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料第二章第二章 沥青材料沥青材料1沥青基础知识2石油沥青的技术性质3改性沥青和乳化沥青4其他沥青材料道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识 沥青材料是一种有机胶凝材料，其内部组成是一些十分沥青材料是一种有机胶凝材料，其内部组成是一些十分复杂的碳氢化合物及其非金属衍生物的混合物。在常温下呈复杂的碳氢化合物及其非金属衍生物的混合物。在常温下呈固体、半固体或液体状态。固体、半固体或液体状态。颜色由黑褐色至黑色，能溶于多种有机溶液中。颜色由黑褐
2、色至黑色，能溶于多种有机溶液中。具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，耐酸、具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，耐酸、耐碱、耐腐蚀等性能。耐碱、耐腐蚀等性能。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料粘稠石油沥青粘稠石油沥青常温下呈固体或半固体常温下呈固体或半固体石油沥青石油沥青地沥青地沥青木沥青木沥青页岩沥青页岩沥青泥炭沥青泥炭沥青1 1 沥青基础知识沥青基础知识沥青沥青地沥青地沥青焦油沥青焦油沥青天然沥青：天然沥青：液体石油沥青液体石油沥青 常温下呈液体常温下呈液体注意砂土含量注意砂土含量煤沥青煤沥青软煤沥青软煤沥青常温下呈液体或半固常温下呈液体或半固体体硬煤沥青硬
3、煤沥青常温下呈固体常温下呈固体来源分类来源分类道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识来源分类来源分类天然沥青：天然沥青：当地下原油通过岩石裂缝渗透到地表后并长期暴露在大气当地下原油通过岩石裂缝渗透到地表后并长期暴露在大气中时，其中所含轻质部分蒸发，而残留物经氧化后成为天然中时，其中所含轻质部分蒸发，而残留物经氧化后成为天然沥青，一般存在于岩石裂缝中、地面上或形成湖泊，如著名沥青，一般存在于岩石裂缝中、地面上或形成湖泊，如著名的特立尼达湖沥青。的特立尼达湖沥青。焦油沥青：焦油沥青：煤、木材、页岩等有机物经干馏加工而得到的焦油再加工煤、木材、页岩等
4、有机物经干馏加工而得到的焦油再加工所得的产物。所得的产物。石油沥青：石油沥青：石油经精制加工其它油品后，最后加工而得到的产品。石油经精制加工其它油品后，最后加工而得到的产品。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料 这个湖位于拉丁美洲加勒比海的东这个湖位于拉丁美洲加勒比海的东南端的一个叫特立尼达和多巴哥的小南端的一个叫特立尼达和多巴哥的小岛上，湖中滴水不见，鱼虾绝迹，以岛上，湖中滴水不见，鱼虾绝迹，以盛产黑乎乎的天然沥青闻名于世，被盛产黑乎乎的天然沥青闻名于世，被人称为人称为“沥青湖沥青湖”。那么，沥青是怎么从湖底那么，沥青是怎么从湖底“长长”出来的呢？出来的呢？科学家认为，这
5、个湖的位置上处科学家认为，这个湖的位置上处在一个巨大的储油构造即穹隆或背在一个巨大的储油构造即穹隆或背斜构造的上方，由于内力作用与地斜构造的上方，由于内力作用与地壳运动，使岩层发生张裂或断裂，壳运动，使岩层发生张裂或断裂，深层的石油不断自地下沿岩石裂缝深层的石油不断自地下沿岩石裂缝渗出到湖里来，石油中较轻的组分渗出到湖里来，石油中较轻的组分挥发掉了，留下较粘重的组分，不挥发掉了，留下较粘重的组分，不断氧化成沥青。断氧化成沥青。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料中国惟一天然沥青矿中国惟一天然沥青矿 几十年来，矿工就是几
6、十年来，矿工就是这样怀抱十字镐，一点这样怀抱十字镐，一点点地从坚硬的矿面上刨点地从坚硬的矿面上刨沥青。沥青。四川省青川县境内天然沥青，四川省青川县境内天然沥青，经青川中能信天然石油矿开发有经青川中能信天然石油矿开发有限公司综合开发的天然沥青产品。限公司综合开发的天然沥青产品。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识沥青路面发展沥青路面发展土土路路面面砂砂石石路路面面碎碎石石路路面面结结合合料料泥泥结结沥沥青青表表面面处处治治沥沥青青贯贯入入式式沥沥青青碎碎石石沥沥青青混混凝凝土土我国沥青发展我国沥青发展解放前依靠进口解放前依靠进口石蜡基原油石蜡基
7、原油(渣油渣油)油田增多油田增多中轻交通石油沥青中轻交通石油沥青重交通石油沥青重交通石油沥青改性沥青改性沥青乳化沥青乳化沥青再生沥青再生沥青 沥青贯入式路面是在初步压实的沥青贯入式路面是在初步压实的 碎石碎石(或破碎砾石或破碎砾石)上，上，分层浇洒沥青、撒布嵌缝料，或再在上部铺筑热拌沥青混分层浇洒沥青、撒布嵌缝料，或再在上部铺筑热拌沥青混合料封层，经压实而成的沥青面层。合料封层，经压实而成的沥青面层。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识 在建国初期，学习苏联。由于交通量小，砂石路面、泥结在建国初期，学习苏联。由于交通量小，砂石路面、泥结碎石、
8、级配碎石，苏联用粉沫为粘结料，工艺要求严格，我碎石、级配碎石，苏联用粉沫为粘结料，工艺要求严格，我国用泥浆代替粘结料。国用泥浆代替粘结料。6070年代初，采用渣油路面。沥青的含蜡量超过年代初，采用渣油路面。沥青的含蜡量超过10，相当于液体沥青，直接在路上拌和。新问题：原路面不怕春相当于液体沥青，直接在路上拌和。新问题：原路面不怕春融，但渣油路面翻浆，提出对之进行稳定与加固。融，但渣油路面翻浆，提出对之进行稳定与加固。80年代初，上拌下贯。年代初，上拌下贯。80年代末，没有优质沥青，高等级公路上马。我国研制了年代末，没有优质沥青，高等级公路上马。我国研制了一些重交沥青，大多省区进口重交沥青，整体
9、结构也随之发一些重交沥青，大多省区进口重交沥青，整体结构也随之发展。展。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料穿越毛乌素沙漠的榆靖高速公路穿越毛乌素沙漠的榆靖高速公路 我国第一条沙漠高速公路我国第一条沙漠高速公路 1 1 沥青基础知识沥青基础知识道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料沥青路面与水泥路面优缺点对比沥青路面与水泥路面优缺点对比沥青路面业内人士俗称沥青路面业内人士俗称“黑道黑道”，又称柔性路面，其优点：，又称柔性路面，其优点：(1)沥青路面由于车轮与路面两级减振，行车舒适性好、噪音小；沥青路面由于车轮与路面两级减振，行车舒适性好、噪音小；(2)柔性
10、路面对路基、地基变形或不均匀沉降的适应性强；柔性路面对路基、地基变形或不均匀沉降的适应性强；(3)沥青路面修复速度快，碾压后即可通车。沥青路面修复速度快，碾压后即可通车。缺点：缺点：(1)压实的混合料空隙率大，耐水性差，宜产生水损坏；压实的混合料空隙率大，耐水性差，宜产生水损坏；(2)沥青材料的温度稳定性差，冬季易脆裂，夏季易软化；沥青材料的温度稳定性差，冬季易脆裂，夏季易软化；(3)沥青是有机高分子材料，耐老化性差；沥青是有机高分子材料，耐老化性差；(4)平整度保持性差，沉降会带来平整度劣化，材料软化会形成车辙平整度保持性差，沉降会带来平整度劣化，材料软化会形成车辙1 1 沥青基础知识沥青基
11、础知识道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料沥青路面水损害沥青路面水损害地震后沥青路面撕裂破坏地震后沥青路面撕裂破坏道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料沥青路面拥包、高温变形、车辙破坏沥青路面拥包、高温变形、车辙破坏道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料水泥混凝土路面俗称水泥混凝土路面俗称“白道白道”，又称刚性路面，又称刚性路面，其优点：其优点：(1)水稳定性较高，在暴雨及短期浸水条件下，路面可照常通行；水稳定性较高，在暴雨及短期浸水条件下，路面可照常通行；(2)温度稳定性高，无车辙现象；温度稳定性高，无车辙现象；(3)水泥混凝土是无机胶
12、凝材料，既耐老化，又无污染。水泥石风化与水泥混凝土是无机胶凝材料，既耐老化，又无污染。水泥石风化与沥青老化相比，时间长沥青老化相比，时间长10倍以上，不构成工程问题。倍以上，不构成工程问题。(4)平整度的保持期长。平整度的保持期长。(5)在相同技术和工艺水平下，水泥路面大修前的使用年限长。在相同技术和工艺水平下，水泥路面大修前的使用年限长。缺点：缺点：(1)行车舒适性不及沥青路面，噪音较大；行车舒适性不及沥青路面，噪音较大；(2)易产生断裂破坏，对路基稳定性要求高，对不均匀沉降的适应性差。易产生断裂破坏，对路基稳定性要求高，对不均匀沉降的适应性差。(3)由于路面强度高、硬度大，断板后难于清除，
13、修复难度大，新浇筑由于路面强度高、硬度大，断板后难于清除，修复难度大，新浇筑面板的养护期较长。面板的养护期较长。沥青路面与水泥路面优缺点对比沥青路面与水泥路面优缺点对比道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料 水泥路面混凝土路面在水泥路面混凝土路面在路基、地基变形或不均匀路基、地基变形或不均匀沉降条件下，易形成脱空，沉降条件下，易形成脱空，附加应力很大，极易产生附加应力很大，极易产生断裂破坏。断裂破坏。水泥路面破坏水泥路面破坏 我国高速公路水泥路面我国高速公路水泥路面的设计基准期的设计基准期30年，沥青年，沥青路面的设计基准期路面的设计基准期15年。年。目前的基本状况是超载和目
14、前的基本状况是超载和重交通路段高速公路沥青重交通路段高速公路沥青路面可使用路面可使用5年，水泥路年，水泥路面可使用面可使用10年。年。混凝土路面高温暴晒变形起拱混凝土路面高温暴晒变形起拱道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识1.1.1 石油沥青生产工艺概述石油沥青生产工艺概述 原油提炼成汽油、煤油、柴油和润滑油等石油产品后原油提炼成汽油、煤油、柴油和润滑油等石油产品后所剩残渣，然后再加工成沥青材料。所剩残渣，然后再加工成沥青材料。1.1.2 石油沥青的分类石油沥青的分类 按原油成分分类按原油成分分类 石蜡基沥青石蜡基沥青 环烷基沥青环烷基沥青
15、中间基沥青中间基沥青1.1 石油沥青的生产和分类石油沥青的生产和分类道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料按加工方法分类按加工方法分类 直馏沥青：常压蒸馏、减压蒸馏或深拔装置直馏沥青：常压蒸馏、减压蒸馏或深拔装置 氧化沥青：吹入氧化沥青：吹入250300空气，数小时产生氧化空气，数小时产生氧化 反应反应 溶剂沥青：用溶剂提取一部分石蜡溶剂沥青：用溶剂提取一部分石蜡按沥青在常温下的稠度分类按沥青在常温下的稠度分类 针入度针入度300，液体沥青，液体沥青 针入度针入度=300，粘稠沥青，粘稠沥青，1 1 沥青基础知识沥青基础知识道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青
16、材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识生产沥青的主要工艺方法有：生产沥青的主要工艺方法有：蒸馏法、氧化法、溶剂法和调合法蒸馏法、氧化法、溶剂法和调合法蒸馏法：较好的低温变形能力，但温度感应性大蒸馏法：较好的低温变形能力，但温度感应性大氧化法：较低的温度感应性，高温抗变形能力较好，但低温变形氧化法：较低的温度感应性，高温抗变形能力较好，但低温变形 能力较差能力较差溶剂法：溶剂脱沥青的含蜡量大大降低，改善了沥青的路用性能溶剂法：溶剂脱沥青的含蜡量大大降低，改善了沥青的路用性能调和法：按选定的比例互相调配，得到符合要求稠度的沥青产品调和法：按选定的比例互相调配，得到符合要求稠度的沥青产品 制造方法不同
17、，沥青的性状有很大的差异制造方法不同，沥青的性状有很大的差异道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识1.2 石油沥青的组成和结构石油沥青的组成和结构1.2.1 元素组成元素组成 CnHn+aObScNd 其中其中C占占80%87%，H占占10%15%1.2.2 石油沥青的化学组分石油沥青的化学组分 三组分分析法三组分分析法 将沥青分为油分、胶质、沥青质三个组分将沥青分为油分、胶质、沥青质三个组分 四组分分析法四组分分析法 将沥青分为沥青质、饱和分、环烷芳香分和酸性芳香分将沥青分为沥青质、饱和分、环烷芳香分和酸性芳香分 （胶质）（胶质）道路工程材料
18、道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识1.2 石油沥青的组成和结构石油沥青的组成和结构三组分分离法三组分分离法(吸附法吸附法)：吸附法：以沥青在吸附剂上的吸附性和在抽提溶剂中溶解吸附法：以沥青在吸附剂上的吸附性和在抽提溶剂中溶解性的差异为基础。例如先用低分子烷烃沉淀出沥青质，再性的差异为基础。例如先用低分子烷烃沉淀出沥青质，再用白土吸附可溶分，将其分成吸附部分、胶质和未被吸附用白土吸附可溶分，将其分成吸附部分、胶质和未被吸附部分、油分，这样，可将沥青分成三组分。部分、油分，这样，可将沥青分成三组分。油分油分 油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子油分
19、为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分，密度介于量最小和密度最小的组分，密度介于0.71.0/cm3之间。之间。在在170较长时间加热，油分可以挥发。油分能溶于石油较长时间加热，油分可以挥发。油分能溶于石油醚等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性。醚等有机溶剂中，但不溶于酒精。油分赋予沥青以流动性。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料 胶质（沥青脂胶）胶质（沥青脂胶）沥青脂胶为黄色至黑褐色粘稠状物质沥青脂胶为黄色至黑褐色粘稠状物质(半固体半固体)，分子量比油分大，分子量比油分大(6001000)，密度为，密度为1.01.1g/cm3。沥青脂
20、胶中绝大部分属于中性树脂。中性树脂能溶于三。沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。中性树脂能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂，但在酒精和丙酮中难溶解或氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂，但在酒精和丙酮中难溶解或溶解度很低，它树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等溶解度很低，它树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等品质愈好。品质愈好。三组分理论三组分理论 另外，沥青树脂中还含有少量的另外，沥青树脂中还含有少量的酸性树脂酸性树脂，即，即地沥青地沥青酸酸和和地沥青酸酐地沥青酸酐，是沥青中的表面活性物质。它改善了，是沥青中的表面活性物质。它改善了石油沥青对矿物材料的浸润性，特别是提高了对碳酸盐石油沥青对矿物材料的浸
21、润性，特别是提高了对碳酸盐类岩石的粘附性，并有利于石油沥青的可乳化性。沥青类岩石的粘附性，并有利于石油沥青的可乳化性。沥青脂胶使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。脂胶使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料 沥青质（地沥青质）沥青质（地沥青质）地沥青质为深褐色至黑色固态无定地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质（固体粉末），分子量比树脂更大形物质（固体粉末），分子量比树脂更大(1000以上以上)，密度，密度大于大于1g/cm3，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫，不溶于酒精、正戊烷，但溶于三氯甲烷和二硫化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就
22、不能溶解。地化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组成部分，沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组成部分，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，能提高沥青的粘结其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，能提高沥青的粘结性和热稳定性性和热稳定性三组分理论三组分理论道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料限制含量限制含量 23%的沥青碳和似碳物：的沥青碳和似碳物：是在高温裂化等过程中生成的，是在高温裂化等过程中生成的，是石油沥青中分子量最大的物质。它能降低石油沥青的是石油沥青中分子量最大的物质。它能降低石油沥青的粘结力粘结力。其
23、它组分其它组分蜡蜡分分定义：定义：沥青除去沥青质和胶质后，在油分中含有的、经冷冻能沥青除去沥青质和胶质后，在油分中含有的、经冷冻能结晶析出的，熔点在结晶析出的，熔点在25以上的混合组分，其主要是高熔点的以上的混合组分，其主要是高熔点的烃类混合物。烃类混合物。结构：结构：较简单，正构烷烃及长烷基侧链的少环烃类为主较简单，正构烷烃及长烷基侧链的少环烃类为主不利影响：不利影响：高温易软化，低温延展性降低，影响沥青与矿料粘高温易软化，低温延展性降低，影响沥青与矿料粘结，水稳性差结，水稳性差道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料其它组分其它组分石蜡：石蜡：它会降低石油沥青的它会降低石油
24、沥青的粘结性、塑性粘结性、塑性和和温度稳定性温度稳定性。所所以石蜡是石油沥青的以石蜡是石油沥青的有害成分有害成分。高温时，石蜡变软，导致沥高温时，石蜡变软，导致沥青路面的高温稳定性降低，出现车辙；低温时，沥青会变得青路面的高温稳定性降低，出现车辙；低温时，沥青会变得脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝。且蜡会使石料脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝。且蜡会使石料与沥青之间的粘附性降低，使路面石子与沥青产生剥落，石与沥青之间的粘附性降低，使路面石子与沥青产生剥落，石蜡的存在还会降低沥青路面的抗滑性能。蜡的存在还会降低沥青路面的抗滑性能。采用盐处理法等处理多腊石油可使石油沥青的软化点提采用盐
25、处理法等处理多腊石油可使石油沥青的软化点提高，针入度降低，性质得到改善，使之达到使用要求。高，针入度降低，性质得到改善，使之达到使用要求。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料四组分分离法四组分分离法(色谱法色谱法)：色谱法：分为两个步骤色谱法：分为两个步骤第一步：用正庚烷使沥青中的沥青质沉淀并定量第一步：用正庚烷使沥青中的沥青质沉淀并定量(对于低沥青对于低沥青质含量（小于质含量（小于10%）的沥青可以省略第一步）的沥青可以省略第一步)；第二步：对可溶分用中性氧化铝为吸附剂，在液固色谱柱中，第二步：对可溶分用中性氧化铝为吸附剂，在液固色谱柱中，以正庚烷（或石油醚）、甲苯、甲苯
26、一乙醇（以正庚烷（或石油醚）、甲苯、甲苯一乙醇（1:1）、甲）、甲苯苯-乙醇为冲剂，梯度冲洗出饱和分、芳香分和胶质馏分，分乙醇为冲剂，梯度冲洗出饱和分、芳香分和胶质馏分，分别除去溶剂后定量。别除去溶剂后定量。由此得到饱和分由此得到饱和分(S)、芳香分、芳香分(Ar)、胶质、胶质(R)和沥青质和沥青质(At)共四共四组分，又称为组分，又称为SARA分析。分析。四组分理论四组分理论道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料沥青全组分沥青全组分沥青质沉淀沥青质沉淀At沥青沥青(可溶分可溶分)饱和分饱和分S芳香分芳香分Ar胶质胶质(或胶质或胶质+沥青质沥青质)R正庚烷沉淀正庚烷沉淀正庚烷
27、冲洗正庚烷冲洗甲苯冲洗甲苯冲洗甲苯甲苯/乙醇冲洗乙醇冲洗Al2O3吸附吸附(色谱柱色谱柱)根据根据L.W.科尔贝特的研究认为：科尔贝特的研究认为：饱和分含量增加，可使沥青稠度降低；胶质含量增大，可使饱和分含量增加，可使沥青稠度降低；胶质含量增大，可使沥青的延性增加；在有饱和分存在的条件下，沥青质含量增加，沥青的延性增加；在有饱和分存在的条件下，沥青质含量增加，可使沥青获得较低的感温性；胶质和沥青质的含量增加，可使沥可使沥青获得较低的感温性；胶质和沥青质的含量增加，可使沥青的粘度提高。青的粘度提高。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识胶体理论胶
28、体理论 沥青质是分散相，饱和分和芳香分是分散介质，沥青沥青质是分散相，饱和分和芳香分是分散介质，沥青质质吸附胶质吸附胶质形成形成胶团胶团后分散于芳香分和饱和分中。后分散于芳香分和饱和分中。1.3 石油沥青的结构石油沥青的结构道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料（1）溶胶结构：）溶胶结构：沥青质含量少，油分和树沥青质含量少，油分和树脂多。这种结构的特点是粘滞脂多。这种结构的特点是粘滞性小，胶团间完全没有引力或性小，胶团间完全没有引力或引力很小，在外力作用下随时引力很小，在外力作用下随时间发展的变形特性与粘性液体间发展的变形特性与粘性液体一样。流动性大，塑性好，温一样。流动性大
29、，塑性好，温度稳定性差，是液体沥青特有度稳定性差，是液体沥青特有的结构类型。直馏沥青的结构的结构类型。直馏沥青的结构多为溶胶结构。多为溶胶结构。溶胶结构溶胶结构1 1 沥青基础知识沥青基础知识1.3.1 胶体的结构类型胶体的结构类型道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料（2）溶）溶凝胶结构：凝胶结构：沥青质适中，油和树脂亦适中。沥青质适中，油和树脂亦适中。在常温下，这种结构的沥青处于在常温下，这种结构的沥青处于溶胶型结构与凝胶型结构之间，溶胶型结构与凝胶型结构之间，具有较多的树脂，胶团间有一定具有较多的树脂，胶团间有一定吸引力，在常温下受力变形的最吸引力，在常温下受力变形的最
30、初阶段呈现出明显的弹性效应，初阶段呈现出明显的弹性效应，当变形增加到一定数值后，则变当变形增加到一定数值后，则变为有阻尼的粘性流动为有阻尼的粘性流动 大部分优大部分优质道路沥青均配成溶质道路沥青均配成溶凝胶型结凝胶型结构，具有构，具有粘弹性和触变性粘弹性和触变性，故亦，故亦称弹性溶胶。称弹性溶胶。溶溶凝胶结构凝胶结构1 1 沥青基础知识沥青基础知识1.3 石油沥青的结构石油沥青的结构道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1 1 沥青基础知识沥青基础知识1.3 石油沥青的结构石油沥青的结构（3）凝胶结构：）凝胶结构：沥青质较多，油分和树脂较少。沥青质较多，油分和树脂较少。胶团间
31、有引力形成立体网状，地胶团间有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间，沥青质分散在网格之间，这种结这种结构的特点是弹性和粘性较高，构的特点是弹性和粘性较高，在在外力作用下弹性效应明显。外力作用下弹性效应明显。温度温度敏感性较小，流动性、塑性低。敏感性较小，流动性、塑性低。氧化沥青多属于凝胶结构。氧化沥青多属于凝胶结构。凝胶结构凝胶结构道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料1.3.2 胶体结构类型的判定胶体结构类型的判定 胶体结构类型与沥青路用性能之间有密切的关系，胶体结构类型与沥青路用性能之间有密切的关系，一般工程中用针入度指数一般工程中用针入度指数PI划分沥青的胶体结构：
32、划分沥青的胶体结构：PI+2 凝胶型凝胶型 -2PI+2 溶溶-凝胶型凝胶型1 1 沥青基础知识沥青基础知识1.3 石油沥青的结构石油沥青的结构道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质物理性质：物理性质：密度、热胀系数、介电常数密度、热胀系数、介电常数石油沥青的路用性能：石油沥青的路用性能：粘滞性、低温性、感温性粘滞性、低温性、感温性 耐久性、粘附性、安全性耐久性、粘附性、安全性 2.1.1 密度密度 沥青密度是在规定温度下单位体积所具有的质沥青密度是在规定温度下单位体积所具有的质量，单位为量，单位为t/m3或或g/cm3，我国现行试
33、验方法规定的温度条件，我国现行试验方法规定的温度条件为为15。也可用相对密度表示，相对密度是指在规定温度下，。也可用相对密度表示，相对密度是指在规定温度下，沥青质量与同体积的水质量之比值。沥青质量与同体积的水质量之比值。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质2.1.2 体膨胀系数体膨胀系数 沥青体积膨胀系数是当温度上升时，沥青材料的体积发生沥青体积膨胀系数是当温度上升时，沥青材料的体积发生膨胀。对于沥青与储罐的设计和沥青作为填缝、密封材料是膨胀。对于沥青与储罐的设计和沥青作为填缝、密封材料是十分重要的数据，与沥青路面的路用性能也有密
34、切的关系，十分重要的数据，与沥青路面的路用性能也有密切的关系，体膨胀系数越大，沥青路面在夏季易泛油，冬季因收缩而产体膨胀系数越大，沥青路面在夏季易泛油，冬季因收缩而产生裂缝。生裂缝。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质2.2 路用性能路用性能2.2.1 粘滞性粘滞性 沥青材料在外力作用下，沥青粒子产生相互位移的抵抗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。沥青的粘性通过粘度表示，粘度是沥青剪切变形的能力。沥青的粘性通过粘度表示，粘度是沥青标号划分的主要依据。标号划分的主要依据。25，100g荷重标准针，荷重标
35、准针，5s深入试样中的深度，单位为深入试样中的深度，单位为1/10mm。读出针入度值。读出针入度值。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质 沥青的粘度随温度而变化，变化的幅度很大，因而需采用沥青的粘度随温度而变化，变化的幅度很大，因而需采用不同的仪器和方法来测定。为了确定沥青不同的仪器和方法来测定。为了确定沥青60粘度分级，国粘度分级，国际上普遍采用际上普遍采用真空减压毛细管粘度计真空减压毛细管粘度计测定其动力粘度测定其动力粘度(pas)，还有还有布洛克菲尔德粘度计方法布洛克菲尔德粘度计方法用以测定其表观粘度。用以测定其表观粘度。这
36、些测定粘度的方法，都是采用仪器为绝对粘度单位的粘这些测定粘度的方法，都是采用仪器为绝对粘度单位的粘度计，也可以称为度计，也可以称为绝对粘度法绝对粘度法。另一类则采用一些经验的方。另一类则采用一些经验的方法测定试验单位粘度，如恩格拉粘度计法，赛氏粘度计法。法测定试验单位粘度，如恩格拉粘度计法，赛氏粘度计法。道路沥青标准粘度计法等。此外，针入度试验也可表征沥青道路沥青标准粘度计法等。此外，针入度试验也可表征沥青的相对粘度。的相对粘度。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验 测定沥青或其它石油测定沥青或其它石油产品在一定温
37、度、容积产品在一定温度、容积的条件下，从恩格拉粘的条件下，从恩格拉粘度计流出的时间（秒）度计流出的时间（秒）与蒸馏水在与蒸馏水在25时流出时流出的时间（秒）之比，即的时间（秒）之比，即为沥青或其它石油产品为沥青或其它石油产品的恩格拉粘度，单位为的恩格拉粘度，单位为恩格拉度。恩格拉度。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料 在规定条件下，一定体在规定条件下，一定体积的试样从赛波特粘度计积的试样从赛波特粘度计流出所需要的时间，以流出所需要的时间，以s为为单位。赛氏粘度分为赛氏单位。赛氏粘度分为赛氏通用粘度（以通用粘度（以SUV表示）表示）和赛氏重油粘度（以和赛氏重油粘度（以SFV
38、表示）表示）恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验恩格拉黏度计法和赛波特黏度试验道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料 概念：概念：是国际上普遍采用测定粘稠沥青稠度的一种方法，也是国际上普遍采用测定粘稠沥青稠度的一种方法，也是划分沥青标号采用的一项指标。是划分沥青标号采用的一项指标。试验方法：试验方法：是沥青材料在规定的温度条件下，以规定质量的是沥青材料在规定的温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青式样的深度，以标准针经过规定时间贯入沥青式样的深度，以0.1mm计。计。试验条件：试验条件：针入度以针入度以Pt,m,t表示，表示，P表示针入度，脚标表示试表示针入度，脚标表示
39、试验条件，其中验条件，其中T为试验温度，为试验温度，m为标准针（包括连杆及砝码）为标准针（包括连杆及砝码）的质量，的质量，t为贯入时间。我国现行试验法（为贯入时间。我国现行试验法（T060493）规定：）规定：常用的试验条件为常用的试验条件为P25,100g,5s。此外，在计算针入度指数时，针。此外，在计算针入度指数时，针入度试验温度常为入度试验温度常为5，15，25，35等，但标准针质量等，但标准针质量和贯入时间仍为和贯入时间仍为100g和和5s。2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料 指标特性：针入度值愈大，指标特性：针入度值愈
40、大，表示沥青愈软（稠度愈小）。表示沥青愈软（稠度愈小）。实质上，针入度是测量沥青稠实质上，针入度是测量沥青稠度的一种指标。通常稠度高的度的一种指标。通常稠度高的沥青，其粘度亦高。沥青，其粘度亦高。2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料小结：小结：(1)针入度值愈大，表示沥青愈软针入度值愈大，表示沥青愈软(稠度愈小稠度愈小)。(2)针入度是测定沥青稠度的一种指标。通常稠度高的沥青，其针入度是测定沥青稠度的一种指标。通常稠度高的沥青，其粘度亦高。由于沥青结构的复杂性，近年来，欧洲某些国家将沥青粘度亦高。由于沥青结构的复杂性，近年来，欧洲
41、某些国家将沥青针入度分级改为粘度分级。针入度分级改为粘度分级。(3)针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，而针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，而则是则是沥青达到规定条件粘度时的温度。所以沥青达到规定条件粘度时的温度。所以既是反映沥青材料热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量度。稳定性的一个指标，也是沥青条件粘度的一种量度。2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料2.2.2 低温性能低温性能(延性延性&脆性脆性)沥青的低温性能与沥青路面的低温抗裂性有密切的关系，沥青的低温性能与沥青路面的低温抗裂性有密切的
42、关系，沥青的低温延性与低温脆性是重要的性能，多以沥青的沥青的低温延性与低温脆性是重要的性能，多以沥青的低温低温延度试验延度试验和和脆点试验脆点试验来表征。来表征。(1)延性：沥青的延性是指当其受到外力的拉伸作用时，所延性：沥青的延性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，是沥青的内聚力的衡量，通常能承受的塑性变形的总能力，是沥青的内聚力的衡量，通常是用延度作为条件延性指标来表征。是用延度作为条件延性指标来表征。将沥青试样制成将沥青试样制成8字形标准试件（最小断面字形标准试件（最小断面1cm2），在规定），在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，以拉伸速度和规定温度下拉断时的长
43、度，以cm计，称为延度。计，称为延度。沥青的延度采用延度仪来测度。沥青的延度采用延度仪来测度。2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料沥青延度试验沥青延度试验道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质 (2)脆性脆性 概念：概念：沥青材料在低温下受到瞬时荷载作用时，常表现为沥青材料在低温下受到瞬时荷载作用时，常表现为脆性破坏。采用脆性破坏。采用A弗拉斯脆点作为条件脆性指标来表征。弗拉斯脆点作为条件脆性指标来表征。脆度：脆度：是测量沥青在低温不引起破坏时的温度。通常采用是测量沥青
44、在低温不引起破坏时的温度。通常采用A弗拉斯脆点试验方法可以求出沥青达到临界硬度发生开裂弗拉斯脆点试验方法可以求出沥青达到临界硬度发生开裂时的温度作为条件脆性指标。时的温度作为条件脆性指标。2.2.3 感温性感温性 沥青是复杂的胶体结构，粘度随温度的不同而产生明显沥青是复杂的胶体结构，粘度随温度的不同而产生明显的变化，这种粘度随温度变化的感应性称为感温性。的变化，这种粘度随温度变化的感应性称为感温性。石油沥青的石油沥青的“三大指标三大指标”：针入度、软化点和延度：针入度、软化点和延度道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质 软化点的数值
45、随所采用的仪器不同而异，我国现行试验（软化点的数值随所采用的仪器不同而异，我国现行试验（T 0604-93）是采用环与球法软化点。该法是沥青试样注于内径为）是采用环与球法软化点。该法是沥青试样注于内径为18.9mm的铜环中，环上置一重的铜环中，环上置一重3.5g的钢球，在规定的加热温度（的钢球，在规定的加热温度（5/min）下进行加热，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，使沥青下进行加热，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，使沥青产生产生25.4mm垂度（即接触底板）时的温度，称为软化点，以垂度（即接触底板）时的温度，称为软化点，以计。计。道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材
46、料沥青材料 指标特性：指标特性：研究认为，多种沥青在软化点时的粘度约为研究认为，多种沥青在软化点时的粘度约为1200Pas或相当于针入度值为或相当于针入度值为800（0.1mm）。软化点试验）。软化点试验实际上是测量沥青在一定外力（钢球）作用下开始产生流实际上是测量沥青在一定外力（钢球）作用下开始产生流动并达到一定变形时的温度，可以认为软化点是一种人为动并达到一定变形时的温度，可以认为软化点是一种人为的的“等粘温度等粘温度”。由此可见，针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，由此可见，针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，而软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。所以软化而软化点则是沥青达到
47、规定条件粘度时的温度。所以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量度。粘度的一种量度。2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料 针入度指数针入度指数(PI)：是应用针入度和软化点的试验结果来表征沥：是应用针入度和软化点的试验结果来表征沥青感温性的一种指标。同时也可采用针入度指数值来判别沥青的青感温性的一种指标。同时也可采用针入度指数值来判别沥青的胶体结构状态。胶体结构状态。根据已知的针入度值根据已知的针入度值 P25，100g，5s(1/10mm)和软化点和软
48、化点TR&B()，并，并假设软化点时的针入度值为假设软化点时的针入度值为800(1/10mm)，可建立针入度温度，可建立针入度温度感应性系数公式：感应性系数公式：式中：式中：P 25，100g，5s 在在25，100g，5s条件下测定的针入度值条件下测定的针入度值，(1/10mm)；TR&B 环球法测定的软化点，环球法测定的软化点，；A 感温系数感温系数另外的评价方法：针入度指数法另外的评价方法：针入度指数法25lg800lg&5,100,250BRsgCTPA道路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料实用公式实用公式1050130API 针入度指数针入度指数(PI)值愈大，表示
49、沥青的感温性愈低。通常按值愈大，表示沥青的感温性愈低。通常按PI来评价沥青的感温性时，要求沥青的来评价沥青的感温性时，要求沥青的PI11之间。之间。2.2.4 粘附性粘附性 沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久沥青与集料的粘附性直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。常用的评价方法是：水煮法和水浸法、光电分光光度法。性。常用的评价方法是：水煮法和水浸法、光电分光光度法。2.2.5 耐久性耐久性 影响沥青耐久性主要有：大气影响沥青耐久性主要有：大气(氧氧)、日照、日照(光光)、温度、温度(热热)、雨雪雨雪(水水)、环境、环境(氧化剂氧化剂)以及交通以及交通(应力应力)等因素。等因素。道
50、路工程材料道路工程材料 第二章第二章 沥青材料沥青材料2.2.5 耐久性耐久性 2 2 石油沥青的技术性质石油沥青的技术性质石油沥青的老化石油沥青的老化 沥青在自然因素作用下，产生不可逆的化学变化，导致沥青在自然因素作用下，产生不可逆的化学变化，导致路用性能劣化，称之为老化。路用性能劣化，称之为老化。沥青老化后，在物理力学性质方面，表现为沥青老化后，在物理力学性质方面，表现为针入度减针入度减少，延度降低，软化点升高，绝对粘度提高，脆点降低少，延度降低，软化点升高，绝对粘度提高，脆点降低等。等。在化学组分含量方面，表现为在化学组分含量方面，表现为饱和分变化较少，芳香分明显饱和分变化较少，芳香分明
