1、内容介绍内容介绍一、概述一、概述二、石油沥青二、石油沥青三、改性沥青三、改性沥青四、沥青混凝土四、沥青混凝土第一节第一节 概述概述一、沥青材料的定义与分类一、沥青材料的定义与分类（一）定义（一）定义 沥青是一种沥青是一种有机胶凝材料有机胶凝材料，是由多种有机物构成的极其，是由多种有机物构成的极其复杂的碳氢化合物和碳氢化合物与氧、氮、硫的衍生物所组复杂的碳氢化合物和碳氢化合物与氧、氮、硫的衍生物所组成的混合物。成的混合物。常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或粘稠性液体，常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或粘稠性液体，能溶于多种有机溶剂，几乎不溶于水，属于憎水材料。能溶于多种有机溶剂，几乎不溶于水
2、，属于憎水材料。沥青材料同水泥材料一样，是建筑、交通、水利等工程沥青材料同水泥材料一样，是建筑、交通、水利等工程领域中使用最广泛的建筑材料。领域中使用最广泛的建筑材料。（二）分类沥青天然沥青煤沥青石油沥青石油沥青地沥青焦油沥青木沥青泥炭沥青页岩沥青 主要作为防水、防潮、防腐蚀材料，用于屋面或地下防水工程、防腐蚀工程、铺筑道路以及贮水池、浴池及桥梁等防水防潮层。（石油沥青）二、沥青建筑材料二、沥青建筑材料沥青具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性，以及它与矿物材沥青具有良好的防水、抗渗、耐化学侵蚀性，以及它与矿物材料有较强的粘接力、塑性和能抗冲击荷载的作用，在工程上应料有较强的粘接力、塑性和能抗冲击
3、荷载的作用，在工程上应用面极大，用途很广。用面极大，用途很广。为了使沥青满足一定的性能需求，工程上使用的沥青材料为了使沥青满足一定的性能需求，工程上使用的沥青材料通常都是通常都是改性沥青和沥青混合料。改性沥青和沥青混合料。p掺树脂、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂）p采取对沥青轻度氧化加工等措施改善沥青或沥青混合料的性能。机理：一是改性剂均匀分布形成空间网络结构；二是改变化学组成。（一）（一）改性沥青改性沥青按工程需要的物理特性，用工厂生产出的按工程需要的物理特性，用工厂生产出的沥青材料进行人工改造，使其满足工程要沥青材料进行人工改造，使其满足工程要求的沥青材料。常见的改性沥青产品有求的
4、沥青材料。常见的改性沥青产品有沥沥青基防水卷材、沥青胶青基防水卷材、沥青胶等。等。（二）（二）沥青混合料沥青混合料 沥青混合料是沥青与级配合适的矿物质材料拌和均匀配制沥青混合料是沥青与级配合适的矿物质材料拌和均匀配制成建筑沥青材料。常见的混合料有成建筑沥青材料。常见的混合料有沥青混凝土、沥青砂浆及沥沥青混凝土、沥青砂浆及沥青嵌缝油膏青嵌缝油膏等。等。第二节第二节 石油沥青石油沥青 石油沥青是石油原油经蒸馏等方法提炼出各种轻质油（如石油沥青是石油原油经蒸馏等方法提炼出各种轻质油（如汽油、柴油等）及润滑油以后的汽油、柴油等）及润滑油以后的残留物残留物或经或经再加工再加工而得到的产而得到的产品。品。
5、一、石油沥青的组成与结构一、石油沥青的组成与结构（一）石油沥青的组分（一）石油沥青的组分 石油沥青由于其化学成分复杂，为便于分析和使用，常将其物理、化学性质相近的成分归为若干组，称为组分。不同的组分对沥青性质的影响不同。组分划分方法通常有三组分法和四组分法两种。三组分法三组分法：分为油分、树脂和沥青质三个组分。p油分使沥青的流动性好，降低沥青的粘度和软化点；p树脂含量越多，石油沥青的延度和粘接力等性能越好；p沥青质含量越多，则软化点越高，粘性越大，也越硬脆。此外，沥青中常含有一定量的固体石蜡，是石油沥青的有害成分，会增大沥青对温度的敏感性。（高温软化，低温析晶）PI-2 溶胶型沥青软化点 脆点
6、不同的组分对沥青性质的影响不同。不同的组分对沥青性质的影响不同。1将不同油石比（或含油量）的马歇尔试验的所有指标点绘于图上：稳定性指标可用热稳定性系数、斜坡流淌值或马歇尔稳定度和流值来表示。拌制沥青混合料，需解决以下问题：树脂能在沥青质颗粒的表面形成薄膜，从而构成以沥青质为胶核，周围吸附有部分树脂和油分的胶团，而无数胶团分散在油分中形成胶体结构。软化点TR&B 单位 （表征沥青热稳定性）一、沥青混凝土的组合结构动态剪切流变仪（DSR）法二、最佳沥青用量的确定b沥青的相对密度(25/25),无量纲沥青混凝土的水稳定性主要决定于沥青材料性能、骨料与沥青材料的粘接力及沥青混凝土的孔隙率等。（4）确定
7、OAC（5）（6）检验OAC；2）测定物理指标：毛体积相对密度等，计算空隙率、沥青饱和度等Brookfield粘度计法沥青混凝土中的矿质材料包括粗骨料、细骨料和填料。已知条件：不同温度下的针入度（Pi、Ti）（2组以上）四组分法四组分法：饱和分饱和分S芳香分芳香分A胶质胶质R沥青质沥青质At组分组分分子量分子量高温高温粘度粘度低温低温变形能力变形能力化学化学稳定性稳定性饱和分饱和分S500700芳香分芳香分A3002000胶质胶质R100050000沥青质沥青质At1000100000（二）石油沥青的胶体结构（二）石油沥青的胶体结构 沥青组分含量及化学结构不同，则形成不同类型的胶体结构。沥青组
8、分含量及化学结构不同，则形成不同类型的胶体结构。把沥青中的把沥青中的油分和树脂油分和树脂归为归为可溶质可溶质，因为它们可以相互溶解。，因为它们可以相互溶解。树脂能在沥青质颗粒的表面形成薄膜，从而构成以沥青质为胶核，树脂能在沥青质颗粒的表面形成薄膜，从而构成以沥青质为胶核，周围吸附有部分树脂和油分的周围吸附有部分树脂和油分的胶团胶团，而无数胶团，而无数胶团分散分散在在油分中油分中形形成胶体结构。成胶体结构。根据沥青中沥青质和可溶质的相对比例不同，胶体结构可分根据沥青中沥青质和可溶质的相对比例不同，胶体结构可分为为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种结构。三种结构。1、溶胶型溶胶型
9、可溶质较多，沥青质很少，胶团可溶质较多，沥青质很少，胶团全部分散。全部分散。具有较好的流动性和具有较好的流动性和塑性塑性，较强的裂缝自愈能力，但，较强的裂缝自愈能力，但对温度的敏感性高，温度稳定性对温度的敏感性高，温度稳定性差。差。2、凝胶型凝胶型 可溶质较少，沥青质含量可溶质较少，沥青质含量很大，胶团相互接触，形成不很大，胶团相互接触，形成不规则的空间网络结构，胶团规则的空间网络结构，胶团移移动比较困难动比较困难。具有明显的弹性具有明显的弹性和粘性和粘性，流动性和塑性较低，流动性和塑性较低，对温度敏感性低，温度稳定性对温度敏感性低，温度稳定性高。高。3、溶凝胶型溶凝胶型 介于溶胶和凝胶之间的
10、结构，部分胶团相互接触，这介于溶胶和凝胶之间的结构，部分胶团相互接触，这种胶体结构的沥青在常温下变形时，最初有明显的弹性，种胶体结构的沥青在常温下变形时，最初有明显的弹性，但变形增大到一定程度后，则为粘性流体。大多数优质道但变形增大到一定程度后，则为粘性流体。大多数优质道路沥青就是这种类型。路沥青就是这种类型。矿粉：石灰石磨石粉，粒度范围符合技术要求，无团粒结块，视密度2580kg/m3。乳化法是将沥青颗粒（16m）分散在含有表面活性物质（如乳化剂、稳定剂）的水溶液中，形成稳定乳状液的新型沥青材料。5min，再加入加热后的矿粉，继续由logP=AT+K：公路沥青路面施工技术规范 JTG F40
11、-20042筛分分级热料（水洗法）表观密度 含水量 粒径范围 外观2矿粉直接从包装袋中取样。1根据上述方法确定的热料比例，按照目标配合比的1取样各种集料，此处取样的集料为热料，是经热料仓2计算矿料的合成表观相对密度（sa）t试验沥青含量条件下实测的混合料5）配合比设计检验：（1）各种使用性能的检验，（2）高温稳定性检验，（3）水稳定性检验，（4）低温抗裂性能检验，（5）渗水系数检验（1）沥青材料：可供应50号、70号和90号的道路石油沥青，经检验技术性能均符合要求。目标配合比设计步骤路面沥青用残留稳定度、粘附性指标评定。常温下呈黑色或黑褐色的固体、半固体或粘稠性液体，能溶于多种有机溶剂，几乎不
12、溶于水，属于憎水材料。（二）取样各种集料筛分（水洗法）沥青混凝的抗裂性主要取决于沥青的性质和用量、矿质混合料的级配以及填充料与沥青用量的比值。沥青混凝土的水稳定性主要决定于沥青材料性能、骨料与沥青材料的粘接力及沥青混凝土的孔隙率等。T1标号较高沥青的软化点，；PS各种矿料占沥青混合料总质量的百二、石油沥青的技术性质二、石油沥青的技术性质（一）粘滞性（一）粘滞性 粘滞性又称粘性或稠度，是粘滞性又称粘性或稠度，是反映沥青材料在外力作用下，沥反映沥青材料在外力作用下，沥青颗粒之间产生互相位移时抵抗便携的能力青颗粒之间产生互相位移时抵抗便携的能力，是沥青材料的一，是沥青材料的一项重要物理力学性质。项重
13、要物理力学性质。液态石油沥青的粘滞性使用液态石油沥青的粘滞性使用粘度粘度表示，粘度是现代沥青等表示，粘度是现代沥青等级划分的主要依据。级划分的主要依据。VFAHdv =Ady 牛顿流体:是指在受力后极易变形，且切应力与变形速率成正比的低粘性流体。F PaA （）dv sdy 1（）由于液体的粘性将此力层层传递，各层液体也相应运动，形成速度梯度du/dr，称剪切速率，以r表示。Pa S （）：动力粘度系数（简称粘度）凡不同于牛顿流体的都称为非牛顿流体。/Tv 在运动状态下测定沥青粘度时，考虑到密度的影响，动力粘度可以用运动粘度T来表示，即沥青在某一温度下的动力粘度与同温度下的沥青密度之比。牛顿液
14、体牛顿液体粘度粘度（单位：（单位：Pas）非牛顿液体非牛顿液体视粘度或表观粘度视粘度或表观粘度运动粘度和动力粘度运动粘度和动力粘度r/*c *：表观粘度（PaS）c：复合流动系数，评价沥青流变性质的指标。l绝对粘度的测定方法绝对粘度的测定方法毛细管法（奥氏粘度计）真空减压毛细管法，60动力粘度Brookfield粘度计法动态剪切流变仪（DSR）法l条件粘度的测定方法条件粘度的测定方法标准粘度计法针入度法软化点法在严格控制温度和真空度的条件下，测定一定体积沥青被吸过毛细管所需要的时间在严格控制温度和真空度的条件下，测定一定体积沥青被吸过毛细管所需要的时间l真空减压毛细管法真空减压毛细管法试验原理
15、 沥青试样在测定温度下的动力黏 度（Pas）；K黏度计常数；t对应的流动时间（s）。Brookfield粘度计法 可用于测定道路沥青 在45以上温度范围内表观粘度。对于牛顿流体其计算公式为：对于非牛顿流体，上式中的 可表述为：条件粘度测定方法条件粘度测定方法标准粘度计法标准粘度计法CT,d单位单位s针入度法针入度法PT,m,t单位单位0.1mm软化点软化点TR&B单位单位（表征沥青热稳定性表征沥青热稳定性）针入度是等温粘度针入度是等温粘度软化点是等粘温度软化点是等粘温度1.标准粘度标准粘度规定的温度条件下，通过规定的流孔直规定的温度条件下，通过规定的流孔直径，流出径，流出50mL体积所需时间，
16、体积所需时间，以以s为单为单位位。如：如：C25，5=100表示：试验温度表示：试验温度25，流孔直径流孔直径5mm，时间时间100s。2、针入度、针入度 针入度是指在一定温度条件下的条件粘度，用标准试针针入度是指在一定温度条件下的条件粘度，用标准试针垂直贯入沥青试件的深度表示，单位以垂直贯入沥青试件的深度表示，单位以0.1mm计。计。针入度针入度开始时开始时5s后后沥青材料沥青材料（25）针入度标准试验规定：温度针入度标准试验规定：温度25，标准针重标准针重100g，贯入时间，贯入时间5s，表示为，表示为P（25，100g，5s）。针入度越大，）。针入度越大，粘度越小，沥青越软。试验时选定可
17、粘度越小，沥青越软。试验时选定可不同的条件研究沥青粘度与温度的关不同的条件研究沥青粘度与温度的关系，如系，如P（0，200g，60s）。）。针入度法测定粘稠沥青针入度示意图 在规定温度条件下，以规定在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度，以贯入沥青试样的深度，以0.1mm为单位为单位如：如：P25,100,5=60表示：试验温度表示：试验温度25荷载质量荷载质量100g历时历时5s贯入沥青深度贯入沥青深度6mm粘度变化粘度变化二、石油沥青的技术性质二、石油沥青的技术性质（一）粘滞性（一）粘滞性（二）耐热性（二）耐热性 沥青的耐热性是指粘稠的石
18、油沥青在高温下不软化、沥青的耐热性是指粘稠的石油沥青在高温下不软化、不流淌的特性。耐热性常用软化点表示。不流淌的特性。耐热性常用软化点表示。1、软化点、软化点 软化点是沥青从固态转变为液态时达到某特定粘性软化点是沥青从固态转变为液态时达到某特定粘性流动状态时的温度，通常用流动状态时的温度，通常用环球法环球法来测定。来测定。将沥青注入标准铜环内制成试将沥青注入标准铜环内制成试件，试件中央放一质量为件，试件中央放一质量为3.5g的钢的钢球，并至于水（或甘油）中，以球，并至于水（或甘油）中，以5/min速率加热至沥青软化下垂速率加热至沥青软化下垂至规定距离至规定距离25.4mm时的温度，即时的温度，
19、即为沥青软化点，以为沥青软化点，以为单位。为单位。25.4mm3）当量软化点（T800）和当量脆点值（T1.1根据道路等级、路面类型和结构层位确定沥青混凝土的矿质混合料的级配范围。1将不同油石比（或含油量）的马歇尔试验的所有指标点绘于图上：wx合成矿料的吸水率,%软化点 脆点 非牛顿液体视粘度或表观粘度二、最佳沥青用量的确定4维修简单，旧沥青混合料可再生利用。DA沥青膜有效厚度,m（1）如果所选择的沥青用量范围二、最佳沥青用量的确定85，路面沥青混凝土的残留稳定度应不小于0.2）确定矿质混合料的级配范围Pb试验采用的沥青含量,%3%三组沥青用量成型马歇尔试件T1标号较高沥青的软化点，；树脂能在
20、沥青质颗粒的表面形成薄膜，从而构成以沥青质为胶核，周围吸附有部分树脂和油分的胶团，而无数胶团分散在油分中形成胶体结构。两方面的设计，二者有何区别？大多数优质道路沥青就是这种类型。（2）若密度或稳定度没有出现峰SA集料的比表面积,m2kg二、沥青混凝土的技术特性软化点测试示意图 固态固态 液态液态硬化点硬化点 滴落点滴落点T R&B()条件粘度条件粘度粘度变化粘度变化软化点高，说明沥青能够的软化点高，说明沥青能够的耐热性能好，但软化点过高，耐热性能好，但软化点过高，不易加工；软化点低的沥青，不易加工；软化点低的沥青，夏季易产生变形，甚至流淌。夏季易产生变形，甚至流淌。2、脆性、脆性 脆点是在温度
21、下降过程中，沥青材料由脆点是在温度下降过程中，沥青材料由粘塑性粘塑性状态转变为弹脆性状态状态转变为弹脆性状态的温度。的温度。脆点测试方法是将沥青在脆点测试方法是将沥青在40mm20mm金属片上涂金属片上涂成厚成厚0.15mm的薄膜，将其装在弯曲器上放入冷却溶的薄膜，将其装在弯曲器上放入冷却溶液中，以液中，以1/min的冷却速度降温，同时使试件以每的冷却速度降温，同时使试件以每分钟分钟11次的频率进行变曲，沥青薄膜开始出现裂纹时次的频率进行变曲，沥青薄膜开始出现裂纹时的温度即为脆点。的温度即为脆点。沥青的三态：流动沥青的三态：流动橡胶橡胶玻璃玻璃软化点软化点脆点脆点（三）温度稳定性（三）温度稳定
22、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，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，反反映石油沥青对温度的敏感程度映石油沥青对温度的敏感程度。温度温度TlgPlogP=AT+KA A针入度温度感应性系数针入度温度感应性系数1)针入度温度关系针入度温度关系A A值的确定方法？值的确定方法？温度温度TlgP25P25TR&BPR&B6001000lg(,100,5)lg(25,100,5)25tgsPCgsAt软软lgPlgP1lgP2t2(25)t1(t软软)t（2）针入度指数的确定：）针入度指数的确定：通常以通常以针入度指数针入度指数（PI）作为沥青温度稳定）作为沥青温度
23、稳定性的指标。性的指标。PI 值越大，沥青温度稳定性越好。值越大，沥青温度稳定性越好。数组（数组（P Pi i,T,Ti i）进行回归进行回归255s 100g,25lg800lg B&RTPA2121lglg TTPPA1050130PIA已知条件：不同温度下的针入度（已知条件：不同温度下的针入度（Pi、Ti）（）（2组以上）组以上）或针入度与软化点或针入度与软化点计算方法计算方法计算计算A值值PI查图查图1050130PIA3）当量软化点（）当量软化点（T800）和当量脆点值（）和当量脆点值（T1.2）由由logP=AT+K：P800P1.24）针入度指数与胶体结构的关系）针入度指数与胶体
24、结构的关系PI+2凝胶型沥青凝胶型沥青PI=-2+2溶凝胶型沥青溶凝胶型沥青 9031.2log800800AKAKT 0792.0log1.2 1.2AKAKT（四）塑性（四）塑性 塑性是指沥青在外力的作用下产生变形而不破坏，除去塑性是指沥青在外力的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的性质。外力后仍能保持变形后的形状的性质。塑性较好的沥青在常温下产生裂缝时，因为有粘塑性而塑性较好的沥青在常温下产生裂缝时，因为有粘塑性而可自行愈合，故塑性还反映了沥青开裂后的自愈能力。可自行愈合，故塑性还反映了沥青开裂后的自愈能力。沥沥青之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上决青之
25、所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上决定于沥青这种性质。定于沥青这种性质。同时，因沥青有一定的吸收冲击振动载荷的能力，并能同时，因沥青有一定的吸收冲击振动载荷的能力，并能减少摩擦时的噪音，故是一种优良的道路路面材料。减少摩擦时的噪音，故是一种优良的道路路面材料。沥青的塑性可用沥青的塑性可用延伸度（延度）延伸度（延度）来表示。来表示。在一定温度下，将沥青标准试件以一定的拉伸速度在一定温度下，将沥青标准试件以一定的拉伸速度延伸，试件拉断是延伸的长度即为延度，以延伸，试件拉断是延伸的长度即为延度，以cm计。通计。通常使用的试验条件为温度常使用的试验条件为温度25、拉伸速度、拉伸速度50mm
26、/min。延度越大，塑性越好延度越大，塑性越好。（五）大气稳定性（耐久性）（五）大气稳定性（耐久性）大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等环大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等环境因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，它反映了沥青的境因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，它反映了沥青的耐久性。耐久性。大气稳定性可用沥青的蒸发减量及针入度变化来表示，大气稳定性可用沥青的蒸发减量及针入度变化来表示，即试样在即试样在160温度加热蒸发温度加热蒸发5h后的质量损失百分率和蒸发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。前后的针入度比两项指标来表示。100沥青试样原质量沥青试样加
27、热后的质量蒸发损失沥青试样原质量100沥青试样加热后针入度针入度比沥青试样原针入度蒸发损失率越小，针入度比越大，则沥青的大气稳定性越好。蒸发损失率越小，针入度比越大，则沥青的大气稳定性越好。（六）（六）其他性能其他性能l溶解度溶解度 石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或笨中溶解的百分率，石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或笨中溶解的百分率，以表示沥青中有效物质含量，即纯净程度。不溶解的物以表示沥青中有效物质含量，即纯净程度。不溶解的物质会降低沥青的性能，应加以限制。质会降低沥青的性能，应加以限制。l闪点闪点 加热沥青至初次闪火（有蓝色闪光）时的沥青温度。加热沥青至初次闪火（有蓝色闪光）时的沥青温度。l燃点
28、或着火点燃点或着火点 加热沥青，并与火接触能持续燃烧加热沥青，并与火接触能持续燃烧5秒以上时的温度。秒以上时的温度。第三节第三节 沥青改性方法沥青改性方法 为使沥青能满足工程要求，对从工厂生产的沥青材料通常为使沥青能满足工程要求，对从工厂生产的沥青材料通常要进行改性，使其具有一定的物理性质，如弹性、塑性、粘性、要进行改性，使其具有一定的物理性质，如弹性、塑性、粘性、强度和温度稳定性等。石油沥青的改性方法主要有强度和温度稳定性等。石油沥青的改性方法主要有掺配法、乳掺配法、乳化法和填充法化法和填充法。一、掺配法一、掺配法 掺配法是指当石油沥青的技术性质（如针入度或软化点）掺配法是指当石油沥青的技术
29、性质（如针入度或软化点）不能满足工程要求时，可通过用不同的沥青进行掺配而改变沥不能满足工程要求时，可通过用不同的沥青进行掺配而改变沥青的物理特性。青的物理特性。掺配料应选用表面张力相近和化学性质相近的同产源沥掺配料应选用表面张力相近和化学性质相近的同产源沥青，以保证沥青胶体结构的均匀性。青，以保证沥青胶体结构的均匀性。两种沥青掺配时可先绘制掺配比两种沥青掺配时可先绘制掺配比软化点软化点曲线，通常按直线曲线，通常按直线法估算掺配量。法估算掺配量。T2TT1T2Q1Q201000100软软化化点点掺配量掺配量2121T-TQ=100%T-T21Q=100-QQ1标号较高沥青的掺量，；标号较高沥青的
30、掺量，；Q2标号较低沥青的掺量，；标号较低沥青的掺量，；T掺配后沥青的软化点，掺配后沥青的软化点，；T1标号较高沥青的软化点，标号较高沥青的软化点，；T2标号较低沥青的软化点，标号较低沥青的软化点，。目标配合比设计步骤将沥青注入标准铜环内制成试件，试件中央放一质量为3.Brookfield粘度计法（3）沥青混合料及基层用集料用水洗法试验。4最佳沥青用量OAC=（OAC1+OAC2）2（2）确定沥青混合料的最大理论相对密度（ti）b沥青的相对密度(25/25),无量纲沥青混凝土的水稳定性主要决定于沥青材料性能、骨料与沥青材料的粘接力及沥青混凝土的孔隙率等。非经注明，测定沥青密度的标准水温为15。
31、A针入度温度感应性系数目标配合比设计步骤路面沥青用残留稳定度、粘附性指标评定。软化点低的沥青，夏季易产生变形，甚至流淌。Q2标号较低沥青的掺量，；1该高速公路沥青路面为三层式结构的上面层；目标配合比设计步骤如下：VFA试件的有效沥青饱和度,%1、2 n各种矿料相应的配合比设计方法：规范采用马歇尔试验配合比设计方法，适用于密级配沥青混凝土及沥青稳定碎石混合料。（四）最佳沥青用量确定二、最佳沥青用量的确定二、乳化法二、乳化法 乳化法是将沥青颗粒（乳化法是将沥青颗粒（16m）分散在含有表面活性）分散在含有表面活性物质（如乳化剂、稳定剂）的水溶液中，形成稳定乳状液物质（如乳化剂、稳定剂）的水溶液中，形
32、成稳定乳状液的新型沥青材料。的新型沥青材料。l种类种类 根据所用乳化剂不同有：l阴离子型l阳离子型l胶体乳液l制作方法制作方法 l加热后直接乳化l用溶剂溶解后乳化l用途用途 l可涂刷或喷涂在表面上作为防潮或防水层；l用于拌制冷用沥青砂浆或混凝土。1、乳化原理、乳化原理水是极性分子，沥青是非极性分子，两者不能互相溶合。水是极性分子，沥青是非极性分子，两者不能互相溶合。当微小沥青颗粒分散在水中时，形成的沥青水分散体系当微小沥青颗粒分散在水中时，形成的沥青水分散体系不稳定，沥青颗粒会自动聚集，最后与水分离。不稳定，沥青颗粒会自动聚集，最后与水分离。当水中含有乳化剂时，乳化剂的活性作用使其在沥当水中含
33、有乳化剂时，乳化剂的活性作用使其在沥青颗粒和水粒两相界面上产生强烈的吸附作用，形成了青颗粒和水粒两相界面上产生强烈的吸附作用，形成了吸附层。吸附层中极性基团与水分子牢固结合形成水膜，吸附层。吸附层中极性基团与水分子牢固结合形成水膜，非极性基团与沥青结合形成乳化膜。非极性基团与沥青结合形成乳化膜。水水水膜水膜沥青颗粒沥青颗粒乳化剂乳化剂乳化剂极性端乳化剂极性端乳化剂非极性端乳化剂非极性端2、乳化剂的种类、乳化剂的种类沥青乳化剂主要有沥青乳化剂主要有有机和无机有机和无机两大类。两大类。有机乳化剂包括有机乳化剂包括阴离子乳化剂阴离子乳化剂（如肥皂等），（如肥皂等），阳离子乳阳离子乳化剂、非离子乳化剂
34、化剂、非离子乳化剂。无机乳化剂包括无机乳化剂包括膨润土、高岭土、无机氯化物膨润土、高岭土、无机氯化物、氢氧化、氢氧化物等。物等。工程上所用乳化沥青的一般组分含量为沥青工程上所用乳化沥青的一般组分含量为沥青5060，含有乳化剂、稳定剂的水溶液含有乳化剂、稳定剂的水溶液4050，其中乳化剂等的，其中乳化剂等的掺量约为掺量约为13。三、填充法三、填充法 填充法是指将细颗粒（粉状或纤维状）矿物料（如滑石、填充法是指将细颗粒（粉状或纤维状）矿物料（如滑石、云母、石棉等）、橡胶、合成树脂和植物油等材料加入到沥云母、石棉等）、橡胶、合成树脂和植物油等材料加入到沥青中，从而改善提高沥青的强度、温度稳定性、耐酸
35、性、耐青中，从而改善提高沥青的强度、温度稳定性、耐酸性、耐碱性、耐热性、柔性、粘性和防水性等物理性能，使其形成碱性、耐热性、柔性、粘性和防水性等物理性能，使其形成满足工程需要的改性沥青。满足工程需要的改性沥青。第四节第四节 沥青混凝土沥青混凝土 沥青混凝土是泛指用适量的沥青材料与一定级配沥青混凝土是泛指用适量的沥青材料与一定级配的矿质集料经过充分拌和而形成的一种粘弹塑性的矿质集料经过充分拌和而形成的一种粘弹塑性沥青混合料。沥青混合料。这种材料不仅具有良好的力学性质和防水性能，这种材料不仅具有良好的力学性质和防水性能，而且具有一定的高温稳定性和低温柔韧性。用它而且具有一定的高温稳定性和低温柔韧性
36、。用它铺筑铺筑的路面的路面平整，无接缝，而且具有一定的粗糙度，路面平整，无接缝，而且具有一定的粗糙度，路面减震、吸声、无强烈反光，使行车舒适，有利于行车减震、吸声、无强烈反光，使行车舒适，有利于行车安全。安全。此外沥青混合料也是良好的此外沥青混合料也是良好的防水防水材料，常用于土材料，常用于土石坝及其它水利工程的防渗。石坝及其它水利工程的防渗。一、沥青混凝土的组合结构一、沥青混凝土的组合结构 沥青混凝土中的矿质材料包括沥青混凝土中的矿质材料包括粗骨料、细骨料和填料粗骨料、细骨料和填料。粗骨料指粒径大于粗骨料指粒径大于2.5mm的骨料，细骨料指粒径的骨料，细骨料指粒径2.5mm0.074的骨料，
37、填料指粒径小于的骨料，填料指粒径小于0.074mm的骨料。的骨料。根据胶体理论，沥青混凝土是由矿物质材料、沥青胶结根据胶体理论，沥青混凝土是由矿物质材料、沥青胶结料和参与空隙率所组成的具有多级空间网络结构的多相分散料和参与空隙率所组成的具有多级空间网络结构的多相分散体系。体系。粗骨料为分散相，是分散在沥青砂浆中的一种分散相；粗骨料为分散相，是分散在沥青砂浆中的一种分散相；砂浆是以细骨料为分散相，是分散在沥青胶浆中的一种细砂浆是以细骨料为分散相，是分散在沥青胶浆中的一种细分散相；胶浆又是一种以填充料为分散相，是分散在稠度分散相；胶浆又是一种以填充料为分散相，是分散在稠度沥青中的一种微分散相。沥青
38、中的一种微分散相。这一理论说明了骨料的矿物组分、级配，以及沥青与这一理论说明了骨料的矿物组分、级配，以及沥青与填充料内表面的交互作用等因素对沥青混凝土性能的影响。填充料内表面的交互作用等因素对沥青混凝土性能的影响。二、沥青混凝土的技术特性二、沥青混凝土的技术特性 （1）抗渗性）抗渗性 沥青混凝抗渗性指标用沥青混凝抗渗性指标用渗透系数渗透系数来表示。渗透系数可通来表示。渗透系数可通过渗透试验来测定，而工程中实际需要的沥青混凝土的渗透过渗透试验来测定，而工程中实际需要的沥青混凝土的渗透系数的大小则应根据工程要求来确定。系数的大小则应根据工程要求来确定。沥青混凝土渗透性取决于骨料级配、沥青用量及沥青
39、混沥青混凝土渗透性取决于骨料级配、沥青用量及沥青混凝土的压实程度，随孔隙率的减小而降低。凝土的压实程度，随孔隙率的减小而降低。（2）抗裂性）抗裂性 沥青混凝抗裂性是指沥青混凝土在外荷载（如温降沥青混凝抗裂性是指沥青混凝土在外荷载（如温降或拉伸）作用下抵抗变形而不产生裂缝的性能，是衡量或拉伸）作用下抵抗变形而不产生裂缝的性能，是衡量沥青混凝土力学特性的一个重要指标。沥青混凝土力学特性的一个重要指标。公路沥青路面施工技术规范（JTGF40-2004）PI=-2+2 溶凝胶型沥青2确定沥青混合料的最佳沥青用量（OAC）如下：用于拌制冷用沥青砂浆或混凝土。配合比设计方法：规范采用马歇尔试验配合比设计方
40、法，适用于密级配沥青混凝土及沥青稳定碎石混合料。1将不同油石比（或含油量）的马歇尔试验的所有指标点绘于图上：（五）大气稳定性（耐久性）非牛顿液体视粘度或表观粘度粘滞性又称粘性或稠度，是反映沥青材料在外力作用下，沥青颗粒之间产生互相位移时抵抗便携的能力，是沥青材料的一项重要物理力学性质。1矿质混合料的配合组成设计表观密度 含水量 粒径范围 外观（1）从上述图上找出符合规范要求的各物理指标的用油量，绘于下图，找出满足所有指水工沥青混凝土要求水稳定性系数不小于0.Vg矿料的体积百分率,%1该高速公路沥青路面为三层式结构的上面层；目标配合比设计步骤 已知条件：不同温度下的针入度（Pi、Ti）（2组以上
41、）沥青的三态：流动橡胶玻璃荷载质量100g粘滞性又称粘性或稠度，是反映沥青材料在外力作用下，沥青颗粒之间产生互相位移时抵抗便携的能力，是沥青材料的一项重要物理力学性质。公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004沥青混凝的抗裂性沥青混凝的抗裂性主要取决于沥青的性质和用量、矿质混合主要取决于沥青的性质和用量、矿质混合料的级配以及填充料与沥青用量的比值料的级配以及填充料与沥青用量的比值。为了提高沥青混合。为了提高沥青混合料的抗裂性，应选用针入度较大、低温延伸度较大的沥青，料的抗裂性，应选用针入度较大、低温延伸度较大的沥青，但沥青的软化点必须能保证耐热性的要求。也可在满足耐热但沥青的软化点必须
42、能保证耐热性的要求。也可在满足耐热性的前提下多用沥青，增加柔性。性的前提下多用沥青，增加柔性。沥青使用过多，温度变形随之增大，因而受温度影响而沥青使用过多，温度变形随之增大，因而受温度影响而产生裂缝的可能性也要增加。产生裂缝的可能性也要增加。（3）抗滑性）抗滑性 抗滑性是路面沥青混凝土要求的指标，用摩擦系数和构抗滑性是路面沥青混凝土要求的指标，用摩擦系数和构造来表示。造来表示。（4 4）强度）强度沥青混凝土的强度由混合料中骨料的咬合、沥青的粘性、沥青混凝土的强度由混合料中骨料的咬合、沥青的粘性、沥青用量以及混合料的压实度决定。沥青用量以及混合料的压实度决定。（5）热稳定性）热稳定性 热稳定性是
43、指沥青混凝土在高温下及外荷长期作用下不发热稳定性是指沥青混凝土在高温下及外荷长期作用下不发生严重变形或流淌的性质。稳定性指标可用热稳定性系数、斜生严重变形或流淌的性质。稳定性指标可用热稳定性系数、斜坡流淌值或马歇尔稳定度和流值来表示。坡流淌值或马歇尔稳定度和流值来表示。马歇尔稳定度：将圆柱试件侧放在加荷压头内，使试件在马歇尔稳定度：将圆柱试件侧放在加荷压头内，使试件在试验机上以试验机上以50mm/min的变形速率加荷，试件破坏时达到的的变形速率加荷，试件破坏时达到的最大荷载即为稳定度（以最大荷载即为稳定度（以N计），试件达到最大荷载时所发生计），试件达到最大荷载时所发生的变形即为流值（以的变形
44、即为流值（以0.1mm计）。计）。（6）水稳定性）水稳定性 水稳定性是指沥青混凝土抵抗水作用下引发性质变化和破水稳定性是指沥青混凝土抵抗水作用下引发性质变化和破坏的能力。通常水工沥青混凝土用水稳定性系数和残留稳定度坏的能力。通常水工沥青混凝土用水稳定性系数和残留稳定度指标来评定；路面沥青用残留稳定度、粘附性指标评定。指标来评定；路面沥青用残留稳定度、粘附性指标评定。真空饱水后沥青混凝土抗压强度水稳定系数未浸水的沥青混凝土抗压轻度水稳定性系数越大，沥青混凝土耐久性越好。沥青混凝土水稳定性系数越大，沥青混凝土耐久性越好。沥青混凝土的水稳定性主要决定于沥青材料性能、骨料与沥青材料的粘的水稳定性主要决
45、定于沥青材料性能、骨料与沥青材料的粘接力及沥青混凝土的孔隙率等。水工沥青混凝土要求水稳定接力及沥青混凝土的孔隙率等。水工沥青混凝土要求水稳定性系数不小于性系数不小于0.85，孔隙率小于，孔隙率小于4。浸水饱和后马歇尔稳定度残留稳定度未浸水的马歇尔稳定度水工沥青混凝土要求残留稳定度应为不小于水工沥青混凝土要求残留稳定度应为不小于0.85，路面沥，路面沥青混凝土的残留稳定度应不小于青混凝土的残留稳定度应不小于0.60.75。沥青路面越来越多地被应用于不同等级的公路，其原因何在？地方道路地方道路高速公路高速公路城市道路城市道路1 1沥青混合料是一种粘弹性材料，具有良好的力学性能，沥青混合料是一种粘弹
46、性材料，具有良好的力学性能，铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车舒适。铺筑的路面平整无缝，振动小，噪音低，行车舒适。2 2路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无强烈反光，路面平整且有一定的粗糙度，耐磨好，无强烈反光，有利于行车有利于行车安全。安全。3施工方便，施工时不需要养护，能及时开通交通。施工方便，施工时不需要养护，能及时开通交通。4 4维修简单，旧沥青混合料可再生利用。维修简单，旧沥青混合料可再生利用。1 1沥青路面容易老化沥青路面容易老化。2温度稳定性差。温度稳定性差。但是但是！老化定义？老化定义？在长期的大气因素作用下，因沥青塑性降低，脆性增强，粘聚力减小，导致路面表面产生松散，引
47、起路面破坏。沥青路面老化现象沥青路面老化现象夏季高温沥青易软化，路面易产生车辙、波浪；冬季低温时易脆裂，在车辆重复作用下易产生开裂。沥青沥青 混合料混合料材料级配材料级配组成及空组成及空隙率大小分隙率大小分材料组成及材料组成及 结构分结构分 制造工制造工 艺分艺分 公称最公称最大粒径分大粒径分1.1.特粗式沥青混合料特粗式沥青混合料2.2.粗粒式沥青混合料粗粒式沥青混合料3.3.中粒式沥青混合料中粒式沥青混合料4.4.细粒式沥青混合料细粒式沥青混合料5.5.砂粒式沥青混合料砂粒式沥青混合料1.1.连续级配沥青混合料连续级配沥青混合料2.2.间断级配沥青混合料间断级配沥青混合料1.1.密级配沥青
48、混合料密级配沥青混合料2.2.半开级配沥青混合料半开级配沥青混合料3.3.开级配沥青混合料开级配沥青混合料1.1.热拌沥青混合料热拌沥青混合料2.2.冷拌沥青混合料冷拌沥青混合料3.3.再生沥青混合料再生沥青混合料目前公路与城市道路路面多采用目前公路与城市道路路面多采用复合类的沥青混合料复合类的沥青混合料，如，如AC-16FAC-16F既属于热拌沥青混合料、既属于热拌沥青混合料、又属于密级配的、中粒式沥青混合料。又属于密级配的、中粒式沥青混合料。沥青混合料分类沥青混合料分类（3）耐久性耐久性1.技术性质技术性质2.技术标准技术标准马歇尔试验马歇尔试验稳定度（稳定度（0.1mm）车辙试验车辙试验
49、动稳定度（次动稳定度（次mm）（1）高温稳定性）高温稳定性（2）低温抗裂）低温抗裂性性低温弯曲试验低温弯曲试验水稳性水稳性耐老化性耐老化性耐疲劳性耐疲劳性浸水马歇尔试验浸水马歇尔试验残留稳定度（残留稳定度（%）冻融劈裂试验冻融劈裂试验残留强度比（残留强度比（%）（4）抗滑性抗滑性（5）施工和易性）施工和易性公路沥青路面施工技术规范公路沥青路面施工技术规范 JTG F40-2004 就是马歇尔试验指标要就是马歇尔试验指标要求求参考规参考规范范这是路面施工要解决的问题拌制沥青混合料，需解决以下问题：拌制沥青混合料，需解决以下问题：1.1.对原材料有何要求？如何对其检测？对原材料有何要求？如何对其检
50、测？2.2.怎样配制沥青混合料？即如何进行配合比设计？怎样配制沥青混合料？即如何进行配合比设计？沥青材料沥青材料沥青混合料组成材料沥青混合料组成材料 粗集料粗集料细集料细集料填料填料基质沥青改性沥青各种粒径的碎石（方孔筛）天然砂机制砂石屑矿粉最好都是碱性材料沥青材料沥青材料针入度 针入度指数 软化点延度 蜡含量 闪点 溶解度 密度压碎值 磨耗值 表观相对密度吸水率 坚固性 针片状颗粒含量0.075mm颗粒含量 软尽弱颗粒含量磨光值 粘附性 破碎面要求粗集料粗集料细集料细集料填填 料料表观密度 含水量 粒径范围 外观亲水系数 塑性指数 加热安定性原材料名称原材料名称技术指标技术指标执行标准执行标
