土木工程材料- 沥青及沥青混合料

• 单位：0.1mm。 • 常用试验条件：
规定温度：25℃ 标准针质量：100g
贯入时间：5s
• 2Hale Waihona Puke Baidu表示方法：P（25℃，100g，5s）。 • 3）表征意义
沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针 入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标。
标号：一般取针入度的平均值。 例如：90号沥青，针入度范围为80～１００（０.１mm）
沥青 质
深褐色固体 微粒
1000 ～5000
0.8 ～1.O
5～30
加热不熔化，分解为硬焦炭， 使沥青呈黑色，相对密度 1.100～1.500
（2）四组分分析法
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。石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表：
组分 性状
外观特征
沥青延度测定示意图
• （2）延度的表示方法： D（T，v） 其中，T为试验温度，v为拉伸速度。
• （3）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
的关系。 研究表明：
• 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 对降低。
沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。 沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不 适于作为工程试验，因此，工程中通常采用条件粘度反映沥 青的粘性。
条件粘度
针入度（适应粘稠石油沥青）∆ 液体沥青的粘度（适应液体石油沥青）
（1）针入度
• 1）针入度的定义
• 针入度——在规定温度条 件下，以规定质量的标准 针经过规定的时间贯入沥 青试样的深度，
（1）溶胶结构。地沥青质含量较少，胶团间完全没有 引力或引力很小，在外力作用下随时间发展的变形 特性与粘性液体一样。直馏沥青的结构多为溶胶结 构。
（2） 凝胶结构。凝胶结构地沥青质含量很多，胶团间 有引力形成立体网状，地沥青质分散在网格之间， 在外力作用下弹性效应明显。氧化沥青多属于凝胶 结构。
（3）溶一凝胶结构介于溶胶与凝胶之间，并有较多的 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，则变为有阻尼的粘性流动。
石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而 得的沥青产品
煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经 再加工后得到煤沥青
页岩沥青：页岩炼油工业的副产品
3.应用: 广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材料。
土木工程建筑主要应用石油沥青。
6.2 石油沥青
6.2.1 石油沥青的生产工艺概述
6.2.2 石油沥青的组成和结构
• 沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。
4.温度敏感性
（1）软化点 （2）针入度指数
——高温性能指标
（3）脆点
——低温性能指标
（1）软化点
沥青材料是一种非晶质高分子的混合材 料，没有固定的熔点。沥青材料在由固态转变 为液态的温度阶段是一种粘滞流动状态，在工 程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升高 而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥 青的温度敏感性。
（1）密度——在规定温度条件下，单位体积的质量。 单位：kg/m3或 g/cm3。 我国现行试验方法规定测定15℃下沥青密度。
（2）相对密度——在规定温度下，沥青质量与同体积水质量 之比。
我国现行方法规定测定25℃下的相对密度。
2.粘滞性
——反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力， 简称为粘性，以绝对粘度表示。
第六章 沥青及沥青混合料
2020年4月2日
1.定义
6.1 概 述
沥青材料——是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和
这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的衍生物所组成的 混合物。
在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。
2.分类:
沥青
地沥青
焦油沥青
天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物
1.化学组分 化学组分分析方法:将沥青分离为化学性质相近，而且与
其工程性质有一定联系的几个组，这些组就称为组分。 我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》
（JTJ052-2000）规定有三组分和四组分两种分析法。 （1）三组分分析法
按三组分分析法所得各组分的性状列如下表。
石油沥青三组分分析法的各组分性状
2．石油沥青的胶体结构
油分、树脂和地沥青质是石油沥青的三大组 分，其中油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润 地沥青质，并在地沥青质的超细颗粒表面形成树 脂薄膜。所以石油沥青的结构是以地沥青质为核 心，周围吸附部分树脂和油分的互溶物而构成胶 团，无数胶团分散在油分中而形成胶体结构。根 据沥青中各组分的相对比例不同，胶体结构可分 为溶胶型、凝胶型和溶凝胶型三种类型。
性状 组分
外观特征
油分 淡黄透明液体
树脂
红褐色粘稠 半固体
平均 分子量
碳氢比 /原子比
200～700
0.5 ～0.7
800～3000
0.7 ～0.8
含量 /%
45 ～60
15 ～30
物化特征
几乎可溶于大部分有机溶剂， 具有光学活性，常发现有荧 光 ， 相 对 密 度 约 0.910 ～ 0.925
温度敏感性高，溶点低于 100℃，相对密度大于1.000
3.延性
是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变 形的总能力，以延度作为条件延性的表征指标。 • （1）延度的定义 延度——将沥青试样制成8字形标准试件，采用延度仪，在规 定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cm。
规定条件为：试验温度有0℃、15℃、25℃三种； 拉伸速度有1 cm/min、5cm/min两种。
平均相对密度 平均分子量
主要化学结构
饱和分
无色液体
0.89
625
烷烃、环烷烃
芳香分 黄色至红色液体
胶质
棕色粘稠液体
沥青质 深棕色至黑色固态
O.99 1.09 1.15
730 970 3400
芳香烃、含S衍生物
多环结构，含S、O、N 衍生物
缩合环结构，含S、O、N 衍生物
2．石油沥青的胶体结构 （1）溶胶型结构 （2）凝胶型结构 （3）溶—凝胶型结构
大部分优质道路沥青均配成溶～凝胶型结构，具 有粘弹性和触变性，故亦称弹性溶胶。
石油沥青的胶体结构
胶体结构类型（三种）
a、溶胶型结构
b、溶－凝胶型结构
c、凝胶型结构
6.2.3 石油沥青的技术性质
1.物理常数
√ 2.粘滞性 √ 3.延性 √ 4.温度敏感性
√ 5.耐久性
6.安全性 7.其他性质
1.物理常数