煤沥青的组成和性质15页
引言
煤沥青是许多种多环芳烃组成的一个混合物，它是炼焦工业的副产品，是目前资源最丰富、价格最低廉的多环芳烃群的来源。在炭素工业、建筑工业等方面有着非常重要的用途。由于电炉炼钢和电解铝工业的发展，对于作为黏结剂的沥青在数量上和质量上提出了越来越高的要求。近年来沥青炭纤维的发展使炭纤维的价格大为降低，因而有可能在汽车制造、建筑工业上开发出大量的新用途，如果这一前景得以实现，则沥青的需求无论在量上、还是在质上，都将有一个飞跃。
从沥青的组成看，石油沥青的芳香度低，而煤沥青的芳香度高。这使得它们各具有自身的特点，各有自己适宜的用途。从资源量来看，石油的蕴藏量远远不及煤，在这一意义上讲，我们更应该把目光移向煤沥青。目前制造超高功率电极的原料——针状焦主要是由渣油和石油沥青制造的，但是，如果把煤沥青（或从煤焦油开始）加以处理，也可以制成针状焦。沥青基炭纤维的开发是从石油沥青开始的，但是煤沥青经过一定的处理和调制，也可以制造出优质的炭纤维。
1．煤沥青的组成和性质
煤沥青（下文简称为沥青）是有大群多环化合物及其衍生物组成的，其中已确认出的化合物已有几百种之多。在炭素工业中用作黏结剂和浸渍剂的沥青，我们没有必要，也不可能把其中各个化合物分离出来，一一加以研究。
研究沥青最实用的方法就是溶剂萃取分析或称溶剂抽提分析的方法，简称为溶提分析法或分部溶提法。所谓分部溶提法就是分别用不同的溶剂处理沥青，把它分成可溶的与不可溶的两部分。如果适当地选择几种溶解能力不同的溶剂，就可以把沥青切割成不同的几个溶提组分。进一步可以对各种不同的溶提组分进行物理、化学和工艺性能方面的研究。
2．沥青的溶提分析
从上个世纪，就有人用溶提法研究煤的组成，例如，De Marsilly在1860年曾用苯、酒精、乙醚、三氯甲烷和二硫化碳等溶剂，对煤进行系统的溶提研究。以后，进行这种研究的学者逐渐增多，方法也逐渐系统化了。受到上述对煤的溶提研究的启示，有些学者对沥青进行了溶提研究，特别是在沥青用作炭素制品的黏结剂以后，这类研究逐渐增多，从而丰富了我们对沥青的组成和性质方面的知
的，所以溶提的产率很大程度上依赖于溶剂的沸点。这一点可以用来解释在不断提高溶提温度的情况下作重复溶提时，会不断提高溶提产率的现象。
（2）D．M．Riggs的理论
Riggs用热力学的方法研究了沥青的溶解度。根据热力学的原理，一个混合过程的混合自由能变△G
mix
＜0，则有利于溶解过程的进行。根据自由能的定义，在恒温、恒压条件下（△T=0，△P=0）；
△G
mix = △H
mix
—T△S
mix
（1）
式中：
△H
mix
——混合过程的焓变；
△S
mix
——混合过程的熵变；
T ——温度K。
上面提到过，溶解过程进行的条件为：
△G
mix
＜0
也即△H
mix —T△S
mix
＜0
或△H
mix ＜T△S
mix
（2）
从（2）式可以看出，△H
mix
的降低有利于溶解过程的进行。
Riggs发现△H
mix
与溶剂——溶质体系的内聚能密度有关，他定义了一个参数——溶解度参数δ：
δ=（内聚能密度）1/2（3）
令溶质的溶解度参数为δ
1，溶剂的为δ
2
，当δ
1
=δ
2
时，△H
mix
=0，有利于
溶解过程的进行。
Riggs和Diefendorf还发现，烃类溶解度参数的变化是物质中H/（H+C）比值的线性函数。表2中列出的是几种常用作沥青溶提溶剂的烃类及其衍生物的H/（H+C）和δ的数值。我们根据Riggs等作出的δ与H/（H+C）的关系曲线，把表2中几种烃类及其衍生物的相应点标示在图1中。从该图可以看出，脂烃和芳烃的点与曲线的偏离很小，杂环芳烃的偏离也很小，而醇类的偏离却很大。
析方法简介如下：
2.2.1 Gilbert Morgan法
用正己烷或轻石油馏分等一类脂烃作为溶剂，对沥青进行溶提，溶于其中的部分称为结晶质；把不溶于正己烷或轻石油馏分的部分用苯或甲苯处理，溶于其中的部分称作树脂质；把不溶于其中的部分用吡啶处理，溶于其中的部分称为
C 2组分，不溶于其中的部分称为C
1
组分。在某些文献上，有些研究者把C
1
组分
称为a化合物，C
2组分称为b化合物。“C
1
+C
2
”组分可与游离炭等同。
2.2.2 Mcneil和Wood法
该法把沥青分成6个组分：
结晶质组分A——溶于沸点40～60℃轻石油的部分；
结晶质组分B——溶于沸点100～120℃轻石油而不溶于沸点40～60℃轻石油的部分；
树脂质组分——溶于苯，不溶于轻石油的部分；
C
2
组分——溶于硝基苯，不溶于苯的部分；
C
1
组分A——溶于喹啉，不溶于硝基苯部分；
C
1
组分B——不溶于喹啉的部分。
2.2.3 Dickenson法
该法大体上与Morgan法相似，不同的是Morgan法的第二种溶剂为苯或甲苯，而本法的第二种溶剂规定用苯。另外，对各组分的命名也不同，本法中称结晶质为A树脂+油，称树脂质为B树脂。
2.2.4 Mallison法
该法是Mallison在1950年提出的。把沥青试样用热蒽油——吡啶混合物溶提，所得到的残渣称为H树脂。同一沥青的另外一个试样，在水浴上用苯作溶剂进行溶提，残渣经烘干称量，称为H树脂+M树脂。用减差法求出M树脂的量。同一沥青的第三个试样用吡啶和含少量氨的甲醇混合物溶提，不溶物经过称量，称为H树脂+M树脂+N树脂。N树脂的量也用减差法求得。在这一步骤中得到的
滤液调整到标准容积，然后加入此容积一半的N
4
HCL溶液，得到油状不溶物，用倾酌法分离、烘干、称量，该部分称为m油。最后一部分称为n油，用减差法求出。这一溶提分析法的优点是快速，因而采用的人越来越多。但也有其缺点，即，
3.2.2 沥青的软化点t
与苯不溶物BI的关系
s
物质的性质决定于其成分和结构，因此我们可以期望在沥青的软化点t
与
s
其某些溶提组分之间建立起联系。鲍世宁利用太钢沥青的测定结果在BI和t
之
s
间建立起下列关系：
lgBI = at
+c （8）
s
（8）式也可改写成
= a′lgBI +c′ （9）
t
s
对太钢沥青，鲍世宁得到a、c的值为：
a = 6.44×10-3；
c = 0.83。
（7）式、（8）式和（9）式把沥青的溶提组分BI与沥青的软化点以及黏度特性等联系在一起，也即在组分与特性之间建立起了联系。
3.3 QI的性质及其在沥青用作炭素材料黏结剂中的作用
3.3.1 沥青中γ、β树脂的作用
沥青中的γ树脂和β树脂在作为黏结剂时的作用一般的看法比较一致，即认为γ树脂的含量决定沥青的黏度性质，提高其含量，可以改善糊料的塑性，易于成型。尽管还缺乏这方面的定量的关联，但在定性的水平上，一般的认识是一致的。对于β树脂，一般都认为它是沥青中起黏结桥作用的主要成分。其含量的多少直接影响炭素制品的密度和强度、电阻率等的数值。但是，对于α树脂（QI）的看法就不那么一致了。为此，我们先应对QI的形成、结构等作一些了解。
1.3.2QI的化学组成
以前很多人认为QI基本上就是炭黑颗粒，因此不具有黏结作用。它的存在只是可以提高沥青在焦化时的残炭量。如果这样理解，就会认为QI的存在对于沥青作为黏结剂的性能是无益的。但是随着研究工作的不断深入，这一看法逐渐为人们抛弃。
从QI的形成来区分，可以把它分成原生QI和次生QI。所谓原生QI就是在焦化过程中形成的QI，这种QI存在于煤焦油中。煤焦油中原生的QI含量主要与焦化煤的煤种、焦炉的装料密度、焦炉的温度、焦炉循环周期的长短等因素有
关。此外，还与焦炉装煤的冷装或热装、炉室上部空间的大小和温度、焦炉的状态、煤气收集总管的温度和煤气净化的程度等因素有关。如果焦炉炉门或炉室壁不严密，就会由于漏入空气造成局部过热而增加QI的形成。
在原生QI中又包含无机QI与有机QI两部分。无机QI是煤中的灰分颗粒、炉壁的耐火砖粉末，以及焦炉和煤气收集总管中落入焦油的铁屑。如果这些无机物的颗粒足够小，以至在煤焦油贮存过程中不能沉降除去，而是以胶体或悬浮物的形式存在于煤焦油中，就形成了原生QI中的无机QI，其大小约为10μm或更大一些。这一部分QI的存在是有害的。原生的有机QI是煤的大型芳烃分子裂化而生成或是由裂化产物中分子量较低的芳烃在焦炉的高温下热聚合形成的。当然，原生有机QI 中还包含一些煤和焦炭的粉末，这些颗粒要大些，一般大于25μm。应用扫描电子显微镜观察的结果发现，原生有机QI的大小约为0.5μm，也即只有无机QI的1/20左右。
所谓次生QI是在煤焦油蒸馏过程中由原生QI或其他组分热聚合而形成的那一部分QI。由于它是经过充分聚合的，所以其大小要比原生有机QI大得多，一般至少为8μm，其形状为园球形，一般其内部是空的。这就是一般所谓的中间相小球体。扫描电镜观察表明，这些中间相小球体是由一些更小的球形颗粒部分熔融结合在一起形成的。它是熔融的沥青在350～420℃的温度下经长时间聚合而形成的。
无论是原生有机QI，还是次生QI，都是高度缩合的稠环芳烃，在这些稠合的环中也含有少数杂环。其C/H比值较高，有时可达到3.5。有些文献中报道，原生有机QI的C/H比要比次生QI高，分别为3.5与2.1，有些研究者认为，原生有机QI的典型结构近似于环间二蒽嵌四并苯（Circum—Ovalene），这是一个
24环的对称型泊位接的芳烃，其分子式为C
66H
20
，C/H=3.3。这一推测过于武断。
因为QI是一群高分子芳烃的混合物，其C/H的值也只是这一群混合芳烃的平均值。
3.3.3 不同类型QI及其性质
不同来源的QI具有不同的组成和结构这一情况，我们在研究它们对沥青的工艺性能中所起的作用时，应加以区别。QI作为一个整体，可以提高沥青作为黏结剂的工艺性能。这一点，已有不少研究者得到了越来越多的证据。这就与以
时，着火点最大下降值，从表7中的数据看出，碱土金属盐类对弹碳的氧化催化作用远低于碱金属盐类。Earp和Hill的研究工作与Harker的研究工作是相互独立进行的，而且所用的方法也不相同，因此他们的数据不能直接进行比较，二者也有矛盾处，例如Earp等认为钾盐的催化作用很小，而Harker等的数据说明钾盐的催化作用大于钠盐。但是，二者都认为钠盐的催化作用很大，而且数值接近，同时在煤、炭、沥青等灰分中，钠的含量远高于钾。因此，对于钠盐的催化作用，我们不能不给予足够的重视。
参考文献略
沥青的介绍、分类、标准、用途
沥青材料 沥青材料是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）衍生物所组成的黑色或黑褐色的固体、半固体或液体的混合物，憎水性材料，结构致密，几乎完全不溶于水、不吸水，具有良好的防水性，因此广泛用于土木工程的防水、防潮和防渗；沥青属于有机胶凝材料，与砂、石等矿质混合料具有非常好的粘结能力，所制 石油沥青的组成与结构 1.元素组成 石油沥青是由多种碳氢化合物及非金属（氧、硫、氮）衍生物组成的混合物，其元素组成主要是碳（80％~87%）、氢（10％~15%）；其余是非烃元素，如氧、硫、氮等（＜3%）；此外，还含有一些微量的金属元素。 2.组分组成 通常将沥青分离为化学性质相近、与其工程性能有一定联系的几个化学成分组，这些组就称为“组分”。我国现行规程中有三组分分析法和四组分两种分析法两种。 石油沥青的三组分分析法将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。 1）油分为淡黄色透明液体，赋予沥青流动性，油分含量的多少直接影响着沥青的柔软性、抗裂性及施工难度。我国国产沥青在油分中往往含有蜡，在分析时还应将油、蜡分离。蜡的存在会使沥青材料在高温时变软，产生流淌现象；在低温时会使沥青变得脆硬，从而造成开裂。由于蜡是有害成分，故常采用脱蜡的方法以改善沥青的性能。 2）树脂为红褐色粘稠半固体，温度敏感性高，熔点低于100℃，包括中性树脂和酸性树脂。中性树脂使沥青具有一定塑性、可流动性和粘结性，其含量增加，沥青的粘结力和延伸性增加；酸性树脂含量不多，但活性大，可以改善沥青与其它材料的浸润性、提高沥青的可乳化性。 3）沥青质为深褐色固体微粒，加热不熔化，它决定着沥青的粘结力、粘度和温度稳定性，以及沥青的硬度、软化点等。沥青质含量增加时，沥青的粘度和粘结力增加，硬度和温度稳定性提高。 石油沥青的技术性质
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沥青混合料及其力学性能分析 摘要：目前我国高等级公路主要采用沥青路面结构形式，沥青混合料性能的好 坏直接影响到公路的服务功能和使用年限。现代重载交通要求沥青混合料具有优 良的高温稳定性和其它性能；为提高沥青混合料的性能、实现混合料性能的优化，近年来先后出现了大量的新材料和新理论。本文首先对沥青混合料的级配构成原 理进行了分析，其次对其力学性能做出了分析。 关键词：沥青混合料力学性能级配构成 1引言 随着生产力的发展，现代道路工程的特点反映出愈来愈鲜明的功能化。为了 满足日趋复杂、高效的现代化生产过程和日益上涨的生活水平所提出的各种功能 要求，道路工程的使命愈来愈艰难。从这个意义上看，现代道路工程面临着一场 革命作为道路工程中广泛使用的一种复合材料，沥青混合料是由沥青、矿粉、集料、等多种具有不同力学特性、不同几何形状尺寸的材料所构成的具有多相结构 的非各向同性材料。本文主要对沥青混合料及其力学性能进行了研究，希望能够 为沥青混合料的技术发展提供帮助。 2新型沥青混合料的级配构成原理分析 2.1沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA） 沥青玛蹄脂碎石（简称SMA）是一种由沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青 玛蹄脂混合料填充于间断级配的矿料骨架中所形成的沥青混合料。其4.75mm以 上的集料含量在70%-80%左右，同时小于0.075mm的填料含量通常达到10%，而0.6-4.75mm的颗粒通常仅有10%左右，而AC-I型混合料的0.6-4.75mm的颗粒通 常达30%。因此SMA混合料是典型的由填料填充在粗集料形成的骨架空隙中形成的骨架密实结构。 2.2多碎石沥青混凝土（SAC） 多碎石沥青混凝土（SAC；）是由我国沙庆林院士于1988年提出的一种沥青 混凝土结构形式。其定义为；4.75mm以上的碎石含量占主要部分的密实级配沥 青混凝土。 SAC是在总结我国传统的工型和II型沥青混凝土的有缺点的基础上提出的。 我国传统的工型沥青混凝土空隙率为设计3-6%，因此耐久性好、透水性小，但表面构造深度较小；同时由于细集料试用较多，粗集料悬浮于沥青和细集料所组成 的密实体系中，因此混合料的稳定性随温度的增加下降明显，从而易出现车辙等 病害。 2.3大粒径沥青混凝土（LSAM） 根据以有的研究成果，LSAM的的典型特点是颗粒尺寸大、粗集料含量高、粗集料接触程度高和主骨架稳定性高。LSAM中粗集料的排列特征和级配对混合料 的体积特征有着较大的影响，甚至起着决定性的作用，也即粗集料间必须充分形 成石一石接触的骨架特征。对于LSAM的骨架特征有两个重要指标；骨架稳定度 和骨架接触度。 2.4SuperPAVE沥青混合料 SuperPAVE推荐的级配采用了0.45次方级配图，此级配图是以Fuller最大密 实度理论（n=0.45）为基础，即此图的对角线即为最大密实度线，级配曲线越靠 近对角线，混合料的密实度越大。为便于级配的选择和创新，SuperPAVE摒弃了 传统的对各个筛孔的通过率都严格控制的方法，而改为仅对关键筛孔（如公称最
沥青混合料(题)
沥青混合料 一、填空题 1、沥青混合料是经人工合理选择组成的矿质混合料，与适量拌和而成的混合料的总称。 2、沥青混合料按公称最大粒径分类，可分为、、 、、。 3、沥青混合料按矿质材料的级配类型分类，可分为和。 4、沥青混合料按矿料级配组成及空隙率大小分类，可分为、、和。 5、沥青混合料按沥青混合料制造工艺分类可分为、、 ，目前公路工程中最常用的是。 6、目前沥青混合料组成结构理论有和两种。 7、沥青混合料的组成结构有、、三个类型。 8、沥青与矿料之间的吸附作用有与。 9、沥青混合料的强度主要取决于与。 10、根据沥青与矿料相互作用原理，沥青用量要适量，使混合料中形成足够多的沥青，尽量减少沥青。 11、沥青混合料若用的是石油沥青，为提高其粘结力则应优先选用矿料。 12、我国现行国标规定，采用试验和试验来评价沥青混合料高温稳定性，其技术指标项目包括、和。 13、沥青混合料配合比设计包括、和三个阶段。 14、在AC—25C中，AC表示；25表示；C表示。 15、沥青混合料悬浮—密实结构中的粗集料数量比较，不能形成骨架。它的粘聚力比较，内摩阻角比较，因而高温稳定性。 16、标准马歇尔试件的直径为mm，高度为mm。 17、目前最常用的沥青路面包括、、和等。 18、沥青混合料按施工温度可分为和。 19、沥青混合料按混合料密实度可分为、和。 20、沥青混合料是和的总称。
21、沥青混合料的强度理论是研究高温状态对的影响。 22、通常沥青－集料混合料按其组成结构可分为、和三类。 23、沥青混合料的抗剪强度主要取决于和两个参数。 24、我国现行标准规定，采用、方法来评定沥青混合料的高温稳定性。 25、我国现行规范采用、、和等指标来表征沥青混合料的耐久性。 26、沥青混合料配合比设计包括、和三个阶段。 27、沥青混合料试验室配合比设计可分为和两个步骤。 28、沥青混合料水稳定性如不符合要求，可采用掺加的方法来提高水稳定性。 29、马歇尔模数是和的比值，可以间接反映沥青混合料的能力。 30、沥青混合料的主要技术性质为、、、和。 二、选择题 1、特粗式沥青混合料是指（）等于或大于31.5mm的沥青混合料。 A、最大粒径 B、平均粒径 C、最小粒径 D、公称最大粒径 2、在沥青混合料AM—20中，AM指的是（） A、半开级配沥青碎石混合料 B、开级配沥青混合料 C、密实式沥青混凝土混合料 D、密实式沥青稳定碎石混合料 3、关于沥青混合料骨架—空隙结构的特点，下列说法有误的是（） A、粗集料比较多 B、空隙率大 C、耐久性好 D、热稳定性好 4、关于沥青混合料骨架—密实结构的特点，下列说法有误的是（） A、密实度大 B、是沥青混合料中差的一种结构类型 C、具有较高内摩阻角 D、具有较高粘聚力 5、关于沥青与矿料在界面上的交互作用，下列说法正确的是（） A、矿质集料颗粒对于包裹在表面上的沥青分子只具有物理吸附作用 B、矿质集料颗粒对于包裹在表面上的沥青分子只具有化学吸附作用 C、物理吸附比化学吸附强 D、化学吸附比物理吸附强； 6、关于沥青与矿粉用量比例，下列说法正确的是（） A、沥青用量越大，沥青与矿料之间的粘结力越大
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石油沥青 摘要：石油沥青是原油馏分之一，常温下呈黑色的无定型固体。性质特殊，生产工艺复杂，用途广泛。市场需求大。是不可多得的宝贵资源。 目录 第1节石油沥青性质 (1) 第2节石油沥青生产 (2) 第3 节常用石油沥青的用途 (6) 第4节石油沥青市场展望 (7) 姓名：戚本杨 班级序号： 30 学号： 201100961 班级：储运11101班 院系：石油工程学院 日期： 2013 -11-13
（一）石油沥青性质 石油沥青约占石油产品总量的3%，。具有很好的粘结性, 绝缘性和不渗水性，并能抵抗多种化学药物的侵蚀，石油沥青是石油中最重，组成结构最复杂的组分，除乳化沥青外，常温下沥青是黑色无定型固体，具有脆性，断面有光泽。具有以下性质： 一、黏滞性（黏性）：石油沥青的黏滞性是反映材料内部阻碍其相对流动的一种特性，是划分沥青牌号的主要性能指标。沥青的黏滞性与其组分及所处的温度有关。当地沥青质含量较高、又有适量的树脂、且油分含量较少时，黏滞性较大。在一定的温度范围内，当温度升高，黏滞性随之降低，反之则增大。建筑工程中多采用针入度来表示石油沥青的黏滞性，其数值越小，表明黏度越大，沥青越硬。针入度是以250C时100g重的标准针经5s沉入沥青试样中的深度表示，每深1/10 mm，定为1度。 二、塑性：塑性是指石油沥青受外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后形状性质，它是石油沥青的主要性能之一。石油沥青的塑性用延度表示。延度越大，塑性越好，柔性和抗断裂性越好。延度是将沥青试样制成∞字形标准试件，在25t水中以5cm/min的速度拉伸，直至试件断裂时的伸长值，以“cm”为单位。 三、温度稳定性：温度稳定性是指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能，是沥青的重要指标之一。在工程中使用的沥青，要求有较好的温度稳定性，否则容易发生沥青材料夏季流淌或冬季变脆甚至开裂等现象，使防水层失效。通常用软化点来表示石油沥青的温度稳定性，即沥青受热由固态转变为具有一定流动态时的温度。软化点越高，表明沥青的耐热性越好，即温度稳定性越好。沥青的软
煤沥青的性质及应用
第2期 山西焦煤科技 N o.2 2007年2月 Shanx i Cok i n g Coa l Science&Techno logy Feb.2007 专题综述 煤沥青的性质及应用 常宏宏 魏文珑 王志忠 杨怀旺 姚润生 (太原理工大学化学化工学院)(临汾同世达实业有限公司)(山西金尧焦化有限公司) 摘 要 阐述了煤沥青的性质、组成和种类,介绍了煤沥青在黏结剂、浸渍剂、碳纤维、涂料及燃料油等方面的应用。 关键词 煤沥青;黏结剂;浸渍剂;碳纤维 1 煤沥青的性质与组成 1.1 煤沥青的性质 煤沥青全称为煤焦油沥青(coa l-tar p itch),是煤焦油蒸馏提取馏分(如轻油、酚油、萘油、洗油和蒽油等)后的残留物,煤焦油是生产炼铁用冶金焦或生产民用煤气时,作为煤高温干馏的副产物得到的。煤沥青是煤焦油加工过程中分离出的大宗产品,随蒸馏条件的不同,其产率一般为50%~60%。煤沥青具有稳定的性能,在炼钢、炼铝、耐火材料、炭素工业、筑路及建材等行业日益得到广泛的应用。 煤沥青常温下为黑色固体,无固定的熔点,呈玻璃相,受热后软化继而熔化,密度为1.25~1.35 g/c m3。煤沥青的组成极为复杂,已查明的化合物有70余种,大多数为三环以上的多环芳烃,还含有O、N、S等元素的杂环化合物和少量直径很小的炭粒。煤沥青的分子量在170~2000之间,其C/H原子比约为1.7~1.8,元素组成为C占92%~93%,H占3.5%~4.5%,其余为O、N、S。煤沥青组成既与炼焦煤性质及其杂原子含量有关,又受焦化工艺、煤焦油质量和煤焦油蒸馏条件的影响[1]。 目前,煤沥青资源的加工利用水平和效益对整个煤焦油加工来说至关重要。国内许多煤焦油加工企业,沥青基本不再加工,其价格常低于原料焦油,造成煤焦油加工企业效益不佳甚至于亏损,可见如何对煤沥青进行必要的深加工,提高产品的附加值是煤焦油加工的一个重要问题[2]。1.2 煤沥青的组成[3] 煤沥青是以芳香族为主的结构复杂的高分子化合物混合体,其分子量范围广,常含有不溶于溶剂的碳质成分。根据使用的溶剂种类不同,可将煤沥青分为苯可溶组分(BS)- 树脂、喹啉不溶物(Q I)- 树脂以及甲苯不溶喹啉可溶组分- 树脂。苯可溶组分(BS)相当于沥青中的石油质( 组分)和沥青质( 组分),石油质( 组分)是含有4~6个苯环的芳香族缩聚物,其C/H原子比约为0.68,经轻度加热一段时间后,可以聚合为沥青质,析焦量增大,在沥青中起溶剂作用,其浸渍性强、黏结性极弱,能改善混合条件,适当降低沥青的软化点。沥青质( 组分)是含有7个以上苯环的芳香族缩聚物,其C/H原子比约为1.06,具有极强的黏结性和易石墨化性能,是沥青中起黏合作用的主要成分。而苯不溶物(BI)为 组分,人们常称为游离碳,是一种大分子量的缩聚苯环化合物,C/H原子比约为1.53,对碳没有黏结性与浸润性,因此沥青中苯不溶物含量不宜太高,否则会降低沥青的黏合性,使制品在焙烧时体积胀大。但适量的B I组分有利于促进 、 组分一起焦化,生成强固、致密的黏合焦的作用,它依据实验的溶剂喹啉又可分为喹啉不溶物(Q I)- 树脂和苯不溶、喹啉可溶物- 树脂。喹啉不溶物(Q I)- 树脂是一种悬浮在沥青中的过度相物质,通常可细分为原生Q I、次生Q I、灰分、Q I取代物、焦炭和煤粉。原生Q I是在煤焦炉焦化裂解反应时在焦油中产生的;次生Q I是在 作者简介:常宏宏 男 1977年出生 2004年毕业于太原理工大学 在职博士生 太原 030024
浅析沥青混合料的技术性能和标准
2011年第8期（总第210期） 黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI No．8，2011（Sum No．210） 浅析沥青混合料的技术性能和标准 攸立准 （衡水公路工程总公司） 摘 要：在工程实践中，会出现各项性能要求之间的矛盾情况，有时会顾此失彼，因此在设计和施工过程中要因地制宜，抓住主要矛盾，深入细致地对各项性能指标的影响因素按照工艺施工阶段进行质量控制。下面简要对沥青混合料的技术性质和标准进行阐述。关键词：沥青混合料；技术性质；标准；要求中图分类号：U416.217 文献标识码：C 文章编号：1008－3383（2011）08－0069－01 收稿日期：2011－04－28 1高温稳定性 1.1车辙的形成机理及影响因素 （1）失稳型车辙 这类车辙是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移而发生，通称集中在轮迹处。 （2）结构型车辙 这类车辙是由于路面结构在交通荷载作用下产生整体 永久变形而形成， 主要是由于路基变形传递到面层而产生。（3）磨耗型车辙 由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境匀 速下持续不断的损失而形成。分析以上原因， 影响沥青路面车辙的因素主要有集料、结合料、混合料类型、荷载、环境等。此 外，压实方法会直接影响混合料的内部结构，从而产生车辙。1.2混合料稳定性的评价方法 影响沥青混合料高温稳定性的主要因素有沥青的用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料的尺寸、形状等。提高路面的高温稳定性，可采用提高沥青混合料的粘结力和内摩擦阻力的方法，增加粗骨料含量可以提高沥青混合料的内摩阻力。适当提高沥青材料的粘度，控制沥青与矿料比值，严格控制 沥青用量，均能改善沥青混合料的粘结力。这样可以增强沥 青混合料的高温稳定性。 1.3沥青路面车辙的防治措施 对于失稳型车辙，可以通过以下方法减缓：确保沥青混合料中含有较高的经过破碎的集料；集料中要含有足够的矿粉；大尺寸集料要具有较好的表面纹理和粗糙度；集料级配中要含有足够的粗颗粒；沥青结合料要有足够的粘度；集料颗粒表面的沥青膜要具有足够厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。 对于结构型车辙通过以下方法可以减缓：确保基层设计满足工程实践要求；基层材料满足规范要求，含有较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基底应充分的压实，工后不产生附加压密；路基压实后应满足规范要求；磨耗型车辙可通过交通管制、改善混合料级配来防治。2低温抗裂性 沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降。路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用。因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。 沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化是指其在低温条 件下， 变形能力降低；低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的；对于温度疲劳，因温度循环而引起疲劳破坏。 沥青路面低温开裂受多种因素制约，就沥青材料选择和 沥青混合料设计而言，应注意以下几点：注意沥青的油源，在 严寒地区采用针入度较大， 粘度较低的沥青，但同时也应满足夏季的要求；选用温度敏感性小的沥青有利于减少沥青路面的温度裂缝；采用吸水率低的集料，粗集料的吸水率应小于2%；采用100%轧制碎石集料拌制沥青混合料；控制沥青用量在马歇尔最佳用量0．5%范围内对裂缝影响小，但同时也应保证高温稳定性；采用应力松弛性能好的聚合物改性沥 青；掺加纤维， 使用改性沥青。3耐久性 3.1沥青路面的水稳定性 经常会看到，路面在水损害后会出现松散、剥离、坑洞等病害，严重影响路面的使用。沥青路面的耐久性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度，水和矿料的作用破坏了沥青与集料之间的粘附性，是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。而影响沥青与集料间粘结力的因素包括沥青与集料表面的界面张力、沥青与集料的化学组成、沥青粘性、集料的表面构造、集料的空隙率、集料的清洁度及集料的含水量、集料与沥青拌和的温度。 3.2沥青路面的耐老化性 另一个影响沥青混合料耐久性的是热老化。沥青材料在拌和、摊铺、碾压过程中以及沥青路面的使用过程中都存在老化问题。老化过程可分为施工中的短期老化和道路使用中的长期老化。 （1）沥青短期老化 沥青短期老化可分为三个阶段。 ①运输和储存过程的老化。沥青从炼油厂到拌和厂的热态运输一般在170?左右，进入储油罐，温度有所降低。 调查资料表明，这一过程中沥青老化非常小 。②拌和过程的热老化。加热拌和过程中，沥青是在薄膜 状态下受到加热，比运输过程中的老化条件严酷的多。沥青混合料拌和后，沥青针入度降低到拌和前沥青针入度的 80% 85%。因此，拌和过程引起的沥青老化是严重的，是沥青短期老化的最主要阶段。 ③施工期的老化。沥青混合料运到施工现场摊铺、碾压完毕，降温至自然温度，这一过程中裹覆石料的沥青薄膜仍处于高温状态。沥青混合料在摊铺、碾压和降温期间，沥青热老化进一步发展。 （2）长期老化 混合料中的沥青长期老化是一个漫长而复杂的过程，具有如下特点。 ①沥青路面在使用早期针入度急剧变小，随后变化缓慢，大体发生在 1 4年之间。②沥青老化主要发生在路表与大气接触部分，在深度0．5cm 左右的沥青针入度降低幅度相当大。 ③沥青混合料的空隙率是影响沥青老化的主要原因。④当路面中的针入度减小到35 50之间时，路面容易产生开裂，针入度小于25时路面容易产生龟裂。4抗滑性 用于高等级公路沥青路面的沥青混合料，其表面应具有一定的抗滑性，才能保证汽车高速行驶的安全性。 沥青混合料路面的抗滑性与矿质集料为表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。为提高路面抗滑性，配料时应特别注意矿料的耐磨光性，应选择硬质有棱角 的矿料。沥青用量对抗滑性影响也非常敏感， 沥青用量超过最佳用量的0．5%， 即可使抗滑系数明显降低。另外，含蜡量对沥青混合料行滑性有明显影响，我国 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052－93）的《重交通量道路路用石油沥青技术要求》提出，含蜡量应不大于3%，在沥青来源有困难时对下面层路面可放宽至4% 5%。 · 96·
石油沥青
石油沥青 石油沥青是石油原油(或石油衍生物)分馏出汽油、煤油、柴油及润滑油后的残留，再经过氧化处理而得到的产品。 8.1.1石油沥青的组分 石油沥青的化学组成和结构甚为复杂，常按其化学组成和物理力学性质比较接近的成分划分为若干组，称为组分。石油沥青的组分主要有以下几种： 1．油分 油分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，其分子量为100～500，密度为0.70～1.00g／cm3，能溶于大多数有机溶剂，但不溶于酒精。在石油沥青中，油分的含量为40％～60％。油分赋予沥青以流动性。 2．树脂(沥青脂胶) 沥青脂胶为黄色至黑色半固体粘稠物质，分子量为600～1000，密度为1.0～1.1g／cm3，熔点低于100oC。沥青脂胶中绝大部分属中性树脂，其含量增加，沥青的品质就好。在石油沥青中，沥青脂胶的含量为15％～30％，它使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。 3．地沥青质（沥青质） 地沥青质为深褐色至黑色固态无定形的固体粉末，分子量为2000～6000，密度大于1.0 g／cm3。地沥青质是决定石油沥青温度敏感性和粘性的重要组分。沥青中地沥青质含量在10％～30％，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，也愈硬脆。 此外，石油沥青中还含2％～3％的沥青碳和似碳物，它会降低石油沥青的粘结力。石油沥青中还含有蜡，它会降低石油沥青的粘结性和塑性及温度稳定性。所以，蜡是石油沥青中的有害成分。 8.1.2石油沥青的结构 在石油沥青中，油分和树脂可以互溶，而树脂能浸润地沥青质，并在地沥青质的表面形成薄膜，构成以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的胶团，无数胶团分散在油分中，形成胶体结构。在此分散体系中，分散相为吸附部分树脂的地沥青质，分散介质为溶有树脂的油分，地沥青质和树脂之间无明显界面。 石油沥青的性质随各组分的数量比例不同而变化。油分和树脂较多时，胶团外膜较厚，胶团间相对运动较自由，沥青的流动性、塑性较好，开裂后有一定的自行愈合能力，但温度稳定性差。当油分和树脂含量较少时，胶团外膜较薄，胶团彼此靠拢，相互间的引力增大，沥青的弹性、粘性和温度稳定性较高，但流动性和塑性较低。 8.1.3石油沥青的技术性质 1．粘滞性 粘滞性，又称粘性，是指石油沥青在外力作用下，抵抗变形的性能。当地沥青质含量较高，有适量树脂，但油分含量较少时，则粘滞性较大。在一定温度范围内，当温度升高时，粘性随之降低；反之，则增大。 粘稠石油沥青的粘滞性用针入度值来表示。其测定方法是：在25℃的温度下，用质量
道路沥青混合料的种类与性质
第七章沥青混合料的组成设计 沥青混合料从颗粒均匀预涂沥青的沥青涂层碎石(coated stone)到沥青玛碲脂(mastic asphalt)其成分变化无穷。然而，沥青混合料大体上可以分为沥青混凝土(asphalt)和沥青碎石(macadam)两大类。 沥青混凝土与碎石的主要区别如下： ●沥青混凝土的集料级配一般由颗粒大致均匀的粗集料加上大量的细集料和很 少量的中等大小的集料组成。 ●沥青混凝土的强度与砂／填料／沥青成份的劲度即沥青砂浆有关；为了砂浆 要有足够的劲度，制造沥青混凝土时要用比较硬的沥青和含量高的填料；至于沥青碎石的强度，主要是依靠摩擦和集料颗粒间的机械互锁力，因此可以用较软等级的沥青。 ●由于沥青混凝土含的填料比例很大，也即是集料有大幅的表面积要用沥青裹 覆，因而沥青用量较高；而沥青碎石含细小的集料少，因此用以裹覆集料的沥青少量也够了；沥青碎石内的沥青主要功能是在压实时作为润滑剂和在使用过程中粘结着集料颗粒。 ●沥青混凝土的空隙率低，基本上不透水并且用予繁重交通的道路上非常耐 久；沥青碎石的空隙率相对较高而具透水性，并不如前者耐久。从沥青涂层碎石到沥青玛蹄脂各种沥青合料中，使用的沥青等级愈来愈硬，沥青、矿料和砂的含量增加，粗集料含量减少。 图7-1 各种沥青混合料的典型级配曲线
§7．1道路沥青混合料的种类与性质 7．1．1沥青混凝土 用不同粒径的碎石、天然砂、矿粉和沥青按一定比例以及最佳密实级配原则设计、在拌和机中热拌所得的混合料称沥青混凝土混合料。这种混合料的矿料部分应有严格的级配要求。它们经过压实后所得的材料具有规定的强度和孔隙率时称作沥青混凝土。沥青混凝土的强度和密实度是一般沥青混合料中最大的，但它们在常温或高温下都具有一定的塑性。沥青混凝土的高密实度使得它水稳性好，因此有较强的抗自然侵蚀能力，故寿命长、耐久性好，适合作为现代高速公路的柔性面层。从国外以及国内的工程实践来看，以沥青混凝土作为高等级公路或城市道路的路面材料已经相当普遍。 由于沥青混凝土的胶结料主要为沥青，沥青是一种对温度十分敏感的材料，这就导致了沥青混凝土的性质（主要为力学性能）受温度的影响十分突出（这也是沥青混合料最大的特点），如它们的劈裂强度随温度的变化可从零下温度的几兆帕到高温的零点几兆帕而不同。 沥青混凝土的分类从广义来说，可包括沥青玛碲脂(MA)、热压式沥青混凝土(HRA)、传统的密级配沥青混凝土(HMA)、多空隙沥青混凝土(PA)、沥青玛碲脂碎石(SMA)以及其它新型的沥青混凝土。 传统沥青混凝土、SMA和多空隙沥青混凝土典型级配曲线的比较见下图： 图7－2 三种典型混凝土级配比较 上图中，曲线1为传统沥青混凝土，孔隙率3％；曲线2为SMA，孔隙率3％；曲线3为多孔沥青混凝土、孔隙率20％。就孔隙率而言，当马歇尔设计孔隙率小于4％（或路面实际孔隙率小于8％）时，它已形成较为密实的结构，水不易进入沥青混凝土，整个结构的耐久性较好；或者路面实际孔隙率大于15％
改性石油沥青
改性石油沥青机理和材料 改性石油沥青是掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善制成的沥青结合料。 改性沥青其机理有两种，一是改变沥青化学组成，二是使改性剂均匀分布于沥青中形成一定的空间网络结构在土木工程中使用的沥青应具有一定的物理性质和粘附性。在低温条件下应有弹性和塑性；在高温条件下要有足够的强度和稳定性；在加工和使用条件下具有抗“老化”能力；还应与各种矿物料和结构表面有较强的粘附力；以及对变形的适应性和耐疲劳性。 一、橡胶改性沥青 橡胶是沥青的重要改性材料，它和沥青有较好的混溶性，并能使沥青具有橡胶的很多优点，如高温变形小，低温柔性好。 1.氯丁橡胶改性沥青 沥青中掺入氯丁橡胶后，可使其气密性、低温柔性、耐化学腐蚀性、耐气候性等得到大大改善。 2.丁基橡胶改性沥青 丁基橡胶改性沥青具有优异的耐分解性，并有较好的低温抗裂性能和耐热性能，多用于道路路面工程和制作密封材料和涂料。 3.热塑性弹性体改性沥青 热塑性弹性体改性沥青兼有橡胶和树脂的特性，常温下具有橡胶的弹
性，高温下又能像树脂那样熔融流动，成为可塑的材料。 4.再生橡胶改性沥青 再生橡胶掺入沥青中以后，可提高沥青的气密性，低温柔性、耐光、热、臭氧性，耐气候性。 二、树脂改性沥青 用树脂改性石油沥青，可以改进沥青的耐寒性、耐热性、粘结性和不透气性这一方法得到越来越多的应用。由于石油沥青中含芳香性化合物很少，故树脂和石油沥青的相容性较差，而且可用的树脂品种也较少，常用的树脂改性沥青有：古马隆树脂改性沥青、聚乙烯改性沥青、乙烯-乙酸乙烯共聚物改性沥青等，可选择杜邦或塑泰接枝PE、接枝SEBS、接枝POE等做不同树脂的相容剂。 三、橡胶和树脂改性沥青 橡胶和树脂同时用于改善沥青的性质，使沥青同时具有橡胶和树脂的特性。且树脂比橡胶便宜，橡胶和树脂又有较好的混溶性，故效果较好。 四、矿物填充料改性沥青 为了提高沥青的粘结能力和耐热性，降低沥青的温度敏感性，经常加入一定数量的矿物填充料。 1.矿物填充料的品种 常用的矿物填充料大多是粉状和纤维状的，主要有滑石粉、石灰石粉、硅藻土和石棉等。 2.矿物填充料的作用机理
煤沥青的组成和性质15页
引言 煤沥青是许多种多环芳烃组成的一个混合物，它是炼焦工业的副产品，是目前资源最丰富、价格最低廉的多环芳烃群的来源。在炭素工业、建筑工业等方面有着非常重要的用途。由于电炉炼钢和电解铝工业的发展，对于作为黏结剂的沥青在数量上和质量上提出了越来越高的要求。近年来沥青炭纤维的发展使炭纤维的价格大为降低，因而有可能在汽车制造、建筑工业上开发出大量的新用途，如果这一前景得以实现，则沥青的需求无论在量上、还是在质上，都将有一个飞跃。 从沥青的组成看，石油沥青的芳香度低，而煤沥青的芳香度高。这使得它们各具有自身的特点，各有自己适宜的用途。从资源量来看，石油的蕴藏量远远不及煤，在这一意义上讲，我们更应该把目光移向煤沥青。目前制造超高功率电极的原料——针状焦主要是由渣油和石油沥青制造的，但是，如果把煤沥青（或从煤焦油开始）加以处理，也可以制成针状焦。沥青基炭纤维的开发是从石油沥青开始的，但是煤沥青经过一定的处理和调制，也可以制造出优质的炭纤维。 1．煤沥青的组成和性质 煤沥青（下文简称为沥青）是有大群多环化合物及其衍生物组成的，其中已确认出的化合物已有几百种之多。在炭素工业中用作黏结剂和浸渍剂的沥青，我们没有必要，也不可能把其中各个化合物分离出来，一一加以研究。 研究沥青最实用的方法就是溶剂萃取分析或称溶剂抽提分析的方法，简称为溶提分析法或分部溶提法。所谓分部溶提法就是分别用不同的溶剂处理沥青，把它分成可溶的与不可溶的两部分。如果适当地选择几种溶解能力不同的溶剂，就可以把沥青切割成不同的几个溶提组分。进一步可以对各种不同的溶提组分进行物理、化学和工艺性能方面的研究。 2．沥青的溶提分析 从上个世纪，就有人用溶提法研究煤的组成，例如，De Marsilly在1860年曾用苯、酒精、乙醚、三氯甲烷和二硫化碳等溶剂，对煤进行系统的溶提研究。以后，进行这种研究的学者逐渐增多，方法也逐渐系统化了。受到上述对煤的溶提研究的启示，有些学者对沥青进行了溶提研究，特别是在沥青用作炭素制品的黏结剂以后，这类研究逐渐增多，从而丰富了我们对沥青的组成和性质方面的知
沥青混合料力学性能指标2
10.2 沥青路面材料的力学特性与温度稳定性——这三个你仔细看一下吧 10.2.1 沥青混合料的强度特性 表征沥青混合料力学强度的参数是：抗压强度、抗剪强度和抗拉（包括抗弯拉）强度。一般沥青混合料均具有较高的抗压强度，而抗剪和抗拉强度则较低。因此，沥青路面的损坏，往往是由拉裂或滑移开始而逐渐扩展。 1、抗剪强度(shearing strength) 沥青混合料的剪切破坏可按摩尔一库仑原理进行分析。材料在外力作用下如不产生剪切破坏，则应具备下列条件： τmax< σ tg φ+c （2-4） 式中：τmax — 在外荷载作用下，某一点所产生最大的剪应力； σ — 在外荷载作用下，在同一剪切面上的正应力； c — 材料的粘结力； φ — 材料的内摩阻角； 在沥青路面的最不利位置取一单元体，设其三个方向的主应力为σ1、σ2和σ3，且σ1>σ2>σ3。由于单元体中最不利的剪切条件取决于σ1和σ3，故仅根据σ1和σ3分析单元体的应力状况。图2-17为单元体应力状况的摩尔圆。 图2-17 应力状况摩尔圆图 图2-18 三轴剪切实验装置 1-压力环；2-活塞；3-出水口；4-保温罩；5-进水口；6-接压力盒；7-试件；8-接水银压力计 从图2-17可得： ()φσστcos 2131-= （2-5） ()φφφσσσ2231sin cos 21tg c -+= （2-6）
将式(2-5)、(2-6)代人式(2-4)得： ()()[]c ≤+--φσσσσφsin cos 213131 （2-7a ） ()c tg ≤--φτσφτmax max cos (2-7b) 式(2-7a)或(2-7b)为沥青路面材料强度的判别式。 式左端称为活动剪应力，当活动剪应力等于粘结力c 时，材料处于极限平衡，若大于粘结力c ，材料出现塑性变形。 根据式(2-7a)或(2-7b)可求得沥青路面材料应具有的c 和Φ值。 c 和Φ值可通过三轴剪切试验取得。三轴剪切试验的装置如图2-18所示。 三轴剪切试验所用试件的直径应大于矿料最大粒径的4倍，试件的高与直径之比应大于 2。矿料最大粒径小于25cm 时，试件直径为10cm ，高为20m 。试验时，将一组试件分别在不同侧压力下以一定加荷速度施加垂直压力，直至试件破坏。此时测得的最大垂直压力，即为沥青混合料的最大主应力σ1 ,侧压力即为最小主应力σ3(σ1=σ3)。根据各试件的侧压力和最大垂直压力给出相应的摩尔圆，这些圆的公切线称为摩尔包线，切线与τ轴相交的截距即为粘结力，切线的斜率即为内摩阻角Φ（见图2-19)。 由于温度对沥青混合料的抗剪强度有很大的影响，故试件应在高温条件(65℃或50℃)下进行测试。 粘结力c 和内摩阻角Φ值，也可根据无侧限抗压和轴向拉伸试验取得的抗压强度和抗拉强度来计算： 抗压强度 ??? ??+=242φπctg R （2-8） 抗拉强度 ??? ??+= 242φπtg c r （2-9） 从式（2-8）或（2-9）可得： ??? ??+-=r R r R －1sin φ （2-10） Rr c 5.0= （2-11）
四组分对沥青性能的影响(建文)
.沥青的化学组成对石油沥青性质的影响 沥青的化学组成与沥青的胶体性能的关系 ?沥青中的饱和分含量不能过多，饱和分过多，将使沥青中分散介质的芳香度降低，不能形成稳定的胶体分散体系。 ?沥青中芳香分的存在是必需的，它的存在提高了沥青中分散介质的芳香度，使胶体体系易于稳定。 ?胶质本身具有较好的塑性和粘附性，是沥青中必不可少的组分，它能使沥青质稳定的交融于体系中。 沥青的化学组成与沥青的胶体性能联系 ?需要指出的是沥青质对沥青性能的影响不仅与沥青质的数量有关系，同时还与沥青质与可溶质的组成结构有关。但沥青质本身的／比较低，相对分子量较大时，他就较难于溶胶中分散，也就更容易析出。当可溶质的芳香度较小时，胶质的含量不足，则沥青的胶束稳定性就会下降。由此可见沥青中各个组分之间的相互关系是比较复杂的，必须在数量上和性质上都能很好的保证沥青胶体体系的稳定，沥青才能具有良好的使用性能。 四组分对沥青性质针入度、软化点、粘度的影响 ?日本公司的田中晴等人对沥青的化学组成与沥青物理性质的影响进行深入的研究，考察沥青的针入度、软化点、高温粘度等指标与沥青组成及相对平均分子量的关系得出下表中的关系： 指标回归关系式相关系数 针入度 － 软化点 ＝ ＝－＝ ℃粘度η(η ) (η) 注：代表饱和分。代表芳香分。代表胶质。代表沥青质。平均相对分子量 由表中的内容可以看出：沥青中重质成分（沥青质、胶质）使针入度变小、软化点增加、高温粘度增加。轻质成分（饱和分、芳香分）使针入度增加、软化点降低、高温粘度降低。而对于针入度和高温粘度来说它与沥青的组成之间是指数关系，沥青组成发生很小变化就会对针入度和高温粘度产生很大的影响。大量研究显示，沥青质的存在可以改善沥青的高温性质，但沥青质含量过多，会使沥青的延度大大降低，易于脆裂。 饭岛通过对大约种沥青的研究得出： ?软化点＝－*××－××＋ ?由此可以看出沥青质对软化点的影响最大，随着沥青质含量的增加软化点增加。而胶质和芳香分增加时软化点稍有下降，饱和分含量增加软化点稍有降低。 ?从上面的分析可以看出沥青质降低针入度,增加软化点,增加高温粘度，芳香分和饱和分增加针入度,降低软化点,降低高温粘度。 四组分对沥青延度的影响 ?随着大量研究显示芳香分有助于改善沥青的延度。沥青质含量的增加会降低和度延度。 四组分对沥青老化性质的影响
《沥青及沥青混合料》课程教学大纲2014.2
沥青及沥青混合料 一、课程名称：沥青及沥青混合料Asphalt and asphalt mixture 课程负责人：黄维蓉 二、学时与学分：48+16学时 3.5学分 三、适用专业：材料科学与工程专业 四、课程教材：谭忆秋编著，沥青与沥青混合料，哈尔滨工业大学出版社，2007 五、参考教材：吕伟民编著，沥青混合料设计原理与方法，同济大学出版社，2001 沈金安编著，沥青与沥青混合料路用性能，人民交通出版社，2001 张登良编，沥青路面工程手册，人民交通出版社，2003 黄晓明等编著，沥青与沥青混合料，东南大学出版社，2002 六、开课单位：土木建筑学院 七、课程性质、目的和任务： 本课程为必修课程；是材料科学与工程专业的一门专业课程。 本课程的主要教学目的和任务是： 1、掌握沥青与沥青混合料的基本知识，常用沥青混合料配合比设计方法，沥青与沥青混合料实验分析方法。 2、培养学生应用所学知识进行沥青与沥青混合料的性能评价、沥青混合料配合比设计。 3、通过课程理论与实验教学、沥青混合料综合设计实验、实习等，使学生初步具备从事混凝土配合比设计、施工、检测、管理的能力及研究、开发新型沥青路面材料的知识和能力。 八、课程的教学基本要求： 本课程理论教学环节48学时，实践教学环节16学时，理论教学以课堂讲授为主，辅以多媒体教学、问题讨论、查阅文献资料、工程实例与网上交流等多种教学方式；实践教学在教师讲解和指导下以学生动手操作为主。 1、掌握沥青与沥青混合料的基本技术性质、评价方法、影响因素。 2、掌握常用沥青混合料的配合比设计方法、质量检验评定方法及工程应用，为学生今后从事相关工作打下基础。 3、熟悉新型沥青混合料基本性能及组成设计方法。 4、了解SHRP沥青胶结料的评价方法和Superpave体积设计法及其他设计法。 5、初步掌握沥青与沥青混合料的常规实验方法及相应数据处理方法，实验内容参照《沥青及沥青混合料》课程实验教学大纲执行。
石油沥青的分类技术标准及应用
石油沥青的分类、技术标准及应用 一、石油沥青的分类 按用途分： 道路石油沥青； 建筑石油沥青； 防水防潮石油沥青。 二、技术标准 道路石油沥青、建筑石油沥青和防水防潮石油沥青都是按针入度指标来划分牌号的。在同一品种石油沥青材料中，牌号愈小，沥青愈硬；牌 号愈大，沥青愈软，同时随着牌号增加，沥青的粘性减小（针入度增加），塑性增加（延度增大），而温度敏感性增大（软化点降低）。 三、石油沥青的选用 在选用沥青材料时，应根据工程性质（房屋、道路、防腐）及当地气候条件、所处工程部位（屋面、地下）来选用不同品种和牌号的沥青。 1、道路石油沥青牌号较多，主要用于道路路面或车间地面等工程，一般拌制成沥青混凝土、沥青拌合料或沥青砂浆等使用。道路石油沥青 还可作密封材料、粘结剂及沥青涂料等。此时宜选用粘性较大和软化点 较高的道路石油沥青，如60甲。 2、建筑石油沥青粘性较大，耐热性较好，但塑性较小，主要用作制造油毡、油纸、防水涂料和沥青胶。它们绝大部分用于屋面及地下防水、沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。对于屋面防水工程，应注意防止
过分软化。据高温季节测试，沥青屋面达到的表面温度比当地最高气温高25℃～30℃，为避免夏季流淌，屋面用沥青材料的软化点应比当地气温下屋面可能达到的最高温度高20℃以上。例如某地区沥青屋面温度可达65℃，选用的沥青软化点应在85℃以上。但软化点也不宜选择过高，否则冬季低温易发生硬脆甚至开裂对一些不易受温度影响的部位，可选用牌号较大的沥青。 3、防水防潮石油沥青的温度稳定性较好，特别适用做油毡的涂覆材料及建筑屋面和地下防水的粘结材料。其中3号沥青温度敏感性一般，质地较软，用于一般温度下的室内及地下结构部分的防水。4号沥青温度敏感性较小，用于一般地区可行走的缓坡屋面防水。5号沥青温度敏感性小，用于一般地区暴露屋顶或气温较高地区的屋面防水。6号沥青温度敏感性最小，并且质地较软，除一般地区外，主要用于寒冷地区的屋面及其它防水防潮工程。 4、普通石油沥青含蜡较多，其一般含量大天5%，有的高达20%以上（称多蜡石油沥青），因而温度敏感性大，故在工程中不宜单独使用，只能与其它种类石油沥青掺配使用。 石油沥青的技术标准见表11-5。
沥青混合料的特性指标1
沥青混合料的特性 虽然沥青混合料中单个材料的性能对混合料的性能起十分重要的作用，但是，由于沥青混合料中沥青和集料组成统一的系统，其组合特性对沥青混合料的性能影响更大。沥青混合料性能指标包括永久变形、疲劳开裂、低温开裂、应力—应变特性、强度特性。 1．永久变形 永久变形是在重复荷载的作用下路面塑性变形的累积，它是一种不可恢复的变形。轮迹线上的变形一般认为主要有两个原因： 一是作用在土基、底基层、基层和沥青表面层的重复应力较大，虽然面层材料对减少这种类型的车辙起着很重要的作用，但一般认为路面车辙是路面的一种结构组合问题，对于路面面层很薄的结构层车辙较为严重，主要是因为面层太薄而导致，作用在路基顶面的应力较大；对于路面结构在水的作用下土基较为软弱的情况，主要是由于土基的累积变形而引起。路面软化产生的车辙见图9-7。 二是路面面层在重复荷载的作用下的累积变形，这种累积变形是由于沥青面层抵抗重复荷载的抗剪强度较小，一般这种车辙是由于沥青面层的强度太弱。路面的永久变形是由于面层和土基两个原因总和引起。沥青软化产生的车辙见图9-8。 沥青路面的车辙主要是因为在荷载的作用下产生的很小但不可恢复的永久变形累积引起的。沥青混合料的剪切应力将导致垂直变形和侧向流动，当荷载作用足够的次数以后，路面的累积永久变形不断增加，车辙就出现。路面出现车辙以后，由于在辙槽内的水将导致水溅或结冰而影响行车安全。 当沥青稠度低、加载时间长或温度较高时，沥青混合料表现为弹—粘一塑性体，应力重复作用下将会出现较大数量的累积变形。 对沥青混合料永久变形特性的研究，可利用静态蠕变（单轴受压）试验或重复三轴压缩试验进行。前一种试验较简单，而后一种试验同实际受力状况相符，但二者所得到的累积应变一时间关系的规律基本一致，因为重复应力下塑性应变的逐步累积实质上也是一种蠕变现象。 密实型沥青碎石混合料经受重复三轴试验的结果表明，塑性应变量承重复作用次数而增加，温度越高，塑性应变累积量越大。许多试验结果表明，在同一