沥青材料与石油沥青的技术性质
第四章 沥青材料解读
Sb f T , t , PI
（3）黏附性
直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。 不仅与沥青的性质有关，而且与集料性质（酸碱性）也有关。 一般应优先使用碱性集料，当采用酸性石料时，可掺加 各种抗剥剂来提高黏附性。 试验方法：水煮法和水浸法
（4）老化
沥青在自然因素（热、氧化、光和水）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。 其组分变化规律为： 油分 树脂 沥青质 饱和分，芳香分（较慢） 胶质（较快） 沥青质
四、石油沥青的结构
1.胶体理论 沥青的胶体结构是以沥青质为胶核，胶质被吸附 其表面，并逐渐向外扩散形成胶团，胶团再分散于芳 香分和饱和分中。 2.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
溶胶结构：沥青质含量少，饱和分和芳香分、胶质多。 凝胶结构：沥青质含量较多，并有相应数量的胶质形成 胶团，使得胶团的相互移动较困难。 溶-凝胶结构：适中（理想结构）。
六、石油沥青的技术标准
1.道路石油沥青的技术标准 （1）分级：A、B、C三级，适用范围见表4-3； （2）标号：根据针入度划分160号、130号、110号、90号、 70号、50号、30号七个标号。 随着标号增加，沥青的黏度减小（针入度增加），塑性 增加（延度增大），而温度稳定性变差（软化点降低）。
2）煤沥青的技术指标 ⑴ 黏度：用标准黏度计测量。与液体沥青一样。 ⑵ 蒸馏试验馏分含量及残渣性质：测定试样受热时，在规定温度 范围内蒸出的馏分含量，及蒸馏后残留物的含量。 馏分含量的限制控制了煤沥青由于蒸发而老化的安全性； 残渣性质试验保证了煤沥青残渣具有适宜的黏结性。 ⑶ 煤沥青焦油酸含量：导致路面强度降低，且有毒，在沥青中的 含量必须加以限制。 ⑷ 含萘量：萘是有害物且易升华，有毒，能加速老化，萘易使沥 青失去塑性。含量越低越好。 ⑸甲苯不溶物：沥青中不溶于甲苯的物质。 ⑹水分：过量的水分造成沥青损失，易引起火灾。 3.煤沥青与石油沥青的鉴别（见后页表）
沥青材料
1、氧化改性 、 2、矿物填充料改性 、 3、聚合物改性 、
第二节 防水材料
• 一 防水卷材
1 、沥青防水卷材
定义及分类
纸胎石油沥青防水卷材（简称油毡）是用低软化 点石油沥青浸渍原纸，然后再用高软化点石油沥青涂 盖油纸两面，再涂或撒以粉状或片状隔离材料制成。 油毡分为200号、350号和500号三种标号；每一标 号又分粉毡和片毡两种。
工程实例分析
每到冬天， 每到冬天，某沥青路面总会 出现一些裂缝， 出现一些裂缝，裂缝大多是横 向的，且几乎为等距离间距的， 向的，且几乎为等距离间距的， 在冬天裂缝尤其明显。 在冬天裂缝尤其明显。 初步判断是因沥青材料老化及低温所致： 初步判断是因沥青材料老化及低温所致： 从裂缝的形状来看， 从裂缝的形状来看，沥青老化低温引起的裂缝大多为 横向，且裂缝几乎为等距离间距。 横向，且裂缝几乎为等距离间距。这与该路面破损情况 吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆， 吻合。该路已修筑多年，沥青老化后变硬、变脆，延伸 性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。 性下降，低温稳定性变差，容易产生裂缝、松散。在冬 气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩， 天，气温下降，沥青混合料受基层的约束而不能收缩， 产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度，路 产生了应力，应力超过沥青混合料的极限抗拉强度， 面便产生开裂。 面便产生开裂。
溶于30至 倍汽油或煤油 同法溶解,斑点均匀 倍汽油或煤油, 溶于 至50倍汽油或煤油 同法溶解 斑点均匀 滴于滤纸上,斑点分两圈 斑点分两圈,呈 散开,呈棕色 滴于滤纸上 斑点分两圈 呈 散开 呈棕色 内黑外棕或黄色
三、沥青改性
以纯沥青为主制成的各种制品， 以纯沥青为主制成的各种制品，在低温下的塑性和韧 性差、高温下的强度和稳定性低， 性差、高温下的强度和稳定性低，且易老化使用寿命短 的缺点。因而更多使用改性沥青基材料。 的缺点。因而更多使用改性沥青基材料。
沥青材料学第四章(1)石油沥青的路用性能
评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标为： 针入度、延度、软化点，通称“沥青三大指标”。
沥青三大指标
针入度——粘滞性（确定沥青标号） 延度——塑性（低温抗裂性） 软化点——感温性（高温稳定性）
沥青三大指标（续）
针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度 软化点是沥青达到规定条件粘度时的温度 延度与沥青的流变特性、胶体结构和
④沥青一次灌入各项试验的模具中。 注：反复加热的次数不得超过两次； 灌模剩余的沥青不得重复使用。
（一）针入度实验
针入度试验 (Penetration test)
该法是沥青材料在规定温度条件下，以规定质量的标准针 经过规定时间贯入沥青试样的深度（以1/10为单位计） 。
针入度试验常用条件为5℃、15℃、25℃和35℃等， 但标准针质量和贯入时间均为100g和5s.
针入度值愈大，表示沥青愈软（稠度愈小）。 实质上，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。
针入度试验（续） (Penetration test)
实验条件以：P（T、m、t）表示。 其中 P为针入度， T为试验温度， m为标准针（包括连杆及砝码）的质量， t为贯入时间。
我国现行试验法(JTJ 052 T 0604-93)规定：
对于沥青含蜡量的限制，由于世界各国测定方法不同，所以限制值也不 一致，其范围为2%～4%。我国标准规定, 重交通量道路石油沥青的含蜡量 （蒸馏法）不大于3%。
石油沥青的评价方法
1.沥青的分级指标 2.沥青的高温稳定性指标 3.沥青的低温抗裂性指标 4.沥青的抗老化性能指标 5.沥青的综合指标
石油沥青三大指标
8个指标归类：
第一类为沥青成分的控制指标
石油沥青的技术性质
石油沥青的技术性质
石油沥青是一种黑色或棕黑色的有机物质，具有以下技术性质：
1. 密度：石油沥青的密度通常在1.0-1.2克/立方厘米之间，具
有较高的密度。
2. 熔点：石油沥青的熔点通常在100-180摄氏度之间，具体取
决于其成分和含沥青的纯度。
3. 粘度：石油沥青具有较高的粘度，即其流动性较差。
这使得沥青能够在路面、屋顶和其他建筑结构上形成持久的保护层。
4. 可溶性：石油沥青在各种溶剂中具有不同程度的溶解性。
常见的溶剂包括石油醚、苯和甲苯。
5. 耐老化性：石油沥青具有较高的耐老化性，能够长时间保持其性质和功能，不易受到氧化和分解的影响。
6. 热稳定性：石油沥青在高温下具有较好的热稳定性，可用于高温条件下的应用，如热稳定剂、沥青混合料等。
7. 黏附性：石油沥青具有良好的黏附性，可以牢固地粘附在各种材料表面，如砂石、混凝土、金属等，形成坚固的结合。
8. 弹性：石油沥青具有一定的弹性，可以在受到外力作用时产生一定的变形，然后恢复到原来的形状。
石油沥青具有良好的耐候性、粘附性和弹性，适用于各种道路、建筑和工业应用中。
沥青材料—石油沥青的技术性质塑性
记录表格
试验步骤
将试件连同底板移入延度 仪的水槽中，固定并取下 侧模。
开动延度仪， 并注意观察 试样的延伸
情况
试件拉断时， 读取指针所指 标尺上的读数， 以厘米表示
结果整理
同一试样，每次平行试验不少于3个，如3个测定结果均大于100cm，试 验结果记作“>100cm”；特殊需要也可分别记录实测值。如3个测定结 果中，有一个以上的测定值小于100cm 时，若最大值或最小值与平均值 之差满足重复性试验精度要求，则取3个测定结果的平均值的整数作为延 度试验结果，若平均值大于100cm，记作“> 100cm”；若最大值或最 小值与平均值之差不符合重复性试验精度要求时，试验应重新进行。
✓试件在室温中冷却30～40min，然后置于规定试验温度±0.1℃的恒温水槽 中，保持30min后取出，用热刮刀刮除高出试模的沥青，使沥青面与试模面齐 平。沥青的刮法应自试模的中间刮向两端，且表面应刮得平滑。将试模连同底 板再浸入规定试验温度的水槽中1～1.5h。
✓检查延度仪延伸速度是否符合规定要求，然后移动滑板使其指针正对标尺 的零点。将延度仪注水，并保持温度为试验温度±0.5℃。
3 延度的测定方法
测定设备
延度仪
平刮刀、 酒精
食
盐
试模、试模底板
甘油、 滑石 粉隔 离剂
恒温水槽
试验准备
✓将隔离剂拌和均匀，涂于清洁干燥的试模底板和两个侧模的内侧表面， 并将试模在试模底板上装妥。
✓按规定的方法准备试样，然后将试样仔细自试模的一端至另一端往返数 次缓缓注入模中，最后略高出试模，灌模时应注意勿使气泡混入。
第6章沥青材料
工程管理 系
7
（2）胶体结构 1）溶胶型结构——沥青质含量相对较少，油分和树脂含量相对较高 2）溶-凝胶型结构——沥青质含量适当，油分和树脂含量相对较高 3）凝胶型结构——沥青质含量相对较多，油分和树脂含量相对较少
a) a)溶胶型结构；
b) 沥青胶体结构示意图
b) 溶-凝胶型结构； 工程管理 系
c)
工程管理 系
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（1）物理常数
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。
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。
沥青15℃密度与25℃相对密度之间的换算公式： 沥青与水的相对密度= 沥青的密度（15℃）×0.996
• 温度的影响：温度升高，塑性增大。
沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。
工程管理 系
25
4）脆性
• 沥青材料在低温下受到瞬时荷载时常表现为脆性破坏，沥 青脆性的测定极为复杂。
• 目前测试方法：采用弗拉斯（Fraass）脆点。 • 拉斯脆点试验原理：将沥青试样0.4克在一个标准的金属
薄片上摊成薄层，将其置于脆点仪内并使其稍稍弯曲。当以 1℃/min的速度降温时，沥青薄膜的温度随之逐渐降低，当降 至某一温度时，沥青薄膜在规定弯曲条件下产生脆断时的温 度，即为沥青的脆点。
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。
工程管理 系
3
补充： 石油沥青的生产工艺概述
工程管理 系
4
6.1.1 石油沥青
1.石油沥青的基本组成与结构
第 讲 石油沥青的基本组成和技术性质
2）耐久性评价方法
研究沥青的耐老化性能，通常是将沥青试样在室内进行加速老 化试验，然后根据老化前后试样的性能变化加以评定。
沥青的老化主要发生在两个阶段，一是沥青在热拌和过程中 的老化，称为短期老化；另一阶段是沥青在路面长期使用过程 中发生的老化，称为长期老化。
建筑石油沥青评价方法：采用蒸发损失百分率和蒸发后 针入度比评价。 （沥青试样在160℃条件下，加热蒸发5h）
• 表示：T
• 注意：初始温度5℃
加热速度为5℃/min
�
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� 软化点的意义 • 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，
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，又是沥青粘度的一种量度。
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（3）延性与脆性
——指石油沥青内部阻碍其相对流动的一种特性，它反映石 油沥青在外力作用下抵抗变形的能力。
沥青的粘性是划分沥青牌号的主要技术指标之一。
测定方法：
绝对粘度 条件粘度
针入度（适应固体或半固体粘稠石油沥青） 软化点：既是粘性测定指标，又作为测定温度
稳定性的方法
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� 影响粘性的因素
• 组分的影响：当沥青质含量多，同时有适量树
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我们讲述了建筑石油沥青的粘滞性、温度敏感 性和延性。 表征这三项性质的三大指标为：
针入度、软化点、延度 是评价建筑石油沥青技术性质最常用的经典指 标。
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（5）粘附性
沥青与矿质集料的粘附性影响沥青路面的质量和耐久 性，因此粘附性是沥青的重要性质。 沥青在沥青混合料中以薄膜的形式裹覆在集料颗粒表面，并 将松散的矿质集料粘结为一个整体。 粘附性不仅取决于沥青的性质，也取决于集料的性质。 粘附性的评价方法：沥青与粗骨料的粘附性试验，根据沥青混 合材料的最大粒径决定。
石油沥青的简介
石油沥青是原油加工过程的一种产品，主要由多环、稠环、杂环烃类及其衍生物的混合物组成。
在常温下，它是一种黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体。
石油沥青的化学组成复杂，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。
其主要的物理性质包括粘性、塑性、温度稳定性以及耐久性。
在各种来源的沥青中，产量最大的是石油沥青。
石油沥青主要由油分、胶质、沥青质组成。
其中，油分是淡黄色至红褐色的油状液体，分子量最小，密度也最小；胶质是半固体的黄褐色或红褐色的粘稠状物质，分子量介于油分和沥青质之间；沥青质则是稠环或杂环的烃类混合物，是沥青中分子量最大且化学性质最稳定的组分。
石油沥青的应用广泛，主要用途包括：道路沥青、建筑沥青、其他用途沥青。
其中，道路沥青是针入度40～300的直馏沥青，建筑沥青则是氧化沥青，其他用途的沥青包括橡胶沥青、油漆沥青等专用沥青。
总的来说，石油沥青是一种重要的工业原料，具有广泛的应用前景。
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沥青材料
1、沥青是由一些极其复杂的碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的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。
2、沥青可溶与二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷和苯等有机溶剂
3、沥青属于有机胶凝材料，与矿质混合料有非常好的粘结能力，是道路工程重要的筑路材料；沥青属于憎水性材料，结构致密，几乎不溶于水和不吸水，因此，广泛用于土木工程的防水、防潮和防渗工程。
4、沥青按其在自然界中获得上网方式，可分为地沥青和焦油沥青两大类
5、地沥青按产源可分为天然沥青和石油沥青
6、焦油沥青是利用各种有机物（煤、页岩、木材等）干馏加工得到的焦油，经再加工而得到的产品。
焦油沥青按其干馏原料的不同分为煤沥青、页岩沥青、木沥青和泥炭沥青，如由煤干馏所得的煤焦油，经再加工后得到的沥青，即称为煤沥青
7、在道路建筑中常用的主要是石油沥青和煤沥青两类，其次是天然沥青
8、石油沥青的分类（1）按原油成分分类原油根据关键馏分特性和含硫量可分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油，以及高硫原油（含硫量大于2%，质量分数）、含硫原油(含硫量0.5%~2%）和低硫原油（含硫量小于0.5%）由不同基属原油炼制的石油沥青可分别为：石蜡基沥青（含蜡量一般大于5%）环烷基沥青（又称沥青基沥青含蜡量一般小于2%）中间基沥青（也称混合基沥青，处于石蜡基和环烷基沥青之间）（2）按加工方式分类：直馏沥青氧化沥青溶剂沥青
（3）按沥青在常温下的稠度分类：一般可分为粘稠沥青和液体沥青两大类。
粘稠沥青在常温下为半固体和固体状态。
如按针入度分级时，针入度小于40者为固体沥青，针入度在40~300之间的为半固体沥青，而针入度大于300者为粘性液体状态沥青。
液体沥青在常温下多呈粘稠液体或液体状态。
并可按标准粘度分级划分为慢凝、中凝和快凝液体沥青。
在生产应用中，常在粘稠沥青中掺入一定比例的溶剂，配制得稠度很低的液体沥青，称为稀释沥青。
9、石油沥青的组成和结构
（一）石油沥青的元素组成
石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、硫、氮）的衍生物组成的混合物，它的分子表达式通式 C n H 2n+a O b S c N d.化学成分主要是碳质量分数为80%~87%、氢10%~15%
（二）石油沥青的化学组分分析法
我国现行JTJ052-2000 <<公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中规定可采用三组分和四组分分析法。
1、三组分分析法
石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。
2、四组分分析法
沥青质饱和分环烷芳香分极性芳香分
一般认为，油分使沥青具有流动性；树脂使沥青具有塑性，树脂中含有少量的酸性树脂
（即地沥青酸和地沥青酐），是一种表面活性物质，能增强沥青与矿物材料表面的粘附性；沥青质能提高沥青的粘结性和热稳定性
3、沥青的含蜡量
现有研究认为;蜡对沥青路用性能的影响，主要是由于沥青中蜡的存在，在高温时使沥青容易发软，导致沥青路面的高温稳定性降低，出现车辙。
同样，在低温时会使沥青变的脆硬，导致路面低温抗裂性降低，出现裂缝。
石油沥青的技术性质
石油沥青的技术性质主要具有以下几个：
（一）粘滞性粘滞性又称粘性，是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。
用粘度表示。
测定沥青相对粘度的主要方法是用标准粘度计法和针入度法针入度越小，表示粘度越大
（二）延展性
延展性是指沥青在外力作用下产生变形而不破坏（裂缝或断开），除去外力后仍保持原形状不变的性质。
（三）温度感应性
温度感应性是指沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。
（1）高温感应性用软化点表示℃
软化点愈高，表明沥青的耐热性愈好，即温度稳定性愈好。
针入度延度软化点是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标，所以通称“三大指标”
（2）低温抗裂性用脆点表示
脆点是指沥青材料由粘塑状态转变为固体状态达到条件脆裂时的温度。
实际应用中，要求沥青具有较高的软化点和较低的脆点，或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。
（四）加热稳定性
（五）安全性
闪点（闪火点）是指加热沥青挥发出的可燃气体与空气组成混合气体在规定条件下与或接触，产生闪光时的沥青温度。
燃点是与火接触能持续燃烧5s以上时的沥青温度。
（六）溶解度
沥青的溶解度是指石油沥青在三氯乙烯中溶解的百分率
（七）含水量
（八）沥青非常规的其他性能
1、针入度指数
2、劲度模量
3、粘附性
4、老化。