道路石油沥青技术性能-高温及低温性能
沥青路面施工技术质量标准
沥青路面施工技术质量标准<1>基层1、沥青面层施工前应对基层进行检查，基层质量不符合要求的不得铺筑沥青面层。
2、新建沥青路面的基层按结构组合设计要求，选用沥青稳定碎石、沥青贯入式、级配碎石、级配砂砾等柔性基层；水泥稳定土或粒料、石灰与粉煤灰稳定土或粒料的半刚性基层；碾压式水泥混凝土、贫混凝土等刚性基层；以及上部使用柔性基层，下部使用半刚性基层的混合式基层。
3、半刚性基层沥青路面的基层与沥青层宜在同一年内施工，以减少路面开裂。
4、以旧沥青路面作基层时，应根据旧路面质量，确定对原有路面修补、铣刨、加铺罩面层。
旧沥青路面的整平应按高程控制铺筑，分层整平的一层最大厚度不宜超过100mm。
5、以旧的水泥混凝土路面作基层加铺沥青面层时，应根据旧路面质量，确定处治工艺，确认能满足基层要求后，方能加铺沥青层。
6、旧路面处理后必须彻底清除浮灰，根据需要并作适当的铣刨处理，洒布粘层油，再铺筑新的结构层。
<2>材料<2.1>一般规定1、沥青路面使用的各种材料运至现场后必须取样进行质量检验，经评定合格方可使用，不得以供应商提供的检测报告或商检报告代替现场检测。
2、沥青路面集料的选择必须经过认真的料源调查，确定料源应尽可能就地取材。
质量符合使用要求，石料开采必须注意环境保护，防止破坏生态平衡。
3、集料粒径规格以方孔筛为准。
不同料源、品种、规格的集料不得混杂堆放。
<2.2>道路石油沥青1、沥青路面采用的沥青标号，宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后确定。
（1）对高速公路、一级公路，夏季温度高、高温持续时间长、重载交通、山区及丘陵区上坡路段、服务区、停车场等行车速度慢的路段，尤其是汽车荷载剪应力大的层次，宜采用稠度大、60℃粘度大的沥青，也可提高高温气候分区的温度水平选用沥青等级；对冬季寒冷的地区或交通量小的公路、旅游公路宜选用稠度小、低温延度大的沥青；对温度日温差、年温差大的地区宜注意选用针入度指数大的沥青。
浅谈沥青性能分级体系
浅谈沥青性能分级体系路面等级也应当与交通特点结合考虑，对于高等级道路，考虑充分的安全储备和路面维护等因素，选择合理等级的沥青，对于SUPerPaVe分级体系中，随着标号增加，其高温、低温和常温性能逐渐改善。
沥青分级体系质量评价1.绪言沥青作为一种非晶体高分子混合物，应用于路面胶结料已经有了上百年的历史。
沥青的分类可以按来源、加工方法、用途和形态划分。
按来源可以分为天然沥青、石油沥青和焦油沥青三大类，按形态分为黏稠沥青和液体沥青。
一般石油沥青分为四大类：道路沥青类、建筑沥青类、专用沥青类和乳化沥青类。
改性沥青作为改良的胶结料应用于道路建设、建筑防水等方面。
PG分级体系要求沥青路面在最高设计温度时能满足高温性能的要求，不产生过量的车辙；在路面最低设计温度时能满足低温性能的要求，避免或减少低温开裂；在常温范围内控制疲劳开裂，考虑了沥青材料在使用期全温度范围内的流变性,对于沥青材料的质量评价和选择,较针入度分级和黏度分级有了很大改进。
2.沥青性能分级方法针入度分级体系和黏度分级体系的分级方法主要是依据25C针入度和60℃黏度指标，这两种分级方法参考的指标也不相同，而第三种按路用性能分级的出发点是根据沥青表现出的路用性能划定适用温度，与前两种都不一样。
针入度分级体系历史最长，使用的国家也最多。
我国道路沥青基本按针入度分级，《重交通道路石油沥青》中按连续针入度（40〜140）分为5个标号；《公路沥青路面施工技术规范》中修订了沥青等级划分方法，沥青基本按连续20（0.0Imm）针入度梯度进行划分，分为7种，在这个标准中，沥青等级划分是以沥青路面的气候条件为依据，同一个气候分区内，根据道路等级和交通特点再将沥青分为1~3个不同的针入度等级。
技术指标中增加了针入度指60℃动力黏度以及IOe延度指标评价沥青的感温性、高温性能和低温性能，根据沥青中的蜡含量分为A、B、C三个等级，各个等级的技术指标要求逐级降低。
黏度分级体系是按连续黏度进行分级，以美国AASHTO以黏度分级的黏稠沥青技术标准为例，沥青的标号为连续60℃黏度区间的中值，区间大小递增，分为5个等级，135C的黏度不作为划分等级的依据。
道路沥青的路用性能
备DSR列入Superpave的沥青路用性能规范
整理ppt
4
沥青结合料的抗疲劳性能
➢ Superpave沥青胶结料
性能规范要求
τmax
施 加 的 剪 应 力
时间t
τmin
γmax Δt
产
生
的
剪
应
时间t
变
γmin
整理ppt
5
沥青结合料的抗疲劳性能
➢SHRP相关指标
2T r3
虚 轴
•r h
G max min max min
过滤洗涤
35
沥青的化学组成与沥青性能的关系
➢ 沥青组分分析概述
在我国，广泛使用四组分析法(SARA分析法）
• 饱和分（S）
• 芳香分（Ar
）
• 胶质（R）
• 沥青质（A）
五组分分析(化学沉淀法）
• 沥青质（At)
• 氮基（N)
• 第一酸性成分（A1)
• 第二酸性成分（A2)
• 链烷分（P）
整理ppt
➢ 对指标的评价
G*·sinδ值越小，表示疲劳性能越 好。
G*·sinδ实际上包括了复数剪切劲 1
度模量及相位角两个因素。
总之，对检验沥青样品，低温下 2
其G*越小，δ越大的样品，其耐 疲劳性能越好。
G
* 1
G
* 2
1 2 E1 E2
整理ppt
8
沥青结合料的抗疲劳性能
试验要求
试验温度
• 中等路面温度，大体相当于最高设计温度计最低设计温度平 均值以上4℃，在年最不利季节时期的路面温度状态下，相 当于纯融时期的温度条件。
整理ppt
32
沥青中蜡对路用性能的影响
道路石油沥青技术性能-高温及低温性能
K 0.95 R 10
美国:立体法（Cube Method）
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温 性 能 相 关 指 标
软化点
影响因素
沥青质的含量
根据J.R. Dickie的研究，沥青的软化点由沥青的组分决定。以x、y、 z、w分别表示沥青质、树脂、芳香烃、饱和烃的含量，则软化点可 由下式表示，其误差的标准差为3℃。
高 温 性 能 相 关 指 标
软化点
试验方法
中国：采用环与球法，TR&B
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温 性 能 相 关 指 标
软化点
环与球法
钢球质量3.5g
升温速率5℃/min 起始温度5℃
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温 性 能 相 关 指 标
软化点
其他国家
德国：克-沙氏法（Kramer Sarnow test），测定值K（℃）与环 球法软化点之间的关系：
高 温 性 能 相 关 指 标
当量软化点
确定方法（二）
较之方法一、 更为准确！
根据三个及三个以上温度下的针入度回归PI值，确定A、K
由PI回归公式进行反算：
T800
lg 800 K 2.9031 K A A
以针入度为基础，容易掌握；实验设备，推广应用不存在任何困 难！
一、沥青的软化点与当量软化点
确定高温粘度
赛波特粘度计法
RAV 恩格拉粘度计法
乳化沥青和煤沥青
标准粘度计法
论沥青三大指标的影响因素及其对沥青混合料性能的影响
论沥青三大指标的影响因素及其对沥青混合料性能的影响摘要：沥青路面因其具有表面平整、噪音低、行车舒适、易于修复等一系列优点，成为当今应用最广的路面之一，同时沥青作为一种感温性材料，夏季高温时易出现高温稳定性不足，产生车辙病害，严重影响行车的安全性与舒适性。
为提高沥青的高温稳定性，国内外专家学者提出了一系列沥青改性措施，如SBS改性沥青、掺加抗车辙剂、橡胶粉、纤维等改性剂以及改进沥青混合料级配、采用低标号沥青等方法，取得了一些成果，但由于技术、成本、工艺等因素，车辙问题依然没有得到完全地解决。
本文通过沥青三大指标试验，研究沥青的针入度、延度和软化点三大指标对沥青混合料性能的影响，为保证路面施工质量提供一定的技术支撑。
关键词：沥青；沥青混合料；针入度；延度；软化点一、沥青三大指标概述沥青在混合料结构中起稳定及粘结作用，对沥青混合料的高温稳定性及低温抗裂性都有重要影响作用。
在通常情况下，矿料级配的贡献率占到60%，沥青结合料则提供40%的抗车辙能力。
尤其是对许多密实型的密级配沥青混凝土来说，粗集料是呈悬浮型结构状态，相互嵌挤作用相当有限，沥青结合料的高温劲度就起到更为重要的作用。
沥青路面的低温开裂有两种型式：一种是由于气温骤降造成面层温度收缩，在有约束的沥青层内产生的温度应力超进沥青混凝土抗拉强度而造成开裂。
另一种形式是温度疲劳裂缝。
温度反复升降导致温度应力疲劳使混合料的极限拉伸应变变小，又加上沥青的老化使沥青劲度增高，应力松弛性能降低，故可能在比一次性降温开裂温度高的温度下开裂。
沥青路面的低温收缩裂缝与沥青结合料的低温品质及沥青混合料的温度收缩性能有关。
由于开裂表现为寒冷季节混合料集料之间的沥青膜拉伸破坏，然后再导致集料的破裂。
因此沥青路面的低温抗裂性能主要取决于沥青结合料的低温拉伸变形性能，沥青结合料的性能起到特别重要的作用，其贡献率达到90%。
这时候的混合料非常坚硬，混合料的矿料级配对抵抗收缩变形导致的开裂无能为力，其贡献率充其量只有10%。
关于沥青用途的相关知识
特种石油沥青（ bitumen） 特种石油沥青（special petroleum bitumen）
具有绝缘性好，耐水性、抗老化和耐腐蚀强，油溶性好， 性能 并有耐寒、耐温等特点。 主要用于电器绝缘材料，制作胶模以用用于光学仪器的 用途 棱镜、平镜、凸镜等玻璃零件的抛光。 生产方法 质量指标 行 Q/YL022—93 标准。 用原油蒸馏所得的减压渣油经氧化而制得。 玉门炼油化工总厂生产 4 号、5 号、6 号等三个牌号，执
专用石油沥青（ asphalt） 专用石油沥青（special petroleum asphalt）
具有良好的粘结性、绝缘性和安全性。按用途可分为 1、 性能 2、3 号三个牌号。 1 号适用于电缆防潮防腐，或用本沥青包在电缆外部，能 用途 上能下节省钢管。2 号适用于电气绝缘填充材料。 生产方法 生产概况 质量指标 油减压渣油经氧化、成型制得。 无 质量执行 SH0418—9。
蓄电池沥青（ asphalt） 蓄电池沥青（stourage battery asphalt）
本产品的温变适应性、气密性及耐酸性好，封口时无气 性能 泡，附着力强，低温时无裂纹。 用途 生产方法 质量指标 主要用作各利蓄电池绝缘封口胶的主料。 本产品为减压重油在一定条件下氧化而制得。 该产品执行 QJ/SH026—87 标准
建筑石油沥青（ architecture） 建筑石油沥青（petroleum bitumens for architecture）
含胶质、沥青质多，含炭青质、游离碳和机械杂质少， 性能 溶解度高，溶解度高，粘附性好，抗水防潮、不易脆。 10 号用于屋顶沥青防层、油毡纸防水层结合材料；30 号 用途 用于建筑工程用地下防水的胶结材料、生产建筑。 以天然原油的减压渣油为原料，经氧化釜高温通风连续 生产方法 氧化、成型面制得。 质量指标 建筑石油沥青的质量执行 GB—85 国家标准。
道路石油沥青技术性能-高温及低温性能资料
标
T800
lg
800 A
lg
P25
25
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温 性 能
当量软化点
确定方法（二）
较之方法一、 更为准确！
根据三个及三个以上温度下的针入度回归PI值，确定A、K
由PI回归公式进行反算：
相
关
指 标
T800
lg 800 K A
2.9031 K A
标
T800要求值
50
(2.9031 log P25) 20 PI
(PI
10)
25
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化单
性 注意事项：
能
当量软化点取决于沥青的针入度值，它的本质仍然是指
相
数。
关
提出当量软化点并不等于将环球法测定的软化点全盘否
指
定。
标
实测软化点在沥青生产和质量检验上仍然是重要而方便
道路沥青的路用性能
沥青混合料的高温及 低温性能
路用性能结构示意图
低温劲度模量
沥
感温性
软化点和当量软化点
青
低温针入度
结
高温性能
合
道
脆粘点与度当量脆点
料 的
路 沥
低低温温性性能能
DSR（延SHRP）度
高 温
青 路
抗疲劳性
及
用
低
性
老化性
温
能
低温收缩 DTT（SHRP） BBR（SHRP）
性
粘附性
低温粘度
以针入度为基础，容易掌握；实验设备，推广应用不存在任何困 难！
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
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标
T800要求值
50 (2.9031 log P25) (PI 20 PI
10)
25
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化单
性 注意事项：
能
当量软化点取决于沥青的针入度值，它的本质仍然是指
相
数。
关
提出当量软化点并不等于将环球法测定的软化点全盘否
指
定。
标
实测软化点在沥青生产和质量检验上仍然是重要而方便
关
确定高温粘度
指 标
逆流式毛细管法 赛波特粘度计法 RAV
乳化沥青和煤沥青
恩格拉粘度计法
标准粘度计法
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性 60℃粘度
能
60℃恰好处在夏季路面的高温条件，反映路面的实际情况，
相
为了使沥青混合料具有良好的抗流动变形能力，希望沥青
关
在此温度下有较高的粘度。
关
攻关专题的研究，提出了采用修正软化点代替实测的环球
指
法软化点，称为当量软化点。
标
当量软化点根据“等粘温度”原理提出，表达沥青粘度所
能承受的极限，大体相当于针入度达到800时的温度，遂
定义此温度为当量软化点，T800.
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化点
性 确定方法（一）
能
根据温度敏感性系数得到：
指
我国采用的试验方法为真空减压毛细管法。
标
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性
60℃粘度
能
理论公式的推导：
相
S pR4
关 指
D 8QL S r 2P P r
2rL 2L
标
D
4Q r 3
r 2tg
8
L22 L12 2( hd Z
)
L32 L13 3( hd Z
)
水银密度d 13.5339g / cm3
蜡含量
一、沥青的软化点与当量软
与针入度一样，常常作为控制制造工艺、检验产品质量、
相
评定沥青性质及选择使用条件等。
关
与针入度一起求解PI值，表征沥青的感温性。
指
与弗拉斯脆点一起评价沥青的使用性能。
标
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化点
性 软化点指标的弊端
相
关
指 标
lg 800 K 2.9031 K
T800
A
A
以针入度为基础，容易掌握；实验设备，推广应用不存在任何困 难！
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化点
性
优点：
能
当量软化点发挥了软化点的功能，具有软化点的所有优点，又 克服了多蜡沥青的影响。
相 关
“八五”专题要求：
指
“八五”根据各地区所要求的PI值，提出T800的最低值。
能
其他性能指标
玻璃化温度
高温性能问题的提出
高 沥青路面的高温流动变形问题是世界各国普遍关注
温
的路面损坏形式之一。
性 我国大部分地区夏季高温，沥青路面温度最高达
能 相
70℃，沥青材料接近塑性流动状态，抗变形能力差。
关 与沥青高温下劲度息息相关。
指
标
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
软化点
性 基本意义：
道路沥青的路用性能
沥青混合料的高温及 低温性能
路用性能结构示意图
低温劲度模量
沥
感温性
软化点和当量软化点
青
低温针入度
结
高温性能
合
道
脆粘点与度当量脆点
料 的
路 沥
低低温温性性能能
DSR（延SHRP）度
高 温
青 路
抗疲劳性
及
用
低
性
老化性
温
能
低温收缩 DTT（SHRP） BBR（SHRP）
性
粘附性
低温粘度
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
软化点
性
影响因素
能
沥青质的含量
相
根据J.R. Dickie的研究，沥青的软化点由沥青的组分决定。以x、y、 z、w分别表示沥青质、树脂、芳香烃、饱和烃的含量，则软化点可
关
由下式表示，其误差的标准差为3℃。
指
标 TR&B 1.19 x 6.7110 1 y 6.82 10 1 z 8.38 10 2 w 83.6
高 温
粘度
性 双筒旋转式粘度计
能
主要用于测定牛顿流体，适用于测定高温（一般在软化点
相
以上）的视粘度。
关
指
标
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性 双筒旋转粘度计
能
若干假定：
的指标。
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性
定义：
能
沥青式样在规定条件下流动时所产生
相
的抵抗力或内部阻力。
关 常用试验方法
指 标
普通道路石油沥青：
真空减压毛细管法
二、沥青结合料的粘度
高 粘度
温
常用试验方法
性
聚合物改性沥青
能
孔径较粗的毛细管法
相
布洛克菲尔德（Brookfield）粘度计法(旋转粘度计法，RAV）
能
在特定条件下，表示沥青软硬程度的条件温度。
相
沥青的最基本性质指标，我国三大常用沥青指标之一，也
关
是大多数国家用来表征沥青高温性能的指标。
指
数字表达形式直观，直接与路面软化变形程度相关联。
标
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
软化点
性
试验方法
能
中国：采用环与球法，TR&B
相
关
指
标
一、沥青的软化点与当量软化点
相
关
A lg 800 lg P25 lg 800 lg P25
指
TR&B 25
T800 25
标
T800
lg
800 A
lg
P25
25
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温 性 能
当量软化点
确定方法（二）
较之方法一、 更为准确！
根据三个及三个以上温度下的针入度回归PI值，确定A、K
由PI回归公式进行反算：
6.7312104 • r 2 • h2t 20.301h(L22 L12 ) (L32
L13 )
tk
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性 60℃粘度
能
试验注意事项：
相
选择适当的毛细管，使流出时间t不小于60s
关
毛细管的清洗、预热以及成样后的恒温
指
水浴温度控制
标
真空度的稳定状况
二、沥青结合料的粘度
能
W型沥青中的蜡成分对软化点造成假象
相
软化点结果受试验操作影响大
关
试件预处理方法、时间、水浴的搅拌、加热速率、测温方法
指
及升温速率
标
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化点
性 概念的提出
能
在我国，多蜡沥青的问题比其他国家都突出，为了解决软
相
化点的问题，我们经过“七五”、“八五”两个国家科技
高 温
软化点
性
环与球法
能
钢球质量3.5g
相
升温速率5℃/min
关
起始温度5℃
指
标
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
软化点
性
其他国家
能
德国：克-沙氏法（Kramer Sarnow test），测定值K（℃）与环 球法软化点之间的关系：
相
关
指
K 0.95R 10
标
美国:立体法（Cube Method）