第6章沥青材料
沥青知识点总结
沥青知识点总结一、沥青的来源沥青是一种矿物质材料，通常来源于天然矿石或石油提炼，并在特定的工艺过程中得到。
一般情况下，沥青主要分为天然沥青和人工沥青两种类型。
1. 天然沥青天然沥青产生于地下石油、煤矿或沥青矿床中，采用挖掘、采矿等方式开采。
天然沥青的品质和成分受到地质条件的影响，不同地区的天然沥青具有不同的性质和特点，常见的有煤焦沥青、沥青石、湖沥青等。
2. 人工沥青人工沥青通常是从石油提炼过程中得到，因此也称为石油沥青。
通过不同的生产工艺和技术处理，可以得到不同性质和用途的人工沥青，如沥青混合料、改性沥青等。
二、沥青的性质沥青具有许多优秀的性质和特点，这些性质决定了沥青在道路建设和维护中的重要作用。
1. 粘结性沥青具有很强的粘结性，能够有效地将路面材料粘结在一起，形成紧密的路面结构。
这种粘结性可以减少路面破碎、抗水、抗冻融和抗车轮荷载的能力。
2. 柔性沥青是一种柔性的材料，能够很好地抵抗路面变形、挠曲和热胀冷缩的影响，保持路面形态的稳定性。
3. 耐久性沥青具有很高的耐久性，能够长期保持路面的平整和平整，减少对路面的维护和修理。
4. 抗水性沥青具有良好的抗水性，能够有效地防止水分的渗透和侵蚀，保护路面的材料不受水的影响。
5. 防腐蚀性沥青具有很好的防腐蚀性，能够有效地保护路面材料免受化学物质和盐渗透的侵害。
6. 可塑性沥青可以通过不同的加热和加工方法变得柔软或硬化，适应不同的施工和使用条件。
三、沥青的生产工艺沥青的生产工艺主要包括沥青的提炼、改性、混合和加工等过程，这些工艺可以根据不同原料和用途得到不同性质的沥青产品。
1. 提炼石油沥青的提炼主要通过蒸馏、裂化、萃取和沉淀等工艺得到。
通过这些工艺可以得到不同级别和粘度的沥青产品，为道路建设和其他工程提供合适的原料。
2. 改性沥青的改性是为了改善沥青的性能和适应不同的应用要求，常用的改性方法有添加剂、改性剂、改性沥青混合料、复合材料等。
3. 混合沥青混合料是指沥青和骨料等材料的混合物，是道路铺装中常用的材料。
第六章 公路沥青路面设计规范宣贯 交通荷载参数分析
交通荷载数据调查与整理 车型分类 交通荷载参数 车辆当量设计轴载换算
1. 交通荷载数据调查整理
需采集的数据
连续采集车辆类型和数量，以及每个车辆的轴载数量、轴 载类型、轴载重量、轮胎组成、速度、通过断面时间等；
数据采集方法
1. 交通量观测 2. 称重仪
➢ 静态称重仪 ➢ 动态称重仪 (WIM)
▪ 低速动态称重仪（LS-WIM） ▪ 高速动态称重仪（HS-WIM）
非满载车和满载车以车辆总重标准划分，小于和等于车辆总重标准的车 辆为非满载车，否则为满载车。
4. 车辆当量设计轴载换算
表6-14 2类~11类车辆非满载车与满载车比例
车型 2类 3类 4类 5类 6类 7类 8类 9类 10类 11类
非满载比例 0.80~0.90 0.85~0.95 0.60~0.70 0.70~0.80 0.50~0.60 0.65~0.75 0.40~0.50 0.55~0.65 0.50~0.60 0.60~0.70
双联轴
三联轴 双联轴 三联轴 双联轴 三联轴
轮组系数c2 ，双轮组为1.0，单轮时取4.5。
c1取值
2.1
3.2 4.2 8.7 2.6 3.8
4. 车辆当量设计轴载换算
4. 车辆当量设计轴载换算
混合交通
设计车道上的当量设计 轴载计作用次数Ne
4. 车辆当量设计轴载换算
设计车道上的当量设计轴载累计作用次数Ne：
注：表中整体式货车为表A.1.2中3 类~6类车，半挂式货车为表A.1.2 中7类~10类车。
3. 交通荷载参数
表6-10 不同TTC分类车辆类型分布系数（%，第三水平）
第三节 标准轴载及轴载换算
核心内容
沥青路面材料
沥青路面材料
沥青路面材料是指用于铺设道路表面的一种材料，它在道路建设中起着非常重
要的作用。
沥青路面材料的选择和使用直接影响着道路的使用寿命、安全性和舒适度。
在本文中，我们将就沥青路面材料的特点、分类、应用以及施工注意事项进行介绍。
首先，沥青路面材料具有以下特点，耐水性好、耐磨损、抗裂性强、耐老化、
易施工等。
这些特点使得沥青路面材料在道路建设中得到了广泛的应用。
其次，根据不同的性能和用途，沥青路面材料可以分为沥青混合料和沥青混凝
土两大类。
沥青混合料是由骨料、沥青和添加剂按照一定的配合比例混合而成，主要用于铺设道路表面。
而沥青混凝土是由骨料、沥青和矿料粉末按照一定的配合比例混合而成，主要用于道路基层和面层。
再者，沥青路面材料的应用范围非常广泛，不仅可以用于普通道路、高速公路、机场跑道等交通设施的建设，还可以用于停车场、广场、厂区道路等场所的铺设。
由于其优异的性能，沥青路面材料在道路建设中得到了广泛的应用。
最后，沥青路面材料在施工过程中需要注意以下几点，首先，要选择合适的沥
青路面材料，根据道路的使用环境和承载能力进行选择；其次，要严格控制施工质量，确保沥青路面材料的铺设厚度、均匀性和密实性；最后，要加强养护管理，及时进行维护和修复，延长道路的使用寿命。
综上所述，沥青路面材料作为道路建设中的重要材料，具有良好的特点和广泛
的应用前景。
在今后的道路建设中，我们应该加强对沥青路面材料的研究和应用，不断提高其质量和性能，为人们创造更加安全、舒适的出行环境。
沥青路面及特征
粗细集料以2.36mm作为分界。 1)沥青面层的细集料可采用天然砂、机制砂及石 屑 2)热拌沥青混合料的细集料宜采用优质的天然砂 或机制砂。 3)细集料应与沥青有良好的粘结能力，与沥青粘 结性能很差的天然砂及用花岗岩、石英岩等酸 性石料破碎的机制砂或石屑不宜用于高速公路 、一级公路沥青面层。必须使用时，应采用规 范规定的抗剥离措施。
（1）柔性路面
柔性路面主要为：各种未经处理的粒料基层 和各类沥青面层、碎（砾）石面层或块石面 层组成的路面结构。
（2）刚性路面 刚性路面主要指水泥混凝土做面层或基层的 路面结构。
（3）半刚性路面 用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳 定土或碎（砾）石而修筑的基层，称为半刚 性基层。 半刚性基层初期强度和刚度较小，具有 柔性路面力学性质，后期强度和刚度增长幅 度较大，具有刚性路面力学性质，但是最终 的强度和刚度仍远小于水泥混凝土。由半刚 性基层和铺筑在它上面的沥青面层所组成的 路面结构称为半刚性路面。
材 料 的 基 本 要 求
材 料 的 基 本 要 求
1)沥青混合料的填料宜采用岩浆岩中的强基性岩 石等憎水性石料经磨细得到的矿粉，原石料中 的泥土杂质应除净。当采用水泥、石灰、粉煤 灰作填料时，其用量不宜超过矿料总量的2％ 。 2)粉煤灰作为填料使用时，烧失量应小于12％， 塑性指数应小于4％，其余质量要求与矿粉相 同。粉煤灰的用量不宜超过填料总量的50％。 高速公路、一级公路的沥青混凝土面层不宜采 用粉煤灰作填料。
隙碎石适用于各级公路的底基层和三、四级公路 的基层。
沥 青 路 面 分 类
1）层铺法： 定义：用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑。 优点：工艺和设备简便、功效较高、施工进度快、造价较低 缺点：路面成型期较长。 类型：沥青表面处治和沥青贯入式。 2)路拌法： 定义：在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和摊铺和碾压密实而 成的沥青面层。 类型：路拌沥青碎（砾）石和路拌沥青稳定土 3）厂拌法： 定义：将规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和， 然后到工地摊铺碾压而成的沥青路面。 类型：厂拌沥青碎石和沥青混凝土。 分类：按铺筑温度不同分为热拌热铺和热拌冷铺。 优点：较粘稠的沥青材料，矿料精选，混合料质量高，使用寿命长 缺点：修建费用较高。
沥青材料
2）试验：按规定要进行对沥青的加热质量损失和加热后残渣
性质的试验
•对于道路石油沥青（黏稠沥青）：沥青的薄膜加热试验
•对于液体石油沥青：液体石油沥青蒸馏试验 测定： 1.质量损失百分率 2.针入度 3.延度（25℃）(cm) 4.延度（15℃）(cm)
1.三组分分析法 油分、树脂、沥青质 油分：使沥青具有流动性 树脂：提高沥青的塑性和粘附性
酸性树脂：是一种表面活性物质，能增强沥青与砂质材料表 面的粘附性 。
沥青质：提高沥青的粘性、耐热性，但能降低沥青的塑性
2.四组分分析法 沥青质、饱和分、芳香分、胶质 3.沥青的含蜡量（对路面性能的影响） 高温时，石蜡变软，导致沥青路面的高温稳定性降 低，出现车辙，另一方面，低温会使沥青变脆硬，导致路 面低温抗裂性降低，出现裂缝，且蜡会使石料与沥青之间 的粘附性降低，使路面石子与沥青产生剥落，石蜡的存在 还会降低沥青路面的抗滑性能。
抗腐蚀性
弱
强
二、乳化沥青 1.概述
1）定义：石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下，经乳化 加工制的的均匀沥青产品，在常温下具有较好的流动性。 2）优点： ①冷态施工，操作方便，节约能源 ②可在潮湿地基上施工（与湿集料拌和，具有足够的黏结力） ③ 无毒、无臭、施工安全，环保、污染少 3）缺点： ①稳定性差，贮存期不超过半年（贮存期长易产生分层） ②修筑路面成型期长
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
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
11
（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
第六章沥青及沥青混合料
指标：延度
（cm）。延度愈大，塑性愈好。
影响因素：温度；沥青膜层的厚度
（3）温度稳定性：沥青粘性和塑性不随温度升降
而变化的性能。
指标：软化点 （℃）。 影响因素：地沥青质的含量；含蜡量。
玻璃态
技术性质
Tg
高弹态
Tm 软化点
粘流态
T 温度
脆化点
Tg↓、Tm↑→温度敏感性↓
§ 6.1.1 石油沥青
(4）大气稳定性：在大气的长期作用下，抵抗老化的 性能.
老化过程：
低分子量物质
衡量指标：
光、氧、热、水等作用
高分子量物质
蒸发后质量损失_小 蒸发后针入度 _大
蒸发前针入度
→大气稳定性_好
以上四种性质是石油沥青材料的主要性质，前三 项是划分石油沥青牌号的依据。此外，为评定沥青的 品质和保证施工安全，还应了解石油沥青的溶解度、 闪点和燃点等性质。
具有结构致密、粘结力良好，不导电、不吸水，
耐酸、耐碱、耐腐蚀等性能。
概
分类
地沥青
沥青 焦油沥青
述
天然沥青 石油沥青 煤沥青 木沥青 泥炭沥青 页岩沥青
应用
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。
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§6.1.1 石油沥青
矿物填充料改性沥青
矿物填充料的品种：
滑石粉、石灰石粉、硅藻土、云母粉、石棉绒、 粉煤灰、水泥等。 作用机理： 由于沥青对矿物填充料的润湿和吸附作用，沥 青分子可能成单分子装排列在矿物颗粒（或纤维） 表面，形成结合力牢固的沥青薄膜，因而又称为 “结构沥青”。 改性作用：
沥青材料的知识点总结
沥青材料的知识点总结1. 沥青的来源沥青是一种天然产物，主要来自石油炼制过程中的残渣。
石油中的沥青通常在炼制过程中被分离出来，形成胶状物质，后来被用于道路铺装。
此外，沥青还可以从天然沥青矿中开采，这些矿藏通常位于地下，需要进行采矿和提炼。
2. 沥青的制备沥青的制备过程包括炼制、改性和添加剂，其中炼制是最基本的过程。
在炼制过程中，石油中的沥青被加热，随后通过蒸馏、溶剂萃取或其他方法分离出来。
接着，沥青通常需要经过改性处理，以改善其性能和耐久性。
添加剂的使用也可以改善沥青的特性，使其更适合特定的应用。
3. 沥青的性质沥青具有多种有趣的性质，包括粘度、黏度和弹性。
粘度用来描述沥青的流动性和黏附性，而黏度则描述了沥青的内聚力和凝固特性。
弹性表示沥青在受力后能够恢复原状的能力。
这些性质使得沥青成为一种理想的道路材料。
4. 沥青的应用沥青主要用于道路铺装，这包括新建道路和现有道路的维护。
沥青混凝土是一种常见的道路铺装材料，它由沥青、矿料和粘合剂组成。
此外，沥青也用于屋顶防水、防水涂料和其他建筑领域。
它在修补裂缝和封闭混凝土表面方面也有广泛的应用。
5. 沥青的环境影响沥青在生产、应用和废弃阶段都会对环境产生影响。
在生产阶段，炼制和改性过程会产生大量废水和尾气，对周围环境造成污染。
此外，造成用沥青铺装覆盖的道路会导致水文循环的变化和城市热岛效应。
废弃的沥青混凝土也会对土壤和地下水产生负面影响。
总的来说，沥青是一种重要的建筑材料，它在公路建设和维护中发挥着关键作用。
然而，要注意沥青生产和应用过程中可能产生的环境问题，并采取适当的措施减少其负面影响。
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弹性和粘性较 高，温度敏感 性较小，流动 性和塑性较低9
溶胶型沥青的特点：
1） 流动性和塑性较好，开裂后自行愈合能力较强， 低温时变形能力较强；
2）温度稳定性差，温度过高会发生流淌。
凝胶型结构的特点：
1）流动性和塑性较差，开裂后自行愈合能力较差；
2）弹性和塑性较高，温度敏感性较小。高温稳定性 较好，低温变形能力差。
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
（1）基本组成：是由多种碳氢化合物及其非金属（氧、 硫、氮）的衍生物所组成的混合物。其组成中主要碳占80%90%,氢占10%-15%，其次氧、硫、氮等小于3%，此外还含有微 量金属元素。
组分 性状
外观特征
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
另外：石油沥青中含有蜡，它会降低沥青的粘结力和塑性，并 对温度特别敏感。
工程管理 系
11
（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
通常粘稠沥青的密度在0.96~1.04g/cm3
工程管理 系
12
2）热胀系数
沥青在温度上升1 ℃时长度或体积的变化，分别称 为线胀系数或体胀系数，统称为热胀系数。
热胀系数越大，沥青路面在夏季越易泛油，冬季 冷缩越易产生开裂。
3）溶解度
是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解 的百分率。
工程管理 系
溶胶-凝胶型沥青的特点： 高温时具有较低的感温性，
低温时又具有较强的变形能力。（高等级沥青路面
用的沥青均属于此类）
工程管理 系
10
2. 石油沥青的技术性质
（1）物理常数
√
（2）粘滞性（粘性） √
（5）耐久性（又称沥青的
老化）
√ （3）延性和脆性
（6）施工安全性（闪
√ （4）温度敏感性
点、燃点）
以建筑石油沥青为主讲解
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)
c)凝胶型结构
8
结构类 型
组成及结构特点
特性
油分和树脂较多，胶团 流动性和塑性
溶胶型 外膜胶厚，胶团之间运 较好，温度敏
动较自由
感性强
溶凝胶 型
凝胶型
地沥青质不如凝胶型多， 胶团靠的较近，相互之 间有一定吸引力
介于溶胶型和 凝胶型之间
油分和树脂含量较少， 胶团外膜胶薄，胶团间 移动较困难
工程管理 系
• 组分的影响：当沥青质含量多，同时有适量树
脂，而油分含量较少时，粘滞性大。
• 温度的影响：在一定温度范围内，温度升高，
粘度降低，反之，粘度升高。
工程管理 系
15
1）针入度
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，
单位：0.1mm。 常用试验条件：
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。
工程管理 系
5
石油沥青三组分分析法的各组分性状
使沥青具有塑性和粘性。含 量增加，粘聚性和塑性增大， 温度敏感性增大。 赋予沥青粘度和温度稳定性。 含量高，粘性增大，温度稳 定性好（敏感性小），但塑 性降低，脆性增大。
工程管理 系
6
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：
规定温度：25℃ 标准针质量：100g
贯入时间：5s
工程管理 系
16
表示方法：P（25℃，100g，5s）。 表征意义：
沥青的针入度值愈大，表示沥青的 粘度愈小。
第6章 沥青材料 主要内容：
1.沥青材料的基本概念 2.石油沥青的化学组分和胶体结构 3.石油沥青的技术性能、技术标准和选用 4.沥青的掺配、改性及主要沥青制品 5.建筑防水材料（第9
工程管理 系
1
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。
13
（2）粘滞性（简称粘性）
——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
工程管理 系
14
影响粘性的因素
在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或粘性 液体。
工程管理 系
2
2.分类:
地沥青
沥青
按产源不同
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
石油沥青：石油经各种炼制工艺加工后 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
性状 组分
外观特征
油
分
淡黄透明液体
树
红褐色粘稠
脂
半固体
沥青 质
深褐色固体 微粒
平均 分子量
200～700
800～3000
1000 ～5000
碳氢比 /原子比
0.5 ～0.7
0.7 ～0.8
0.8 ～1.O
含量 /%
45 ～60
15 ～30
5～30
在沥青中的主要作用
赋予沥青以流动性。油分 多，流动性大，而黏性小， 温度敏感性大