沥青材料2性质
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。
沥青综合知识
沥青综合知识沥青是一种有机胶凝材料，它是由一些极其复杂的高分子碳氢化合物及其非金属（氧、氮、硫等）衍生物所组成的混合物。
在常温下，沥青呈褐色或黑褐色的固体、半固体或粘稠液体状态。
它具有把砂、石等矿物质材料胶结成为一个整体的能力，形成具有一定强度的沥青混凝土，因此，被广泛地应用于铺筑路面、防渗墙等道路和水利工程中。
沥青是憎水性材料，几乎不溶于水，而且本身构造致密，具有良好的防水性、耐腐蚀性；它能与混凝土、砂浆、砖、石料、木材、金属等材料牢固地粘结在一起，且具有一定的塑性，能适应基材的变形。
因此，沥青材料及其制品又被广泛地应用于地下防潮、防水和屋面防水等建筑工程中沥青材料。
沥青的种类较多，按产源可分为：在工程中，最常用的是石油沥青，其次是煤沥青。
石油沥青一、石油沥青的生产工艺概述（一）石油的基属分类石油是炼制石油沥青的原料，石油沥青的性质首先与石油的基属有关。
我国目前的原油分类是按照“关键馏分特性”和“含硫量”进行分类的。
1. 关键馏分特性分类。
石油在半精馏装置中，于常压下蒸得250～275℃的馏分称为“第一关键馏分”；于5.33kPa的压力下减压蒸馏，取得275～300℃的馏分称为“第二关键馏分”。
测定以上两个关键馏分的相对密度，并对照表9-1所列相对密度范围或特性因素，决定两个关键馏分的基属，如石蜡基、中间基或环烷基。
根据原油两个关键馏分的相对密度（或特性因数）由表9-1决定其所隶属的基属，原油可分为表9-2所列七类。
表9-1 关键馏分的基属分类指标关键馏分石蜡基（P）中间基（M）环烷基（N）第一关键馏分相对密度＜0.8207（K①＞11.9）相对密度=0.8207～0.8506（K=11.5～11.9）相对密度＞0.8506（K＜11.5）第二关键馏分＜0.8207（K＞12.2）=0.8721～0.9302（K=11.5～12.2）＞0.9302（K＜11.5）注：①K为特性因素，根据关键馏分的沸点和密度指数查有关诺模图而求得。
沥青混合料 第二章 沥青材料
沥青的软化点试样在规定尺寸（内径为18.9mm） 的金属环内，上臵规定尺寸和质量（3.5g）的钢 球，放于水（5℃）或甘油（32.5℃）中，以 5±0.5℃／min的升温速度加热，至钢球下沉达到 规定距离﹙25.4mm）时的温度，以℃表示，它在 一定程度上表示沥青的温度稳定性。 软化点的测定
3、耐久性
沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素的长期 综合作用下抵抗老化的性能，称为耐久性。
在大气因素的综合作用下，沥青中各组分会发生 不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物 质，即油分和树脂逐渐减少，而地沥青质逐渐增 多。石油沥青随着时间的进展，流动性和塑性将 逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂。这个过 程称为石油沥青的“老化”。所以耐久性即为沥 青抵抗老化的性能。
沥青的胶体结构类型 溶胶结构—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，具有较好的自愈性和低温 变形能力，但温度敏感性较强。直馏沥青的结构 多为溶胶结构。
凝胶结构。沥青质含量很高，胶团间引力增强， 形成立体网状结构，饱和分和芳香分分散在网格 之间成为分散相，连续胶团成为分散介质。在外 力作用下弹性效应明显。深度氧化沥青多属于凝 胶结构。具有较低的温度敏感性，但低温变形能 力较差。
耐久性评价方法
目前评价沥青抗老化能力的试验方法大多是模 拟沥青在拌合过程中加热条件下产生的老化效果。 具体方法有沥青加热蒸发损失试验和薄膜烘箱加 热试验，前者是用于中、轻交通的道路石油沥青， 后者适用于重交通道路石油沥青。两种方法的试 验基本原理都是采用一定的加热试验条件，通过 不同的评价指标考察经历加热后沥青性能状态的 变化程度
沥青混合料
透水沥青混合料特性与配合比设计
PAC配合比设计方法
3.1 美国FHWA设计方法
用煤油当量试验求出粗集料表面容积系数； 用经验公式算出沥青用量； 用振动法求出击实粗集料的空隙率，决定细集料用量； 沥青过多时，进行简单的流淌试验，可调整沥青用量，确定 不会产生流淌的拌合温度； 最后评定混合料的水稳定性。
28
PAC
AC
4
透水沥青混合料概述
1.2 PAC与其他沥青混合料对比
5
透水沥青混合料概述
1.3 研究背景
随着我国城市化进程不断深入，道路路网日趋完善，城市 的地表逐步被密实性路面覆盖。
密实性路面铺装使渗入地下的 雨水明显减少，降水大部分通 过城市的排水系统排出，地下 水得不到补充。随着城市用水 量的增加，城市地下水位下降， 已经呈现出漏斗状，损害了城 市的水平衡。
3.2 日本设计方法
PAC配合比设计方法
先通过试算法确定集料配合比； 利用混合料流淌试验确定初试沥青含量； 通过密度试验、马歇尔试验、析漏试验与肯特堡飞散试验 确定最佳沥青用量； 最后用渗水试验、车辙试验、水稳性试验进行性能验证； 制作马歇尔试件时双面击实 50 次。
29
3.3 我国设计方法
20
原材料性质与技术要求
2.3 细集料
PAC用细集料质量要求 《透水沥青路面技术规程》（城乡建设部）
试验项目
单位
表观相对密度
—
坚固性（>0.3mm部分）
%
含泥量（小于0.075mm的含量） %
砂当量
%
棱角性（流动时间）
s
技术要求 ≥2.50 ≥10
≤1 ≥60 ≥30
21
原材料性质与技术要求
2.3 矿粉
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 ） ()ctg ≤--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。
沥青材料的高温性能
沥青材料的高温性能—软化点及当量软化点摘要车辙变形是当前沥青路面最主要的损坏形式。
沥青高温稳定不足的路面，反映在夏季高温季节中出现车辙、推拥的永久性变形，不仅影响行车舒适性，而且对交通安全造成威胁。
因此在沥青标准中无一例外的都列入了反映沥青高温使用条件的性能指标：软化点。
而当量软化点是为了排除蜡的影响提出的评价沥青混合料的高温性能的重要指标。
本文主要介绍了软化点及当量软化点的工程意义、工程应用及其影响因素、测试方法及设备。
关键词：软化点；当量软化点；沥青；高温性能1.绪论在我国大部分地区，夏季的最高气温能达到35-40ºC以上，沥青路面的最高温度达到60-65 ºC以上，再加上高温持续的时间长，致使沥青路面的重交通作用下迅速变形破坏。
沥青作为粘弹性材料，在如此持续高温的条件下，沥青性能由弹性体向塑性体转化，劲度模量大幅度降低，抗变形能力急剧下降，因此高温稳定性始终是沥青路面最基本的路用性能，车辙变形仍然是沥青路面最主要的损坏形式。
沥青高温稳定性不足的路面，反映在夏季高温季节出现车辙、推拥等永久性变形，不仅影响行车舒适性，而且对交通安全造成威胁。
据工业发达国家的资料，在许多国家，高速公路路面的维护、罩面的原因中，车辙的比率高达80％以上，可见问题的严重性。
沥青路面的车辙变形、拥包等实际上是一种混合料各种成分位置的变化过程，这时沥青的粘度较低，粘结集料抵抗变形的能力有限。
而沥青混合料的高温稳定性能，实际上是抵抗车辙反复压缩变形及侧向流动的能力，它首先取决于矿料骨架，尤其是粗集料的相互嵌挤作用，同时沥青结合料则起到阻碍混合料发生剪切变形的牵制作用，因而两者都是十分重要的。
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，沥青结合料具有较高的高温劲度就起到更为重要的作用。
建筑项目四_沥青材料_习题
项目四沥青材料习题一、单项选择题1、建筑石油沥青的牌号越高，则（）。
A 粘性越大B 塑性越小C 耐热性越差D 硬度越大2、粘稠沥青的粘性用针入度值表示，当针入度值越大时，（）。
A 粘性越小，塑性越大，牌号增大。
B 粘性越大，塑性越差，牌号减小。
C 粘性不变，塑性不变，牌号不变。
3、石油沥青的温度稳定性可用软化点表示，当沥青的软化点越高时，（）。
A温度稳定性越好 B 温度稳定性越差C 温度稳定性不变4、石油沥青的塑性用延度来表示，当沥青的延度值越小时，（）。
A 塑性越好B 塑性越差C塑性不变5、石油沥青的三大组分长期在空气中是（）。
A 固定不变B 慢慢挥发C 逐渐递变D 与日俱增二、填空题1．三组分法把沥青分为、、。
2．石油沥青的基本性质有、、、、、、。
3．沥青的粘滞性对于粘稠沥青用表示，液体沥青用表示。
4．道路粘稠石油沥青三大指标是、、。
他们分别表示沥青的、、。
5．乳化沥青的组成材料有、与组成。
6．石油沥青的温度稳定性以与表示。
7．按胶体学说，认为石油沥青中是分散相，是分散介质助于结构稳定性。
C中，t表8．我国液体石油沥青的等级是按划分的，其表示方式td示，d表示，测试仪器的名称是。
9．我国粘稠沥青的牌号是按划分的，以为单位，测试仪器的名称是，测试条件为、、。
10煤沥青的化学组分有、、、。
三、判断题1、粘稠石油沥青针人度越大，软化点越高，延度越大。
( )2、当沥青质含量多，树脂油质含量少时，沥青的胶体结构为凝胶结构。
( )3、在250C时，当石油沥青的针人度大于2000（0.1mm）时，称为液体沥青。
( )4、煤沥青的表面活性比石油沥青大（）5、石油沥青中树脂含量增加，沥青的粘结力和塑性也增加。
（）6、在石油沥青胶体结构中，以溶凝胶型沥青的高温稳定性为最好。
（）7、石油沥青中树脂含量增加，沥青的粘结力和塑性也增加。
( )8、在石油沥青胶体结构中，以溶凝胶型沥青的高温稳定性为最好。
( )9、加热稳定性是表征沥青材料随温度的升高或降低而产生软化或脆裂的性能。
第二章-沥青材料PPT课件
直馏沥青
调和沥青氧化沥青来自乳化沥青溶剂沥青改性沥青
石油沥青
2.3 石油沥青的组成和结构
石油沥青的元素组成 C（80~87%） H（10~15%） O、N、S（3%）
芳香烃、含S衍生物
非极性，分子量最低，是主要的分散介质。溶解力很强
胶质
棕色粘稠液体
1.09
970
多环结构，含S、O、N衍生物
极性很强，具有很好的粘附力，是沥青质扩散的介质，赋予沥青以可塑性、流动性和粘结性。
沥青质
深棕色至黑色固体
1.15
3400
缩合环结构，含S、O、N衍生物
极性很强；影响着沥青的粘结力、粘度、温度稳定性、硬度。
按在自然界获得方式分：
沥青分类
地沥青
焦油沥青
沥青
天然沥青
石油沥青
煤沥青
页岩沥青
石油的基属分类 石油沥青的生产工艺 蒸馏法——直馏沥青 氧化法——氧化沥青 溶剂法——溶剂沥青 调和法——调和沥青
沥青沥青
沥青质
高分子芳香烃
胶质
饱和酚
芳香酚
凝胶结构——当沥青质含量很大，达到或超过25%-30%时，胶质的数量不足以包裹在沥青质周围使之胶溶，沥青质胶团会相互连结，形成三维网状结构，胶团在连续相中移动比较困难。 特点：这类沥青在常温下呈现非牛顿流动特性，在路用性能上，常温下具有较好的温度稳定性，但低温变形能力较差。
第二章 沥青材料
2.1 概述
历史及发展 沥青的定义及分类 沥青定义：国际道路会议常设委员会（AIPCR） 美国材料试验协会（ASTM） 我国沥青定义
溶一凝胶结构——当沥青或沥青质中含有较多的烷基侧链，生成的胶团结构比较松散，可能含有一些开式网状结构，网状结构的形成与温度密切相关，在常温时，在变形的最初阶段表现出明显的弹性效应，但在变形增加至一定阶段时，则表现为牛顿液体状态。 特点：在路用性能上，在高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的形变能力。
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（2）标准粘度
CT,d如C25,5
孔径d 2,3,5mm
50ml
液体状态的沥青材 料，通过规定孔径 （d3,4,5,10mm）， 流出50ml体积所需 要的时间CT,d
时间越长，沥青粘 度愈大
二、延性
（受外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变 形总能力）
八字模试验
延度
cm
25 0C，中轻交 通量石油沥青
PI，试判定其胶体结构类型并评价其温性。
解： 计算法:
PI ? ? 10 ? ? 0.38 30
1?
50(
lg
800 ? lg 50? 25
70
)
诺模图法 PI=-0.4
评价： 在-2~+2之间，为溶一凝胶体 在-1~+1之间，感温性符合要求。
2）修正的针入度指数法 沥青软化点时针入度600~1000 波动（高蜡含量会更大）
50
(
lg 800? TR? B
lg P ? 25
)
? PI值愈大，表示沥青的感温性愈低。 ? 通常PI为-1~+1
? 例如
– 溶胶液沥青 <-2， – 溶一凝胶型 -2~+2， – 凝胶型 >+2
PI愈大，表示沥青的感温性愈低。 通常PI=-1~+1
举例：
AH-70重交通沥青，P25 0C,100g,5s=70(1/10mm) （针入度），TR&B=500C，求其针入度指数
故修正软化点，即寻求在针入 度值为800时的温度。
（1）诺模图法 （2）计算法 按最小=乘法式A，
K 得 T800 ? (lg 800 ? k) / A
(PC)c
?
30 1? 50A
? 10
3)针入度一粘度指数法 针入度指数法仅表征低于软化点 温度的沥青感温性。高于软化点 温度时的感温性，用针入度一粘 度指数法（PVN法）
软化点：
ⅰ）反映材料的热稳定性
ⅱ）相当于，
(P25
0 C,100g,5s
)=800(1/mm)
（软化点时的粘度）（等粘温度）
ⅲ）液化点与固化点之间温度间隔的 87.21%
2．脆性 （沥青材料低温下，受到瞬时荷 载时，脆性破坏。即开裂） 脆点
p
四、流变特性
1．感温性
1）针入度指数法
lgP=AT+K
（1）针入法
100g
PT,m,t
5s
如P25,100,5 (P25 0C,100g,5s)
针入度 1/10mm
针入度大，则粘度小
沥青材料在规定温度下，以规定质量的标准 针经过规定时间贯入沥青试样的深度 （1/10mm 为单位） PT,m,t
温度25 0C ，15 0C ，35 0C ，5 0C
? 毛细管法——运动粘度 真空减压毛细管法——动力粘度
（1）(PVN)1
?
( )(? 1.5) 10.2580? 0.7962lg? Plg ? 1.0500? 0.2234lg p
（2）(PVN)2?1.590lg? P lg? 1.0500? 0.2234lg p
PVN越大，沥青感温性愈低
PVN 0~-0.5 -0.5~-1.0 -1.0~-1.5
牛顿液体
F
?
?A
dv dy
,
(
dv dy
速度与离开底板距离的变化率）
? ? ? ? ? , ? ? ? F
dv dv
du dt
du
dy
d?
A
dy dy
dy
dt
dt
.
? ? ?
??
? ?
d?
?
.
,(
剪应变速率；
dt
?
剪应力）
? 式中 η动力粘度 (Pa,s)
? 剪应力(Pa)
γ剪应变速率 (S)
? 运动粘度:沥青在某一温度下动力粘度与同温 . 度下沥青密度之比? ? ? / ?
则针入度一温度感应性系数A：Ig800
A ? lg800? lgP25 TR? B ? 25
lgP25
T 0C
25
T R&B
（假设软化点时的针入度值为800（1/10mm）
? 针入度指数：
A ? ? 20? PI 1 10? PI 50
PI ? ? 10 ? ? 10 30 1? 50 A
30
1?
15 0C，中轻交 通量石油沥青
三、感温性（温度感应性，温度敏感性） 1．软化点 玻璃态——固态——液体 环与球法→软化点TR&B(0C)
3.5g
25.4mm 温度
应用:
试选择适合武汉的石油沥青
? 如建筑石油沥青： ? 武汉 ? 40 0C（最高气温）+25 0C（屋项增大温度）
+20 0C=85 0C ? 故：武汉选90 0C的沥青
6.1.2石油沥青的技术性质
一、粘滞性（粘性、稠）
1．概念 （沥青材料在沥青路面结构中，作为结合料而将这 种矿质材料胶结为某有一定强度的整体，因此它首 先应具备一定粘性。也是划分沥青等级的主要依 据。） 粘性：沥青材料在外力作用下沥青粒子产生相互位 移的抵抗变形的能力。
F
v
u
面积 A
d
回转粘度计
沥青层抵抗移动的抗力（引起沥青层 移动的力）：
沥青是一种复杂的胶体物质，只有当其在高温时才接近牛顿液 体，如施工时。而当其使用时，表现为粘一弹性体，故在不同 剪变速率时，表现为不同的流变性质。
?a ?
?
.
?c
.
?
C〈 1 C=1
C 〉1
?
牛顿液体
非牛顿液体
?0
宾汉姆体
2．测定方法
绝对粘度：毛细管法(运动粘度)
真空减压毛细管法(动力粘度)
相对粘度：针入度法，标准粘度针法
低感温性沥青 中
高
2. 感 时 性 （ 时 间 感 应 性 ） 针 入 度 —— 贯 入 时 间 关 系
3.沥青粘——弹性 1)蠕变：应力保持不变，应变 随时间而增加。 总应变?=瞬时弹性应变?e+延迟 回复应变?d+粘塑性应变? u
?
t
?=σ0（1/E+1/D+t/3η）
式中
D——延迟弹性模量（时间和温度函数） η——粘度（温度的函数）
2）沥青劲度模量
抗拉劲度模量SE=σ/? 即1/SE=1/E+1/D+ t/3η
通式：SD=（σ/ ? ）t,T
沥青劲度是表征沥青粘一弹性合效应的指标。
S
弹性区
E
粘弹性区 S
粘性区
?
低温 高速加荷
常温 重复荷载形变累加
高温 静载，长期荷 载
T（0C）
ts
3）劲度模量诺模图的应用
（1）针入度值为800时的温度（T800）的确 定 （2）修正针入度指数（PI）的确定 （3）温度差的确定（TDIF） （4）荷重作用时间
（五）粘附性
粘附性是评价沥青技术性能的一个 重要指标，沥青与集料粘附性决定 路面的使用质量和耐久性。
1．粘附机理 沥青从石料单位面积上置换水所做功
W=γsb+γbw-γsw 沥青-水-石平衡：
γsb - γsw -γ γbw cosθ=0