有機(jī)結(jié)合料道路建筑材料

有機(jī)結(jié)合料道路建筑材料第1頁/共115頁內(nèi)容簡介

瀝青分類、組成組份及膠體結(jié)構(gòu)，瀝青的技術(shù)性質(zhì)、評價方法和評價指標(biāo)，瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時介紹了改性瀝青、乳化瀝青及其它瀝青形式。學(xué)習(xí)要求掌握瀝青的組成結(jié)構(gòu)及瀝青的技術(shù)性質(zhì)；掌握路用石油瀝青常規(guī)試驗方法及主要技術(shù)指標(biāo)評價其路用性能；對改性瀝青、乳化瀝青、天然瀝青等其它形式瀝青有一定了解。內(nèi)容簡介及學(xué)習(xí)要求第2頁/共115頁瀝青按其來源不同，可分為如下種類：第3頁/共115頁天然瀝青天然瀝青是石油在自然界長期受地殼擠壓并與空氣、水接觸逐漸變化而形成的，以天然形態(tài)存在的石油瀝青，其中?；煊幸欢ū壤牡V物質(zhì)。按形成的環(huán)境可分為湖瀝青、巖瀝青、海底瀝青、油頁巖等第4頁/共115頁湖瀝青湖瀝青的形成是石油不斷從地殼中冒出，存在于天然湖中，經(jīng)長年沉降、變化、硬化而形成的天然瀝青，代表性產(chǎn)品有位于西印度群島的特立尼達(dá)島的特立尼達(dá)湖瀝青，TrinidaLakeAsphalt(簡寫為TLA)。第5頁/共115頁巖瀝青是石油不斷地從地殼中冒出，存在于山體、巖石裂隙中長期蒸發(fā)凝固而形成的天然瀝青。代表性產(chǎn)品：布敦巖瀝青(BMA)和北美巖瀝青。我國新疆、青海及四川一帶也有儲量豐富的天然巖瀝青第6頁/共115頁第一節(jié)普通石油瀝青第7頁/共115頁一、石油瀝青的生產(chǎn)工藝1、石油的基屬分類

環(huán)烷基石蠟基關(guān)鍵餾分中間基含硫原油≥0.5％低硫原油＜0.5％含硫量中硫原油0.5～2.0％高硫原油＞2.0％5.33kPa，275～300℃第二關(guān)鍵餾分常壓250～275℃第二關(guān)鍵餾分第8頁/共115頁2、石油瀝青的生產(chǎn)工藝一、石油瀝青的生產(chǎn)工藝

蒸餾法氧化法溶劑法調(diào)和法

第9頁/共115頁石油瀝青生產(chǎn)工藝流程示意圖第10頁/共115頁3.生產(chǎn)工藝對瀝青性狀的影響蒸餾法——原油經(jīng)常壓塔和減壓塔裝置，將汽油、煤油、柴油等餾分切割后，根據(jù)原油中所含餾分的沸程不同，可以得到加工瀝青的原料（渣油），也可以直接獲得針入度級的粘稠瀝青。這種直接由蒸餾得到的瀝青，稱直餾瀝青。與氧化瀝青相比，具有較好的低溫變形能力，但溫度敏感性差。氧化法——以蒸餾得到的渣油或直餾瀝青，在氧化塔中經(jīng)加熱并吹入空氣（有時含催化劑），由于空氣中的氧使其產(chǎn)生脫氫、氧化和縮聚等化學(xué)反應(yīng)，瀝青中低分子量的烴轉(zhuǎn)變?yōu)楦叻肿訜N，這樣得到稠度高、溫度感應(yīng)性較低的瀝青，稱為氧化瀝青。與直餾瀝青相比，具有較低的溫度敏感性，高溫時抗變形能力較好，低溫時變形能力差。一、石油瀝青的生產(chǎn)工藝第11頁/共115頁一、石油瀝青的生產(chǎn)工藝半氧化法——是一種改進(jìn)的氧化法。為避免直餾瀝青的溫度敏感性大和氧化瀝青的低溫變形能力差的缺點(diǎn)，在氧化時采用較低溫度、較長時間、吹入較少風(fēng)量的空氣，這樣可以控制溫度、時間和風(fēng)量方法，使得瀝青中不同分子量的烴組，按人為意志轉(zhuǎn)移，最終達(dá)到適當(dāng)兼顧高溫和低溫兩方面性能的瀝青。溶劑脫瀝青法——在煉制高級潤滑油時，用溶劑脫瀝青裝置萃取脫瀝青后，剩下的瀝青稱為溶劑脫瀝青。這樣可降低含蠟量。調(diào)配法——采用兩種或兩種以上不同稠度的瀝青，按選定比例相互調(diào)配后，得到符合要求稠度的瀝青產(chǎn)品稱為調(diào)配瀝青。第12頁/共115頁二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)1、元素組成

多種碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘伲ㄑ?、硫、氮）的衍生物組成的混合物。

第13頁/共115頁2、化學(xué)組分將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，且與其路用性能有一定聯(lián)系的幾個組，這些組就稱為組分。組分分析是利用瀝青在不同有機(jī)溶劑中選擇性溶解或在不同吸附劑上的選擇性吸附等性質(zhì)進(jìn)行分組。

二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第14頁/共115頁三組分法組分：油分、樹脂和瀝青質(zhì)方法：選擇性溶解和選擇性吸附，又稱溶解－吸附法優(yōu)點(diǎn)是組分分解明確，組分含量能在一定程度上說明瀝青的路用性能。主要缺點(diǎn)是分析流程復(fù)雜，分析時間長。

二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)外觀特征平均分子量MWC/H物化特征油分淡黃色透明液體200~7000.5~0.7幾乎可溶解大部分有機(jī)溶劑，具有光學(xué)活性，常發(fā)現(xiàn)有熒光，相對密度為0.910~0.925樹脂紅褐色粘稠半固體800~30000.7~0.8溫度敏感性高，熔點(diǎn)低于100，相對密度大于1.000瀝青質(zhì)深褐色固體末狀微粒1000~50000.8~1.0加熱不熔化，分解為硬焦炭，使瀝青呈黑色第15頁/共115頁四組分法（常用方法）：組分：瀝青質(zhì)、膠質(zhì)、飽和分、芳香分方法：色層分析方法二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第16頁/共115頁

組性分狀外觀特征

平均分子量Mw

碳?xì)浔菴/H

物化特征

瀝青質(zhì)

深褐色固體末狀微粒1000~5000<1.0提高熱穩(wěn)定性和粘滯性飽和分相當(dāng)油分芳香分無色粘稠液體

茶色粘稠液體300~1000<1.0賦予瀝青流動性膠質(zhì)紅褐色至黑褐色粘稠液體500~1000≈1.0賦予膠體穩(wěn)定性，提高粘附性及可塑性蠟（石蠟和地蠟）白色結(jié)晶300~1000<1.0破壞瀝青結(jié)構(gòu)的均勻性，降低塑性

石油瀝青四組分中各組分的性狀二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第17頁/共115頁油分使瀝青具有流動性；樹脂使瀝青具有塑性，樹脂中含有少量的酸性樹脂（即地瀝青酸和地瀝青酸酐），是一種表明活性物質(zhì)，能增強(qiáng)瀝青與礦質(zhì)材料表面的吸附性；瀝青質(zhì)能提高瀝青的粘結(jié)性和熱穩(wěn)定性。二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第18頁/共115頁

瀝青的含蠟量嚴(yán)重影響瀝青的路用性能。

高溫穩(wěn)定性

低溫抗裂性

水穩(wěn)定性（集料與瀝青的粘附性）

二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第19頁/共115頁3、膠體結(jié)構(gòu)①膠體理論瀝青的膠體結(jié)構(gòu)，是以固態(tài)超細(xì)微粒的瀝青質(zhì)為分散相。通常是若干個瀝青質(zhì)麋集在一起，他們吸附了極性半固態(tài)的膠質(zhì)，而形成膠團(tuán)。由于膠溶劑－膠質(zhì)的膠溶作用，而使膠團(tuán)膠溶、分散于液態(tài)的芳香分和飽和分組成的分散介質(zhì)中，形成穩(wěn)定的膠體。

二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第20頁/共115頁二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)3、膠體結(jié)構(gòu)②膠體結(jié)構(gòu)類型溶膠型結(jié)構(gòu)溶－凝膠型結(jié)構(gòu)凝膠型結(jié)構(gòu)

第21頁/共115頁二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)3、膠體結(jié)構(gòu)②膠體結(jié)構(gòu)類型溶膠型結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)分子量低、含量少，一定數(shù)量的芳香度高的膠質(zhì)，這樣膠團(tuán)能完全溶膠而分散在芳香分和飽和分的介質(zhì)中。在這種情況下，膠團(tuán)相距較遠(yuǎn)，相互間吸引力很小甚至沒有，膠團(tuán)可以分散在介質(zhì)粘度許可范圍內(nèi)自由運(yùn)動，這種膠體結(jié)構(gòu)的瀝青，稱為溶膠型瀝青。這種結(jié)構(gòu)瀝青粘滯性小，流動性大，具有牛頓流特性粘度與應(yīng)力成比例（也稱牛頓流瀝青），塑性好，開裂后自行愈合能力強(qiáng)，但溫度穩(wěn)定性較差。通常，大部分直餾瀝青都屬于溶膠型瀝青。

第22頁/共115頁溶凝膠型結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)含量適中，并有較多芳香度較高的膠質(zhì)，這樣形成膠團(tuán)數(shù)量增多，膠體中膠團(tuán)濃度增加，膠團(tuán)距離相對靠近，相互間有一定引力。這是一種介乎溶膠和凝膠之間的結(jié)構(gòu)瀝青，稱為溶－凝膠結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)瀝青在變形時，最初階段表現(xiàn)出一定程度的彈性，但應(yīng)變增加至一定數(shù)值后，則又表現(xiàn)出一定程度的粘性流動，是一種粘彈特性的偽塑性體，也稱粘彈性瀝青。環(huán)烷基稠油的直餾瀝青或半氧化瀝青，溶劑瀝青都屬于這類高溫時具有較低的感溫性；低溫時具有良好的形變能力。二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第23頁/共115頁凝膠型結(jié)構(gòu)：瀝青質(zhì)含量很高，并有相當(dāng)數(shù)量芳香度高的膠質(zhì)來形成膠團(tuán)。這樣膠體中膠團(tuán)濃度很大程度地增加，膠團(tuán)相互間有引力增強(qiáng)，使膠團(tuán)靠的很近，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此時，液態(tài)芳香分和飽和分在膠團(tuán)網(wǎng)絡(luò)中成為分散相，連續(xù)的膠團(tuán)成為分散介質(zhì)。這種結(jié)構(gòu)瀝青，稱為凝膠結(jié)構(gòu)瀝青。這種結(jié)構(gòu)瀝青當(dāng)施加荷載時間很短時，具有明顯彈性變形，當(dāng)應(yīng)力超過屈服值之后，則表現(xiàn)為粘彈性變形。這類瀝青稱彈性瀝青。通常深度氧化的瀝青多屬于這類結(jié)構(gòu)。具有較好的感溫性，但低溫時形變能力較差。二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第24頁/共115頁蠟對膠體結(jié)構(gòu)的影響蠟在膠體結(jié)構(gòu)中可溶于分散介質(zhì)芳香分和飽和分在高溫時，他的粘度會很低，會降低分散介質(zhì)的粘度，使瀝青膠體結(jié)構(gòu)向溶膠方向發(fā)展在低溫時，他能結(jié)晶析出，形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，使瀝青膠體結(jié)構(gòu)向凝膠方向發(fā)展二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)第25頁/共115頁③膠體結(jié)構(gòu)類型的判斷二、石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)瀝青膠體結(jié)構(gòu)溶膠溶凝膠凝膠P.I＜－2－2～＋2＞＋2第26頁/共115頁（一）物理性質(zhì)

√1、密度

2、體膨脹系數(shù)3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)（二）路用性質(zhì)1、粘滯性2、低溫性能3、感溫性4、加熱穩(wěn)定性5、黏彈性6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第27頁/共115頁三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)密度（Density）

定義：瀝青密度是在規(guī)定溫度下單位體積所具有的質(zhì)量，單位為kg/m3或g/cm3。用途：質(zhì)量與體積進(jìn)行換算－計量、算價

瀝青混合料配合比設(shè)計第28頁/共115頁第29頁/共115頁（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)（二）路用性質(zhì)1、粘滯性2、低溫性能3、感溫性4、加熱穩(wěn)定性5、黏彈性6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第30頁/共115頁三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)熱脹系數(shù)（Thermalcoefficientofexpension）定義：瀝青溫度上升1℃時長度或體積的變化，稱為線脹系數(shù)或體脹系數(shù)，通常熱脹系數(shù)。用途：影響路面的開裂。

瀝青混合料的溫縮系數(shù)，主要取決于瀝青熱化學(xué)性質(zhì)，尤其是含蠟瀝青。第31頁/共115頁（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)√3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)（二）路用性質(zhì)1、粘滯性2、低溫性能3、感溫性4、加熱穩(wěn)定性5、黏彈性6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第32頁/共115頁

定義：作用：瀝青介電常數(shù)對氧、雨、紫外線等的耐氣候老化性能有影響。與抗滑行能有很好相關(guān)性，因此納入英國標(biāo)準(zhǔn)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)介電常數(shù)（Permitticity）第33頁/共115頁√

（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)√3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)（二）路用性質(zhì)√1、粘滯性2、低溫性能3、感溫性4、加熱穩(wěn)定性5、黏彈性6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第34頁/共115頁三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)粘滯性（粘性）（Viscosity）

定義：是指瀝青在外力作用下抵抗變形的能力，是反映瀝青內(nèi)部材料阻礙其相對流動的特性。機(jī)理：瀝青受到外力作用后表現(xiàn)的變形，是由于瀝青組分膠團(tuán)發(fā)生變形或膠團(tuán)之間產(chǎn)生相互位移。影響規(guī)律：粘滯性的大小與組分及溫度有關(guān)。瀝青質(zhì)高，含適量樹脂、少量油分時，粘滯性較大。在一定溫度范圍內(nèi)，溫度升高時，粘滯性隨之降低第35頁/共115頁

動力粘度（粘度、絕對粘度）Pa.s

三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)瀝青粘度的表達(dá)方式運(yùn)動粘度（動比密粘度），mm2/s

τ——剪應(yīng)力（N/cm2）γ——剪變率（s-1）

第36頁/共115頁表觀粘度（視粘度），Pa.s

三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)瀝青粘度的表達(dá)方式τC＝1.0τC＜1.0牛頓流型瀝青非牛頓流型瀝青

c——瀝青的復(fù)合流動系數(shù)第37頁/共115頁三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)瀝青粘度的測定方法瀝青絕對粘度瀝青條件粘度（相對粘度）運(yùn)動粘度——毛細(xì)管法動力粘度——真空減壓毛細(xì)管法表觀粘度——布洛克菲爾德（Brookfield）粘度計流出型粘度計：道路瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度計法、賽氏恩氏粘度計法針入度法軟化點(diǎn)第38頁/共115頁劃分粘稠石油瀝青（135℃）和石油瀝青（60℃）標(biāo)號的指標(biāo)黏溫曲線（120℃

、150℃

、180℃

）按等黏溫度決定施工溫度瀝青試樣在嚴(yán)密控溫條件下在規(guī)定溫度下通過選定型號的毛細(xì)管粘度計（坎芬式），流經(jīng)規(guī)定體積所需的時間。

三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)運(yùn)動粘度——毛細(xì)管法第39頁/共115頁動力粘度——真空減壓毛細(xì)管法60℃粘度分級標(biāo)準(zhǔn)：美國、澳州標(biāo)準(zhǔn)溫度：60℃瀝青試樣在嚴(yán)密控溫真空裝置下，保持一定溫度下通過規(guī)定型號的毛細(xì)管粘度計，流經(jīng)規(guī)定體積所需的時間。

三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第40頁/共115頁表觀粘度——布式旋轉(zhuǎn)粘度法布洛克菲爾德法（Brookfield）測量瀝青的高溫黏度黏溫曲線（60℃

、135℃

、175℃

，確定施工溫度。0.17±0.02Pa·S拌和溫度0.28±0.03Pa·S壓實成型溫度135

℃粘度小于3Pas控制改性瀝青施工溫度

第41頁/共115頁圖3-8旋轉(zhuǎn)粘度試驗?zāi)Ｊ绞疽鈭D

圖3-9瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度試驗示意圖

第42頁/共115頁適用范圍：液體石油瀝青

乳化瀝青

煤瀝青

試驗方法：規(guī)定溫度條件下，通過規(guī)定流孔直徑，流出50mL體積所需時間，以s計。

表示方法：以CT，d表示粘度，腳標(biāo)表示試驗條件如C60，5＝100s，瀝青在60℃時，自5mm孔徑流出50ml瀝青所需時間為100s，三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度試驗第43頁/共115頁針入度（Penetration）作用：分級指標(biāo)試驗方法：針入度是在規(guī)定的溫度和時間內(nèi)，附加一定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針垂直貫入試樣的深度（0.1mm）。表示方法：PT，m，t

表示

P(25℃，100g，5s)=65(0.1mm)規(guī)定溫度下的條件黏度第44頁/共115頁軟化點(diǎn)（Softeningpoint）定義：瀝青條件固化點(diǎn)到滴落點(diǎn)的溫度間隔的87.21%為軟化點(diǎn)。測試方法：環(huán)球法將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(nèi)（內(nèi)徑18.9mm），試樣上放置標(biāo)準(zhǔn)鋼球（重3.5g）在水或甘油中，以規(guī)定的升溫速度（5℃/min）加熱，使瀝青軟化下垂至規(guī)定距離（垂度為25.4mm）時的溫度，以℃表示。達(dá)到規(guī)定條件黏度的溫度第45頁/共115頁√

（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)√3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)（二）路用性質(zhì)√1、粘滯性

√2、低溫性能3、感溫性4、加熱穩(wěn)定性5、黏彈性6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第46頁/共115頁延性（Ductility）

定義：瀝青的延性是指當(dāng)其受到外力的拉伸作用時，所能承受的塑性變形的總能力，是瀝青的內(nèi)聚力的衡量。指標(biāo)：用延度作為條件延性指標(biāo)來表征。試驗方法：將瀝青試樣制成∞字型標(biāo)準(zhǔn)試模，在規(guī)定速度和溫度下拉伸至斷時的長度，以cm表示。三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)延度試驗溫度：通常采用25℃、15℃、10℃或5℃拉伸速率：5±0.25cm/min。第47頁/共115頁第48頁/共115頁脆性（Brittleness）

瀝青材料在低溫下受到瞬時荷載作用時，常表現(xiàn)為脆性破壞。

弗拉斯脆點(diǎn)

涂有瀝青薄膜的金屬片，加載彎曲。

降溫速率：1℃/min三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)達(dá)到等勁度時的溫度第49頁/共115頁彎曲梁流變試驗（BBR）將瀝青先RTFOT短期老化，再PAV壓力老化。彎曲試驗在彎曲流變儀器（BBR）上進(jìn)行，測試瀝青小梁試件在在蠕變荷載作用下的勁度，用蠕變荷載模擬溫度下降時路面中可產(chǎn)生的應(yīng)力。

三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第50頁/共115頁彎曲流變試驗?zāi)Ｊ绞疽鈭D三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)彎曲梁流變試驗（BBR）第51頁/共115頁瀝青的低溫性能制冷裝置計算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)液浴第52頁/共115頁直接拉伸試驗（DTT）直接拉伸試驗是SHRP為測試瀝青拉伸性能而開發(fā)的，用以測試瀝青在低溫時的極限拉伸應(yīng)變。測得的結(jié)果是試件拉斷時的荷載和伸長變形，計算試件的應(yīng)力和應(yīng)變算。三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)形狀：啞鈴試件重：約3g總長：40mm

有效標(biāo)準(zhǔn)長度：27mm面積：36mm2第53頁/共115頁

圖3-17給出了不同溫度下直接拉伸試驗的破壞應(yīng)變及試驗應(yīng)力關(guān)系圖，相應(yīng)于低溫狀態(tài)脆性破壞的試件的應(yīng)變通常不大于1%，因此SHRP規(guī)范要求直接拉伸試驗的破壞應(yīng)變不得大于1%。圖3-17直接拉伸試驗的破壞應(yīng)變與應(yīng)力關(guān)系示意圖第54頁/共115頁√

（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)√3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)（二）路用性質(zhì)√1、粘滯性

√2、低溫性能

√3、感溫性4、加熱穩(wěn)定性5、黏彈性6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第55頁/共115頁針入度指數(shù)（PI）法1）針入度－溫度感應(yīng)性系數(shù)Ａ三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)lgP

T25℃P

T25℃第56頁/共115頁三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)2）針入度指數(shù)（PI）的確定

PI＜-2溶膠型瀝青＞+2凝膠型瀝青＝-2～+2溶凝膠型瀝青普費(fèi)假定:感溫性最小,PI=20，感溫性最大,PI=-10由于A值很小，為使PI值在+20～-10之間，A值乘以50，第57頁/共115頁3）當(dāng)量軟化點(diǎn)T800與當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2

三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第58頁/共115頁瀝青的感溫性

確定當(dāng)量軟化點(diǎn)T800和針入度指數(shù)PI的殼牌諾模圖第59頁/共115頁P(yáng)I法表征低于軟化點(diǎn)溫度的瀝青感溫性PVN法高于軟化點(diǎn)溫度的瀝青感溫性三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)針入度~黏度指數(shù)（PVN）法第60頁/共115頁√

（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)√3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)（二）路用性質(zhì)√1、粘滯性

√2、低溫性能

√3、感溫性

√4、加熱穩(wěn)定性5、黏彈性6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第61頁/共115頁影響因素（1）熱的影響：加速分子運(yùn)動，蒸發(fā)瀝青，加速瀝青化學(xué)反應(yīng)。尤其在氧參與下（2）氧的影響：氧在加熱作用下，脫氫作用，組分發(fā)生移行：方向分轉(zhuǎn)為膠質(zhì)，膠質(zhì)轉(zhuǎn)為瀝青質(zhì)（3）光的影響：光化學(xué)反應(yīng)，加速氧化，增加瀝青中羥基和碳氧基（4）水的影響：在光、氧、熱共同作用時，起催化劑作用三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第62頁/共115頁瀝青薄膜加熱試驗（TFOT）

盛樣皿內(nèi)徑：140mm，深9.5～10mm

試樣質(zhì)量：50g

加熱溫度：163℃±1℃

加熱時間：5h

測試指標(biāo)：質(zhì)量損失，殘留物的針入度、軟化點(diǎn)、延度。三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第63頁/共115頁旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗（RTFOT）

瀝青試樣：35g

瓶：高140mm，直徑64mm

加熱溫度：163℃

旋轉(zhuǎn)速率：15r/min

老化時間：75min三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第64頁/共115頁壓力老化試驗（PAV）

老化溫度：90～110℃

老化時間：20h

壓力：2.1MPa三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第65頁/共115頁√

（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)√3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)（二）路用性質(zhì)√1、粘滯性

√2、低溫性能

√3、感溫性√4、加熱穩(wěn)定性

√5、黏彈性6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第66頁/共115頁瀝青是一種典型的粘彈性物體，具有蠕變和應(yīng)力松弛行為，還具有瞬時彈性回復(fù)和彈性滯后現(xiàn)象（簡稱彈性后效）。影響瀝青性能的因素：溫度、荷載作用方式和荷載作用時間三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)蠕變曲線應(yīng)力松弛曲線瀝青的黏彈行為第67頁/共115頁當(dāng)時間為t時，所產(chǎn)生的總應(yīng)變由瞬時彈性應(yīng)變εe、延遲恢復(fù)應(yīng)變εd和黏塑性應(yīng)變組成ευε＝εe+εd+

ευ

三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)E-瞬時彈性模量D-延遲彈性模量（時間、溫度函數(shù)）η——黏度（溫度的函數(shù)）第68頁/共115頁瀝青的勁度模量

SE——抗拉勁度模量剪切勁度模量SG＝

1/3SE三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第69頁/共115頁復(fù)數(shù)剪切模量G*和相位角

G*是材料重復(fù)剪切變形時總阻力的度量，包括彈性（可恢復(fù)）部分和粘性（不可恢復(fù)）部分。相位角是可恢復(fù)與不可恢復(fù)變形的相對指標(biāo)。三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)f－擺動板頻率；△t－應(yīng)變滯后時間，s。第70頁/共115頁√

（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)√3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)√

（二）路用性質(zhì)√1、粘滯性

√2、低溫性能

√3、感溫性√4、加熱穩(wěn)定性

√5、黏彈性

√6、黏附性（三）其他性質(zhì)1、安全性2、溶解度3、含水率第71頁/共115頁黏附性影響因素：與瀝青、集料性質(zhì)有關(guān)機(jī)理：潤濕理論評價方法：水煮法：13.2～19mm5顆水浸法：9.5～13.2mm100g，5.5g瀝青三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第72頁/共115頁√

（一）物理性質(zhì)

√1、密度

√2、體膨脹系數(shù)√3、介電常數(shù)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)√

（二）路用性質(zhì)√1、粘滯性

√2、低溫性能

√3、感溫性√4、加熱穩(wěn)定性

√5、黏彈性√6、黏附性√（三）其他性質(zhì)

√1、安全性√2、溶解度√3、含水率第73頁/共115頁閃點(diǎn)和燃點(diǎn)主要是反映施工安全性能。溶解度瀝青在三氯乙烯中溶解的百分率－有有效物質(zhì)含量。含水率加熱過程中，瀝青如果含水量過多，易產(chǎn)生溢鍋現(xiàn)象，使材料損失，甚至引起火災(zāi)三、石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)第74頁/共115頁四、道路石油瀝青的技術(shù)要求我國道路石油瀝青的技術(shù)要求粘稠道路石油瀝青

針入度分級

氣候條件分級①流動變形的氣候因子，一級指標(biāo)3個區(qū)：夏炎熱區(qū)（＞30），夏熱區(qū)（20～30），夏涼區(qū)（20～30）②裂縫氣候因子，二級指標(biāo)4個區(qū)：冬嚴(yán)寒區(qū)（＜-37.0），冬寒區(qū)（-37.0～21.5）冬冷區(qū)（-21.5～-9.0），冬冷區(qū)（＞-9.0），③水損影響氣候因子，三級指標(biāo)4個區(qū)：潮濕區(qū)（＞1000），濕潤區(qū)（500～1000），半干區(qū)（500～250），干旱區(qū)（＜250）

第75頁/共115頁瀝青等級適用范圍A級瀝青各個等級的公路，適用于任何場合和層次。B級瀝青①高速公路、一級公路瀝青下面層及以下的層次，二級及二級以下公路的各個層次；②用作改性瀝青、乳化瀝青、改性乳化瀝青、稀釋瀝青的基質(zhì)瀝青。C級瀝青三級及三級以下公路的各個層次。

針入度指數(shù)PI

60℃動力粘度

10℃延度

瀝青等級四、道路石油瀝青的技術(shù)要求第76頁/共115頁道路用液體石油瀝青

分類：快凝AL（R）、中凝AL（M）、慢凝AL（S）指標(biāo)：標(biāo)準(zhǔn)粘度計測定蒸餾餾分含量蒸餾后殘留物的性質(zhì)閃點(diǎn)和含水量。

四、道路石油瀝青的技術(shù)要求第77頁/共115頁美國Superpave瀝青膠結(jié)料的技術(shù)要求

StrategicHighwayResearchProgram(SHRP)

SuperiorPerformingAsphaltPavement(SuperpaveTM)PGx-y表示，PerformanceGrade(路用性能）

x－路面設(shè)計最高溫度(7d平均最高溫度）

y－路面設(shè)計最低溫度（年極端最低溫度）

7個高溫等級，46～82℃，每6℃為一級低溫亞級，-10～-46℃，每-6℃為一級

四、道路石油瀝青的技術(shù)要求第78頁/共115頁第二節(jié)改性瀝青了解改性瀝青的分類熟悉常用聚合物改性瀝青及其性能了解改性瀝青的制作工藝第79頁/共115頁瀝青改性目的

普通瀝青改性重交通瀝青意義不大重交通瀝青改性優(yōu)質(zhì)瀝青

a、用在重載交通路段

b、橋面鋪裝

c、特殊結(jié)構(gòu)SMA、OGFC、SAC第80頁/共115頁一、改性瀝青的分類第81頁/共115頁一、改性瀝青的分類1、熱塑性橡膠類－熱塑性彈性體

化學(xué)成分：苯乙烯嵌段共聚物典型代表：苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(SBS)苯乙烯一異戊二烯一苯乙烯(SIS)苯乙烯一聚乙烯/丁基一苯乙烯(SE/BS)特點(diǎn)：兼具有橡膠和樹脂兩類改性瀝青結(jié)構(gòu)與性質(zhì)改性機(jī)理：混合、溶解、溶脹產(chǎn)生交聯(lián)作用，形成不可逆的化學(xué)鍵，形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)改性效果：SBS具有良好的彈性（變形的自恢復(fù)性和裂縫的自愈性），改善瀝青的高溫與低溫性能第82頁/共115頁一、改性瀝青的分類2、橡膠類典型代表：天然橡膠（NR）、丁苯橡膠（SBR）氯丁橡膠（CR）、丁二烯橡膠（BR）異戊二烯橡膠(IR)、乙丙橡膠等等改性效果：提高瀝青的粘度、韌性、軟化點(diǎn)，降低脆點(diǎn)使用情況：丁苯橡膠(SBR)使用最為廣泛，尤其是膠乳形式氯丁橡膠(CR)具有極性，煤瀝青的改性劑

第83頁/共115頁一、改性瀝青的分類3、樹脂類（塑料）成分：熱塑性樹脂類：聚烯烴類高分子聚合物，如聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)聚苯乙烯(PS)、無規(guī)聚丙烯(APP)乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(EVA)

熱固性樹脂類：環(huán)氧樹脂（EP）特點(diǎn)：提高瀝青結(jié)合料的常溫粘度，提高瀝青的強(qiáng)度和勁度改善高溫穩(wěn)定性，低溫性能改善效果不顯著易離析第84頁/共115頁一、改性瀝青的分類4、其它改性瀝青

多價金屬皂化物

增加延度降低脆點(diǎn)顯著提高與集料的粘附性能改善瀝青路面的低溫柔性和疲勞強(qiáng)度。

摻炭黑的改性瀝青

增加改性瀝青的粘度提高回彈性能第85頁/共115頁二、改性劑的選擇基于改性目的的改性劑類型選擇①提高抗永久變形能力熱塑性橡膠類、熱塑性樹脂類改性劑。②提高抗低溫開裂能力熱塑性橡膠類、橡膠類改性劑。③提高抗疲勞開裂能力熱塑性橡膠類、橡膠類熱塑性樹脂類改性劑。④提高抗水損害能力各類抗剝落劑外摻劑。第86頁/共115頁二、改性劑的選擇聚合物改性劑與基質(zhì)瀝青的配伍性與相容性

配伍性：基質(zhì)瀝青和改性劑的種類繁多，但并不是任何一種瀝青和任意一種改性劑相互摻配都能達(dá)到比較理想的改性效果，改性劑與基質(zhì)瀝青存在配伍性問題反映聚合物改性劑改性效果好壞。改性效果：與劑量有關(guān)，與配伍性有關(guān)評價指標(biāo)：改性效果好壞進(jìn)行評判

第87頁/共115頁二、改性劑的選擇相容性：是指聚合物改性劑以微細(xì)的顆粒與基質(zhì)瀝青

發(fā)生反應(yīng)或均勻、穩(wěn)定地分散在基質(zhì)瀝青中，而不發(fā)生分層、凝聚或離析等現(xiàn)象。影響因素：主要取決于兩者之間的界面作用、基質(zhì)瀝青的組分以及聚合物的極性、顆粒大小、

分子結(jié)構(gòu)等因素。規(guī)律：一般地，聚合物的極性越強(qiáng)，分子結(jié)構(gòu)與瀝青越接近，則它與基質(zhì)瀝青的相容性越好。評價指標(biāo)：測定改性效果在存放過程中性質(zhì)的變化第88頁/共115頁三、改性瀝青生產(chǎn)工藝

預(yù)混法（制作改性瀝青）直接投入法如SBR膠乳、纖維、磨細(xì)橡膠粉（制作改性瀝青混合料的工藝）

改性瀝青母體法[二次摻配法（強(qiáng)力攪拌）]膠體磨與高速剪切法工廠制作的改性瀝青高速剪切法溶劑法混煉法機(jī)械攪拌法第89頁/共115頁四、改性瀝青技術(shù)要求改性瀝青的評價指標(biāo)

①離析試驗——評價相容性②彈性恢復(fù)試驗－SBS③粘韌性試驗——SBR改性效果④延度試驗-5度第90頁/共115頁根據(jù)聚合物類型將改性瀝青分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類按照軟化點(diǎn)不同，將Ⅰ、Ⅲ類聚合物改性瀝青分為A、B、C和D四個等級，Ⅱ類分A、B和C三個等級

A、B、C或D主要反映基質(zhì)瀝青標(biāo)號及改性劑含量的不同，由A至D表示改性瀝青針入度減小，粘度增加，即高溫性能提高，但低溫性能下降。四、改性瀝青技術(shù)要求第91頁/共115頁第三節(jié)其他瀝青第92頁/共115頁煤瀝青(俗稱柏油)是用煤在隔絕空氣的條件下干餾，制取焦炭和煤氣的副產(chǎn)品煤焦油煉制而成。根據(jù)煤干餾的溫度不同，而分為高溫煤焦油(700℃以上)和低溫煤焦油(450～700℃)兩類。路用煤瀝青主要是由煉焦或制造煤氣得到的高溫煤焦油加工而得。一、煤瀝青第93頁/共115頁⑴煤瀝青的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)①煤瀝青的化學(xué)組成

煤瀝青的組成主要是芳香族碳?xì)浠衔锛捌溲酢⒘蚝偷难苌锏幕旌衔?，其元素組成主要為C、H、O、S和N。煤瀝青的化學(xué)結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜，又環(huán)結(jié)構(gòu)上帶有側(cè)鏈，但側(cè)鏈很短。煤瀝青可以分離為：油分、軟樹脂、硬樹脂和游離碳等四個組分。一、煤瀝青第94頁/共115頁②煤瀝青的結(jié)構(gòu)煤瀝青和石油瀝青相類似，也是復(fù)雜的膠體分散系。游離碳和硬樹脂組成的膠體微粒為分散相，油分為分散介質(zhì)，而軟樹脂為保護(hù)物質(zhì)，它吸附于固態(tài)分散膠粒周圍，逐漸向外擴(kuò)散，并溶解于油分中，使分散系形成穩(wěn)定的膠體物質(zhì)。一、煤瀝青第95頁/共115頁⑵煤瀝青的技術(shù)性質(zhì)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)①煤瀝青的技術(shù)性質(zhì)

a粘度

b蒸餾試驗的餾分含量及殘渣性質(zhì)

c煤瀝青焦油酸含量

d含萘量

e甲苯不溶物

f含水量一、煤瀝青第96頁/共115頁②煤瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)按照稠度可劃分為軟煤瀝青(液體、半固體的)和硬煤瀝青(固體的)兩大類。道路工程主要應(yīng)用軟煤瀝青，用于道路的軟煤瀝青又按其粘度和有關(guān)技術(shù)性質(zhì)分為9個標(biāo)號。一、煤瀝青第97頁/共115頁③煤瀝青在技術(shù)性質(zhì)上與石油瀝青的差異

a、煤瀝青的溫度穩(wěn)定性差

b、煤瀝青的大氣穩(wěn)定性差

c、煤瀝青塑性較差

d、煤瀝青與礦質(zhì)材料表面粘附性能好

e、煤瀝青防腐性能好

f、煤瀝青含有對人體有害成分較多，臭味較重一、煤瀝青第98頁/共115頁二、乳化瀝青乳化瀝青是將粘稠瀝青加熱至流動狀態(tài)，再經(jīng)高速離心、攪拌及剪切等機(jī)械作用，使瀝青形成細(xì)小的微粒(2～5μm左右)，且以此狀態(tài)均勻分散在含有乳化劑和穩(wěn)定劑的水中，形成水包油（O/W）型瀝青乳液。其外觀為茶褐色，在常溫下具有較好的流動性。第99頁/共115頁乳化瀝青的組成材料乳化瀝青主要由瀝青、乳化劑、穩(wěn)定劑和水等組成。穩(wěn)定劑可分為兩類：

a、有機(jī)穩(wěn)定劑聚乙烯醇、聚丙烯酰胺羥甲基纖維素鈉b、無機(jī)穩(wěn)定劑氯化鈣、氯化鎂

二、乳化瀝青第100頁/共115頁乳化瀝青的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用（1）冷態(tài)施工，節(jié)約能源（2）常溫下具有較好的流動性，灑布均勻（3）與礦料表面具有良好的粘附性（4）稀漿封層，微表處第101頁/共115頁三、天然瀝青

天然瀝青是石油經(jīng)過歷史上的長達(dá)億萬年的沉積、變化，在熱、壓力、氧化、融煤、細(xì)菌的綜合作用下衍變成瀝青類物質(zhì)。天然瀝青粘度大，抗氧化性強(qiáng)按照形成的環(huán)境可分為湖瀝青、巖瀝青和海底瀝青等。第102頁/共115頁⑴湖瀝青湖瀝青的形成是石油不斷從地殼中冒出，存