土木工程材料 作者 张爱勤 曹晓岩 第六章 沥青与沥青混合料资料.ppt

土木工程材料 作者 张爱勤 曹晓岩 第六章 沥青与沥青混合料 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望第六章第六章沥青与沥青混合料沥青与沥青混合料制作人：制作人：张爱张爱勤勤 李晶李晶 菅秀文菅秀文山东交通学院土木工程系山东交通学院土木工程系 学习要求：学习要求：n重点掌握重点掌握沥青材料的概念与应用，石油沥青的技沥青材料的概念与应用，石油沥青的技术性质与技术标准；术性质与技术标准；掌握掌握石油沥青常规试验方法石油沥青常规试验方法与评价方法；与评价方法；深刻认识深刻认识沥青性能与环境的关系。沥青性能与环境的关系。n重点掌握重点掌握热拌沥青混合料的技术性质与技术标准，热拌沥青混合料的技术性质与技术标准，组成材料的质量要求和配合比设计；组成材料的质量要求和配合比设计；掌握掌握热拌沥热拌沥青混合料的质量管理；青混合料的质量管理；了解了解常温沥青混合料、改常温沥青混合料、改性沥青混合料等新型沥青混合科的应用。性沥青混合料等新型沥青混合科的应用。第一节第一节 沥青材料沥青材料一、石油沥青概述一、石油沥青概述 二、石油沥青的主要技术性质二、石油沥青的主要技术性质 三、石油沥青的气候分区与技术标准三、石油沥青的气候分区与技术标准 四、其它沥青四、其它沥青沥青材料沥青材料是由一些极其复杂的高分子的碳氢化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。衍生物所组成的混合物。常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。或液态。应用：应用：沥青属于有机胶结材料，在土木工程中广泛沥青属于有机胶结材料，在土木工程中广泛 用作路面、屋面、防水等工程材料。用作路面、屋面、防水等工程材料。沥青沥青地沥青地沥青 焦油沥青：焦油沥青：各种有机物干馏加工得到的焦油，经各种有机物干馏加工得到的焦油，经再加工而得到的产品。再加工而得到的产品。天然沥青天然沥青：石油在自然条件下，长时间：石油在自然条件下，长时间 经受地球物理因素作用形成经受地球物理因素作用形成 的产物的产物石油沥青石油沥青：石油经各种炼制工艺加工：石油经各种炼制工艺加工 而得的沥青产品而得的沥青产品 煤沥青煤沥青木沥青木沥青页岩沥青页岩沥青 一、石油沥青概述一、石油沥青概述 1.1.石油沥青的生产工艺概述石油沥青的生产工艺概述 2.2.石油沥青的组成和结构石油沥青的组成和结构（1 1）石油沥青的化学组成）石油沥青的化学组成 由多种碳氢化合物及其非金属由多种碳氢化合物及其非金属(氧、硫、氮氧、硫、氮)的衍生物组成的混合物。的衍生物组成的混合物。分子通式为：分子通式为：C Cn nH H2n+a2n+aO Ob bS Sc cN Nd d。化学组成元素主要。化学组成元素主要是是碳碳(80%(80%87%)87%)、氢氢(10%(10%15%)15%)，其次是，其次是非烃元素非烃元素（如氧、硫、氮等（如氧、硫、氮等5%5%）。还含有一些）。还含有一些微量的金属微量的金属元素元素，如镍、钒、铁、锰、钙、镁、钠等。，如镍、钒、铁、锰、钙、镁、钠等。（2 2）化学组分）化学组分 化学组分分析方法化学组分分析方法:采用不同的有机溶剂和吸附剂，采用不同的有机溶剂和吸附剂，将沥青分离为化学性质相近，而且与其工程性质有一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，每个组就称为一个化学组分。定联系的几个组，每个组就称为一个化学组分。我国现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程我国现行公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ 052-2000)(JTJ 052-2000)规定有规定有三组分三组分和和四组分四组分两种分析法。两种分析法。三组分分析法：三组分分析法：油分、树脂和沥青质等三个组分。油分、树脂和沥青质等三个组分。四组分分析法：四组分分析法：饱和分、芳香分、胶质和沥青质。饱和分、芳香分、胶质和沥青质。n对含蜡沥青，可将对含蜡沥青，可将饱和分和芳香分，以丁酮饱和分和芳香分，以丁酮-苯为苯为脱蜡溶剂，脱蜡溶剂，-20-20冷冻分离可确定冷冻分离可确定含蜡量含蜡量。（3 3）组分对沥青性质的影响）组分对沥青性质的影响表表6-1 6-1 几种石油几种石油沥沥青的化学青的化学组组分分编编号号沥沥 青青 名名 称称化学化学组组分（分（质质量百分比）量百分比）（%）饱饱和分和分(S)(S)芳香分芳香分(Ar)(Ar)胶胶质质分分(R)(R)沥沥青青质质(At)(At)蜡蜡(P)(P)1 1大大庆庆丙丁脱丙丁脱A A6060沥沥青（低硫石蜡基）青（低硫石蜡基）9.119.1135.5535.5554.8754.870.470.474.194.192 2胜胜利氧化利氧化A A6060沥沥青青（含硫中（含硫中间间基）基）11.6011.6028.6028.6052.0052.007.307.306.256.253 3墨西哥原油墨西哥原油ACAC1010沥沥青青（含硫（含硫环烷环烷基）基）8.508.5029.8029.8042.6042.6018.3018.304 4大大庆庆丙脱半氧化丙脱半氧化ACAC6060沥沥青（低硫石蜡基）青（低硫石蜡基）7.447.4431.0031.0060.9360.930.630.6312.8612.86（4 4）胶体结构）胶体结构:(1)(1)溶胶型结构溶胶型结构 (2)(2)溶溶-凝胶型结构凝胶型结构 (3)(3)凝胶型结构凝胶型结构 a)a)b)c)b)c)溶胶型结构溶胶型结构 溶溶-凝胶型结构凝胶型结构 凝胶型结构凝胶型结构 沥青胶体结构示意图沥青胶体结构示意图 按沥青质含量按沥青质含量 少少 适中适中 多多 二、石油沥青的主要技术性质二、石油沥青的主要技术性质 1.1.物理特征常数物理特征常数 2.2.粘滞性粘滞性 3.3.塑性塑性 4.4.温度稳定性温度稳定性5.5.加热稳定性（抗老化）加热稳定性（抗老化）6.6.安全性安全性7.7.溶解度溶解度8.8.粘附性粘附性 1.1.物理特征常数物理特征常数（1 1）密度与相对密度）密度与相对密度 密度密度在规定温度条件下，单位体积的质量。在规定温度条件下，单位体积的质量。我国现行试验方法规定测定我国现行试验方法规定测定1515沥青密度。沥青密度。相对密度相对密度在规定温度下，沥青质量与同体积水在规定温度下，沥青质量与同体积水 质量之比。质量之比。我国现行方法规定测定我国现行方法规定测定2525的相对密度。的相对密度。沥青沥青1515密度与密度与2525相对密度之间的换算公式：相对密度之间的换算公式：沥青与水的相对密度沥青与水的相对密度(25/25)=(25/25)=沥青的密度沥青的密度(15)(15)0.9960.996 沥青混合料配合比设计要求使用沥青沥青混合料配合比设计要求使用沥青2525的相对密度。的相对密度。（2 2）热胀系数）热胀系数n沥青在温度上升沥青在温度上升11时的长度或体积的变化，分别称时的长度或体积的变化，分别称为线胀系数或体胀系数，统称热胀系数。为线胀系数或体胀系数，统称热胀系数。n沥青路面的开裂，与沥青混合料的热胀系数有关。沥青路面的开裂，与沥青混合料的热胀系数有关。沥青混合料的热胀系数，主要取决于沥青热学性质。沥青混合料的热胀系数，主要取决于沥青热学性质。特别是含蜡沥青，当温度降低时，蜡由液态转变为特别是含蜡沥青，当温度降低时，蜡由液态转变为固态，比容突然增大，沥青的热胀系数发生突变，固态，比容突然增大，沥青的热胀系数发生突变，因而易导致路面产生开裂。因而易导致路面产生开裂。（3 3）介电常数）介电常数 n沥青的介电常数与沥青使用的耐久性有关。英国道沥青的介电常数与沥青使用的耐久性有关。英国道路研究所研究认为，沥青的介电常数与沥青路面抗路研究所研究认为，沥青的介电常数与沥青路面抗滑性也有很好的相关性。滑性也有很好的相关性。2.2.粘滞性（粘性）粘滞性（粘性）沥青材料在外力作用下，沥青粒子产生相对位沥青材料在外力作用下，沥青粒子产生相对位移时抵抗变形的能力。以绝对粘度表示。移时抵抗变形的能力。以绝对粘度表示。按牛顿内摩擦定律可推导出绝对粘度。按牛顿内摩擦定律可推导出绝对粘度。n沥青是一种复杂的胶体物质，只有当其在高温时沥青是一种复杂的胶体物质，只有当其在高温时（如加热至施工温度时）才接近于牛顿液体。（如加热至施工温度时）才接近于牛顿液体。n由于绝对粘度测定较为复杂，因此在实际应用上多由于绝对粘度测定较为复杂，因此在实际应用上多测定沥青的技术粘度（或称测定沥青的技术粘度（或称条件粘度条件粘度）表示其粘性。）表示其粘性。n粘稠沥青粘稠沥青的粘度最常采用的粘度最常采用针入度法针入度法测定。测定。（1 1）针入度）针入度n在规定温度条件下，在规定温度条件下，以规定质量的标准针经以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青过规定的时间贯入沥青试样的深度。试样的深度。n单位：单位：0.1mm0.1mm。n常用试验条件：常用试验条件：规定温度：规定温度：2525标准针质量：标准针质量：100g100g贯入时间：贯入时间：5s5s（2 2）表示方法）表示方法：P P（2525，100g100g，5s5s）（3 3）表征意义）表征意义 沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是目前我国粘稠石油沥青的针入度是目前我国粘稠石油沥青的分级指标分级指标。标号：一般取针入度的平均值。标号：一般取针入度的平均值。3.3.延性延性 是指沥青材料在外力作用下发生变形而不破坏的是指沥青材料在外力作用下发生变形而不破坏的能力。能力。以以延度延度作为表征指标。作为表征指标。（1 1）延度）延度 将沥青试样制成将沥青试样制成8 8字形标准试件字形标准试件,采用延度仪采用延度仪,在规定拉伸速度和规定温度下沥青试样拉断时的长度。在规定拉伸速度和规定温度下沥青试样拉断时的长度。单位：单位：cmcm。常用试验条件：常用试验条件：温度温度1515，拉伸速度，拉伸速度5cm/min5cm/min。（2 2）延度的意义）延度的意义n沥青的低温抗裂性、耐久性与其延度密切相关。沥青的低温抗裂性、耐久性与其延度密切相关。从这个角度出发，沥青的延度值愈大对其越有利。从这个角度出发，沥青的延度值愈大对其越有利。n沥青的延度决定于沥青的胶体结构和流变性质沥青的延度决定于沥青的胶体结构和流变性质 4.4.温度稳定性温度稳定性（1 1）软化点）软化点沥青是一种高分子非晶态物质，它没有敏锐的沥青是一种高分子非晶态物质，它没有敏锐的溶点，从固态转变为液态（即由硬化点至滴落点之溶点，从固态转变为液态（即由硬化点至滴落点之间）有很宽的温度间隔，因此，选择其温度间隔中间）有很宽的温度间隔，因此，选择其温度间隔中的的一个条件温度一个条件温度称为软化点称为软化点。（2 2）软化点测定方法）软化点测定方法n我国现行试验方法要求采用我国现行试验方法要求采用 环与球法软化点环与球法软化点。该法是将沥青试样注于该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加热速度一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐渐软化，直下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，称为下层金属板时的温度，称为软化点。软化点。单位：单位：表示：表示：T TR&BR&B 注意：注意：初始温度初始温度55 加热速度为加热速度为5/min5/minn已有研究认为：已有研究认为：任何一种沥青材料当其达到软化点任何一种沥青材料当其达到软化点温度时，其粘度相同，即皆为温度时，其粘度相同，即皆为P P（2525，100g100g，5S5S）=800800（0.1mm0.1mm）。针入度是在规定温度下沥青的条件）。针入度是在规定温度下沥青的条件粘度，而软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温粘度，而软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。度。n软化点既是反映沥青材料感温性的一个指标，也是软化点既是反映沥青材料感温性的一个指标，也是沥青粘度的一种量度。沥青粘度的一种量度。n三大指标：三大指标：针入度、延度、软化点针入度、延度、软化点是评价粘稠石油是评价粘稠石油沥青技术性能最常用的经验指标。沥青技术性能最常用的经验指标。（2 2）脆点）脆点n沥青材料在低温下受到瞬时荷载时常表现为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。破坏，沥青脆性的测定极为复杂。n目前测试方法：目前测试方法：采用弗拉斯脆点。采用弗拉斯脆点。n拉斯脆点试验原理：拉斯脆点试验原理：将沥青试样在一个标准的金将沥青试样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。当以稍弯曲。当以1/min1/min的速度降温时，沥青薄膜的的速度降温时，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会出现一个或多个裂缝，此膜在规定弯曲条件下会出现一个或多个裂缝，此时的温度即为沥青的时的温度即为沥青的脆点脆点。（3 3）针入度指数）针入度指数（Penetration IndexPenetration Index，简称，简称PIPI）n 评价沥青技术性质的一个重要指标，既可以评价沥青技术性质的一个重要指标，既可以反映沥青的感温性，又可以划分沥青的胶体结构。反映沥青的感温性，又可以划分沥青的胶体结构。n研究观点：研究观点：PIPI是是P.Ph.P.Ph.普费和普费和F.M.F.M.范范杜尔马尔等杜尔马尔等提出的一种评价沥青感温性的指标。提出的一种评价沥青感温性的指标。n认为：沥青针入度值的对数认为：沥青针入度值的对数(lgP)(lgP)与温度与温度(T)(T)具有线具有线性关系，表达式为：性关系，表达式为：式中：式中：AA为直线斜率，称为针入度为直线斜率，称为针入度 -温度感应性系数。温度感应性系数。A A值的求取公式：值的求取公式：沥青达到软化点时，针入度一般沥青达到软化点时，针入度一般为为60060010001000，取，取P=800(0.1mm)P=800(0.1mm)针入度针入度-温度关系图温度关系图 针入度指数的应用：针入度指数的应用：n针入度指数愈大，表示沥青对温度的敏感性愈低，针入度指数愈大，表示沥青对温度的敏感性愈低，温度稳定性越好。温度稳定性越好。n划分沥青的胶体结构：划分沥青的胶体结构：PIPI-2-2者，属溶胶型沥青者，属溶胶型沥青PI=-2PI=-2+2+2之间者，属溶之间者，属溶-凝胶型沥青凝胶型沥青PIPI+2+2者，属凝胶型沥青者，属凝胶型沥青存在问题：存在问题：针入度针入度-温度感应性系数温度感应性系数A A值为小数值为小数,使用使用 不方便，引入不方便，引入PIPI值的概念。值的概念。经验公式：经验公式：5.5.加热稳定性（抗老化性）加热稳定性（抗老化性）为了解沥青在为了解沥青在施工施工及及使用过程使用过程的的耐久性耐久性，规范规定，规范规定要进行沥青的加热质量损失和加热后残渣性质的试验。要进行沥青的加热质量损失和加热后残渣性质的试验。（1 1）沥青的蒸发损失试验）沥青的蒸发损失试验 n将将50g50g的沥青试样装入盛样皿（筒状，内径的沥青试样装入盛样皿（筒状，内径55mm55mm，深，深35mm35mm）内，置于烘箱中，在）内，置于烘箱中，在163163下保持受热时间下保持受热时间5h5h，冷却。测定，冷却。测定质量损失质量损失，并测定，并测定残留物的针入度残留物的针入度。n沥青经加热损失试验后由于沥青中轻质馏分挥发，沥青经加热损失试验后由于沥青中轻质馏分挥发，不稳定成分发生氧化、聚合等作用，导致残留物性不稳定成分发生氧化、聚合等作用，导致残留物性能与原始材料性能有很大差别。表现为针入度减小、能与原始材料性能有很大差别。表现为针入度减小、软化点升高和延度降低。软化点升高和延度降低。（2 2）沥青薄膜加热试验）沥青薄膜加热试验 n该该法法是是将将50g50g沥沥青青试试样样盛盛于于内内径径为为（14011401）mmmm，深深为为9.59.510mm10mm的的铝铝皿皿中中，使使沥沥青青成成为为厚厚约约3.2mm3.2mm的的薄薄膜膜，沥沥青青薄薄膜膜在在163163的的标标准准薄薄膜膜加加热热烘烘箱箱中中加加热热5h5h后后，取取出出冷冷却却，测测其其质质量量损损失失，并并按按规规定定的的方方法法测测定定残留物的针入度残留物的针入度、延度延度等技术指标。等技术指标。6.6.安全性安全性 沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会出的油会与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此时的温度称为发生闪火，此时的温度称为闪点闪点。若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为的混合气体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点燃点。评价指标：闪点评价指标：闪点。闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。指标。通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称通常采用克利夫兰开口杯法测定（简称COCCOC法）。法）。7.7.溶解度溶解度 指指沥沥青青在在有有机机溶溶剂剂（三三氯氯乙乙烯烯、四四氯氯化化碳碳、苯等）中可溶物的百分含量。苯等）中可溶物的百分含量。可以反映沥青中起粘结作用的有效成分的含量。可以反映沥青中起粘结作用的有效成分的含量。8.8.粘附性粘附性 是是指指沥沥青青与与集集料料的的界界面面粘粘结结性性能能和和抗抗剥剥落落性性能。直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。能。直接影响沥青路面的使用质量和耐久性。沥沥青青裹裹覆覆集集料料后后的的抗抗水水性性（即即抗抗剥剥性性）不不仅仅与与沥青的性质有密切关系，而且亦与集料性质有关。沥青的性质有密切关系，而且亦与集料性质有关。我国目前对我国目前对沥青与石料的粘附性的试验方法：沥青与石料的粘附性的试验方法：水煮法和水浸法水煮法和水浸法；与矿粉的粘附性：与矿粉的粘附性：亲水系数法亲水系数法。三、石油沥青的气候分区与技术标准三、石油沥青的气候分区与技术标准1.1.石油沥青的气候分区石油沥青的气候分区 道路石油沥青的应用应考虑公路适宜的气候条道路石油沥青的应用应考虑公路适宜的气候条件，我国沥青路面的气候分区按件，我国沥青路面的气候分区按JTG F402004JTG F402004公路沥青路面施工技术规范将沥青使用性能按照公路沥青路面施工技术规范将沥青使用性能按照高温、低温和雨量等划分为三个分区。高温、低温和雨量等划分为三个分区。（1 1）气候分区指标的选择）气候分区指标的选择n气候分区的高温指标：气候分区的高温指标：采用最近采用最近3030年内年最热月的年内年最热月的平均日最高气温的平均值作为反映高温和重载条件平均日最高气温的平均值作为反映高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子，并作为气候区下出现车辙等流动变形的气候因子，并作为气候区划的一级指标。全年高于划的一级指标。全年高于3030的积温及连续高温的的积温及连续高温的持续时间可作为辅助参考值。持续时间可作为辅助参考值。n气候分区的低温指标：气候分区的低温指标：采用最近采用最近3030年内的极端最低年内的极端最低气温作为反映路面温缩裂缝的气候因子，并作为气气温作为反映路面温缩裂缝的气候因子，并作为气候区划的二级指标。温降速率、冰冻指数可作为辅候区划的二级指标。温降速率、冰冻指数可作为辅助参考值。助参考值。n气候分区的雨量指标：气候分区的雨量指标：采用最近采用最近3030年内的年降水量年内的年降水量的平均值作为反映沥青路面受雨（雪）水影响的气的平均值作为反映沥青路面受雨（雪）水影响的气候因子，并作为气候区划的三级指标。雨日数可作候因子，并作为气候区划的三级指标。雨日数可作为辅助参考值。为辅助参考值。表表6-2 6-2 国内沥青路面气候分区表国内沥青路面气候分区表设计设计高温高温分区分区指指标标高温气候区高温气候区1 12 23 3气候区名称气候区名称夏炎夏炎热热区区夏夏热热区区夏凉区夏凉区最最热热月平均最高气月平均最高气温温/3030202030302020设计设计低温低温分区分区指指标标低温气候区低温气候区1 12 23 34 4气候区名称气候区名称冬冬严严寒区寒区冬寒区冬寒区冬冷区冬冷区冬温区冬温区极端最低气温极端最低气温/-37.0-37.0-37.0-37.0-21.521.5-21.5-21.5-9.09.0-9.0-9.0设计设计雨量雨量分区分区指指标标雨量气候区雨量气候区1 12 23 34 4气候区名称气候区名称潮湿区潮湿区湿湿润润区区半干区半干区干旱区干旱区年降雨量年降雨量/mm/mm1000100010001000500500500500250250250250（2 2）气候分区的确定）气候分区的确定n按照设计按照设计高温分区高温分区指标，指标，一级区划分为一级区划分为3 3个区个区：夏炎热区、夏热区、夏凉区；夏炎热区、夏热区、夏凉区；n按照设计按照设计低温分区低温分区指标，指标，二级区划分为二级区划分为4 4个区个区：冬严寒区、冬寒区、冬冷区、冬温区；冬严寒区、冬寒区、冬冷区、冬温区；n按照设计按照设计雨量分区雨量分区指标，指标，三级区划分为三级区划分为4 4个区个区：潮湿区、湿润区、半干区、干旱区。潮湿区、湿润区、半干区、干旱区。n沥青路面温度分区由高温和低温组合而成，第一沥青路面温度分区由高温和低温组合而成，第一个数字代表高温分区，第二个数字代表低温分区，个数字代表高温分区，第二个数字代表低温分区，数字越小表示气候因素越严重数字越小表示气候因素越严重。n见表见表6-36-3、6-46-4。2.2.石油沥青的技术标准石油沥青的技术标准（1 1）建筑石油沥青的技术标准）建筑石油沥青的技术标准 建筑石油沥青按针入度值可划分为建筑石油沥青按针入度值可划分为4040号、号、3030号和号和1010号三个标号。号三个标号。与道路石油沥青相比，其特性为：针入度较小与道路石油沥青相比，其特性为：针入度较小延度较小、软化点较高。延度较小、软化点较高。按按GB/T 4941998GB/T 4941998建筑石油沥青规定的技术建筑石油沥青规定的技术标准见表标准见表6-56-5。（2 2）道路石油沥青技术标准）道路石油沥青技术标准分级：分级：按针入度的大小划分为按针入度的大小划分为160160号、号、130130号、号、110110号、号、90 90号、号、7070号、号、5050号、号、3030号号七个七个标号。标号。JTG F402004 JTG F402004公路沥青路面施工技术规范公路沥青路面施工技术规范对石油沥青技术指标见表对石油沥青技术指标见表6-66-6。质量等级：质量等级：每个牌号的沥青又按其评价指标的高低划每个牌号的沥青又按其评价指标的高低划 分为分为A A、B B、C C三种三种不同的质量等级。不同的质量等级。见表见表6-76-7。四、其他沥青四、其他沥青1.1.煤沥青煤沥青 煤沥青是由煤干馏的产品煤沥青是由煤干馏的产品煤焦油加工而获得的。煤焦油加工而获得的。（1 1）煤沥青化学组分及其性质）煤沥青化学组分及其性质n1 1）游离碳：）游离碳：又称自由碳，是高分子的有机化合物的又称自由碳，是高分子的有机化合物的固态碳质微粒，不溶于任何有机溶剂。含有游离碳固态碳质微粒，不溶于任何有机溶剂。含有游离碳能增加沥青的粘度、提高热稳定性，低温脆性增大。能增加沥青的粘度、提高热稳定性，低温脆性增大。n2 2）树脂：分为硬树脂和软树脂。硬树脂为固态晶体）树脂：分为硬树脂和软树脂。硬树脂为固态晶体结构，类似石油沥青中的沥青质；软树脂：赤褐色结构，类似石油沥青中的沥青质；软树脂：赤褐色粘粘-塑性物质，类似石油沥青中的胶质。塑性物质，类似石油沥青中的胶质。n3 3）中性油分：是液态的碳氢化合物，其结构较其他）中性油分：是液态的碳氢化合物，其结构较其他组分为简单。其中还含有酚、萘等。萘含量较高且组分为简单。其中还含有酚、萘等。萘含量较高且温度低于温度低于1010时，以晶体析出，影响煤沥青的低温时，以晶体析出，影响煤沥青的低温变形能力。酚能溶于水，有毒且易氧化。变形能力。酚能溶于水，有毒且易氧化。（2 2）技术性质）技术性质 煤沥青与石油沥青相比煤沥青与石油沥青相比,在技术性质上有下列差异：在技术性质上有下列差异：（1 1）温度稳定性较差。）温度稳定性较差。（2 2）气候稳定性较差。）气候稳定性较差。（3 3）与矿质集料的粘附性较好。）与矿质集料的粘附性较好。煤沥青按其稠度分为：软煤沥青（液体、半固体）煤沥青按其稠度分为：软煤沥青（液体、半固体）和硬煤沥青（固体）两大类。和硬煤沥青（固体）两大类。道路工程主要应用软煤沥青，并应满足相应的技道路工程主要应用软煤沥青，并应满足相应的技标准标准。2.乳化沥青乳化沥青 乳化沥青是将粘稠沥青加热至流动态，再经高速乳化沥青是将粘稠沥青加热至流动态，再经高速离离心心、搅搅拌拌及及剪剪切切等等机机械械作作用用，而而形形成成细细小小微微粒粒（粒粒径径约约为为2 25m5m）分分散散在在有有乳乳化化剂剂-稳稳定定剂剂的的水水中中，由由于于乳乳化化剂剂-稳稳定定剂剂的的作作用用而而形形成成均均匀匀稳稳定定的的乳乳状状液。液。（1 1）乳化沥青的优点）乳化沥青的优点 1 1）可冷态施工、节约能源。）可冷态施工、节约能源。2 2）施工便利、节约沥青。）施工便利、节约沥青。3 3）保护环境、保障健康。）保护环境、保障健康。（2 2）乳化沥青的组成材料）乳化沥青的组成材料 1 1）沥青）沥青n沥青是乳化沥青的主要组成材料，沥青的质量直接关系到乳沥青是乳化沥青的主要组成材料，沥青的质量直接关系到乳化沥青的性能。一般说来，相同油源和工艺的沥青，针入度化沥青的性能。一般说来，相同油源和工艺的沥青，针入度较大者易于形成乳液。但针入度的选择，应根据乳化沥青在较大者易于形成乳液。但针入度的选择，应根据乳化沥青在路面工程中的用途来决定。乳化沥青中沥青用量范围一般在路面工程中的用途来决定。乳化沥青中沥青用量范围一般在30%30%70%70%之间。之间。2 2）乳化剂）乳化剂n沥青乳化剂是表面活性剂的一种类型，从化学结构上考察，沥青乳化剂是表面活性剂的一种类型，从化学结构上考察，它是一种它是一种“两亲性两亲性”分子，分子的一部分具有亲水性质，而分子，分子的一部分具有亲水性质，而另一部分具有亲油性质。另一部分具有亲油性质。n目前对沥青乳化剂的分类，按其亲水基在水中是否电离，而目前对沥青乳化剂的分类，按其亲水基在水中是否电离，而分为离子型和非离子型两大类。离子型乳化剂按其离子电性，分为离子型和非离子型两大类。离子型乳化剂按其离子电性，又分为阴（或负）离子型、阳（或正）离子型和两性离子型。又分为阴（或负）离子型、阳（或正）离子型和两性离子型。3 3）稳定剂）稳定剂 稳定剂可分为有机稳定剂和无机稳定剂两类。稳定剂可分为有机稳定剂和无机稳定剂两类。n有机稳定剂：常用的种类有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基有机稳定剂：常用的种类有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、糊精等。这类稳定剂可提高乳液的贮存稳定性和纤维素钠、糊精等。这类稳定剂可提高乳液的贮存稳定性和施工稳定性。施工稳定性。n无机稳定剂：常用的种类有氯化钙、氯化镁和氯化铬。这类无机稳定剂：常用的种类有氯化钙、氯化镁和氯化铬。这类稳定剂可提高乳液的贮存稳定性。稳定剂可提高乳液的贮存稳定性。4 4）水）水n水是乳化沥青的主要组成部分，不可忽视水对乳化沥青性能水是乳化沥青的主要组成部分，不可忽视水对乳化沥青性能的影响。自然界获得的水，可能溶融或悬浮各种物质，影响的影响。自然界获得的水，可能溶融或悬浮各种物质，影响水的水的PHPH值，或者含有钙或镁离子等，这些因素都可能影响某值，或者含有钙或镁离子等，这些因素都可能影响某些乳化沥青的形成或引起乳化沥青的过早分裂。生产乳化沥些乳化沥青的形成或引起乳化沥青的过早分裂。生产乳化沥青的水应相当纯净，不含其他杂质。青的水应相当纯净，不含其他杂质。（3 3）乳化沥青分裂）乳化沥青分裂 在路面施工时，乳化沥青与集料接触后，乳化沥青为发挥在路面施工时，乳化沥青与集料接触后，乳化沥青为发挥其粘结的功能，沥青微滴必须从乳液中分裂出来，沥青微滴其粘结的功能，沥青微滴必须从乳液中分裂出来，沥青微滴在集料表面聚结形成一层连续的沥青薄膜，这一过程称为分在集料表面聚结形成一层连续的沥青薄膜，这一过程称为分裂，也称为分解与破乳过程。裂，也称为分解与破乳过程。n乳化沥青分解与破乳机理主要有以下几种：乳化沥青分解与破乳机理主要有以下几种：1 1）电荷吸附作用；）电荷吸附作用；2 2）化学反应理论；）化学反应理论；3 3）振动功能理论；）振动功能理论；4 4）水分蒸发作用。）水分蒸发作用。（4 4）乳化沥青的应用）乳化沥青的应用n 乳化沥青用于修筑路面，不论是阳离子型乳化沥青（代号乳化沥青用于修筑路面，不论是阳离子型乳化沥青（代号C C）或阴离子型乳化沥青（代号）或阴离子型乳化沥青（代号A A）有两种施工方法：洒布法）有两种施工方法：洒布法（代号（代号P P），如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路），如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路面；拌和法（代号面；拌和法（代号B B），如沥青碎石或沥青混合料路面。），如沥青碎石或沥青混合料路面。n乳化沥青按其分裂速度，可分为快裂、中裂和慢裂三种类型。乳化沥青按其分裂速度，可分为快裂、中裂和慢裂三种类型。3.3.改性沥青改性沥青 是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对橡胶粉或其他填料等外掺剂（改性剂），或采取对沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的沥青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。性能得以改善而制成的沥青结合料。n主要改善沥青的粘附性、力学性能、耐老化性能，主要改善沥青的粘附性、力学性能、耐老化性能，提高其使用性能。提高其使用性能。（1 1）改性沥青的分类）改性沥青的分类n从狭义上讲，改性沥青一般是指聚合物改性沥青，从狭义上讲，改性沥青一般是指聚合物改性沥青，一般将其分为三类：一般将其分为三类：n1 1）热塑性橡胶类）热塑性橡胶类即热塑性弹性体，主要是苯乙即热塑性弹性体，主要是苯乙烯类嵌段共聚物，如苯乙烯烯类嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯丁二烯-苯乙烯（苯乙烯（SBSSBS），），苯乙烯苯乙烯-异戊二烯异戊二烯-苯乙烯（苯乙烯（SISSIS）、苯乙烯）、苯乙烯-聚乙烯聚乙烯/丁基丁基-聚乙烯（聚乙烯（SE/BSSE/BS）等，由于它兼具橡胶和树脂）等，由于它兼具橡胶和树脂两类改性沥青的结构与性质，故也称为橡胶树脂类。两类改性沥青的结构与性质，故也称为橡胶树脂类。nSBSSBS由于具有良好的弹性（变形的自恢复性及裂缝的由于具有良好的弹性（变形的自恢复性及裂缝的自愈性），故已成为目前世界上最为普遍使用的道自愈性），故已成为目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂，亦可用于生产防水卷材、片材、密路沥青改性剂，亦可用于生产防水卷材、片材、密封材料和防水涂料。封材料和防水涂料。n 2 2）橡橡胶胶类类如如天天然然橡橡胶胶（NRNR）、丁丁苯苯橡橡胶胶（SBRSBR）、氯氯丁丁橡橡胶胶（CRCR）、丁丁二二烯烯橡橡胶胶（BRBR）、异异戊戊二二烯烯（IRIR）、乙乙丙丙橡橡胶胶（EPDMEPDM）、丙丙烯烯腈腈丁丁二二烯烯共共聚聚物物（ABRABR）、异异丁丁烯烯异异戊戊二二烯烯共共聚聚物物（IIRIIR）、苯苯乙乙烯烯异异戊戊二二烯烯橡橡胶胶（SIRSIR）等等，还还有有硅硅橡橡胶胶（SRSR），氟橡胶（氟橡胶（FRFR）等等。）等等。n 其其中中SBRSBR是是世世界界上上应应用用最最广广泛泛的的改改性性剂剂之之一一，它它具具有有优优异异的的耐耐分分解解性性，良良好好的的低低温温抗抗裂裂性性和和耐耐热热性性，多多用用于于路路面面工工程程与与制制作作密密封封材材料料和和涂涂料料，尤尤其其是是其其胶胶乳乳形形式式的的使使用用越越来来越越广广泛泛。于于生生产产防防水水卷卷材材、片片材、密封材料和防水涂料。材、密封材料和防水涂料。n 3 3）树树脂脂类类热热塑塑性性树树脂脂，如如乙乙烯烯-乙乙酸酸乙乙烯烯酯酯共共聚聚物物（EVAEVA）、聚聚乙乙烯烯（PEPE）、无无规规聚聚丙丙烯烯（APPAPP）、聚聚氯氯乙乙烯烯（PVCPVC）、聚聚苯苯乙乙烯烯（PSPS）、聚聚酰酰胺胺等等，还还包包括括乙乙烯烯乙乙基基丙丙烯烯酸酸共共聚聚物物（EEAEEA）、聚聚丙丙烯烯（PPPP）、丙丙烯烯腈腈丁丁二二烯烯苯苯乙乙烯烯共共聚聚物物（NBRNBR）等等；热热固固性性树树脂脂也可作为改性剂使用，如环氧树脂（也可作为改性剂使用，如环氧树脂（EPEP）等。）等。nEVAEVA由由于于其其乙乙酸酸乙乙烯烯的的含含量量及及熔熔融融指指数数（MIMI）的的不不同同，分分为为许许多多牌牌号号，不不同同品品种种的的EVAEVA改改性性沥沥青青的的性性能能有有较较大大差差别别。无无规规聚聚丙丙烯烯（APPAPP）由由于于价价格格低低廉廉，主主要要生生产产防防水水卷卷材材和和防防水水涂涂料料，其其缺缺点点是是与与石石料料的的粘粘结结力力较小。较小。（2 2）我国改性沥青的适用范围）我国改性沥青的适用范围n我国目前使用的聚合物改性剂主要有我国目前使用的聚合物改性剂主要有SBSSBS、SBRSBR、EVAEVA、PEPE。n类类SBSSBS热塑性橡胶类聚合物改性沥青：热塑性橡胶类聚合物改性沥青：-A-A型及型及-B-B型适用于寒冷地区，型适用于寒冷地区，-C-C型用于较热地区，型用于较热地区，-D-D型用于炎热地区及重交通路段。型用于炎热地区及重交通路段。n类类SBRSBR橡胶类聚合物改性沥青：橡胶类聚合物改性沥青：-A-A型用于寒冷型用于寒冷地区，地区，-B-B型型-C-C型适用于较热地区。型适用于较热地区。n类类EVAEVA、PEPE聚合物改性沥青：适用于较热和炎热聚合物改性沥青：适用于较热和炎热地区。通常要求软化点温度比最高月的最大日空地区。通常要求软化点温度比最高月的最大日空气温度要高气温度要高2020左右。左右。n根据改性沥青的目的和要求选择改性剂时，可作根据改性沥青的目的和要求选择改性剂时，可作如下初步选择：如下初步选择：1 1）为提高抵抗永久变形能力，宜使用热塑性橡胶类、）为提高抵抗永久变形能力，宜使用热塑性橡胶类、热塑性树脂类改性剂。热塑性树脂类改性剂。2 2）为提高抗低温开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、）为提高抗低温开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡胶类改性剂。橡胶类改性剂。3 3）为提高疲劳开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡）为提高疲劳开裂能力，宜使用热塑性橡胶类、橡 胶类、热塑性树脂类改性剂。胶类、热塑性树脂类改性剂。4 4）为提高抗水损害能力，宜使用各类抗剥落剂等外）为提高抗水损害能力，宜使用各类抗剥落剂等外 加剂。加剂。五、沥青的贮存与选用五、沥青的贮存与选用 1.1.沥青的贮存沥青的贮存n石油沥青石油沥青的贮存，按照的贮存，按照JTG F402004JTG F402004公路沥青公路沥青路面施工技术规范的要求，沥青必须按品种、标路面施工技术规范的要求，沥青必须按品种、标号分开存放。号分开存放。n除长期不使用的沥青可放在自然温度下存储外，沥除长期不使用的沥青可放在自然温度下存储外，沥青在储存罐中的贮存温度不宜低于青在储存罐中的贮存温度不宜低于130130，并不得，并不得高于高于170170。n桶装沥青应直立堆放，加盖苫布。道路石油沥青在桶装