瀝青材料課件

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瀝青材料**一、瀝青材料簡介瀝青材料（Bituminousmaterial）是黑色或暗黑色固體、半固體或粘稠狀物質(zhì)；由天然形成或人工煉制而成；定義：由一些極其復(fù)雜的高分子的碳?xì)浠衔锖瓦@些碳?xì)浠衔锏姆墙饘伲ㄑ?、硫、氮）的衍生物所組成的混合物，呈褐色至黑色，可溶于苯或二硫化碳等溶劑，是自然界中天然存在的或從原油經(jīng)蒸餾得到的殘?jiān)?*一、瀝青材料簡介瀝青的發(fā)展歷史公元前3800~公元前2500年，開始使用瀝青公元前600年，古巴比倫出現(xiàn)第一條用瀝青鋪裝的路面，后失傳;

十九世紀(jì)，用瀝青來鋪路；1835年，在巴黎首先出現(xiàn)用瀝青鋪筑的人行道路面；約20年后，巴黎出現(xiàn)碾壓瀝青鋪筑的路面。

**二、瀝青材料分類煤瀝青木瀝青……頁巖瀝青天然（地）瀝青(特立尼達(dá)湖瀝青，巖瀝青)石油（地）瀝青瀝青

地瀝青Asphalt

焦油瀝青（干餾）Tar

瀝青的種類（按獲取方式劃分）（1）湖瀝青

特立尼達(dá)湖瀝青（TriniadaLakeAsphalt）是世界上最為著名的天然瀝青之一，它產(chǎn)于南美洲加勒比海島國－風(fēng)景秀麗的特立尼達(dá)和多巴哥境內(nèi)的瀝青湖。該瀝青湖又叫彼奇湖，面積44萬平方米，深約82米，湖中瀝青儲量達(dá)1200萬噸，是世界上最大的天然瀝青產(chǎn)地。特立尼達(dá)瀝青湖（2）巖瀝青

巖瀝青生成于巖石的夾縫中，縫寬很窄，僅數(shù)十厘米，深可達(dá)幾百米。天然巖瀝青是一種純天然的碳?xì)浠衔铮埸c(diǎn)在150℃以上，我國青海及克拉瑪依地區(qū)有所開采，但很少用于道路。美國北部猶他州的Uintah盆地的UNTAITE巖瀝青是世界上最為著名的巖瀝青。技術(shù)指標(biāo)數(shù)值軟化點(diǎn)，℃160～175針入度，250比重1.04～1.06閃點(diǎn)，25℃315＋我國道路瀝青生產(chǎn)量道路瀝青產(chǎn)量，萬頓**直接蒸餾瀝青獲得的殘?jiān)詈唵?、最?jīng)濟(jì)環(huán)烷基、中間基原油石油瀝青

蒸餾瀝青

調(diào)和瀝青石油瀝青的種類（加工工藝）氧化瀝青

溶劑瀝青

將低標(biāo)號瀝青或渣油，加熱240~290℃，在氧化塔內(nèi)吹入空氣對渣油進(jìn)行不同深度氧化。利用溶劑對各組分不同的溶解能力、選擇性地溶解其中一個(gè)或幾個(gè)組分，分離出富含飽和烴和芳香烴的脫瀝青油，獲得膠質(zhì)和瀝青質(zhì)高的溶劑瀝青。常用的脫瀝青溶劑為丙烷，處理石蠟基原油。按照瀝青的質(zhì)量要求，將幾種瀝青按適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行調(diào)配，調(diào)整瀝青組分之間的比例關(guān)系以獲得所要求的產(chǎn)品。**稀釋瀝青乳化瀝青石油瀝青

粘稠瀝青石油瀝青的種類（常溫下形態(tài)）液體瀝青

快凝中凝慢凝快裂中裂慢裂石油瀝青道路石油瀝青建筑石油瀝青水工石油瀝青防腐瀝青其他石油瀝青的種類（用途）**三、石油瀝青的生產(chǎn)工藝**按關(guān)鍵餾分特性分類：石蠟基、中間基、環(huán)烷基關(guān)鍵餾分石蠟基中間基環(huán)烷基第一關(guān)鍵餾分相對密度<0.82070.8207~0.8506>0.8506第二關(guān)鍵餾分<0.87210.8721~0.9302>0.9302（一）石油的基屬分類優(yōu)質(zhì)瀝青：環(huán)烷基原油>中間基原油>石蠟基原油按含硫量分類硫含量<0.5%的為低硫原油；硫含量≥0.5%的為含硫原油。**按關(guān)鍵餾分特性分類：石蠟基、中間基、環(huán)烷基關(guān)鍵餾分石蠟基中間基環(huán)烷基第一關(guān)鍵餾分相對密度<0.82070.8207~0.8506>0.8506第二關(guān)鍵餾分<0.87210.8721~0.9302>0.9302石油在半精餾裝置中于常壓下蒸得250~275℃的餾分稱為“第一關(guān)鍵餾分”；5.33kpa的壓力下減壓蒸餾，取得275~300℃的餾分稱為“第二關(guān)鍵餾分”。（一）石油的基屬分類**

第一關(guān)鍵餾分基屬第二關(guān)鍵餾分基屬石蠟基中間基環(huán)烷基石蠟基石蠟基中間—石蠟基—中間基石蠟—中間基中間基環(huán)烷—中間基環(huán)烷基—中間—環(huán)烷基環(huán)烷基優(yōu)質(zhì)瀝青：環(huán)烷基原油>中間基原油>石蠟基原油按含硫量分類硫含量<0.5%的為低硫原油；硫含量≥0.5%的為含硫原油。（一）石油的基屬分類**項(xiàng)目儲量(％)石蠟基中間-石蠟基石蠟-中間基中間基中間-環(huán)烷基環(huán)烷-中間基環(huán)烷基中東和北非74.7－3.035.062.0－－－

印尼、巴林、西非、英國、挪威、加拿大、墨西哥、澳大利亞6.720.52.63.671.8－－－俄羅斯10.94.0－41.049.0－2.04.0美國4.6－1.7－82.51.8－14.0委內(nèi)瑞拉3.1－5.5－57.74.2－32.6總計(jì)1001.82.830.862.20.10.12.2（一）石油的基屬分類**蒸餾法氧化法溶劑法調(diào)和法（二）石油瀝青的生產(chǎn)工藝輕質(zhì)油分：汽油、煤油、柴油常壓渣油原油常壓蒸餾減壓蒸餾重柴油減壓渣油溶劑脫溶劑脫瀝青減壓渣油深拔直溜瀝青：對原油選擇性強(qiáng)、感溫性大氧化氧化瀝青：感溫性小、粘度大半氧化瀝青：感溫性適中，具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫變形能力（二）石油瀝青的生產(chǎn)工藝**蒸餾法（最簡單、最經(jīng)濟(jì)）：（二）石油瀝青的生產(chǎn)工藝汽油煤油柴油直鎦瀝青含有不穩(wěn)定烴溫度穩(wěn)定性差升溫**

氧化法：將常減壓渣油預(yù)熱脫水，加熱240~290℃，在氧化塔內(nèi)吹入空氣對渣油進(jìn)行不同深度氧化。

飽和分、芳香分、膠質(zhì)減少瀝青質(zhì)增加蠟含量不變軟化點(diǎn)升高針人度減小延度降低輕質(zhì)油分：汽油、煤油、柴油常壓渣油原油常壓蒸餾減壓蒸餾重柴油減壓渣油溶劑脫溶劑脫瀝青減壓渣油深拔直溜瀝青：對原油選擇性強(qiáng)、感溫性大氧化氧化瀝青：感溫性小、粘度大半氧化瀝青：感溫性適中，具有較好的高溫穩(wěn)定性和低溫變形能力（二）石油瀝青的生產(chǎn)工藝**

溶劑法：利用溶劑對各組分不同的溶解能力、選擇性地溶解其中一個(gè)或幾個(gè)組分，分離出富含飽和烴和芳香烴的脫瀝青油，獲得膠質(zhì)和瀝青質(zhì)高的溶劑瀝青。常用的脫瀝青溶劑為丙烷，處理石蠟基原油。彩色瀝青脫蠟瀝青低標(biāo)號瀝青**

調(diào)和法：按照瀝青的質(zhì)量要求，將幾種瀝青按適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行調(diào)配，調(diào)整瀝青組分之間的比例關(guān)系以獲得所要求的產(chǎn)品。**生產(chǎn)工藝流程**三、石油瀝青的組成結(jié)構(gòu)（一）石油瀝青的元素組成（二）石油瀝青的化學(xué)組分（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)（四）瀝青組分對路用性能的影響**（一）元素組成主要化學(xué)元素：碳C氫H硫S氧O氮N82~88%；8~11%；0~6%；0~1.5%；0~1%微量金屬元素：釩、鎳、鐵、鎂和鈣**瀝青名稱分子量元素組成（質(zhì)量，%）碳?xì)浔龋ㄔ颖龋〤/H平均分子式碳（C）氫（H）氧（O）硫（S）氮（N）大慶丙脫A-60瀝青（低硫石蠟基）95586.1011.001.780.380.740.657C68.5H104.2O1.1S0.1N0.5勝利氧化A-60瀝青（含硫中間基）102084.5010.601.682.510.710.669C71.8H107.3O1.1S0.8N0.5孤島氧化A-60瀝（含硫環(huán)烷-中間基）114284.1010.501.243.121.040.672C80.0H119.0O0.9S1.1N0.8外油A加工氧化A-60瀝青（含硫環(huán)烷基）130081.909.601.506.470.530.716C88.6H123.8O1.2S2.0N0.5美國加利福尼亞氧化AC-10瀝青（含硫環(huán)烷基）121480.1810.101.015.200.930.667C81.1H122.6O0.8S2.0N0.8阿拉伯氧化AC-10瀝青（含硫環(huán)烷基）104884.109.201.454.400.340.768C73.4H45.7O0.9S1.6N0.3（一）元素組成C/H原子比越大，瀝青中環(huán)結(jié)構(gòu)特別是芳香環(huán)結(jié)構(gòu)愈多

碳?xì)浔龋菏灮钚。h(huán)烷基最大，中間基介于其間

**（二）化學(xué)組分化學(xué)組分分析：

將瀝青分離為化學(xué)性質(zhì)相近，且與其路用性質(zhì)有一定聯(lián)系的幾個(gè)組，這些組就稱為“組分”。美國哈巴爾德和斯坦費(fèi)爾德提出三組分分析法美國科爾貝特提出四組分分析法**（二）化學(xué)組分將瀝青分離為：

飽和分（Saturate，S）芳香分（Aromatic，Ar）膠質(zhì)分（Resin，R）瀝青質(zhì)（

Asphaltenes,At）

亦稱SARA法。

四組分分析法**Al2O3吸附正庚烷沖洗飽和分甲苯乙醇沖洗膠質(zhì)分（二）化學(xué)組分四組分分離過程含蠟瀝青：以丁酮—苯為脫蠟溶劑，-20℃冷凍過濾分離出蠟

芳香分甲苯?jīng)_洗瀝青溶于正庚烷不溶分瀝青質(zhì)可溶分軟瀝青質(zhì)**（二）化學(xué)組分瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)：是不溶于正庚烷而溶于苯（或甲苯）的黑色至棕色的無定型固體。形態(tài)：固體粉末，密度ρ>1含量：5～25％，石蠟基原油1％，中東原有生產(chǎn)的瀝青>5％。特點(diǎn)：極性很強(qiáng)。對路用性能的影響：

隨著瀝青質(zhì)含量的增加，瀝青的粘結(jié)力、粘度增加，感溫性、硬度提高。針入度小、軟化點(diǎn)高，變形能力差。**膠質(zhì)分（二）化學(xué)組分膠質(zhì)分：溶于正庚烷，深棕色固體或半固體，極性密度ρ≈1粘附力強(qiáng)，是瀝青質(zhì)的擴(kuò)散劑對路用性能的影響：

膠質(zhì)對瀝青質(zhì)的比例在一定程度上決定了瀝青膠體結(jié)構(gòu)方的穩(wěn)定；提高瀝青的延度，減小瀝青的針入度；瀝青質(zhì)+膠質(zhì)分比例高，粘度增加

**飽和分（二）化學(xué)組分飽和分：溶于正庚烷，由直鏈和支鏈脂肪屬烴和烷基芳香烴組成，包括蠟質(zhì)及非蠟質(zhì)飽和物無色液體，無極性密度ρ<1對路用性能的影響：飽和分含量高，其針人度值較大（稠度較低），軟化點(diǎn)較低；**（二）化學(xué)組分芳香分飽和分：溶于正庚烷，由甲苯?jīng)_洗得到；由非極性碳鏈組成，對其他高分子烴類有很高的溶解能力

黃色至紅色液體，弱極性密度<1是膠融瀝青質(zhì)分散介質(zhì)的主要部分，占瀝青總量的20%~50%對路用性能的影響：芳香分含量增加，具有良好的延展性，低溫變形能力好；

**（二）化學(xué)組分石油瀝青四組分分析法的各組分性狀性狀組分外觀特征相對密度（平均）平均分子量芳烴指數(shù)環(huán)數(shù)/分子

（平均）對性能影響環(huán)烷環(huán)芳香環(huán)飽和分無色液體0.896250.003.00.0非極性稠狀油類。作用是軟化膠質(zhì)和瀝青質(zhì)，保持體系的穩(wěn)定性。芳香分黃色至紅色液體0.997300.253.52.0非極性，分子量最低，是主要的分散介質(zhì)。溶解力很強(qiáng)。膠質(zhì)深棕色固體或半固體1.099700.423.67.4極性很強(qiáng)，具有很好的粘附力，是瀝青質(zhì)擴(kuò)散的介質(zhì)，賦予瀝青以可塑性、流動(dòng)性和粘結(jié)性。瀝青質(zhì)深棕色至黑色固態(tài)1.1534000.50——極性很強(qiáng)；影響著瀝青的粘結(jié)力、粘度、溫度穩(wěn)定性、硬度。分子量：瀝青質(zhì)>膠質(zhì)>芳香分>飽和分極性：瀝青質(zhì)>膠質(zhì)>芳香分>飽和分瀝青四組分對瀝青性能的影響組分分子量高溫粘度低溫變形能力化學(xué)穩(wěn)定性飽和分S500~700××√芳香分A800~900×√×膠質(zhì)R800~1300√√×瀝青質(zhì)At1000~5000√×—蠟：高溫軟化、低溫結(jié)晶析出**高溫：高溫時(shí)融化，使瀝青粘度降低，溫度敏感性增大低溫：低溫時(shí)易析出，分散在瀝青中，減少瀝青分子間的緊密聯(lián)系，降低瀝青的延展性粘附性：使瀝青與石料表面親和力變小，影響瀝青與石料的粘附性抗滑性：使瀝青路面抗滑性能降低重交通道路瀝青要求：蠟含量<2.2%

蠟對瀝青路用性能的影響(非晶格結(jié)構(gòu))（二）化學(xué)組分**（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)

瀝青的技術(shù)性質(zhì)，不僅取決于它的化學(xué)組分和化學(xué)結(jié)構(gòu)，而且取決于它的膠體結(jié)構(gòu)。

膠體結(jié)構(gòu)的形成膠體結(jié)構(gòu)的分類膠體結(jié)構(gòu)類型的判定**（三）石油瀝青膠體結(jié)構(gòu)現(xiàn)代膠體理論：瀝青材料是一種膠體分散系瀝青質(zhì)——分散相，固態(tài)飽和分和芳香分——分散介質(zhì)，液態(tài)膠質(zhì)——保護(hù)作用，使分散相能夠很好地膠溶于分散介質(zhì)中形成穩(wěn)定的膠體結(jié)構(gòu)。

膠體的形成膠團(tuán)**瀝青是一種膠體分散系，瀝青質(zhì)是核心，吸附膠質(zhì)分形成“膠團(tuán)”作為分散相，逐漸向外擴(kuò)散，使瀝青質(zhì)的膠核膠溶于芳香分和飽和分形成的分散介質(zhì)中，形成穩(wěn)定的膠體結(jié)構(gòu)。（三）石油瀝青膠體結(jié)構(gòu)只有在各組分的化學(xué)組成和相對含量相匹配才能形成穩(wěn)定的膠體。

膠體結(jié)構(gòu)**

膠體結(jié)構(gòu)分類依據(jù)

瀝青中各組分的化學(xué)特性、相對含量和流變特性不同，可分下列3個(gè)類型。（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)溶膠型溶－凝膠型凝膠型**（1）溶膠型（Soltype）結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：瀝青質(zhì)含量很少（<10﹪），有一定數(shù)量膠質(zhì)分形成膠團(tuán)，膠團(tuán)膠溶而分散在芳香分和飽和分的介質(zhì)中。膠團(tuán)相距較遠(yuǎn)，極性較弱，相互間吸引力小，可以自由運(yùn)動(dòng)。（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)**（1）溶膠型（Soltype）結(jié)構(gòu)（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)力學(xué)特性：服從牛頓流體，剪應(yīng)力與剪變率成正比，粘度為常數(shù)，彈性效應(yīng)可以忽略或沒有。路用性能：較好的自愈性和低溫變形能力，感溫性大，高溫時(shí)粘度很小，低溫時(shí)由于粘度增大而使流動(dòng)性變差，冷卻時(shí)變?yōu)榇嘈怨腆w。代表瀝青：石蠟基或石蠟中間基原油生產(chǎn)的直餾瀝青**（2）溶－凝膠型(Sol-geltype）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：瀝青質(zhì)含量適當(dāng)（15～25﹪之間），并有較多膠質(zhì)分形成膠團(tuán)。膠團(tuán)數(shù)量增多、濃度增加、距離相對靠近、有一定的吸引力。（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)**力學(xué)特性：在變形的最初階段，有明顯的彈性效應(yīng)，在變形增加至一定數(shù)值后，表現(xiàn)出一定的粘性流動(dòng)，粘度隨剪應(yīng)力增加而減小。具有粘彈性，有時(shí)具有觸變性。路用性能：高溫時(shí)具有較低的感溫性低溫時(shí)又具有較好的變形能力（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)

大多數(shù)優(yōu)質(zhì)道路瀝青：環(huán)烷基的直鎦瀝青、半氧化瀝青及溶劑脫瀝青都屬于溶凝膠性型。**（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)（3）凝膠型（Geltype）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：瀝青質(zhì)含量很高（>30﹪），有相當(dāng)數(shù)量的膠質(zhì)形成膠團(tuán)。膠團(tuán)濃度增加、引力增強(qiáng)，形成空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。**力學(xué)特性：荷載很小或作用時(shí)間很短時(shí)，有明顯彈性效應(yīng)；應(yīng)力超過屈服值之后，表現(xiàn)為粘一彈性變形。具有觸變性。路用性能：具有較低的溫度感應(yīng)性和較好的粘彈特性，低溫變形能力較差。深度氧化的瀝青多屬于凝膠型瀝青（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)**（三）石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)

膠體結(jié)構(gòu)類型的判定：針入度指數(shù)

PI<-2溶膠結(jié)構(gòu)；

PI:-2~+2溶-凝膠結(jié)構(gòu)；

PI>+2凝膠結(jié)構(gòu)。**四、瀝青的物理性質(zhì)密度:

瀝青在規(guī)定溫度(15℃)條件下、單位體積的質(zhì)量。也用相對密度表示：在規(guī)定溫度下，瀝青質(zhì)量與同體積水質(zhì)量之比。密度與化學(xué)組成密切相關(guān)，粘稠瀝青密度0.96～1.04范圍。我國富產(chǎn)石蠟基瀝青，密度在1.00以下。用處：瀝青在質(zhì)量與體積之間互相換算及瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)時(shí)必不可少的重要參數(shù)。特點(diǎn)：隨溫度的升高而降低，體積膨脹。**2.熱脹系數(shù)：溫度上升1℃時(shí)的長度或體積的變化，分別稱為線脹系數(shù)或體脹系數(shù)，統(tǒng)稱熱脹系數(shù)。

瀝青路面開裂，與瀝青混合料的體膨脹系數(shù)有關(guān)。瀝青的體膨脹系數(shù)約為（2~6）×10-4/℃，體膨脹系數(shù)越大，夏季瀝青路面越容易泛油，冬季容易收縮開裂。特別是含蠟瀝青，當(dāng)溫度降低時(shí)，蠟由液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)，比容突然增大，瀝青的熱脹系數(shù)發(fā)生突變，易導(dǎo)致路面產(chǎn)生開裂。四、瀝青的物理性質(zhì)**四、瀝青的物理性質(zhì)3.介電常數(shù):瀝青的介電常數(shù)與瀝青對氧、雨、紫外線等的耐候性（耐老化性）有關(guān)，英國道路研究所研究認(rèn)為，介電常數(shù)與瀝青路面抗滑性有很好的相關(guān)性。

瀝青的介電常數(shù)在2.6~3.0范圍內(nèi)變化，屬于非極性或弱極性材料。**五、瀝青的性能指標(biāo)粘滯性低溫性能感溫性粘彈性

粘附性安全性耐久性**五、瀝青的性能指標(biāo)流變學(xué)-英國賓漢姆,變形和流動(dòng)的科學(xué)

流變學(xué)是根據(jù)應(yīng)力、應(yīng)變和時(shí)間來研究物質(zhì)流動(dòng)和變形的構(gòu)成與發(fā)展的一般規(guī)律的科學(xué)。1.粘滯性1.萬物皆流，如玻璃；2.流體與固體無明確界限，流體瞬間具有固體彈性；固體長時(shí)間發(fā)生流動(dòng)；3.物體彈性、粘性、塑性集于一體。**(1)動(dòng)力粘度（絕對粘度）瀝青在外力作用下瀝青粒子產(chǎn)生相互位移，其抵抗剪切變形的能力。牛頓：流體的內(nèi)摩擦力F與流速梯度成正比，與層流面積A成正比1.粘滯性粘度的表達(dá)方式（viscosity）五、瀝青的技術(shù)性質(zhì)單位：Pa·s**(2)運(yùn)動(dòng)粘度系數(shù)-牛頓流體考慮密度的影響，瀝青在某一溫度下動(dòng)力粘度與密度之比為運(yùn)動(dòng)粘度單位：mm2/s(3)表觀粘度(視粘度)-非牛頓流體瀝青在高溫條件下接近牛頓流體，正常溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)為粘彈性體，不同的剪變率粘度不同單位：Pas1.粘滯性粘度的表達(dá)方式（viscosity）**瀝青的復(fù)合流動(dòng)系數(shù)C：評價(jià)瀝青流變性質(zhì)的重要指標(biāo)。C=1.0表示牛頓流型瀝青，C＜1.0表示非牛頓流型瀝青，C值愈小表示非牛頓性愈強(qiáng)。(3)表觀粘度(視粘度)-非牛頓流體1.粘滯性粘度的表達(dá)方式（viscosity）（a）牛頓流體（b）非牛頓流體**(1)動(dòng)力粘度（絕對粘度）:真空減壓毛細(xì)管法

瀝青在真空裝置中保持一定溫度(60℃)通過規(guī)定型號毛細(xì)管粘度計(jì)流經(jīng)規(guī)定體積所需的時(shí)間（Pa.s）

ηT=kt（k為粘度計(jì)常數(shù)）(2)運(yùn)動(dòng)粘度（絕對粘度）：毛細(xì)管法指瀝青試樣在規(guī)定的試驗(yàn)溫度（135℃）下，流經(jīng)規(guī)定體積所需的時(shí)間。

vT=ct（c為粘度計(jì)標(biāo)定常數(shù)）1.粘滯性粘度的測試方法**(3)相對粘度測定方法①標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法。我國現(xiàn)行試驗(yàn)法測定液體石油瀝青、煤瀝青和乳化瀝青等粘度，采用道路標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法。試驗(yàn)方法：液態(tài)瀝青在標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)中，于規(guī)定溫度通過規(guī)定流孔直徑流出50ml體積所需時(shí)間。溫度和孔徑根據(jù)粘度選擇，常用的有3,4,5和10mm等4種。相同溫度和流孔條件下，流出時(shí)間愈長，粘度愈大。1.粘滯性粘度的測試方法**①標(biāo)準(zhǔn)粘度計(jì)法1.粘滯性粘度的測試方法**100

gInitialPenetrationin0.1mmAfter5seconds

該法是瀝青材料在規(guī)定溫度條件下，以規(guī)定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針經(jīng)過規(guī)定時(shí)間貫入，瀝青試樣的深度（以0.1mm為單位計(jì)）②針入度試驗(yàn):等溫粘度1.粘滯性粘度的測試方法**常用的試驗(yàn)條件為P25℃，100g，5S。為確定針入度指數(shù)（PI）時(shí)，針入度試驗(yàn)常用條件為5℃、15℃、25℃和35℃等，但標(biāo)準(zhǔn)針質(zhì)量和貫入時(shí)間是均為100g和5s。③針入度試驗(yàn)AH-90:重交通90號瀝青，25℃針入度為

80-100(0.1mm)之間AH-70:重交通70號瀝青，25℃針入度為

60-80(0.1mm)之間1.粘滯性粘度的測試方法**瀝青材料是一種非晶質(zhì)高分子材料，它由液態(tài)凝結(jié)為固態(tài)，或由固態(tài)熔化為液態(tài)時(shí)，沒有敏銳的固化點(diǎn)或液化點(diǎn)，通常采用條件的硬化點(diǎn)和滴落點(diǎn)來表示。即達(dá)到一定粘度時(shí)的溫度④軟化點(diǎn)試驗(yàn)：等粘溫度1.粘滯性粘度的測試方法硬化點(diǎn)滴落點(diǎn)0.8721**④軟化點(diǎn)試驗(yàn)(Softeningpoint)環(huán)與球法軟化點(diǎn)（TR&B）。瀝青試樣注于內(nèi)徑為18.9mm的銅環(huán)中，環(huán)上置3.5g的鋼球，在規(guī)定加熱速度（5℃/min）下加熱，試樣逐漸軟化直至在鋼球荷重作用下，使瀝青產(chǎn)生25.4mm撓度時(shí)的溫度，稱為軟化點(diǎn)。1.粘滯性粘度的測試方法TR&B=？C25.4mm3.5g**④軟化點(diǎn)試驗(yàn)1.粘滯性粘度的測試方法**④軟化點(diǎn)試驗(yàn)1.粘滯性粘度的測試方法普通重交通基質(zhì)瀝青的軟化點(diǎn)為45℃左右。

A瀝青軟化點(diǎn)為43℃，

B瀝青軟化點(diǎn)為48℃，說明兩者之間的路用性能。**延度（Ductivity）：受外力的拉伸作用所能承受的塑性變形的能力條件延性指標(biāo)將瀝青試樣制成8字形標(biāo)準(zhǔn)試件（最小斷面1cm2），在規(guī)定拉伸速度和溫度下拉斷時(shí)的長度（以cm計(jì)）稱為延度。溫度T=25℃，拉伸速度v=5cm/min2.瀝青的低溫性能DT，V=（？）cm**延度試驗(yàn)2.瀝青的低溫性能D15，5mm/min>100cm**2.瀝青的低溫性能

針入度，軟化點(diǎn)和延度是評價(jià)粘稠石油瀝青路用性能最常用的經(jīng)驗(yàn)性指標(biāo)，通稱為“三大指標(biāo)”。針入度是在規(guī)定溫度下測定瀝青的條件粘度——瀝青的稠度（軟硬）軟化點(diǎn)是瀝青達(dá)到條件粘度時(shí)的溫度.——瀝青高溫穩(wěn)定性延度是瀝青低溫條件下的變形能力——瀝青低溫性能**

脆點(diǎn)：低溫條件下瀝青達(dá)到臨界硬度發(fā)生開裂的溫度條件脆性指標(biāo)：弗拉斯脆點(diǎn)將試樣0.4g在標(biāo)準(zhǔn)金屬薄片上攤成薄層，置于有冷卻設(shè)備的脆點(diǎn)儀內(nèi)，搖動(dòng)脆點(diǎn)儀曲柄使金屬片產(chǎn)生彎曲。隨制冷劑溫度以1℃/min的速度降低，瀝青薄膜的溫度逐漸降低至某一溫度時(shí)，在規(guī)定彎曲條件下產(chǎn)生斷裂時(shí)的溫度。指標(biāo)特性：實(shí)質(zhì)上反映瀝青由粘彈性體轉(zhuǎn)變?yōu)閺棿囿w即玻璃態(tài)的溫度，即達(dá)到臨界硬度時(shí)發(fā)生脆裂的溫度，也意味著瀝青達(dá)到等勁度時(shí)的溫度，瀝青出現(xiàn)脆裂時(shí)的勁度約為2.1×109Pa。2.瀝青的低溫性能**感溫性：采用“粘度”隨“溫度”而變化的行為（粘-溫關(guān)系）來表達(dá)，是評價(jià)瀝青技術(shù)性質(zhì)的重要指標(biāo)，與施工和使用性能有密切關(guān)系。3.瀝青的感溫性ABCCBA粘度溫度25℃必要性*評價(jià)指標(biāo)：針入度指數(shù)（PI-Penetrationindex），瀝青針入度值的對數(shù)（lgP）與溫度（T）具有線性關(guān)系:A表征瀝青針入度（lgP）隨溫度（T）的變化率，故稱為針入度-溫度感應(yīng)性系數(shù)（簡稱PTS）。

3.瀝青的感溫性溫度TlgPA－針入度－溫度感應(yīng)性系數(shù)**①基本公式

3.瀝青的感溫性溫度TlgP25℃P25TR&BPR&B600~1000數(shù)組（Pi,Ti）→進(jìn)行回歸假設(shè)軟化點(diǎn)時(shí)的針入度值為800（1/10mm）A為針入度－溫度感應(yīng)性系數(shù)**

②

實(shí)用公式按上式計(jì)算得的A值均為小數(shù)，為使用方便起見，普費(fèi)等作了一些處理，改用針入度指數(shù)（PI）表示：

3.瀝青的感溫性**③針入度指數(shù)的意義（1）道路石油瀝青對針入度指數(shù)的要求一般認(rèn)為PI值為-1～+1的溶凝膠型瀝青適宜修建瀝青路面，隨著對瀝青路面熱穩(wěn)定的要求提高，對PI值的要求趨于0.5～+1.0。（2）針入度指數(shù)值獲得途徑：公式計(jì)算或通過諾模圖查。（3）用途：評價(jià)瀝青的感溫性、評價(jià)瀝青的膠體結(jié)構(gòu)類型針入度指數(shù)越大，表示瀝青的感溫性越低。3.瀝青的感溫性**⑤按PI可將瀝青劃分為三種膠體結(jié)構(gòu)類型：PI<-2為溶膠型瀝青；PI

>+2為凝膠型瀝青；PI

=-2～+2為溶凝膠型瀝青；當(dāng)PI<-2時(shí)，瀝青的溫度敏感性強(qiáng)，當(dāng)PI>+2時(shí)有明顯的凝膠特征，耐久性差;一般認(rèn)為選用-1～+1的溶凝膠型瀝青適宜修筑瀝青路面。3.瀝青的感溫性**⑥當(dāng)量軟化點(diǎn)T800與當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2

當(dāng)量軟化點(diǎn)T800和當(dāng)量脆點(diǎn)T1.2分別定義為與瀝青針入度800和1.2對應(yīng)的溫度，它們可以代替軟化點(diǎn)和脆點(diǎn)反映瀝青高溫性能和低溫性能。

3.瀝青的感溫性**4.瀝青的粘附性影響因素：集料的親水性：

SiO2:0%52%65%

堿性集料中性集料

酸性集料瀝青的粘度與極性瀝青混合料的空隙率評價(jià)方法：水煮法和水浸法光電分光光度法**

瀝青與集料的粘附性：根據(jù)瀝青混合料的最大粒徑?jīng)Q定>13.2mm采用水煮法；<13.2mm采用水浸法。

水煮法：選取粒徑為13.2～19mm形狀接近正立方體的規(guī)則集料5個(gè)，經(jīng)瀝青裹覆后在蒸餾水中沸煮3min，按瀝青膜剝落面積百分率分為5個(gè)等級評價(jià)粘附性。水浸法：選取9.5～13.2mm的集料100g與5.5g的瀝青在規(guī)定溫度條件下拌和，配制成瀝青—集料混合料，冷卻后浸入80℃的蒸餾水中保持30min，按剝落面積百分率評定粘附性。共分5個(gè)等級，最好為5級，最差為1級。4.瀝青的粘附性**瀝青的老化瀝青在使用的過程中受到儲運(yùn)、加熱、拌和、攤鋪、碾壓、交通荷載以及自然因素作用發(fā)生一系列物理化學(xué)變化，逐漸改變其原有性能而變硬變脆的現(xiàn)象。產(chǎn)生老化的原因按已有研究認(rèn)為主要是瀝青受到氧化作用，同時(shí)在日光紫外線作用下，加之在一定溫度條件下加速了反應(yīng)的進(jìn)行，并且水又起著催化的作用。在力學(xué)性質(zhì)方面，表現(xiàn)為針入度減小，延度降低，軟化點(diǎn)升高，絕對粘度提高，脆點(diǎn)降低等。在化學(xué)組分含量方面，表現(xiàn)為飽和酚變化甚少，芳香酚明顯轉(zhuǎn)變?yōu)槟z質(zhì)膠質(zhì)顯著地減少，而瀝青質(zhì)顯著增加，路用性能劣化。5.瀝青的耐久性**（1）熱致老化評價(jià)：由于路面施工加熱導(dǎo)致瀝青性能變化的評價(jià)，我國現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：中輕交通量道路用石油瀝青：“蒸發(fā)損失試驗(yàn)”；重交通量道路用石油瀝青：“薄膜加熱試驗(yàn)”；液體瀝青：進(jìn)行蒸餾試驗(yàn)。①瀝青蒸發(fā)損失試驗(yàn)：將瀝青試樣50g盛于直徑55mm、深35mm的器皿中。在163±1℃的烘箱中加熱5h，測定質(zhì)量損失以及殘留物P占原試樣P的百分率。缺點(diǎn)：瀝青與空氣接觸面積太小，試樣太厚，效果較差。5.瀝青的耐久性**②瀝青薄膜加熱試驗(yàn)(TFOT:thetestofthin-film-oven

)：將50g試樣盛于內(nèi)徑139.7mm、深9.5mm鋁皿中，使瀝青成厚約3mm薄膜，在163±1℃的標(biāo)準(zhǔn)烘箱中加熱5h。以加熱前后的質(zhì)量損失、針入度比和25℃及15℃的延度值作為評價(jià)指標(biāo)。薄膜烘箱老化后的性質(zhì)相當(dāng)于150℃拌和1～1.5min后的性質(zhì).薄膜烘箱試驗(yàn)TFOT5.瀝青的耐久性**旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)RTFOT：rollingthin-film-oven

test③瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗(yàn)：旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱：共有8個(gè)玻璃盛樣瓶（高139.7mm，外徑64mm，壁厚2.4mm），每個(gè)瓶中注入瀝青35g。烘箱溫度163±0.5℃，在垂直方向旋轉(zhuǎn)（轉(zhuǎn)速15r/min），瀝青薄膜（5-10μm），連續(xù)吹入熱空氣，時(shí)間縮短為75min。5.瀝青的耐久性**評價(jià)方法5.瀝青的耐久性

P1——老化試驗(yàn)前針入度（0.1mm）P2——老化試驗(yàn)后針入度（0.1mm）m1——老化試驗(yàn)前質(zhì)量（m）m2——老化試驗(yàn)后質(zhì)量（m）

25、15℃延度**6.瀝青的安全性閃、燃點(diǎn)實(shí)驗(yàn)方法——克利夫蘭法

試樣盛于標(biāo)準(zhǔn)杯中，按規(guī)定加熱速度加熱到某一溫度時(shí)，點(diǎn)火器掃拂過瀝青試樣任何一部分表面，出現(xiàn)一瞬即滅的藍(lán)色火焰狀閃光時(shí)的溫度為閃點(diǎn)。按規(guī)定速度繼續(xù)加熱，至點(diǎn)火器掃拂過瀝青試樣表面發(fā)生燃燒火焰，并持續(xù)5s以上，此時(shí)的溫度即為燃點(diǎn)。**7.瀝青的勁度模量勁度模量的定義瀝青粘彈特性溫度時(shí)間溫度高、荷載作用時(shí)間長粘性明顯溫度低、荷載作用時(shí)間短彈性明顯勁度模量（StiffnessModulus）：表征瀝青在某一溫度和某一荷載作用下的應(yīng)力、應(yīng)變關(guān)系。范.德.波爾提出。**由范.德.波爾諾模圖求算勁度模量：（1）由針入度、軟化點(diǎn)(T800)計(jì)算PI值(修正)（2）確定荷載作用時(shí)間，60km/h-0.02s（3）確定計(jì)算溫度，求出與軟化點(diǎn)(T800)溫度差Tdif（4）由PI、Tdif、t確定勁度模量7.瀝青的勁度模量勁度模量的求取**7.瀝青的勁度模量勁度模量的影響因素溫度時(shí)間夏天溫度高，勁度小，不足以抵抗荷載作用，易產(chǎn)生車轍冬天溫度低、勁度大，應(yīng)力松弛性能弱，易出現(xiàn)溫縮裂縫高速行車，高勁度低速行車，低勁度靜載時(shí)加載速率快，動(dòng)載時(shí)頻率高，勁度高時(shí)溫?fù)Q算時(shí)間加載速率換算時(shí)間低溫（高粘度）和瞬時(shí)荷載作用下，彈性變形主導(dǎo)，呈彈性行為高溫（低粘度）和長時(shí)間荷載作用下，粘性變形主導(dǎo)，呈粘性行為大多數(shù)實(shí)際使用情況下，粘彈性行為石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)道路瀝青的產(chǎn)品主要分級方法針入度分級粘度分級

PG性能分級⑴針入度分級－P

按所測得的瀝青25℃針入度所處水平劃分瀝青牌號⑵粘度分級－A

按真空毛細(xì)管法所測得瀝青60℃粘度所處水平劃分瀝青牌號

☆按新鮮瀝青60℃粘度分級(AC)；

☆按薄膜烘箱(TFOT)或旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱(RTFOT)試驗(yàn)后殘余物60℃粘度分級(AR)兩種分級體系⑶PG性能分級

按瀝青所能夠適應(yīng)的最高和最低環(huán)境溫度來劃分瀝青牌號道路瀝青的產(chǎn)品主要分級方法我國石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)重交通道路石油瀝青質(zhì)量要求按P25分級：AH-50、AH-70、AH-90、AH-110AH-13040~6060~8080~100100～120120~140其它指標(biāo)：軟化點(diǎn)、延度(15oC)、含蠟量、溶解度薄膜烘箱(殘留物質(zhì)量損失、針入度比、延度)中、輕交通道路石油瀝青質(zhì)量要求按P25

分級:A-60甲/A-60乙/A-100甲/-100乙/A-140/A-180/A-200其它指標(biāo)：軟化點(diǎn)、延度(25oC)、溶解度、閃點(diǎn)蒸發(fā)試驗(yàn)（質(zhì)量損失、針入度比）等針入度分級：按瀝青25℃針入度所處水平劃分瀝青牌號⑴

按照針入度指標(biāo)進(jìn)行瀝青分級——7個(gè)標(biāo)號

2004年瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范（JTGF30-2004）對道路石油瀝青的質(zhì)量要求針入度分級：按瀝青25℃針入度所處水平劃分瀝青牌號分級16013011090705030針入度范圍140~200120~140100~12080~10060~8040~6020~40⑵按照技術(shù)性能進(jìn)行瀝青分類：A、B、C①針入度指數(shù)PI②軟化點(diǎn)、60℃粘度、延度（10℃、15℃）③TFOT或RTFOT④蠟含量、閃點(diǎn)、溶解度①合并了2個(gè)技術(shù)要求，按照性能分為A、B和C回放②瀝青質(zhì)量要求充分考慮氣候條件，增加了氣候分區(qū)高溫指標(biāo)：1.夏炎熱區(qū)、2.夏熱區(qū)、3.夏涼區(qū)低溫指標(biāo)：1.冬嚴(yán)寒區(qū)、2.冬寒區(qū)、3.冬冷區(qū)、4.冬溫區(qū)雨量指標(biāo)：1.潮濕區(qū)、2.濕潤區(qū)、3.半干區(qū)、4.干旱區(qū)如：1-1-4為夏炎熱冬寒冷干旱區(qū)③增加了瀝青感溫性指標(biāo)——針入度指數(shù)PI④適當(dāng)提高軟化點(diǎn)要求，對A級瀝青增加了60℃動(dòng)力粘度⑤延度溫度修訂：增加了10℃延度⑥

含蠟量

2004年瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范主要修訂內(nèi)容針入度分級：按瀝青25℃針入度所處水平劃分瀝青牌號**習(xí)題1.請說出下列符號的含義

(1)P(2)PI(3)AH-90(4)A(5)(6)P25℃，100g，5S(7)(8)SARA法2.一種瀝青W,其25度針入度為85，軟化點(diǎn)為45，請計(jì)算其針入度－溫度感應(yīng)系數(shù)A及PI值，并說出其膠體結(jié)構(gòu)。3.某瀝青試樣甲，軟化點(diǎn)溫度為36℃，25℃時(shí)針入度為210；瀝青試樣乙的軟化點(diǎn)為49℃，25℃針入度為98。試比較甲乙兩試樣的感溫性。第三節(jié)、改性瀝青改性瀝青改性瀝青是指摻加橡膠，樹脂，高分子聚合物，磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外摻劑（改性劑），或采用對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青的性能得以改善。改性劑

改性劑是指在瀝青中加入天然的或人工的有機(jī)或無機(jī)材料，可熔融、分散在瀝青中，改善或提高瀝青路面性能材料。從狹義來說，現(xiàn)在所指道路改性瀝青一般指聚合物改性瀝青。用于改性的聚合物的種類也很多，按照改性劑的不同，一般分為以下幾類：⑴熱塑性橡膠類改性瀝青（SBS）⑵橡膠類改性瀝青(SBR)⑶熱塑性樹脂類改性瀝青(PE、EVA)⑷熱固性樹脂類改性瀝青（PV、EP）⑸其它改性瀝青（一）改性瀝青的分類（二）改性瀝青的評價(jià)指標(biāo)1.離析試驗(yàn)當(dāng)聚合物改性瀝青在生產(chǎn)后不是立即使用，而需經(jīng)過儲運(yùn)再加熱等過程時(shí)，需要進(jìn)行離析試驗(yàn)。不同改性瀝青離析情況不同。2.彈性恢復(fù)試驗(yàn)采用延度試件拉伸10cm后停止，立即剪斷，保持1h，測量恢復(fù)率。3.粘韌性試驗(yàn)

測定瀝青在規(guī)定溫度條件下高速拉伸時(shí)與金屬半球的粘韌性和韌性。4.測力延度試驗(yàn)

在普通延度儀上附加測力傳感器，試驗(yàn)溫度5℃，拉伸速度5cm/min,記錄拉力-變形（延度）曲線。（三）改性瀝青的技術(shù)要求根據(jù)聚合物類型將改性瀝青分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類，按照軟化點(diǎn)的不同，將Ⅰ、Ⅲ類聚合物改性瀝青分為A、B、C和D四個(gè)等級，將Ⅱ類分為A、B和C三個(gè)等級，以適應(yīng)不同的氣候條件。同一類型中的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。等級劃分以改性瀝青的針入度作為主要依據(jù)。聚合物改性瀝青的技術(shù)要求見表2-9。(四）改性瀝青的生產(chǎn)工藝1.直接混溶法采用直接混溶法制