沥青试验与检测

学习情境9沥青试验与检测德修身、技立业主要内容1.沥青基本知识2.石油沥青的主要技术性质1.1沥青分类及应用1.2石油沥青的分类、组分与结构2.1石油沥青的粘滞性—针入度检测2.2石油沥青的塑性——延度2.3石油沥青的温度稳定性——软化点什么是沥青呢？

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。

在常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或液态。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。1.沥青基本知识沥青应用及分类沥青有哪些应用呢？SBS改性沥青防水卷材及施工地铁遂道防水多彩沥青油毡防水瓦沥青混合料路面彩色沥青混凝土路面技术的具有2大优点：

（1）具有美化城市、改善道路环境，展示城市风格效果。

（2）具有诱导车流，使交通管理直观化的作用。

2004年05月14日

湖北第一条彩色路面竣工通车。2004年7月古城西安雁塔路两侧慢行道，西北地区首次采用彩色沥青材料。2004年11月上海试铺彩色路面有利安全。2006年11月重庆建成国内首段彩色高速路。2007年10月17日河南首条彩色高速公路亮相沥青地沥青asphalt

焦油沥青

tar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(shaletar)沥青有哪些分类呢？西印度群岛特立尼达的沥青湖特立尼达湖沥青是世界上最大的可作为商业用途的天然沥青矿。据说该矿最早是在1595年三月由沃尔特·罗利爵士（SirWalterRaleigh）发现的。1617年他再次考察该湖时，在日记中首次记录了对该湖的描述。他不叫其为“湖”而称其为“平原”。他加以解释说：“整个地区遍地都是沥青，四处横溢，流向大海。”

1.化学组分化学组分分析方法: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》（JTGE20-2011）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。

沥青的组分是如何划分的呢？石油沥青的分类、组分与结构

组分外观特征平均分子量碳氢比/原子比含量/%物化特征油分淡黄透明液体200～7000.5～0.745～60几乎可溶于大部分有机溶剂，具有光学活性，常发现有荧光，相对密度约0.910～0.925树脂红褐色粘稠半固体800～30000.7～0.815～30温度敏感性高，溶点低于100℃，相对密度大于1.000沥青质深褐色固体微粒1000～50000.8～1.O5～30加热不熔化，分解为硬焦炭，使沥青呈黑色，相对密度1.100～1.500石油沥青三组分分析法的各组分性状

性状(oil、resin、asphaltene）（2）四组分分析法：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。四组分分析法所得各组分的性状如下表。性状

组分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0.89625烷烃、环烷烃芳香分黄色至红色液体O.99730芳香烃、含S衍生物胶质棕色粘稠液体1.09970多环结构，含S、O、N衍生物沥青质深棕色至黑色固态1.153400缩合环结构，含S、O、N衍生物1.溶胶型结构（soltype）2.溶-凝胶型结构（sol-geltype）3.凝胶型结构（geltype）a)b)c)

沥青胶体结构示意图a)溶胶型结构；b)溶-凝胶型结构；c)凝胶型结构

油分沥青质树脂沥青的结构是如何划分的呢？

1.粘滞性

2.延性

3.温度敏感性4.耐久性5.安全性6.其他性质√√√√石油沥青的主要技术性质条件粘度

针入度（适应粘稠石油沥青）▲粘度（适应液体石油沥青）

1.粘滞性（viscosity）

——反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力，简称为粘性，以绝对粘度表示。沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不适于作为工程试验，因此，工程中通常采用条件粘度反映沥青的粘性。

（1）针入度（penetration）

规定温度：25℃

标准针质量：100g

贯入时间：5s针入度1）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：三个归零数显沥青针入度仪2）表示方法：P（25℃，100g，5s）3）表征意义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分级指标。标号：一般取针入度的平均值。例如：90号沥青，针入度范围为80～１００（０.１mm）110号沥青，针入度范围为100～１2０（０.１mm）自动数显沥青粘度剂粘滞度的测定（2）液体沥青的粘度

2.延性（ductility）

——是沥青材料当受到外力拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，以延度作为条件延性的表征指标。（1）延度的定义延度——将沥青试样制成”8”字形标准试件，采用延度仪，在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度，单位：cm。规定条件为：试验温度有10℃、15℃、25℃三种；拉伸速度有1cm/min、5cm/min两种。石油沥青“８”字试模成型及试验安装（2）延度的表示方法：D（T，v）其中，T为试验温度，v为拉伸速度。（3）测定延度的意义沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切的关系。研究表明：

•随着沥青含蜡量的增加，沥青的延度值相对降低。

•沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。

3.温度敏感性（temperaturesusceptibility）

（1）软化点（2）针入度指数（3）脆点

——高温性能指标——低温性能指标（1）软化点（softeningpoint）沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的熔点。沥青材料在由固态转变为液态的温度阶段是一种粘滞流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏感性。1）定义软化点——人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条件粘度。2）测定方法我国现行试验方法采用“环与球法”软化点。•

注意：初始温度5℃

加热速度为5℃/min

如图，该法是将沥青试样注于规定内径的铜环中，环上置一钢球，在规定的加热速度下，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下滴落到下层金属板时的温度，称为软化点。单位：℃。表示：T（R&B)软化点石油沥青软化点试验3）软化点的意义

沥青软化点越高，沥青的温度稳定性越好。

针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度，软化点则是沥青达到规定条件粘度时的温度。

因此，软化点既是反映沥青材料温度稳定性的一项指标，又是沥青粘度的一种量度。★我们讲述了石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。★表征这三项性质的三大指标为：

针入度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标。

小结：★沥青标号是根据针入度的平均值划分的；是根据三大指标确定的。★沥青标号大，针入度

大

，粘性

差;延度

大

，塑性

好

;软化点

低

，温度稳定性

差；抗老化

好

。建筑石油沥青的选用编号针入度/0.1mm

(25℃，100g，5s)延度/cm(25℃，5cm/min)软化点

环球法

/℃A30572B222.5101请比较下列A、B两种建筑石油沥青的针入度、延度及软化点测定值。若于南方夏季炎热地区屋面选用何种沥青较合适，请讨论。思考题

宜用B石油沥青，一般屋面用沥青应比当地屋面可能达到的最高温度高出20～25℃，亦即比当地最高温度高出50℃左右。南方炎热地区气温相当高，A沥青软化点较低，难以满足要求，夏季易流淌。可选B，但B沥青延伸度较小，在严寒地区不宜使用，否则易出现脆裂现象。

答案

我家在河北中部。每到冬天，家附近的沥青路面总会出现一些裂缝，裂缝大多是横向的，且几乎为等距离间距的，在冬天裂缝尤其明显。沥青路面的裂缝概况工程实例分析对此问题，请运用所学的知识，综合分析。（摘选自华南理工大学98级学生高燕《土木工程材料》课程小论文）①路基不结实的可能性可排除。

此路段路基很结实，路面没有明显塌陷，而且这种原因一般只会引起纵向裂缝。因此，填土未压实，路基产生不均匀沉陷或冻胀作用的可能性可以排除。是路基不结实吗？原因分析

②路面强度不足，负载过大的可能性可排除。

马路在家附近，平时很少见有重型车辆，负载过大的车辆经过，而且路面没有明显塌陷。况且如果因强度不足而引起的裂缝应大多是网裂和龟裂，而此裂缝大多横向，有少许龟裂。由此可知不是路面强度不足，负载过大所致。是路面强度不足吗？③初步判断是因沥青材料老化及低温所致。

从裂