学习情境 4 － 1沥青材料

福建交通职业技术学院黄玉萍

学习目的

• 能根据沥青的品种正确选择盛样器和取样器、在不同的取样地点采取试样，制备试验室试验用沥青试样

• 能测定试样的针入度、延度和软化点

学习任务书

某工地新进一批沥青材料，需取样进行各项技术指标试验，以判定是否满足技术标准的要求。

沥青材料概述

一、概念

二、分类

沥 青

焦油沥青 地沥青

石油沥青 天然沥青煤沥青等

粘稠石油沥青 液体石油沥青

石油沥青 Petroleum asphalt

油库（沥青罐）

一、生产工艺

溶剂膜 溶剂沥青溶剂膜 溶剂沥青

原油 原油 常压塔 减压塔 常压塔 减压塔 沥青沥青 直馏沥青 直馏沥青

氧化塔 氧化沥青氧化塔 氧化沥青

二、分类 1 、按原油成分

2 、按加工方法 ：直馏沥青、氧化沥青、溶剂沥青和裂化沥青

3 、按沥青在常温下的稠度

4 、按用途分类

三、石油沥青的组成

1 、三组分分析法

油分、树脂、沥青质

2 、四组分分析法

饱和分、芳香分、胶质、沥青质

3 、四组分的特性

4 、蜡含量 ( 对路面性能的影响）

四、石油沥青的胶体结构

1 、胶体结构类型（三种）

a 、溶胶型结构　　 b 、溶－凝胶型结构　　 c 、凝胶型结构

２、胶体结构的评价方法——针入度指数（ PI ）

沥青的针入度指数 沥青胶体结构类型

＜－ 2 溶胶

－ 2 ～ ＋ 2 溶凝胶

＞ ＋ 2 凝胶

沥青的针入度指数和胶体结构类型

五、石油沥青的技术性质

1 、粘滞性 1 ）沥青的绝对粘度

（动力粘度）

2 ）沥青的相对粘度

（条件粘度）

技术指标：针入度 penetration

粘度 viscosity

沥青绝对粘度概念图

针入度 penetration

针入度试验适用于测定粘稠石油

沥青稠度，针入度划分沥青标号

1 ）定义 2 ）表示方法： P T ， m ， t

P 为针入度， T 为试验温度

m 为荷载重， t 为贯入时间

3 ）标准试验条件：

T = 5℃ 、 15 ℃ 、 25 ℃ 、

或 35 ℃

m = 100g t = 5s

P 单位为 0.1mm

沥青针入度试验示意图

4 ）试验仪器：

针入度仪 电脑针入度仪

手动针入度仪试验步骤：

1 、检察试验仪器

2 、调整水温

调整水温至 25℃

3 、调整活动杆位置

4 、“三个归零”

（一）

（二）

（三）

5 、针入试验：

平行试验做三次，取平均值

作为沥青针入度

6 、针入度表示：

P （ 25℃ 、 100g 、 5S) = 读数

(0.1mm)

粘度 viscosity

1 ）定义

2 ）试验方法：道路标准粘度计法

（适用于测定液体石油沥青、煤

沥青和乳化沥青等的粘度）

3 ）表示方法： 以 Cr ， d 表示

4 ）结论： 相同的温度和流孔条件下，流出时间越长，表示沥青粘度越大

道路标准粘度计

2 、塑性

1 ）定义

2 ）影响因素

3 ）技术指标：延度 ductility

4 ）试验：延度仪测定

延度仪

延度试件

结论：沥青延度越大，塑性越好，柔性

和抗断裂性能越好

3 、温度稳定性

1 ）高温敏感性（软化点 softening point 表示）

测定方法：环球法软化点仪

环球法的软化点仪2 ）低温抗裂性（脆点 fraass breaking point 表示）

测定方法：弗拉斯脆点仪

4 、加热稳定性

1 ）定义

2 ）实验方法：沥青的蒸发损失试验

沥青的薄膜加热试验

液体石油沥青蒸馏试验

5 、安全性

1 ）定义

2 ）指标：闪点 flash point

3 ）闪点测定方法：克利夫兰开口杯法（简称 COC ）

6 、溶解度 solubility

定义：沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率（即有效

物质含量）

7 、含水量

试验方法：含水量测定仪测定

8 、针入度指数 penetration indes

1 ）定义

2 ）计算方法

3 ）针入度指数能表征沥青

的感温性和胶体结构类型

针入度温度关系图

9 、劲度

10 、粘附性

1 ）定义

2 ）影响因素

3 ）试验方法：水煮法和水浸法

11 、耐老化性

1 ）“老化”的定义

2 ）影响因素

3 ）沥青老化的危害

4 ）耐老化性的评价方法：

薄膜烘箱加热试验（ TFOT ）

旋转薄膜加热试验（ RTFOT ）

压力老化试验（ PAV ）

六、石油沥青的技术标准

1 、道路石油沥青的技术标准

2 、道路液体石油沥青的技术标准

沥青洒布车

热管— 热洒沥青洒布车

沥青洒布现场

其 它 沥 青

其它沥青

改性沥青 乳化沥青 再生沥青 煤沥青

一、改性沥青 Modified bitumen

1 、定义 改性沥青主要用于高速公路，（油水比： 60 ： 40 ）

2 、改性剂的种类 1 ） 聚合物类 （橡胶类、热塑性橡胶类、树脂类）

2 ）纤维类

3 ）固体颗粒类

4 ）硫磷类

5 ）粘附性改性剂

6 ）耐老化改性剂（常用的是碳黑）

3 、改性沥青的生产方法

1 ）机械搅拌法

2 ）溶剂法

3 ）胶磨粉法

4 ）胶体磨法

改性沥青生产厂

固体式改性沥青设备 移动式改性沥青设备

固体式改性乳化沥青设备 新型改性沥青加温储存设备

4 、 SBS与 SBR改性沥青

1 ） SBS 改性沥青

SBS （苯乙烯 - 丁二烯嵌段共聚物）是一种热塑性橡胶共聚物，

软化点高， SBS 沥青提高路面的耐久性和高温稳定性 ，适用于成

都、重庆等炎热地区

2 ） SBR 改性沥青

SBR （丁苯胶）是橡胶类聚合物， SBR 沥青抗低温性能好，软

化点低，适用于寒冷地区5 、改性沥青的应用

二、乳化沥青 Emulsified bitumen

1 、概述 1 ）定义

2 ）优点： ① 冷态施工，节余能源

② 可在潮湿地基上施工

③ 无毒、无臭、施工安全，

环保、污染少

3 ）缺点： ① 稳定性差，贮存期不超过半年，（贮存期长易产生分层）

② 修筑路面成型期长

2 、组成材料

乳化沥青 = 沥青 + 乳化剂 + 稳定剂 + 水

1 ）沥青 （主要组成材料，占 55-70﹪ ）

2 ）乳化剂（关键材料）

⑴ 作用

⑵ 分类

按离子的类型分类：① 阳离子乳化剂 ② 阴离子乳化剂

③ 两性离子乳化剂 ④ 非离子乳化剂

按破乳速度分类：快裂型、中裂型、慢裂型

3 ）稳定剂

⑴ 作用

⑵ 分为两类：有机稳定剂和无机稳定剂

⑶ 用量： 为沥青乳液的 0.1-0.15﹪

4 ）水

⑴ 作用

⑵ 用量： 30-70﹪

5 ）其他材料：酸碱助剂、聚合物改性剂（ SBR 、 SBS 、 CR等）

3 、乳化沥青的形成机理

1 ）乳化剂降低界面能的作用

2 ）增强界面膜的保护作用

3 ）界面电荷稳定作用

乳化剂在沥青微滴表面形成界面膜

4 、乳化沥青技术性质和技术要求

5 、乳化沥青的制备

乳化剂 水

制备乳化沥青工艺流程图

存 储 罐

成 品 泵启动程序：成品泵 乳化机 乳液泵 沥青泵

停止程序：沥青泵 乳液泵 乳化机 成品泵

生产产量：每小时十多吨

⑴ 乳化剂水溶液的调制

水温控制在 60 – 80 ℃

⑵ 沥青加热

加热温度根据沥青的品种、牌号、施工季节和地区而定，

一般温度为 120 – 150 ℃

⑶ 沥青与水比例控制

⑷ 乳化常用设备：胶体磨

⑸ 沥青乳液存放（防止破乳）

1 ）乳化工艺的主要工序

2 ）乳化沥青的生产设备

乳液泵 沥青泵

6 、乳化沥青的分裂机理

1 ）分裂（破乳）

2 ）乳液分裂的外观特征：沥青由棕褐色变成黑色

3 ）分裂影响因素

① 蒸发作用

② 乳液与集料表面的吸附作用

7 、乳化沥青的应用

1 ）洒布法：如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路面

2 ）拌和法：如沥青碎石或沥青混合料路面

同步沥青碎石封层车

稀浆封层车

三、再生沥青

1 、定义

2 、沥青材料的老化

3 、沥青的再生

实例：京福高速大修工程山东段第三合同段，沥青路面热再生

工程，引进加拿大 Dynaire Model8M 现场热再生列车，同时根

据国内路面状况，增加一台国产加热车，共有加热车两台，铣刨

收料车两台，拌和摊铺车一台。采用两次加热，两次铣刨回收，

回收料与 20％新拌混合料和 0.2％进口沥青再生剂利用拌和摊铺

车实施现场摊铺并碾压成型。

863 计划国产加热车

铣刨收料车

拌和摊铺车施工

加热收料机施工

碾压完毕的路面

施工完毕即可开放交通

1 、石油沥青是建筑工程中应用广泛的建筑材料，其化学组分包括：油分、树脂、沥青质及石腊（国产沥青含量较高）

2 、沥青的结构有三种类型，溶凝胶型结构是一种理想结构。

3 、石油沥青的各项技术指标中，针入度、延度、软化点合称为三大指标。

4 、沥青的老化问题是影响沥青使用的一个重要因素。石油沥青按照其稠度的大小划分为若干个标号等级。

课后小结：