第8章瀝青和瀝青混合料主要內(nèi)容：石油瀝青的生產(chǎn)工藝石油瀝青的組成和結(jié)構(gòu)石灰的技術(shù)性質(zhì)重點(diǎn)內(nèi)容：石油瀝青的組成和結(jié)構(gòu)石油瀝青的三大指標(biāo)難點(diǎn)：石油瀝青的組分分析石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)石油瀝青的三大指標(biāo)1要求：掌握石油瀝青的組成和結(jié)構(gòu)掌握石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)參考資料：《土木工程材料》陳志源《道路建筑材料》嚴(yán)家伋《道路建筑材料》孫凌《瀝青及瀝青混合料路用性能》《瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》2

瀝青材料是由一些極其復(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。瀝青材料按其在自然界中的獲得方式可分為二大類：地瀝青、焦油瀝青。地殼中的石油，在各種自然因素的作用下，經(jīng)過輕質(zhì)油分蒸發(fā)、氧化和縮聚作用，最后形成的天然產(chǎn)物，稱“天然瀝青”，石油經(jīng)各種煉制工藝的加工而得到的瀝青產(chǎn)品，稱“石油瀝青”。

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１．蒸餾法直餾瀝青，直餾瀝青因?yàn)閮H分餾出一些輕質(zhì)油品，具化學(xué)組分并未發(fā)生化學(xué)變化，它與氧化瀝青相比，溫度穩(wěn)定性和氣候穩(wěn)定性較差。２.氧化法氧化瀝青軟化點(diǎn)升高，針入度減小，延度降低。

３．溶劑法溶劑瀝青可獲得兼具高溫穩(wěn)定性和低溫抗裂性58.1.2石油瀝青的組成和結(jié)構(gòu)

1.化學(xué)組分化學(xué)組分分析就是將瀝青分離為幾個(gè)化學(xué)性質(zhì)相近，而且與路用性質(zhì)有一定聯(lián)系的組，這些組就稱為“組分”。組分分析方法瀝青組分分析的方法：溶劑法：將瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質(zhì)等三組分。溶劑一吸附法6（1）三組分分析法是將石油瀝青分離為油分、樹脂和瀝青質(zhì)三個(gè)組分。其組分性狀如下。石油瀝青三組分分析法的各組分性狀

油分淡黃色透明液體200～7000.5～0.745～60幾乎溶于大部分有機(jī)溶劑，具有光學(xué)活性，常發(fā)現(xiàn)有熒光，相對(duì)密度約0.7～1.0樹脂紅褐色粘稠半固體800～30000.7～0.815～30溫度敏感性高，熔點(diǎn)低于100℃，相對(duì)密度大于1.0～1.1瀝青質(zhì)深褐色固體微粒1000～50000.8～1.05～30加熱不熔化而碳化，相對(duì)密度1.1～1.57瀝青質(zhì)決定著瀝青的粘結(jié)力、粘度和溫度穩(wěn)定性，以及瀝青的硬度、軟化點(diǎn)等。瀝青質(zhì)含量增加時(shí)，瀝青的粘度和粘結(jié)力增加，硬度和溫度穩(wěn)定性提高。

三組分分析的優(yōu)點(diǎn)是組分界限很明確，組分含量能在一定程度上說明它的工程性能，但是它的主要缺點(diǎn)是分析流程復(fù)雜，分析時(shí)間很長(zhǎng)。9（2）四組分分析法是將瀝青分離為瀝青質(zhì)、飽和分、芳香分和膠質(zhì)。其組分性狀飽和分無(wú)色液體0.89625烷烴、環(huán)烷烴芳香分黃色至紅色液體0.99730芳香烴、含S衍生物膠質(zhì)棕色粘稠液體1.09970多環(huán)結(jié)構(gòu)，含S、O、N衍生物瀝青質(zhì)深棕色至黑色固體1.153400縮合環(huán)結(jié)構(gòu)，含S、O、N衍生物10按照四組分分析法，各組分對(duì)瀝青性質(zhì)的影響，根據(jù)科爾貝特的研究認(rèn)為：飽和分含量增加，可使瀝青稠度降低（針入度增大）；樹脂含量增大，可使瀝青的延性增加；在有飽和分存在的條件下，瀝青質(zhì)含量增加，可使瀝青獲得低的感溫性；樹脂和瀝青質(zhì)的含量增加，可使瀝青的粘度提高。色譜分析法：三組分、四組分法，四組分法：瀝青質(zhì)——瀝青中不溶于正庚烷的組分飽和分——將可溶分（即軟瀝青質(zhì)）吸附于氧化鋁譜柱上，被正庚烷洗釋的組分。芳香分——被甲苯洗釋的組分。膠質(zhì)——甲苯一乙醇洗釋的組分。112.瀝青的膠體結(jié)構(gòu)與性能從圖8-2可見，黑色為瀝青質(zhì)，隨瀝青質(zhì)含量增加，瀝青的膠體結(jié)構(gòu)從溶膠結(jié)構(gòu)變?yōu)槿?凝膠結(jié)構(gòu)，再變?yōu)槟z結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)貫r青質(zhì)含量相對(duì)教少時(shí)，油分和樹脂含量相對(duì)較高，膠團(tuán)外膜較厚，膠團(tuán)之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)較自由。這時(shí)瀝青形成溶膠結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)貫r青質(zhì)含量較多而油分和樹脂較少時(shí)，膠團(tuán)外膜較薄，膠團(tuán)靠近聚集，移動(dòng)比較困難，這時(shí)瀝青形成凝膠結(jié)構(gòu)。當(dāng)?shù)貫r青質(zhì)含量適當(dāng)，并有較多的樹脂作為保護(hù)膜層時(shí)，膠團(tuán)之間保持一定的吸引力，這時(shí)瀝青形成溶膠－凝膠結(jié)構(gòu)。其性能可作如下對(duì)比：

13溶膠結(jié)構(gòu)——在路用性質(zhì)上具有較好的自愈性和低溫變形能力，但溫度感應(yīng)性較差。溶一凝膠結(jié)構(gòu)——在路用性能，在高溫時(shí)具有較低的感溫性，低溫時(shí)又有較好的形變能力。凝膠結(jié)構(gòu)——在路用性能上，具有較低的溫度感應(yīng)性，但低溫變形能力較差。14①具有溶膠結(jié)構(gòu)的石油瀝青粘性小而流動(dòng)性大，溫度穩(wěn)定性較差。

②具有凝膠結(jié)構(gòu)的石油瀝青彈性和粘結(jié)性較高，溫度穩(wěn)定性較好，但塑性較差。

③溶膠－凝膠型石油瀝青的性質(zhì)介于溶膠型和凝膠型兩者之間。15瀝青粘滯度及針入度測(cè)定示意圖17瀝青針入度儀1819瀝青延度儀及模具21瀝青延度及軟化點(diǎn)測(cè)定示意圖22一般，瀝青中油分和地瀝青質(zhì)適量，樹脂含量越多，延度越大，塑性越好。溫度升高，瀝青的塑性隨之增大3.溫度敏感性溫度敏感性是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能，是瀝青的重要指標(biāo)之一。

溫度敏感性用軟化點(diǎn)指標(biāo)衡量。軟化點(diǎn)是指瀝青由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂幸欢鲃?dòng)性膏體的溫度，可采用環(huán)球法測(cè)定(見圖)。23軟化點(diǎn)測(cè)定儀25它是把瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸(直徑約16mm，高約6mm)的銅環(huán)內(nèi)。試樣上放置一標(biāo)準(zhǔn)鋼球(直徑9.53mm，質(zhì)量3.5g)，浸入水中或甘油中，以規(guī)定的升溫速度(5℃／min)加熱，使瀝青軟化下垂。當(dāng)瀝青下垂量達(dá)25.4mm時(shí)的溫度(℃)，即為瀝青軟化點(diǎn)。軟化點(diǎn)越高，表明瀝青的耐熱性越好，即溫度穩(wěn)定性越好。瀝青軟化點(diǎn)不能太低，不然夏季易融化發(fā)軟；但也不能太高，否則不易施工，并且質(zhì)地太硬，冬季易發(fā)生脆裂現(xiàn)象。265.安全性瀝青的閃點(diǎn)是試樣在規(guī)定的克利夫蘭開口杯盛樣器內(nèi)，按規(guī)定的升溫速度受熱時(shí)所蒸發(fā)的氣體，以規(guī)定的方法與試焰接觸，初次發(fā)生一瞬即滅的火焰時(shí)的試樣溫度，以℃表示。瀝青的燃點(diǎn)是試樣繼續(xù)受熱時(shí)，蒸氣接觸火焰能持續(xù)燃燒時(shí)間不少于５ｓ時(shí)的試樣溫度，以℃表示，瀝青材料在使用時(shí)必須加熱，加熱溫度必須低于閃點(diǎn)。6.溶解度7.含水量8.非常規(guī)的其它性能（１）針入度指數(shù)

針入度指數(shù)是根據(jù)瀝青在25℃的針入度值（0.1mm）和軟化點(diǎn)（℃）來表達(dá)瀝青感溫性和膠體結(jié)構(gòu)的流變學(xué)參數(shù)。29按針入度指數(shù)可將瀝青劃分為三種膠體結(jié)構(gòu)，即針入度指數(shù)Ｐ．Ｉ．＜－２者為溶膠結(jié)構(gòu)；針入度指數(shù)Ｐ．Ｉ．＞＋２者為凝膠結(jié)構(gòu)；針入度指數(shù)Ｐ．Ｉ．＝一２～十２者為溶凝膠結(jié)構(gòu)。（2）勁度模量

勁度模量是表示瀝青材料粘性和彈性兩種聯(lián)合效應(yīng)的指標(biāo)。大多數(shù)瀝青在變形時(shí)呈現(xiàn)粘——彈性。范·德·波爾在論述粘——彈性材料（瀝青）的抗變形能力時(shí)，以荷載作用時(shí)間（ｔ）和溫度（Ｔ）作為應(yīng)力（σ）與應(yīng)變（ε）之比的函數(shù)，即在一定荷載作用時(shí)間和溫度條件下，應(yīng)力與應(yīng)變的比值稱為勁度模量（簡(jiǎn)稱勁度）30（3）粘附性（4）老化瀝青在自然因素（熱、氧化、光和水）的作用下，產(chǎn)生＂不可逆＂的化學(xué)變化，導(dǎo)致路用性能劣化，通常稱之為＂老化＂。瀝青老化后，在物理力學(xué)性質(zhì)方面，表現(xiàn)為針入度減少，延度降低，軟化點(diǎn)升高，絕對(duì)粘度提高，脆點(diǎn)降低等。在化學(xué)組分含量方面，表現(xiàn)為飽和分變化甚少，芳香分明顯轉(zhuǎn)變?yōu)槟z質(zhì)（速度較慢），而膠質(zhì)又轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青質(zhì)（速度較快），由于芳香分轉(zhuǎn)變?yōu)槟z質(zhì)不足以補(bǔ)償膠質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青質(zhì)，所以最終是膠質(zhì)顯著地減少，而瀝青質(zhì)顯著增加，路用性能劣化，即瀝青老化。318.3.1石油瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和選用1、建筑石油瀝青的標(biāo)準(zhǔn)和選用按針入度值劃分為40號(hào)、30號(hào)、10號(hào)。2、道路石油瀝青的標(biāo)準(zhǔn)和選用（1）中、輕交通量道路石油瀝青的標(biāo)準(zhǔn)按針入度值劃分為A-60、A-100、A-140，A-180，A-200。其中A-60、A-100按其延度指標(biāo)又劃分為甲、乙兩個(gè)副標(biāo)號(hào)。32（2）