1、一、教學內容與學時安排第6章 瀝青及瀝青混合料（共3.0學時，建筑工程類專業不修瀝青混合料部分）學習目標與要求1. 掌握石油瀝青的化學組分和膠體結構；重點掌握石油瀝青的主要技術性質及測試方法。熟悉建筑石油瀝青和道路石油瀝青標準。2. 了解瀝青混合料對礦質混合料的要求，掌握礦質混合料的級配理論和配合比設計方法。3. 掌握瀝青混合料的分類和組成結構類型特點；重點掌握瀝青混合料的強度理論及影響因素，掌握瀝青混合料的配合比設計方法和馬歇爾試驗。學習重點 1. 石油瀝青的技術性質及要求。2. 礦質混合料的級配理論和配合比設計方法。3. 瀝青混合料的強度理論及影響因素。4. 瀝青混合料的配合比設計方法和馬

2、歇爾試驗。學習難點1. 石油瀝青的化學組分對瀝青性質的影響，以及石油瀝青溫度敏感性的評價指標。2. 集料級配的評定方法；礦質混合料配合比調整方法。3. 瀝青混合料強度理論分析和馬歇爾試驗法設計瀝青混合料的配合比。6.1 瀝青6.1.1 石油瀝青【重點】（1.0學時）1.石油瀝青的組成2.石油瀝青的結構6.1.2 石油瀝青的技術性質【重點】（1.0學時）1.粘滯性（簡稱粘性）2.塑性3.溫度敏感性4.大氣穩定性5.溶解度、閃點和燃點6.1.3 石油瀝青的技術標準與選用（0.5學時）1.建筑石油瀝青的標準與選用【重點】2.道路石油瀝青的標準與選用【重點】3.液體石油瀝青的技術標準6.1.4 瀝青的

3、摻配和改性（0.5學時）1.瀝青的摻配【重點】2.氧化改性3.礦物填充料改性4.聚合物改性6.2 瀝青混合料6.2.1 瀝青混合料的分類6.2.2 瀝青混合料的組成結構【重點】1.瀝青混合料的結構2.瀝青混合料的強度理論3.影響瀝青混合料抗剪強度的因秦6.2.3 瀝青混合料的技術性質【重點】1.高溫穩定性2.低溫抗裂性3.耐久性4.抗滑性5.施工和易性6.瀝青混合料的技術要求6.2.4 瀝青混合料組成材料的技術要求1.對瀝青的要求2.對粗集料的要求3.對細集料的要求4.填料的要求6.2.5 礦質混合料的級配和配合比組成設計方法【重點】1.級配理論和級配曲線2.集料的級配組成設計6.2.6 瀝青

4、混合料配合比設計方法【重點】1.礦質混合料的配合組成設計2.確定瀝青混合料的最佳瀝青用量二、學習指導：第6章 瀝青及瀝青混合料本章小結1. 石油瀝青的化學組分有油分、樹脂和瀝青質，它們之間的含量比例極大地影響著瀝青的膠體結構和技術性質。石油瀝青的主要組分特征和作用組分碳氫比性質與狀態分子量含量作用油分0.50.7淡黃-紅褐色液體，可溶于大部分溶劑，相對密度約0.910.9330050040%60%使瀝青具有流動性樹脂0.70.8黃-黑褐色粘稠半固體，溫度敏感性強，相對密度1.0以上600100015%30%使瀝青具有粘性和塑性瀝青質0.81.0深褐-黑色固體顆粒，加熱不熔，不溶于溶劑，相對密度

5、大于1100010%30%決定瀝青的穩定性2. 石油瀝青的膠體結構有三種：溶膠結構、凝膠結構和溶凝膠結構。不同膠體結構的瀝青其性質有很大差異，通常溶膠結構的瀝青油分含量大，粘性小，流動性大，溫度穩定性較差；凝膠結構的瀝青彈性和粘結性較高，溫度穩定性較好，但塑性變形能力較差；溶凝膠結構的瀝青性質介于溶膠型和凝膠型兩者之間。根據工程性質的要求不同，凝膠結構的瀝青常作為建筑防水材料，而溶凝膠結構的瀝青則常用于道路工程。3. 石油瀝青的技術性質主要有粘滯性、塑性、溫度敏感性（溫度穩定性）和大氣穩定性。工程中常用的技術指標有針入度（粘滯性）、延度（塑性）、軟化點（溫度穩定性）、針入度指數（溫度敏感性），

6、并用蒸發損失百分率、蒸發后針入度比（殘留針入度比）、蒸發后延度（殘留延度）等指標來評價瀝青的耐老化性能。用針入度指數（PI）還可以判定瀝青的膠體結構。工程上半固體或固體的石油瀝青的條件粘度用針入度指標表示。針入度是在規定溫度（25°C）條件下，以規定重量（100 g）的標準針，在規定時間（5s）內貫入試樣中的深度（1/10 mm為1度）表示。針入度越大，表示瀝青越軟，粘度越小。一般地瀝青質含量高，有適量的樹脂和較少的油分時，石油瀝青粘滯性大。溫度升高，其粘性降低。液體石油瀝青的粘滯性用標準粘度指標表示。標準粘度是在規定溫度T（通常為20°C，25°C，30

7、6;C或60°C）下，規定直徑d（為3mm，5mm或10mm）的孔流出50mm3瀝青所需的時間（單位為s）。常用符號“CT,d”表示（T為試驗溫度，°C，d為孔徑，mm）。石油瀝青的塑性用延度表示。瀝青的延度是把瀝青試樣制成字形標準試樣（中間最小截面積為1cm2），在規定位伸速度（5cm/min）和規定溫度（10°C ,15°C，25°C）下拉斷時的伸長長度，以cm為單位。溫度越低，延度越大，表示瀝青的塑性變形能力越好。溫度敏感性（溫度穩定性）是指石油瀝青的粘滯性和塑性隨溫度升降而變化的性能。瀝青軟化點主要反映瀝青的溫度穩定性。我國采用環球法測

8、定瀝青軟化點，一般認為，軟化點越高，瀝青的耐熱性越好，溫度敏感性越小，溫度穩定性越好。反映瀝青溫度敏感性的常用指標為針入度指數PI。一般認為，瀝青的針入度指數PI越大，表示其溫度敏感性越小。針人度指數不僅可以用來評價瀝青的溫度敏感性，同時也可以用來判定瀝青的膠體結構。當PI-2時，瀝青屬于溶膠結構，溫度敏感性大；當PI2時，瀝青屬于凝膠結構，溫度敏感性低；介于其間的屬于溶膠凝膠結構。大氣穩定性是指石油瀝青在熱、陽光、氧氣和水分等因素長期綜合作用下抵抗老化的性能。在大氣因素（熱、陽光、氧氣和水分）的綜合作用下，瀝青中的低分子量組分會向高分子量組分逐步轉化，發生遞變，即油分樹脂地瀝青質。由于樹脂向

9、地瀝青質轉化的速度遠比油分變為樹脂的速度快得多，因此，石油瀝青會隨著使用時間的延長，樹脂顯著減少，地瀝青質顯著增加。使瀝青的粘度降低、塑性變差、脆性增大。石油瀝青的大氣穩定性常用蒸發損失百分率和蒸發后針入度比表示。蒸發損失百分率愈小，蒸發后針人度比愈大，則表示瀝青大氣穩定性愈好，亦即耐老化性能愈好，老化得愈慢。4. 瀝青的標號主要是根據針入度的范圍來劃分的。建筑石油瀝青的選用主要考慮當地屋面最高溫度；道路瀝青的選用主要考慮當地的氣候分區。建筑石油瀝青，按瀝青針人度值劃分為40號、30號和10號三個標號。建筑石油瀝青針入度較小、軟化點較高，延度較低。為避免夏季流淌，用于屋面的瀝青材料的軟化點應比

10、本地區屋面最高溫度高20以上。當軟化點偏低時，瀝青在夏季高溫易流淌；而軟化點過高時，瀝青在冬季低溫易開裂。因此，石油瀝青應根據氣候條件、工程環境及技術要求選用。對于屋面防水工程，主要應考慮瀝青的高溫穩定性，選用軟化點較高的瀝青，如10號瀝青或10號與30號的混合瀝青。對于地下室防水工程，主要應考慮瀝青的耐老化性，選用軟化點較低的瀝青，如40號瀝青。以下內容供路橋專業參考5. 瀝青混合料是礦質集料混合料與道路瀝青拌合物。為提高瀝青混合料的高溫穩定性能，在瀝青確定的情況下，礦質混合料的性能和級配至關重要。礦質集料的顆粒級配指的是其各種粒徑顆粒的分布狀況，可通過標準篩分析試驗的分計篩余百分率獲得，用

11、累計篩余百分率或通過百分率來表示。6. 礦質混合料的級配理論有富勒最大密實度曲線和泰波最大密度n冪公式等。我國技術標準中的有關細集料（砂）和粗集料（石）的級配范圍要求及各種瀝青混合料的礦料級配范圍要求等，就是建立在級配理論基礎之上的。礦質混合料級配的優劣，可通過級配曲線來判斷。級配曲線圖有半對數坐標圖和泰勒橫坐標圖之分。7. 礦質混合料的組成設計方法有數解法和圖解法。通常一般的計算可用數解法中的試算法或圖解法中的修正平衡面積法。在實際工程應用中主要采用Excel電子表格，根據試算法原理進行計算和繪圖。8. 瀝青混合料的類型品種很多除按集料顆粒粒徑尺寸分類外，還以密實度大小進行分類，如：設計空隙

12、率6%的密級配瀝青混合料、設計空隙率18%的開級配瀝青混合料和設計空隙率為6%12%的半開級配瀝青混合料等。瀝青混合料的馬歇爾試驗配合比設計方法就是以密度、空隙率、礦料間隙率和瀝青飽和度等體積特征參數作為主要的判定指標。9. 瀝青混合料的組成結構主要有三種：懸浮密實結構、骨架空隙結構和骨架密實結構。在瀝青路面結構層中，它們各自具有不同的路用特性。10 瀝青混合料的破壞主要是高溫剪切破壞和低溫開裂破壞。瀝青混合料的強度可以用摩爾-庫倫方程來描述：。即瀝青混合料的抗剪強度主要取決于其粘結力（粘聚力）和內摩擦角。而影響粘結力和內摩擦角的主要因素是：瀝青的粘度、礦粉的細度、礦料的化學性質（堿性巖石還是

13、酸性巖石）、瀝青的用量及礦料的性狀（粒度尺寸、級配、表面粗糙度、強度、硬度、耐磨耗、磨光等）5各內因及溫度和形變速率2個外因。11. 評價瀝青混合料性質的技術指標主要是通過試驗得到。（1）高溫穩定性指標：通過車轍試驗和馬歇爾試驗可獲得動穩定度DS、穩定度MS、流值FL和馬歇爾模數T。（2）低溫抗裂性指標：通過低溫彎曲試驗可獲得低溫彎拉應變。（3）耐久性指標：通過浸水馬歇爾試驗、凍融劈裂試驗可獲得殘留穩定度和殘留強度比。12. 熟悉和了解瀝青混合料對道路瀝青、粗細集料和礦粉填料的基本技術要求。13. 掌握瀝青混合料的配合比設計方法。設計方法分為二部分，一是礦質混合料的配合比設計；二是確定最佳瀝青用量。礦質混合料的配合比設計的要求級配范圍是依據瀝青混合料類型確定的。本教材依據行業標準公路瀝青路面施工技術規范JTG F402004，只列出了“密級配瀝青混凝土混合料礦料級配范圍”。其他類型瀝青混合料的礦料級配范圍都予以省略，特此說明。14. 瀝青混合料的最佳瀝青用量，采用馬歇爾試驗方法確定。該方法按以下步驟進行：（1）預估油石比或最佳瀝青用量（2）制備馬歇爾試件（3）測定、計算馬歇爾試件的物理指標（4）測定馬歇爾穩定度和流值（5）確定最佳油石比（或瀝青用量）（6）檢驗最佳瀝青用量時的粉膠比和有效瀝青膜厚度（7）瀝青混合料配合比設計檢驗（8）瀝青混合料配合比設計報