道路建筑材料

單元六瀝青材料課程思政元素：

“中國制造”價值引領：正所謂“人不可貌相，海水不可斗量”

“其貌不揚”的“黑”石油瀝青給人類創造了舒適的交通環境

“中國制造”的具有各種特殊功能的新型瀝青備受世界青睞！

知識目標?了解煤瀝青、改性瀝青和乳化瀝青的技術性能及其應用?熟悉石油瀝青的組成結構(技術性質和技術標準?掌握石油瀝青三大技術指標的測試方法(能根據技術指標做出正確評價能力目標?能根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》對石油瀝青相關技術指標進行檢測，并依據《公路瀝青路面施工技術規范》對所測定的技術指標進行正確評定和合理選用瀝青?能夠規范填寫實驗原始記錄，并獨立出具相關試驗報告模塊一

瀝青及其分類概述1、

瀝青的定義：瀝青作為一種憎水性的有機膠凝材料，是高分子碳氫化合物和非金屬衍生物，是由多種有機化合物構成的復雜混合物。2、瀝青的物理性質：形狀：具有良好的不在常溫下是粘稠狀的液體、半固體或固體；顏色：呈輝亮褐色以至黑色透水性、粘結性、塑性和抗沖擊性、耐化學腐蝕性，電絕緣體；能溶解于二硫化碳、苯等有機溶液。瀝青地瀝青天然瀝青：存在于自然界中的瀝青石油瀝青：石油加工后的殘留物焦油瀝青煤瀝青：煉焦炭或制煤氣的副產物頁巖瀝青：油頁巖煉油工業的副產品3、瀝青的分類

瀝青按其在自然界中獲取的方式不同，可分為地瀝青和焦油瀝青兩大類。1、天然瀝青——湖瀝青

特立尼達湖瀝青(TriniadaLakeAsphalt)是世界上最為著名的天然瀝青之一，它產于南美洲加勒比海島國－風景秀麗的特立尼達和多巴哥境內的瀝青湖。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1200萬噸，是世界上最大的天然瀝青產地。特立尼達瀝青湖1.1地瀝青2、石油瀝青

石油瀝青是原油分餾各類產品后的殘渣經過精制加工而制成的。我國儲藏著極其豐富的石油資源，如大慶油田、克拉瑪依油田、勝利油田和茂名油田等都有很大儲量。各地油田的類別不同，瀝青的性能也有明顯的差異。石油瀝青是我國道路工程中使用量最大的一種瀝青材料。

焦油瀝青——巖瀝青：巖瀝青生成于巖石的夾縫中，縫寬很窄，僅數十厘米，深可達幾百米。天然巖瀝青是一種純天然的碳氫化合物，熔點在150℃以上，我國青海及克拉瑪依地區有所開采，但很少用于道路。美國北部猶他州的盆地的巖瀝青是世界上最為著名的巖瀝青。技術指標數值軟化點，℃160～175針入度，250比重1.04～1.06閃點，25℃315＋1.2焦油瀝青模塊二

石油瀝青1、按瀝青在常溫下的稠度分類1)液體瀝青在常溫下為液體狀態的瀝青，稱為液體瀝青，其針入度大于300。2)黏稠瀝青在常溫下呈固體、半固體狀態的瀝青，稱為黏稠瀝青，其針入度在300以下。2.1石油瀝青的分類

液態瀝青

半固態瀝青

固態瀝青2、按加工方法分類我國生產瀝青的主要工藝方法有：蒸餾法、氧化法、半氧化法、溶劑法和調和法等。提煉石油的方法不同，瀝青制造方法不同，瀝青的性狀就有很大的差異。

1)直餾瀝青

原油經過常壓塔和減壓塔，將石油在不同沸點溫度的餾分如汽油、煤油和柴油等蒸餾提出之后，可以獲得加工瀝青的原料，或再經減壓深拔，殘留的黑色液體狀產品，符合瀝青標準的，稱為直餾瀝青。直餾瀝青含有許多不穩定的碳氫化合物，所以直餾瀝青溫度感應性大(即溫度升高容易變軟)，溫度穩定性和氣候穩定性較差，一般不能直接使用。

2)蒸餾瀝青

將殘留瀝青或渣油加熱至300

℃～330

℃后，吹入過熱水蒸氣，使瀝青中的部分油質被水蒸氣蒸餾，從而提高了瀝青樹脂質和瀝青質的相對含量，增大了瀝青的稠度。這通常是提高瀝青稠度的一種方法，這種瀝青稱為蒸餾瀝青。

3)氧化瀝青

將各種低標號瀝青或渣油在200

℃～220

℃的高溫下吹入空氣，通過氧化改變瀝青的成分，提高瀝青稠度，稱為氧化瀝青。

氧化瀝青比直餾瀝青的稠度高，具有較低的溫度感應性，不易受溫度變化的影響，有很高的熱穩性，且具有彈性，但低溫變形能力較差(即低溫時容易脆裂)，其延伸度沒有直餾瀝青好。

4)調和瀝青

為了得到理想的瀝青材料，可以按要求調劑瀝青中的化學組分，這種由人工調配組分的瀝青稱為調和瀝青。調和瀝青可根據瀝青性能的需要，調配成延性和溫度穩定性均很好的瀝青。

5)溶劑瀝青

渣油采用溶劑脫瀝青的裝置萃取脫瀝青油后，剩下的瀝青稱為溶劑瀝青。常用的溶劑有丙烷、丙-丁烷和丁烷等。通過這種方法得到的溶劑瀝青含蠟量大大降低，使瀝青的性能得到改善。3、按原油的基屬分類

目前，我國的原油是按照“關鍵餾分特性”和“含硫量”的分類方法進行分類的。主要包括石蠟基原油、環烷基原油、中間基原油。

按現行常規工藝，原油基屬的選擇，最好是選用環烷基原油，其次是中間基原油，最好不選用石蠟基原油，因為石蠟的存在將給瀝青路用性能帶來不良的影響。但是，石蠟基原油通過現代工藝如溶劑法處理，也能生產出優質的瀝青。1、石油瀝青的元素組成

石油瀝青是由多種極其復雜的碳氫化合物和這些碳氫化合物的非金屬衍生物組成的混合物，它的通式為CnH2n+aObScNd，所以它的化學元素主要是碳(80%～87%)和氫(10%～15%)，其次是非烴元素，如氧、硫、氮等(小于3%)，此外還含有一些微量的金屬元素，如鎳、釩、鐵、錳等，含量約為百萬分之幾至百萬分之幾十。2.2石油瀝青的元素組成和化學組分

2、石油瀝青的化學組分

目前通常采用化學組分分析的方法，利用瀝青在不同有機溶劑中的選擇性溶解或在不同吸附劑上的選擇性吸附，而將瀝青分離為幾個化學性質與路用性能有一定聯系的組，這些組就稱為“瀝青的化學組分”，簡稱“組分”。

將瀝青分為不同組分的化學分析方法稱為組分分析法。組分分析是利用瀝青在不同有機溶劑中的選擇性溶解或在不同吸附劑上的選擇性吸附等性質進行分組。

丁·馬爾庫松(德國)將瀝青的化學組分分為瀝青質、樹脂、油分、蠟、瀝青酸和瀝青酸酐、瀝青碳和似碳物。美國人L.R哈巴爾德和K.E斯坦費爾德的三組分分析法。科爾貝特(L.W.Corbete)(美國)的四組分分析法。1)三組分分析法：油分、樹脂、瀝青質。

這種方法的優點是組分分解明確，組分含量能在一定程度上說明瀝青的路用性能；主要缺點是分析流程復雜，分析時間長。

2)四組分分析法：飽和分、芳香分、膠質、瀝青質。

由相同油源、相同生產工工藝制得的瀝青，瀝青質和膠質含量越高，其針入度值越小(稠度越大)，軟化點越高；飽和分含量越高，其針入度值越大(稠度越小)，軟化點越低；芳香分含量對針入度、軟化點無顯著影響，但極性芳香分含量越高，對其黏附性有利。同時，瀝青質能夠提高瀝青的黏結性和熱穩定性，而膠質則能改善其塑性。3)瀝青的“老化”

瀝青在長期使用過程中，在空氣、陽光、水的作用下，它的化學組分也會發生轉化，其轉化的趨勢是油分、樹脂含量逐漸減少，瀝青質的含量不斷增加。從而使瀝青不斷“老化”。根據瀝青中各組分的化學組成和相對含量不同，瀝青的膠體結構可分為溶膠、凝膠、溶-凝膠三種結構，(1)溶膠結構瀝青質含量極少，飽和分、芳香分（油分）和膠脂多。這種結構的特點是良好的塑性和流動性，開裂后的自愈能力較強，高溫穩定性較差。液體瀝青等大部分直餾瀝青多屬溶膠型瀝青。2.3石油瀝青的膠體結構(2)溶-凝膠結構瀝青質的含量適當(15%~25%)，油分和樹脂亦適中。有較好的黏結性、塑性和溫度穩定性，高溫時有較低的感溫性，低溫時又有較好的變形能力，是道路瀝青中較為理想的瀝青結構。(3)凝膠結構油分和樹脂的含量很少，瀝青質含量較多(＞30%)。彈性和黏結性較高，溫度敏感性小，高溫穩定性較好，但流動性和塑性較差，開裂后的自愈能力較差。氧化瀝青多屬于凝膠型瀝青。(a)溶膠型(b)溶-凝膠型(c)凝膠型

瀝青的膠體結構類型2.4.1黏結性(黏滯性)

定義：黏滯性是指瀝青在外力作用下，抵抗變形的能力。同時黏性也是瀝青軟硬、稀稠程度的反映；石油中地瀝青質含量較多時，黏性較大；溫度下降時，黏性較大。1、瀝青絕對黏度(動力黏度)

在兩塊金屬板中間夾一瀝青層，當其受到剪切變形時，瀝青層會產生抵抗移動的抗力。這種抗力用瀝青的內摩擦系數即絕對黏度表示。

瀝青剪切變形示意圖2.4石油瀝青的技術性質2、瀝青相對(條件)黏度影響因素：組分含量：一般隨瀝青質的含量增加，黏性也增大。溫度：在一定溫度范圍內，黏性隨溫度升高而降低，反之則增大。檢驗方法：黏稠石油瀝青

針入度法測定

液體石油瀝青

標準黏度計法測定1)針入度定義：針入度是指瀝青試樣在規定溫度的條件下，以規定荷載的標準針，在規定的時間內貫入瀝青試樣的深度，以1/10

mm(或0.1

mm)為單位表示。測試方法：針入度試驗

標準針、針連桿和附加砝碼的總質量為100

g±0.05

g，溫度25

℃，荷載100

g，貫入的時間5

s。黏稠瀝青的黏結性是用針入度表示的，針入度值越小，表示瀝青的黏結性越好。針入度也是劃分黏稠瀝青標號的依據，例如，針入度值在(60～80)(1/10

mm)的瀝青，其標號為AH-70號。如果為確定針入度指數(PI)，常用的試驗條件為15

℃、25

℃和30

℃，如果采用30

℃作為試驗條件測得的針入度值過大，則可以采取5

℃作為試驗條件。瀝青針入度試驗(一)目的與適用范圍本方法適用于測定道路石油瀝青、聚合物改性瀝青針入度以及液體石油瀝青蒸餾或乳化瀝青蒸發后殘留物的針入度，以0.1mm計。其標準試驗條件為溫度25℃，荷重100g，貫入時間5s。(二)儀器設備

針入度儀、

標準針、盛樣皿、恒溫水槽、溫度計、盛樣皿蓋、計時器(精度為0.1s)、三氯乙烯、電爐或砂浴、石棉網、金屬鍋或瓷把坩堝等。瀝青針入度儀恒溫水槽標準針(三)瀝青(原材料)檢驗要求瀝青應有質量證明單進料≤500t為一批，每批均應進行3大指標檢測。檢驗結果有一項不合格或與質量證明單指標相差較大，則應每車取樣進行檢驗生產用瀝青每班應進行3大指標檢測初次使用的瀝青應進行全套檢驗，常用瀝青應每年進行一次全套檢驗檢驗方法按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)瀝青材料應按不同品牌、不同標號分別儲存非使用期內瀝青的儲存溫度不得超過100℃；使用期內瀝青溫度宜在130℃~175℃瀝青材料不得采用明火直接加熱，當采用導熱油加熱工藝時，導熱油熱溫度不得超過瀝青最高允許加熱溫度50℃瀝青取樣器瀝青盛樣桶1、按規定的方法準備試樣。2、按試驗要求將恒溫水槽調節到要求的試驗溫度25℃或15℃、30℃(5℃)，保持穩定。3、將試樣注入盛樣皿中，試樣高度應超過預計針入度值10mm，并蓋上盛樣皿，以防落入灰塵。盛有試樣的盛樣皿在15℃～30℃室溫中冷卻不少于1.5h(小盛樣皿)、2h(大盛樣皿)或3h(特殊盛樣皿)后移入保持規定試驗溫度±0.1℃的恒溫水槽中，并應保溫不少于1.5h(小盛樣皿)、2h(大試樣皿)或2.5h(特殊盛樣皿)。4、調整針入度儀使之水平。檢查針連桿和導軌，以確認無水和其他外來物，無明顯摩擦。用三氯乙烯或其他溶劑清洗標準針，并拭干。將標準針插入針連桿，用螺釘固緊。按試驗條件，加上附加砝碼。(四)試驗準備1、取出達到恒溫的盛樣皿，并移入水溫控制在試驗溫度±0.1℃(可用恒溫水槽中的水)的平底玻璃皿中的三腳支架上，試樣表面以上的水層深度不小于10mm。2、將盛有試樣的平底玻璃皿置于針入度儀的平臺上。慢慢放下針連桿，用適當位置的反光鏡或燈光反射觀察，使針尖恰好與試樣表面接觸，將位移計或刻度盤指針復位為零。3、開始試驗，按下釋放鍵，這時計時與標準針落入試樣同時開始，至5s時自動停止。4、讀取位移計或刻度盤指針的讀數，準確至0.1mm。(6)試驗步驟5、同一試樣平行試驗至少3次，各測試點之間及與盛樣皿邊緣的距離不應小于10mm。每次試驗后應將盛有盛樣皿的平底玻璃皿放入恒溫水槽，使平底玻璃皿中水溫保持試驗溫度。每次試驗應換一根干凈標準針或將標準針取下用蘸有三氯乙烯溶劑的棉花或布揩凈，再用干棉花或布擦干。6、測定針入度大于200的瀝青試樣時，至少用3支標準針，每次試驗后將針留在試樣中，直到3次平行試驗完成后，才能將標準針取出。7、測定針入度指數PI時，按同樣的方法在15℃、25℃、30℃(或5℃)3個或3個以上(必要時增加10℃、20℃等)溫度條件下分別測定瀝青針入度，但用于仲裁試驗溫度條件為5個。1、同一試樣3次平行試驗結果的最大值和最小值之差在下列允許誤差范圍內時，計算3次試驗結果的平均值，取整數作為針入度試驗結果，以0.1mm計。 針入度(0.1mm)

允許誤差(0.1mm)0～49 250～149 4150～249 12250～500 20 當試驗值不符此要求時，應重新進行。2、允許誤差(1)當試驗結果小于50(0.1mm)時，重復性試驗的允許誤差為2(0.1mm)，再現性試驗的允許誤差為4(0.1mm)。(2)當試驗結果等于或大于50(0.1mm)時，重復性試驗的允許誤差為平均值的4%，再現性試驗的允許誤差為平均值的8%。(六)結果整理例題：有一組瀝青針入度實測值：96.4、98.6、99.1（0.1mm）,請判斷該瀝青標號？答：99.1—96.4=2.7<4(0.1mm),99.1+98.6+96.4/3=98(0.1mm)

該瀝青是90號例題計算針入度越小，黏稠石油瀝青黏性越大，道路石油瀝青標號也越小。重復性試驗定義：相同的方法，同一試驗材料，在相同的條件下獲得的一系列結果之間的一致程度。相同的條件是指同一操作者，同一測量儀器，同一地點，相同的測量程序和短暫時間內重復測量。復現性試驗定義：復現性試驗允許差是指在兩個以上不同的實驗室，由各自的試驗人員，使用各自的儀器，按相同的試驗方法，對同一試樣，分別完成試驗操作所得試驗結果之間的誤差。知識拓展標準黏度試驗液體瀝青（黏滯度）:是將一定量的液體瀝青，在某溫度下經一定直徑的小孔流出50ml瀝青所需的時間，以秒表示。常用符號“Ct，d”表示粘滯度，其中C為黏度，d為小孔直徑（mm），t為試樣溫度。d有10、5、3mm三種，t通常為25℃或60℃。例如：某瀝青60℃時，自5mm孔徑流出50ml，所需要的時間為120s，表示為C60,5=120s

各種石油瀝青的黏結性(黏滯性)變化范圍很大，黏結性(黏滯性)的大小與組分及溫度有關。當瀝青質含量較高，膠質適量，油分較少時，瀝青的黏結性(黏滯性)較大。在一定溫度范圍內，當溫度升高時，瀝青的黏結性(黏滯性)隨加之降低，反之則增大。在現代高溫、重載交通條件下，為防止路面出現車轍，瀝青黏度的選擇是首要考慮的參數。定義：塑性指石油瀝青在外力作用時產生變形而不破壞，除去外力后，則仍保持變形后的形狀的性質。也反映了瀝青的自愈合性能。瀝青的塑性對沖擊振動荷載有一定吸收能力，并能減少摩擦時的噪聲，故瀝青是一種優良的道路路面材料。評價指標：延度（伸長度）用D(cm)表示，延度越大，塑性越好。影響因素

膠脂含量較多，其他組分含量適當時，則塑性較大；溫度升高，塑性增大；瀝青膜層厚度越厚，則塑性愈大。

2.4.2塑性

瀝青延度試驗（一）目的與適用范圍1、本方法適用于測定道路石油瀝青、聚合物改性瀝青、液體石油瀝青蒸餾殘留物和乳化瀝青蒸發殘留物等材料的延度。2．瀝青延度的試驗溫度與拉伸速率可根據要求采用，通常采用的試驗溫度為25℃、15℃、10℃或5℃，拉伸速度為5cm/min±0.25cm/min。當低溫采用1cm/min±0.05cm/min拉伸速度時，應在報告中注明。（二）儀器設備1、延度儀2、試模3、試模底板4、恒溫水槽5、其他：溫度計、砂浴或其他加熱爐具。6、甘油滑石粉隔離劑(甘油與滑石粉的質量比2:1)、平刮刀、石棉網、酒精、食鹽等。

瀝青延度儀瀝青延度試模恒溫水浴鍋溫度計（三）試驗準備

1．將隔離劑拌和均勻，涂于清潔干燥的試模底板和兩個側模的內側表面，端模不涂。并將試模在試模底板上裝妥。2．按規定的方法準備試樣，然后將試樣仔細自試模的一端至另一端往返數次緩緩注入模中，最后略高出試模。灌模時不得使氣泡混入。3．試件在室溫中冷卻不少于1.5h，然后用熱刮刀刮除高出試模的瀝青，使瀝青面與試模面齊平。瀝青的刮法應自試模的中間刮向兩端，且表面應刮得平滑。將試模連同底板再浸入規定試驗溫度的水槽中保溫1.5h。4．檢查延度儀延伸速度是否符合規定要求，然后移動滑板使其指針正對標尺的零點。將延度儀注水，并保溫達試驗溫度±0.1℃。延度試件（四）試驗步驟1．將保溫后的試件連同底板移入延度儀的水槽中，然后將試模自試模底板上取下，將試模兩端的孔分別套在滑板及槽端固定板的金屬柱上，并取下側模。水面距試件表面應不小于25mm。2．開動延度儀，并注意觀察試樣的延伸情況。此時應注意，在試驗過程中，水溫應始終保持在試驗溫度規定范圍內，且儀器不得有振動，水面不得有晃動，當水槽采用循環水時，應暫時中斷循環，停止水流。在試驗中，如發現瀝青細絲浮于水面或沉入槽底時，則應在水中加入酒精或食鹽，調整水的密度至與試樣相近后，重新試驗。3．試件拉斷時，讀取指針所指標尺上的讀數，以cm計，在正常情況下，試件延伸時應成錐尖狀，拉斷時實際斷面接近于零。如不能得到這種結果，則應在報告中注明。延度試件開始拉伸延度試件拉伸中（五）結果整理1．同一樣品，每次平行試驗不少于3個，如3個測定結果均大于100cm，試驗結果記作“＞100cm”；特殊需要也可分別記錄實測值。3個測定結果中，當有一個以上的測定值小于100cm時，若最大值或最小值與平均值之差滿足重復性試驗要求，則取3個測定結果的平均值的整數作為延度試驗結果，若平均值大于100cm，記作“＞100cm”；若最大值或最小值與平均值之差不符合重復性試驗要求時，試驗應重新進行。2．允許誤差：當試驗結果小于100cm時，重復性試驗的允許誤差為平均值的20%；再現性試驗的允許誤差為平均值的30%。例題：有一組瀝青延度實測值：96.4、98.6、102(cm)，請確定該瀝青延度結果？解：102+98.6+96.4/3=99(cm)(99－96.4)/99=2.6%<20%；(99－101)/99=2.0%<20%；

該瀝青延度結果是99cm。

1、溫度穩定性的定義：溫度穩定性是指瀝青的黏結性和塑性隨溫度升降而變化的性能。

瀝青是無定形的非結晶高分子化合物，它的力學性能對溫度的變化非常敏感，當外界溫度增高時，瀝青就軟化；當溫度降低時，瀝青就變脆。

溫度穩定性好的瀝青，使用時不易因夏季升溫而軟化，也不易因冬季低溫而脆裂。

2、評價指標：軟化點和脆點。2.4.3溫度穩定性

1)高溫穩定性——軟化點

軟化點是瀝青材料由固體狀態轉變為具有一定流動性的黏塑狀態時的一種條件溫度。軟化點是評價瀝青高溫穩定性的重要指標。軟化點用sp表示，單位℃。

黏稠石油瀝青三大技術指標之間的關系：瀝青標號越大，針入度越大，黏結性差；延度大，塑性好；軟化點低，熱穩定性差。

檢測方法：軟化點試驗(環球法)

檢測方法：軟化點試驗(環球法)環球法是將瀝青試樣加熱后注入規定尺寸的兩個銅環內，將銅環裝于試驗擱架的中層板上，在環內的瀝青試樣上各放置一個標準鋼球，將其架置在盛有規定液體的燒杯內，并規定起始溫度，以5

℃/min加熱速度，一直加熱到瀝青在鋼球自重作用下，試樣下垂至與試驗擱架底板接觸時的溫度，即為試樣的軟化點。2)低溫穩定性——脆點

脆點是瀝青材料在低溫條件下，產生條件脆裂時的溫度。

檢測方法：弗拉斯脆點試驗將(0.4±0.01)g瀝青試樣均勻涂在(41±0.5)mm×(20±0.2)mm的薄鋼片上，再將此薄鋼片放在弗拉斯脆點儀彎曲器的夾鉗上，用漏斗把干冰慢慢加入酒精中，控制溫度下降的速度為1℃/min，同時均勻搖動彎曲器手柄，使涂在金屬片上的瀝青薄膜按一定的速度進行“彎曲——伸直”循環，直至出現一個或多個裂縫時的溫度即為脆點。

瀝青脆點和軟化點的大小隨其組分不同，在實際應用時總希望瀝青具有較高的軟化點和較低的脆點。所以常對瀝青進行改性，通過添加增塑劑、橡膠、樹脂等填料改變它的軟化點和脆點。

瀝青軟化點試驗(環球法)（一）目的與適用范圍

本方法適用于測定道路石油瀝青、聚合物改性瀝青的軟化點，也適用于測定液體石油瀝青、煤瀝青蒸餾殘留物或乳化瀝青蒸發殘留物的軟化點。瀝青軟化點試驗儀1—溫度計；2—上蓋板；3—立柱；4—鋼球；5—鋼球定位環；6—金屬環；7—中層板；8—下底板；9—燒杯（二）儀器設備1、軟化點試驗儀2、加熱爐具3、試樣底板4、恒溫水槽。5、平直刮刀.6、甘油、滑石粉隔離劑(甘油與滑石粉的質量比為2:1)

試樣環、鋼球定位環瀝青軟化點儀低溫水浴溫度計平直刮刀（三）試驗準備1、將試樣環置于涂有甘油滑石粉隔離劑的試樣底板上。按規定方法將準備好的瀝青試樣徐徐注入試樣環內至略高出環面為止。如估計試樣軟化點高于120℃，則試樣環和試樣底板(不用玻璃板)均應預熱至80℃～100℃。2、試樣在室溫冷卻30min后，用熱刮刀刮除環面上的試樣，應使其與環面齊平。（四）試驗步驟1、試樣軟化點在80℃以下者：(1)將裝有試樣的試樣環連同試樣底板置于5℃±0.5℃水的恒溫水槽中至少15min；同時將金屬支架、鋼球、鋼球定位環等亦置于相同水槽中。(2)燒杯內注入新煮沸并冷卻至5℃的蒸餾水或純凈水，水面略低于立桿上的深度標記。(3)從恒溫水槽中取出盛有試樣的試樣環放置在支架中層板的圓孔中，套上定位環；然后將整個環架放入燒杯中，調整水面至深度標記，并保持水溫為5℃±0.5℃。環架上任何部分不得附有氣泡。將0℃～100℃的溫度計由上層板中心孔垂直插入，使端部測溫頭底部與試樣環下面齊平。(4)將盛有水和環架的燒杯移至放在石棉網的加熱爐具上，然后將鋼球放在定位環中間的試樣中央，立即開動電磁振蕩攪拌器，使水微微振蕩，并開始加熱，使杯中水溫在3min內調節至維持每分鐘上升5℃±0.5℃。在加熱過程中，應記錄每分鐘上升的溫度值。如溫度上升速度超出此范圍時，則應重新試驗。(5)試樣受熱軟化逐漸下墜，至與下層底板表面剛好接觸時，立即讀取溫度，準確至0.5℃。2、試樣軟化點在80℃以上者：(1)將裝有試樣的試樣環連同試樣底板置于裝有32℃±1℃甘油的恒溫槽中至少15min；同時將金屬支架、鋼球、鋼球定位環等亦置于甘油中。(2)在燒杯內注入預先加熱至32℃的甘油，其液面略低于立桿上的深度標記。(3)從恒溫槽中取出裝有試樣的試樣環，按上述的方法進行測定，準確至1℃。（五）結果整理同一試樣平行試驗兩次，當兩次測定值的差值符合重復性試驗允許誤差要求時，取其平均值作為軟化點試驗結果，準確至0.5℃。1．當試樣軟化點小于80℃時，重復性試驗的允許誤差為1℃，再現性試驗的允許誤差為4℃。2．當試樣軟化點等于或大于80℃時，重復性試驗的允許誤差為2℃，再現性試驗的允許誤差為8℃。

例題：有一組瀝青軟化點實測值：46.4、47.2(℃)，請確定該瀝青軟化點結果？

解：47.2－46.4=0.8<1℃47.2+46.4/2=46.8(℃)

該瀝青軟化點結果是47.0℃。例題計算1、定義：應用經驗的針入度和軟化點試驗結果，提出一種能表征瀝青的感溫性和膠體結構的指標稱“針入度指數”。2、針入度與溫度關系曲線

溫度與針入度關系式：lgP=AT+K

直線lgP=AT+K斜率(溫度感應性系數A）計算公式：

(A值越大，瀝青的感溫性越差)針入度指數宜在15℃、25℃和30℃的溫度條件下測定針入度后按規定的方法計算得到，若30℃時的針入度值過大，可采用5℃代替。2.4.4感溫性

針入度溫度關系圖【例6.1】某瀝青試樣Ⅰ，測得其軟化點的溫度為36

℃，25

℃時的針入度為210；瀝青試樣Ⅱ的軟化點溫度為49

℃，25

℃時的針入度為98，試比較瀝青試樣Ⅰ與瀝青試樣Ⅱ的感溫性。

解：

因為A1＞A2，所以試樣Ⅱ的感溫性好。3、計算針入度指數(P.I)

根據溫度感應性系數(A)計算針入度指數(PI)4、用針入度指數表征瀝青感溫性和劃分瀝青膠體結構類型：

溶膠結構PI＜-2；

溶-凝膠結構PI＝-2~+2；

凝膠結構PI＞+2。

一般PI值為－1～1的溶凝膠型瀝青比較適宜修筑瀝青路面。【例6.3】某廠生產的溶劑型瀝青，經檢驗其針入度為60，軟化點為45℃，試確定其針入度指數并判別其體結構。

解：

因為PI＝－2.13＜－2，所以屬于溶膠型結構。2.4.5安全性

瀝青的安全性是指瀝青在施工過程中具有的防火性能。瀝青材料在使用時必須加熱，當加熱至一定溫度時，瀝青材料中揮發的油分蒸氣與周圍空氣組成混合氣體，此混合氣體遇火焰則易發生閃火。閃點加熱瀝青至初次閃火(有藍色閃光)時的瀝青溫度。燃點或著火點加熱瀝青，并與火接觸能持續燃燒5秒以上時的溫度。含水率

瀝青含水影響施工進度，加熱“溢鍋”易引發火災，造成材料損失。2.4.6黏彈性

路用瀝青多為溶-凝膠型瀝青，在低溫時表現為彈性，高溫時表現為黏性，在相當寬的溫度范圍內表現為黏性和彈性共存，是一種典型的黏彈性物體。蠕變

黏彈性物體在應力保持不變的情況下，應變隨時間而增加的現象。應力松弛

在保持應變不變的條件下，應力隨時間增加而逐漸減小的現象。

蠕變和應力松弛可能是由瀝青膠體結構內部的某些分子產生位移或分子構型發生變化而導致。

范德玻爾采用以荷載作用時間t和溫度T為函數的應力應變之比來表示黏彈性瀝青抵抗變形的性能，由此得出勁度模量為：式中：S—瀝青的勁度模量，Pa；

σ—應力，Pa；

ε—應變；t—荷載作用時間，s；

T—溫度，℃。

瀝青材料的勁度模量S可以采用“微膜滑板黏度計”或“微彈性儀”等儀器來測定，也可通過圖表確定。范德玻爾根據荷載作用時間t或頻率ω、路面溫度差T、瀝青的膠體結構類型(PI)等參數繪制出了實用瀝青勁度模量諾謨圖。瀝青勁度模量諾謨圖瀝青與集料的黏附性是瀝青的重要路用性能之一，直接影響瀝青路面的使用質量和耐久性。特別是在使用酸性巖石和潮濕石料施工時，黏附性尤為重要。黏附性——反映瀝青與集料的粘結能力2.4.7黏附性路面損壞機理分析環境與路面因素：

動水壓力導致雨水進入路面，并積聚于層底；

重復荷載導致瀝青粘附性降低產生瀝青-集料剝離病害。影響因素：集料的親水性：瀝青的粘度與極性瀝青混合料的空隙率評價瀝青粘附性的試驗方法：水煮法和水浸法光電分光光度法

瀝青與粗集料黏附性的試驗方法根據瀝青混合料的最大粒徑決定：＞13.2

mm者采用水煮法；≤13.2

mm者采用水浸法。

水煮法是選取粒徑為(13.2～19)

mm形態接近立方體的規則集料5個，用瀝青裹覆后，在蒸餾水中沸煮3min，按瀝青膜剝落的情況分為5個等級來評價瀝青與集料的黏附性。

水浸法是選取粒徑為(9.5～13.2)mm的集料100g與5.5g的瀝青在規定溫度條件下拌和成混合料，冷卻后浸入80℃的蒸餾水中保持30min，然后按剝落面積百分率來評定瀝青與集料的黏附性。瀝青粘附性試驗——水煮法測定方法：1、水浸法≤13.2

mm。

2、水煮法＞13.2

mm。

水煮法：取13.2~19mm顆粒5個，烘干，加熱，置于熱瀝青中，冷卻5min，水煮微沸，3min后觀察瀝表剝落情況，評價等級，5~1級，5級最好，1級最差。試驗后集料表面上瀝青膜剝落情況黏附性等級瀝青膜完全保存，剝離面積百分率接近05瀝青膜少部為水所移動，厚度不均勻剝離面積百分率小于10%4瀝青膜局部明顯地為水所移動，基本保留在集料表面上，剝離面積百分率小于30%3瀝青膜大部為水所移動，局部保留在集料表面上，剝離面積百分率大于30%2瀝青膜完全為水所移動，集料基本裸露，瀝青全浮于水面上1瀝青與集料的黏附性等級

提高瀝青及集料粘附性，一般應優先使用堿性集料水煮后試樣目前常用的改善粘附性的措施有：

①用干燥的磨細消石灰粉或生石灰粉、水泥作為填料的一部分，其用量宜為礦料總量的1％～2％；

②在瀝青中摻加抗剝落劑；

③將粗集料用石灰漿處理后使用；

④提高瀝青及集料粘附性，一般應優先使用堿性集料。

其中，用消石灰作為填料改善瀝青與集料的粘附性效果明顯、價格便宜、施工簡單，在國內外得到普遍認同；在瀝青中摻加抗剝落劑也是在工程上普遍使用的一種方法。抗剝落劑是一種表面活性劑，它通過親油基與瀝青結合，親水基與集料結合，使瀝青與集料的粘附性得以提高。1)溶解度溶解度是指瀝青試樣在規定的有機溶劑中可溶物的質量占試樣總質量的百分率。能反映瀝青中瀝青碳及礦物質等降低瀝青的黏滯性有害雜質的含量。石油瀝青的溶解度很高，一般在98%以上；天然瀝青由于含有較多的不溶性礦物質，其溶解度較低。2)含蠟量蠟在瀝青中顯著影響了瀝青的技術性質，尤其當蠟含量過大，會顯著降低瀝青的抗滑性能、塑性和溫度穩定性。除此之外，蠟的組成結構也會影響對瀝青的性能，因此蠟是一種有害組分。根據我國現行《公路瀝青路面施工技術規范》(JTGE20-2011)規定，含蠟量(蒸餾法)A級不大于2.2%，B級不大于3%，C級不大于4.5%。

2.4.8其他性質3)加熱穩定性加熱穩定性是指瀝青被加熱時化學組分和性質保持穩定的能力。為了解瀝青在施工及使用過程中的加熱穩定性，通常要進行瀝青的加熱質量損失和加熱后殘渣性質的試驗。對于黏稠瀝青一般采用加熱損失試驗。4)老化瀝青的老化是指瀝青在施工過程中長時間加熱，受自然環境中陽光、空氣、溫度和濕度的長期綜合作用，漸漸失去粘性、塑性，而變硬變脆的現象。老化使得瀝青的組分發生轉化，轉化的大致趨勢是：

油分→樹脂質→瀝青質→瀝青碳，似碳物老化后瀝青針入度降低、延度降低、軟化點升高、脆性增大、塑性減小，最終導致瀝青的技術性質變差。

瀝青老化的測定方法：（1）瀝青薄膜加熱試驗：樣50g；樣筒R140mm、H9.5-10mm；制成標準薄膜厚3.2mm薄膜；在標準薄膜烘箱加熱至163oC；加熱5h，測定質量損失。并測殘留物針入度、延度。

（2）瀝青旋轉薄膜加熱試驗：樣35g；樣筒R64mm、H140mm；加熱163oC；時間75min，測瀝青殘留物的針入度、黏度、延度及脆點的變化。針入度比＝老化后瀝青的針入度老化前瀝青的針入度旋轉薄膜加熱烘箱

某施工隊為瀝青路面材料加熱熬制石油瀝青，瀝青碎塊的平均尺寸為22

cm，并且工程量較大，加熱和保溫時間都比較長。施工后發現瀝青的塑性下降明顯，效果不好。【工程實例分析】【原因分析】

瀝青與空氣接觸會逐漸氧化，瀝青中逐漸形成高分子的膠團，使瀝青硬化，降低了柔韌性。溫度越高，時間越長，氧化越快。所以隨著時間的推移瀝青的塑性也隨之下降。【防治措施】

首先將瀝青碎塊破碎為10

cm以下，縮短熬制時間，當天熬制的瀝青應當天用完。（一）道路石油瀝青的技術標準

道路石油瀝青分為A級、B級、C級三個等級，按針入度劃分160、130、110、90、70、50、30號七個標號。分別適應于不同等級的公路及不同的路面結構層。路面選用瀝青材料時，各自的適用范圍應符合下表規定。瀝青等級適用范圍A級瀝青各個等級的公路，適用于任何場合和層次B級瀝青高速公路、一級公路瀝青下面層及以下層次、二級及二級以下公路的各個層次；用作改性瀝青、乳化瀝青、改性乳化瀝青、稀釋瀝青的基質瀝青C級瀝青三級及三級以下公路的各個層次道路石油瀝青的適用范圍

2.5石油瀝青的技術要求（二）道路用液體石油瀝青的技術標準

液體石油瀝青是指用汽油、煤油、輕柴油等溶劑將石油瀝青稀釋而成的瀝青產品，也稱輕制瀝青或稀釋瀝青。適用于透層、黏層及拌制冷拌瀝青混合料。液體石油瀝青按凝結速度而分為快凝、中凝、慢凝三個等級。根據使用目的與場所，可選用快凝、中凝、慢凝的液體石油瀝青，其質量應符合《公路瀝青路面施工技術規范》。液體石油瀝青宜采用針入度較大的石油瀝青，使用前按先加熱瀝青后加稀釋劑的順序，摻配煤油或輕柴油，經適當地攪拌、稀釋制成。摻配比例根據使用要求由試驗確定。液體石油瀝青在制作、儲存、使用全過程中必須通風良好，并有專人負責，確保安全。基質瀝青的加熱溫度嚴禁超過140℃，液體瀝青的儲存溫度不得高于50℃。

思考：怎樣劃分石油瀝青的牌號？牌號大小與瀝青主要技術性質之間的關系怎樣？

解：石油瀝青按針入度指標來劃分牌號，牌號數字約為針入度的平均值。

常用的道路石油瀝青的牌號與主要性質之間的關系是：牌號愈高，其粘性愈小(針入度越大)，塑性愈大(即延度越大)，溫度穩定性愈低(即軟化點愈低)。

注：嚴格地講，石油瀝青的牌號是按瀝青的針入度、延度和軟化點指標來劃分的。

思考模塊三

其他瀝青煤在隔絕空氣的條件下，經焦化、干餾得到的黏性液體稱為“焦油”。焦油再經進一步加工而得到黏稠液體或半固體的產品稱為“煤瀝青”。

煤瀝青(俗稱柏油)：主要是由煉焦和制造煤氣得到的高溫煤焦油再經加工而得到的瀝青。煤瀝青3.1

1、煤瀝青化學組分

煤瀝青的組成主要包括芳香族碳氫化合物及其氧、硫、氮衍生物的混合物。其主要化學元素有C、H、O、S和N。通常將煤瀝青分離為油分、樹脂，游離碳等幾個組分。

(1)游離碳。游離碳是高分子的有機化合物的固態微粒，不溶于任何有機溶劑，有足夠的穩定性，只有在高溫下才分解。

(2)樹脂。煤瀝青中的樹脂分為硬樹脂和軟樹脂兩種。

(3)油分。油分是液態碳氫化合物，類似于石油瀝青的油分，它能增加煤瀝青的流動性。

煤瀝青的表面活性比石油瀝青好，無論對酸性、堿性石料均有較好的黏結性。3.1.1煤瀝青的化學組分與結構

2、煤瀝青的結構

煤瀝青的結構和石油瀝青類似，也是一種復雜的膠體結構。其中，游離碳和硬樹脂組成的膠體微粒為分散相，油分為分散介質，軟樹脂為過渡性物質，它吸附在固態分散膠粒周圍，并逐漸向外擴散，膠粒溶于油分之中，使分散系組成穩定的膠體結構。

1、黏度

黏度表示煤瀝青的稠度。當煤瀝青組分中油分含量較少、固態樹脂及游離碳含量較多時，煤瀝青的黏度較大。煤瀝青的溫度穩定性和大氣穩定性較差，當溫度變化或“老化”時，其黏度也會顯著地變化。

2、蒸餾及蒸餾后殘渣的性質

為了預估煤瀝青在路面使用過程中的性質變化；在測定其原始黏度的同時，還必須測定煤瀝青在各餾程中所含餾分及其蒸餾后殘留物的性質。瀝青蒸餾試驗各餾分蒸餾的標準切換溫度為170℃、270℃、300℃。其中170℃以前的為輕油，170℃～270℃的為中油，270℃～300℃的為重油，300℃以后的殘留油為蒽油。在蒸餾出300℃前的油分后，再測定蒸餾后殘留物的軟化點、脆點等性質，以反映煤瀝青的溫度穩定性和“老化”速度。3.1.2煤瀝青的技術性質和技術要求

3、有害雜質的含量

(1)游離碳含量。游離碳在煤瀝青中能增加其黏度和熱穩定性，但含量過大時，會產生低溫脆裂，因此，在保證低溫塑性和高溫穩定性的條件下，對游離碳的含量應加以限制。

(2)酚含量。酚能溶于水，從而降低了路面的水穩性。同時酚有毒，對人類和牲畜有害，故酚在煤瀝青中的含量越少越好。

(3)萘含量。萘在低溫時易結晶析出，常溫下易升華，使煤瀝青產生假黏度而失去塑性，加快老化速度。此外，萘也有毒，故對其含量應加以限制。

(4)含水量。與石油瀝青一樣，煤瀝青中含有水分，會使煤瀝青在施工加熱時造成瀝青外溢，甚至引起火災事故。因此，煤瀝青中的含水量必須小于規范規定的數值。

因此，煤瀝青中的有害雜質的含量必須加以限制。

(1)煤瀝青的溫度穩定性差。煤瀝青是由較粗的分散系組成，樹脂的可溶性高，受熱容易軟化。

(2)煤瀝青的塑性較差。煤瀝青中含有較多的游離碳，降低了瀝青塑性，在使用時容易使路面開裂。

(3)煤瀝青的氣候穩定性差。

(4)煤瀝青有毒性和臭味。由于煤瀝青中含有酚、蒽、萘油等有毒成分，雖然防腐性好，但對人類、動植物均有害。

(5)煤瀝青與礦料的黏附性好。這是煤瀝青最大的優點。由于煤瀝青中含有較多的酸堿性物質，因此，不論對酸性石料還是堿性石料，煤瀝青均有較好的黏結性。煤瀝青與石油瀝青的異同點煤瀝青的技術要求

改性瀝青是指摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細的橡膠粉，或其他填料型外摻劑(改性劑)與瀝青混合均勻，或采取對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青的性能得以改善而制成的有機結合料。

改性瀝青的作用：提高高溫抗變形能力，增強瀝青路面的抗車轍性能；提高瀝青的彈性性能，改善其抗低溫和抗疲勞開裂性能；改善瀝青與礦料的黏附性；提高瀝青的抗老化能力，延長瀝青路面的壽命。概述改性瀝青3.2

改性劑是指在瀝青中加入的天然的或人工的有機或無機材料，可熔融分散在瀝青中，改善或提高瀝青路面性能(與瀝青發生反應或裏覆在集料表面上)的材料。

1、改性劑的種類

常用改性劑主要為高聚物，如樹脂類、橡膠類、熱塑性彈性體類等。3.2.1改性劑樹脂類高聚物橡膠類高聚物樹脂-橡膠共聚物(熱塑性彈性體)聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)聚乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)丁苯橡膠(SBR)氯丁橡膠(CR)丁腈橡膠(NBR)苯乙烯-戊二烯橡膠(SIR)乙丙橡膠(EPDR)苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SBS)苯乙烯-異戊二烯嵌段共聚物(SIS)改性瀝青常用的高聚物

2、改性劑的選擇

改性瀝青可根據改性的目的和要求選擇改性劑，具體參考如下：

(1)為提高瀝青的抗永久變形能力，宜選用熱塑性橡膠類熱塑性樹脂類改性劑。

(2)為提高瀝青的抗低溫開裂能力，宜選用熱塑性橡膠類、橡膠類改性劑。

(3)為提高瀝青的抗疲勞開裂能力，宜選用熱塑性橡膠類、熱塑性樹脂類改性劑。

(4)為提高瀝青的抗水損害能力，宜選用各類抗剝落劑改性劑。

1、熱塑性樹脂類改性瀝青

1)分類：樹脂類高聚物可分為熱塑性樹脂和熱固性樹脂兩類。用于瀝青改性的主要是熱塑性樹脂。最常用的是聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)。

2)特性：提高黏度，改善高溫耐流動性，同時增大韌性，從而改善瀝青的高溫性能。但對低溫性能的改善有時并不明顯。

2、橡膠類改性瀝青

1)分類：使用最多的橡膠類改性材料是丁苯橡膠(SBR)和氯丁橡膠(CR)，丁苯橡膠是世界上應用最廣泛的改性劑之一。

2)特性：低溫變形能力提高，韌度或韌性增大，高溫(施工溫度)黏度增大，針入度降低，軟化點升高。3.2.2常用聚合物改性瀝青的分類及其特性

3、熱塑性彈性體改性瀝青

1)分類：常用的熱塑性彈性體主要是苯乙烯嵌段共聚物，如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)和苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯(SIS)。其中SBS常用于路面瀝青混合料；SIS主要用于熱熔黏結料。目前，世界各國道路改性瀝青使用最多的是SBS改性瀝青。

2)特性：兼具有樹脂和橡膠的特性，所以它對瀝青性能的改善優于樹脂和橡膠改性瀝青。

4、天然瀝青改性瀝青

1)分類：通常可加的天然瀝青有湖瀝青(如特立尼達湖瀝青TLA)、巖石瀝青(如美國的Gilsonite)和海底瀝青(如BMA)等。

2)特性：加TLA的混合瀝青有良好的高溫穩定性及低溫抗裂性能，耐久性好；摻加巖石瀝青的有較好的抗剝離性、耐久性、高溫抗車轍、抗老化性。BMA可減薄到2cm，降低工程造價。

5、熱固性樹脂類改性瀝青

1)分類：熱固性樹脂品種有聚氨酯(PU)、環氧樹脂(EP)、不飽和聚酯樹脂(VP)等，其中環氧樹脂已成功用于配制改性瀝青。

2)特性：環氧樹脂改性瀝青的延伸性不好，但其強度很高，具有優越的抗永久變形能力、耐燃料油和潤滑油腐蝕的能力。熱固性樹脂由于造價較高以及重復使用困難等缺點，所以較少采用。

我國聚合物改性瀝青性能評價方法基本沿用了道路石油瀝青質量標準體系，增加了一些評價聚合物性能的指標，如彈性恢復、黏韌性和離析(軟化點差)等。

首先，根據聚合物類型將改性瀝青分為I、II、Ⅲ三類；其次，按照軟化點的不同，又將I、Ⅲ類聚合物改性瀝青分為A、B、C、D四個等級，將II類聚合物改性瀝青分為A、B、C三個等級，以適應不同的氣候條件。同一類型中的A、B、C或D主要反映基質瀝青標號及改性劑含量的不同，由A至D表現為改性瀝青針入度減小，黏度增加，即高溫性能提高，低溫性能下降。等級劃分以改性瀝青的針入度作為主要依據。3.2.3改性瀝青的技術要求指標單位SBS類(Ⅰ類)SBR類(Ⅱ類)EVA，PE類(Ⅲ類)Ⅰ-AⅠ-BⅠ-CⅠ-DⅡ-AⅡ-BⅡ-CⅢ-AⅢ-BⅢ-CⅢ-D針入度(25℃，100g，5s)0.1mm＞10080~10060~8030~60＞10080~10060~80＞8060~8040~6030~40針入度指數PI≥—－1.2－0.8－0.40－1.0－0.8－0.6－1.0－0.8－0.6－0.4延度(5℃，5cm/min)≥cm50403020605040—軟化點(TR&B)≥℃4550556045485048525660運動黏度①(135℃)≤Pa·s3閃點≥℃230溶解度≥%99—貯存穩定性②離析，48h軟化點差≤℃2.5—無改性劑明顯析出、凝聚彈性恢復(25℃)≥%55606570—黏韌性≥N·m—5—韌性≥N·m2.5TFOT(或RFOT)后殘留物質量變化≤%±1.0針入度比(25℃)≥—5055606550556050555860延度(5℃)≥cm30252015302010—注：①表中135℃運動黏度可采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)中“瀝青布氏旋轉黏度試驗方法(布洛克菲爾德旋轉黏度計法)”進行測定。若在不改變瀝青物理力學性質并符合安全條件的溫度下易于泵送和拌合，或經證明適當提高泵送和拌合溫度時能保證改性瀝青的質量，容易施工，可不要求測定。②貯存穩定性指標適用于工廠生產的成品改性瀝青。現場制作的改性瀝青對貯存穩定性指標可不作要求，但必須在制作后，保持不間斷的攪拌或泵送循環，保證使用前沒有沒有明顯的離析。聚合物改性瀝青的技術要求

目前，改性瀝青可用做排水或吸聲磨耗層及其下面的防水層；在舊路面上做應力吸收中間層，以減少反射裂縫；在重載交通道路的舊路面上加鋪薄或超薄的瀝青面層，以提高耐久性；在舊路面上或新建一般公路上做表面處治，以恢復路面使用性能或減少養護工作量。

SBS改性瀝青無論在高溫、低溫、彈性等方面都優于其他改性瀝青，所以我國改性瀝青的發展方向應該以SBS作為主要方向。3.2.4改性瀝青的應用和發展

乳化瀝青是石油瀝青與水在乳化劑、穩定劑等的作用下經乳化加工制得的均勻瀝青產品。將瀝青加熱至流動狀態，再經高速離心、攪拌及剪切等機械作用，使瀝青形成細小的微粒(2～5μm左右)，且均勻分散在含有乳化劑和穩定劑的水中，形成水包油(O/W)型瀝青乳液。

乳化瀝青的優缺點：用乳化青修筑的路面有節約能源、減少污染、便利施工、降低成本等優點。但穩定性稍差，乳化瀝青貯存期不宜超過6個月，否則易引起凝聚和分層，貯存溫度不宜低于0℃。概述乳化瀝青3.3

乳化瀝青主要由瀝青、乳化劑、水和穩定劑組成。

1、瀝青

瀝青是乳化瀝青的基本組分，它在乳化瀝青中的含量約占55%～70%(質量比)。用于制造乳化瀝青的瀝青，針入度多在(100～250)(1/10mm)之間。

瀝青材料的性能直接決定著乳化瀝青的成膜性能和路用性能的好壞。一般來說，相同油源和工藝的瀝青，針入度較大者易于形成乳液。

在選擇瀝青時，首先要考慮它的易乳化性。3.3.1乳化瀝青的組成材料

2、乳化劑乳化瀝青的性能在很大程度上依賴于乳化劑的性能，乳化劑在乳化瀝青中雖然只占千分之幾，但對乳化瀝青的形成卻起關鍵作用。

乳化劑是一種表面活性劑。

按其親水基在水中是否電離而分為離子型和非離子型兩大類。離子型乳化劑按其離子電性分為陰離子型、陽離子型、兩性離子型乳化劑。

用陽離子乳化劑制成的乳化瀝青穩定性好，在低溫、潮濕氣候條件下，施工不影響工程質量，而且路面成型較快。

3、水

水一般占乳化瀝青總量的(30～70)%。

水能溶解、潤濕、黏附其他物質，并起緩和化學反應的作用。

生產乳化瀝青所用的水應相當純凈，不宜太硬。4、穩定劑

穩定劑是為了防止已分散的瀝青乳液在儲存期內彼此凝聚，保證乳液具有良好的儲存穩定性和施工穩定性而加入的試劑。

穩定劑的類型有無機和有機穩定劑兩種。

無機穩定劑：常用的有氯化鈣、氯化鎂、氯化銨和氯化鉻。提高乳液的貯存穩定性。

有機穩定劑：常用的有聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、羧甲基纖維素鈉、糊精等。提高乳液的貯存穩定性和施工穩定性。

1、乳化劑降低界面張力的作用瀝青與水的表面張力相差較大，本來是不相溶的，盡管熱瀝青通過機械作用分散在水中形成瀝青乳狀液，但當液滴相互碰撞時，瀝青就會自動聚結。當加入乳化劑后，它能在瀝青與水的界面上形成定向排列，如圖所示，形成一層吸附層，從而降低了瀝青與水的界面張力。3.3.2乳化瀝青的形成機理乳化劑在瀝青與水界面上定向排列

2、界面膜的保護作用乳化劑在瀝青-水的界面上定向排列，在降低界面張力的同時，乳化劑的親油基分子在瀝青微滴周圍形成“界面膜”，如圖所示，此膜具有一定的強度，對瀝青微滴起著保護作用，使其在相互碰撞時不易聚結。當乳化劑用量最佳時，界面膜的強度最高，瀝青微滴聚結需要克服較大的阻力，從而保證瀝青-水體系的穩定性。乳化劑在瀝青微滴表面形成界膜

3、雙電層的穩定作用

瀝青-水界面上電荷層的結構，一般是擴散雙電層分布。雙電層由兩部分組成，第一部分為單分子層，基本上固定在界面上，這層電荷與瀝青微滴的電荷相反，此層稱為吸附層；第二部分由吸附層向外，電荷向水中擴散，此層稱為擴散層。由于每一瀝青微滴界面都帶相同電荷，并有擴散雙電層的作用，故水-瀝青體系成為穩定體系，如圖所示。瀝青乳液中瀝青-水界面上電荷層乳化劑形成的雙電子穩定層

乳化瀝青之所以能形成穩定的乳液，主要原因是：(1)乳化劑降低了瀝青與水的界面張力，抵制顆粒相互凝結；(2)界面膜的形成對瀝青微粒起了保護作用；(3)顆粒表面因帶有同性電荷，相互排斥，達到分散顆粒的作用。乳化瀝青形成穩定的乳液的原因

分裂是當乳化瀝青灑布到路面接觸集料以后，瀝青微粒聚集在集料的表面而形成連續的薄膜(如圖)的過程。只有當乳液中水分全部蒸發盡時，瀝青才能產生黏聚力。3.3.3乳化瀝青的分裂機理乳化瀝青中瀝青微滴形成瀝青薄膜的過程

瀝青乳液的分裂過程主要與下列因素有關：(1)水的蒸發作用；(2)集料的吸收作用；(3)乳液與集料的吸附作用；(4)集料物理-化學作用。乳化瀝青分裂過程的影響因素

乳化瀝青的施工方法：噴灑型(代號P)和拌和型(代號B)。

乳化瀝青按其分裂速度，可分為快裂、中裂和慢裂3種類型。乳化瀝青與礦料拌和后，在空氣中逐漸脫水，水膜變薄，瀝青微粒逐漸靠攏，乳化劑薄膜擠裂并形成連續的瀝青粘結膜層。成膜后的乳化瀝青具有一定的耐熱性、黏結性、抗裂性、韌性和防水性。

高溫條件下宜采用黏度較大的乳化瀝青，寒冷條件下宜使用黏度較小的乳化瀝青。3.3.4乳化瀝青技術標準

再生瀝青是已經老化的瀝青，經摻加再生劑后使其恢復到原來(甚至超過原來)性能的一種瀝青。

1、瀝青材料的老化

瀝青材料的老化是指瀝青材料在路面中受到自然因素(氧、光、熱和水等)的作用，隨時間而產生“不可逆”的化學組成結構和物理力學性能變化的過程。概述再生瀝青3.4

1)化學組分移行“化學沉淀法”將瀝青分離為瀝青質、氮基、第一酸性分、第二酸性分和鏈烷分等五個組分。

瀝青在路面中受到自然因素作用后，就會導致瀝青組分“移行”。也即瀝青質顯著增加，氮基和第一酸性分減少，第二酸性分稍有減少，鏈烷分變化很少，甚至幾乎沒有變化。

2)物理力學性質變化由于瀝青化學組分的移行，因而引起瀝青針入度變小、延度降低、軟化點和脆點升高等物理-力學性質的變化。表現為瀝青變硬、變脆、延伸性降低，導致路面產生裂縫、松散等破壞。2、瀝青材料的再生1)瀝青再生機理瀝青再生的機理的兩種理論：“相容性理論”和“組分調節理論”。2)瀝青化學組分調節再生劑必須是以氮基為主的物劑。3)瀝青再生劑再生劑應貯存在密閉的容器中，性能宜滿足下表的要求。檢驗項目RA-1RA-5RA-25RA-75RA-250RA-50060℃黏度mm2/s50~175176~900901~45004501~1250012501~3750037501~60000閃點℃≥220飽和分含量%≤30芳香分含量%實測記錄薄膜烘箱試驗前后黏度比≤3薄膜烘箱試驗后質量變化≤4，≥-415℃密度g/cm3實測記錄瀝青再生劑技術要求

泡沫瀝青是向高溫的普通針入度級瀝青中加入少量冷水，使瀝青表面積大大增加，體積膨脹數倍至數十倍，然后在1

min內瀝青又恢復原狀的這種膨脹成泡沫的瀝青。

泡沫瀝青多與水泥一起作為穩定劑，應用于瀝青路面的冷再生工程。概述泡沫瀝青3.5新型瀝青3.6

1、彩色瀝青

彩色瀝青是彩色瀝青混凝土的重要材料，它直接決定了瀝青路面的高溫穩定性、低溫抗裂性等，它用量的多少也直接影響著路面抗滑性能和施工和易性。為了保證成品混凝土的色彩飽滿、亮麗，彩色，瀝青還必須盡量降低自身顏色深度。新型瀝青3.6

2、溶劑瀝青

作為一種新型瀝青材料，其有機溶劑揮發并與空氣中的物質形成水化物，減少了對環境的污染。該溶劑瀝青與礦料的裹附性較好，具有很強的黏結力，與礦料的拌和狀態效果較好。與乳化瀝青相比拌和時不需要外加水潤濕礦料表面，拌和工藝簡單便于控制。道路建筑材料

單元六瀝青材料課程思政元素：

“中國制造”價值引領：正所謂“人不可貌相，海水不可斗量”

“其貌不揚”的“黑”石油瀝青給人類創造了舒適的交通環境

“中國制造”的具有各種特殊功能的新型瀝青備受世界青睞！

知識目標?了解煤瀝青、改性瀝青和乳化瀝青的技術性能及其應用?熟悉石油瀝青的組成結構(技術性質和技術標準?掌握石油瀝青三大技術指標的測試方法，能根據技術指標做出正確評價能力目標?能根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》對石油瀝青相關技術指標進行檢測，并依據《公路瀝青路面施工技術規范》對所測定的技術指標進行正確評定和合理選用瀝青?能夠規范填寫實驗原始記錄，并獨立出具相關試驗報告模塊四

瀝青材料性能檢測4.1瀝青針入度試驗(JTGE20T0604-2011)(一)目的與適用范圍本方法適用于測定道路石油瀝青、聚合物改性瀝青針入度以及液體石油瀝青蒸餾或乳化瀝青蒸發后殘留物的針入度，以0.1mm計。其標準試驗條件為溫度25℃，荷重100g，貫入時間5s。4.1瀝青針入度試驗(二)儀器設備

針入度儀、

標準針、盛樣皿、恒溫水槽、溫度計、盛樣皿蓋、計時器(精度為0.1s)、三氯乙烯、電爐或砂浴、石棉網、金屬鍋或瓷把坩堝等。瀝青針入度儀恒溫水槽標準針(三)瀝青(原材料)檢驗要求瀝青應有質量證明單進料≤500t為一批，每批均應進行3大指標檢測。檢驗結果有一項不合格或與質量證明單指標相差較大，則應每車取樣進行檢驗生產用瀝青每班應進行3大指標檢測初次使用的瀝青應進行全套檢驗，常用瀝青應每年進行一次全套檢驗檢驗方法按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)瀝青材料應按不同品牌、不同標號分別儲存非使用期內瀝青的儲存溫度不得超過100℃；使用期內瀝青溫度宜在130℃~175℃瀝青材料不得采用明火直接加熱，當采用導熱油加熱工藝時，導熱油熱溫度不得超過瀝青最高允許加熱溫度50℃瀝青取樣器瀝青盛樣桶1、按規定的方法準備試樣。2、按試驗要求將恒溫水槽調節到要求的試驗溫度25℃或15℃、30℃(5℃)，保持穩定。3、將試樣注入盛樣皿中，試樣高度應超過預計針入度值10mm，并蓋上盛樣皿，以防落入灰塵。盛有試樣的盛樣皿在15℃～30℃室溫中冷卻不少于1.5h(小盛樣皿)、2h(大盛樣皿)或3h(特殊盛樣皿)后移入保持規定試驗溫度±0.1℃的恒溫水槽中，并應保溫不少于1.5h(小盛樣皿)、2h(大試樣皿)或2.5h(特殊盛樣皿)。4、調整針入度儀使之水平。檢查針連桿和導軌，以確認無水和其他外來物，無明顯摩擦。用三氯乙烯或其他溶劑清洗標準針，并拭干。將標準針插入針連桿，用螺釘固緊。按試驗條件，加上附加砝碼。(四)試驗準備1、取出達到