沥青基础知识.docx
《沥青基础知识.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《沥青基础知识.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
沥青基础知识
沥青基础知识
一、石油沥青的技术性质
1、粘滞性：
沥青是一种典型的感温性材料，不同温度下表示出不同的粘滞性。
⑴针入度：
是在规定的温度（25C）条件下，以规定质量（ioog）的标准针经过规定时间（5s）贯入沥青试样的深度，以0.1mm计。
计作P>25C.ioog,5s
针入度值愈大，表示沥青愈软，是测定沥青稠度的一种指标，稠度高的沥青，其粘度也就愈高。
还用于沥青标号的划分。
⑵软化点：
测定采用环球法，在规定的加热升温速度（5C/min）和环境下加热，沥青下垂至规定距离，此时的温度就是软化点。
2沥青延性：
是指当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，是表示沥青内部凝聚力----内聚力的一种量度。
温度为15C，拉伸速度一般为
5cm/min。
3、沥青感温性：
在不同温度下，沥青粘度随温度的改变而产生一定的改变，呈现出明显的状态变化，这种随温度的改变产生粘度变化的特点，称为沥青的感温性。
用针入度指数来表示。
针入度指数愈大，表明沥青对温度的敏感性愈小；反之，则愈大。
一般宜选用PI为-1----+1的沥青作为路用沥青。
4、粘附性：
粗的集料采用沸煮法，细的集料采用水浸法。
对附着性等级的评定：
优-----差对
应于v--iv--山--n--I
改善粘附性的三个方法：
1用石灰水裹覆集料；②用水灰（或水泥）替代一部分矿粉；---不超过总量的2%（优先选择方法）③用抗剥落剂。
二、沥青适用的气候分区
I级区划：
1（高温炎热）
--2—3—4
（温度凉爽）
U级区划：
1（冬季寒冷）
--2
—3—4
（冬季温暖）
山级区戈卩：
1（降雨量多）
--2
—3—4
（降雨量少）
数字越少说明考验越高（严格）
，＜2
的说明需要强调，>3的要求不高
三、沥青混合料的技术性质和技术标准
1、分类：
⑴按级配划分①连续级配一AC（沥青砼）；②间断级配一SMA③开级配一AM沥青碎石）
⑵按空隙率划分①密实式沥青混合料：
用AC表示。
将剩余空隙率在3%---6%范围之间的称为AC-1型沥青砼，而将剩余空隙率在4%---10%范围之间的称为AC-H型沥青砼，②连续半开级配沥青混合料：
剩余空隙率在10%范围之间的称为沥青碎石，③开级配沥青混合料：
剩余空隙率大于15%为排水式沥青磨耗层混合料，以OGF（表示。
⑶按矿料的最大粒径分类：
1特粗式沥青混合料一矿料的最大粒径为；
2粗粒式沥青混合料一矿料的最大粒径为26.5mm和31.5mm；
3中粒式沥青混合料一矿料的最大粒径为16mm和19mm；
4细粒式沥青混合料一矿料的最大粒径为13.2mm和16mm；
5砂粒式沥青混合料一矿料的最大粒径为4.75mm。
四、沥青混合料的技术指标
⑴稳定度；⑵流值；⑶空隙率；⑷饱和度；⑸残留稳定度；⑹车辙指标。
沥青和沥青混合料试验检测方法
第一节沥青材料试验检测方法
对于道路石油沥青，需检验针人度、
延度、软化点、闪点、溶解度、含腊量、
密度以及薄膜加热试验后的质量损失、针
人度比、延度。
现将各指标的检测方法分别叙述。
一、沥青针入度试验方法
针人度试验是国际上经常用来测定粘稠（固体、半固体）沥青稠度的一种方法，通常稠度高的沥青，针人度值愈小，表示沥青愈硬；相反稠度低的沥青，针人度值愈大，表示沥青愈软。
我国现行标准是以针人度为等级未划分沥青的标号。
1•目的和适用范围
（1）沥青的针人度是在规定温度和时间内，附加一定质量的标准针垂直贯人试样的深度。
以0.1mm表示。
（2）非经注明，标准针、针连杆与附加法码的总质量为100g±0.05g,试验温度为25C，针人度贯人时间为5s。
根据需要如采用其他试验条件时，应在试验结果中注明。
（3）本方法适用于测定道路石油沥青、液体石油沥青蒸馏或乳化沥青蒸发后残留物的针入度。
2•仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料：
（1）针入度仪，凡能保证针和针连杆
在无明显摩擦下垂直运动：
并能指示针贯人深度准确至0.1mm的仪器均可使用。
针和针连杆组合件总质量为50g±0.05g,另
附50g±0.05g砖码一只，以供试验时适合总质量1oog±0.05g的需要。
仪器设有放置平底玻璃保温皿的平台，并有调节水平的装置，针连杆应与平台相垂直。
仪器设有针连杆制动按钮，使针连杆可自由下
落。
针连杆易于装卸，以便检查其质量。
仪器还设有可自由转动与调节距离的悬臂，其端部有一面小镜或聚光灯泡，借以观察针尖与试样表面接触情况。
当为自动
针入度仪时，基本要求与此项相同，但应附有对计时装置的校正检验方法，以经常
校验。
（2）标准针由硬化回火的不锈钢制
成，洛氏硬度HRC50-60，表面粗糙度
Ra0.2g--Ra0.23口，针及针杆总质量2.5g土0.05g，针杆上打印有号码标志。
针应设有固定用装置盒
（筒），以免碰撞针尖，每根针必须附有计量部门的检验单，并定期进行检验。
（3）盛样皿：
金属制，圆柱形平底；
小盛样皿的内径55mm，深35mm（适用于针人度小于200）；大盛样皿内径70mm，深45mm（适用于针人度200-350）;对针人度大于350的试样需使用特殊盛样皿，其深度不小于60mm,，试样体积不少于125mL。
（4）恒温水浴：
容量不少于10L，控制温度土0.「C。
水中应备有一带孔的搁板（台），位于水面下不小于1mm，距水浴底不少于50mm处。
（5）平底玻璃皿：
容量不少于1L，深度不少于80mm。
内设有一不锈钢三脚支架，能使盛样皿稳定。
（6）温度什：
（0-50）C，分度0.1C。
（7）秒表：
分度0.1s。
（8）盛样皿盖：
平板玻璃，直径不小
于盛样皿开口尺寸。
（9）溶剂：
三氯乙烯等
（10）其他：
电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷把坩蜗等。
3•方法与步骤
（1）准备工作
1将试样注入盛样皿中，试样高度应超过预计针人度值10mm，并盖上盛样皿，以防落入灰尘。
盛有试样的盛样皿在（15-30）°C室温中冷却1-1.5h（小盛样皿）、1.5-2h（大盛样皿）或2-2.5h特殊盛样皿）后，移人保持规定试验温度土0.1C的恒温水浴中1-1.5（小盛样皿）、1.5-2h
（大试样皿）或2-2.5h特殊盛样皿）。
2调整针人度仪使之水平。
检查针连杆和导轨，以确认元水和其他外来物，元明显摩擦。
用三氯乙烯或其他溶剂清洗标准针，并拭
干。
将标准针插入针连杆，用螺丝固紧。
按试验条
件，加上附加法码。
（2）试验步骤
1取出达到恒温的盛样皿，并移人水温控制在试验温度土0.1C（可用恒温水浴中的水）的平底玻璃皿中的三脚支架
上，试样表面以上的水层深度不少于10mm。
2将盛有试样的平底玻璃皿置于针人度仪的平台上，慢慢放下针连杆，用适当位置的反光镜或灯光反射观察，使针尖恰好与试样表面接触。
拉下刻度盘的拉
杆，使与针连杆顶端轻轻接触，调节刻度盘或深度指示器的指针指示为零。
3开动秒表，在指针正指5s的瞬间，用手紧压按钮，使标准针自动下落贯人试样，经规定时间，停压按钮使针停止移动。
注：
当采用自动针人度仪时，计时与标准针落下贯人试样同时开始，至5s时
自动停止。
4拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端接触，读取刻度盘指针或深度指示器的读数，精确至0.5。
5同一试样平行试验至少3次，各
测试点之间及与盛样皿边缘的距离不应少于10mm。
每次试验后应将盛有盛样皿的平底玻璃皿放人恒温水浴，使平底玻璃皿中水温保持试验温度。
每次试验应换一根干净的标准针或
将标准针取下，用蘸有三氯乙烯溶剂的棉花或布揩净，再用干棉花或布擦干。
3测定针人度大于200的沥青试样时，至少用3支标准针，每次试验后将针留在试样中，直至3次平行试验完成后，才能将标准针取出。
4.报告
同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在下列允许偏差范围内时，计算3次试验结果的平均值，取至整数作为针人度试验结果，以0.1mm为单
位。
针人度（0.1mm）允许差值（0.1mm）
0-49
2
50-149
4
150-249
6
250-349
10
>350
14
5•精密度或允许差
（1）当试验结果小于
50（0.1mm）
时，重复性试验精度的允许差为2（0.1mm），再现性试验精度的允许差为4
（0.1mm）。
（2）当试验结果等于或大于50
（0.1mm）时，重复性试验精度的允许差为平均值的4%,再现性试验精度的允许差为平均值的8%。
6•注意事项
（1）试验的精密度和允许差规定是非常重要的项目，本法对精度的规定尽量按国际上通行的采用重复性和再现性的表示方法。
重复性试验是指短期内，在同一试验室由同一个试验人员、采用同一仪
器、对同一试样、完成两次以上的试验操作，所得试验结果之间的误差应不超过规定的允许差；再现性试验是指在两个以上不同的试验室，由各自的试验人员采用各自的仪器，按相同的试验方法对同一试样分别完成试验操作，所得的试验结果之间的误差亦不应超过规定的允许差。
但一个样品某次试验结果的获得是同时进行几次试验（如针人度同时扎三针）通常以几次平行试验的平均值作为试验结果。
试验方法一般均规定几次试验结果的允许误差，它并不属于重复性试验。
这里平行试验的允许差是检验这一次试验的精确度，是对试验方法本身的要求，其重复性和再现性试验的允许值与作为一次试验取2-3个平行试验的差值含义不同，它是多次试验的结果，即平均值之间的允许差，故要求更为严格。
重复性和再现性试验只有在需要时（如仲裁试验）才做。
重复性试验往往是对试验人员的操作水平・、取样代表性的检验，再现性则同时检验仪器设备的性能，通过这两种试验检验试验结果的法定效果，如试验结果不符合精确度要求时，试验结果即属无效。
（2）针人度试验属于条件性试验，因此试验时要注意其条件。
针人度的条件有三项，分别为温度、时间和针质量，这三项要求不一样，会严重影响结果的正确性。
试验时要定期检验标准针，尤其不能使用针尖被损的标准针，在每次试验时，均应用三氯乙烯擦试标准针。
同时要严格控制温度，使其满足精度要求。
（3）影响沥青针人度测定值的一个非常重要的步骤就是标准针与试样表面的接触情况。
在试验时，一定要让标准针刚接触试样表面；试验时可将针人度仪置于光线照射处，从试样表面观察标准针的倒影，而后调节标准针升降，使标准针与其倒影刚好接触即可。
（4）将沥青试样注人试皿时，不应留有气泡，若有气泡，可用明火将其消掉，以免影响结果的正确性。
7.当量软化点及当量脆点确定方法
（1）目的和适用范围
1本试验通过三个以上温度的针人
度试验求取针人度指数PI、当量软化点
T800、当量脆点T1.2的方法。
2本方法用以评价道路石油沥青的温度感应性，预估沥青的高温抗车辙能力及低温抗裂性能。
3用本方法评定橡胶或聚合物改性沥青的改性效果时，仅适用于均匀混合的样品。
（2）仪器设备
与沥青针人度试验（T0604-93）相同。
（3）试验步骤
1按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052-3）规定的沥青针人度试验方法准备沥青试样）
2在15C、25C、30C温度条件下分
别测定沥青的针人度，当沥青较稀在30C条件下测定沥青的针入度有困难时，可测定沥青的5'C针人度。
（4）计算
沥青的针人度指数PI按下列步骤确
疋：
a.由三个以上温度的针人度值的针人度与温度的对数关系求取针入度温度指数A。
b.确定沥青的针入度值PI
C.确定沥青的当量软化点T800
d.确定沥青的当量脆点
（5）报告
应报告试验温度及对应的针人度，由
此求得的针人度指数PI、当量软化点T800、当量脆点T1.2，以及回归的直线相关系数。
二、沥青延度试验方法
沥青的延性是当沥青受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能，通常是用延度作为条件延性指标来表征。
我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中道路用石油沥青技术要求
（JTJ552-93中的T0671）规定，对中）轻交通量道路石油沥青，为试验温度为25C、拉伸速度为5土0.25）cm/min条件下延度；对重交通量道路石油沥青，为试验温度为15C、拉伸速度为（5土0.25）cm/min条件下延度。
关于延度对路用性能关系，是众所关注但又有争议的课题，目前已有一些关于沥青在15C（或更低）温度的延度值与沥青路面抗开裂能力相关性的研究报告，但仍存在不同的观点，如含蜡量增加会使沥青延度值相对降低等。
1•目的和适用范围
（1）沥青的延度是规定形状的试样在规定温度下，以一定速度受拉伸至断开时的长度，以cm表示。
（2）试验温度与拉伸速率根据有关规定采用，通常采用的试验温度为25C或15C。
非经注明，拉伸速度为（5土0.05）cm/min。
当低温时采用（1土0.05）cm/min拉伸速度时，应在报告中注明。
（3）本方法适用于测定道路石油沥青、液体沥青蒸馏残留物和乳化沥青蒸发残留物等材料的延度。
2.仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料：
（1）延度仪：
将试件浸没于水中，能保持规定的试验温度及按照规定拉伸速度拉伸试件且试验时无明显振动的延度仪均可使用。
（2）试模：
黄铜制，由两个端模和两个侧模组成，试模内侧表面粗糙度Ra0.2；_m
（3）试模底板；玻璃板或磨光的铜
板、不锈钢板（表面粗糙度Ra0.2m）。
（4）恒温水浴：
容量不少于10L，水温精度土0.1C，水浴中设有带孔搁架，搁架距底不得少于50mm。
试件浸人水中深度不小于100mm。
（5）温度计：
（0-50）C，分度0.1C。
（6）砂浴或其他加热炉具）
（7）甘油滑石粉隔离剂（甘油与滑石粉的质量比2：
1。
（8）其他：
平刮刀、石棉网、酒精、食盐等。
3•方法与步骤
（1）准备工作
1将隔离剂拌和均匀，涂于清洁干燥的试模底板和两个侧模的内侧表面，并将试模在试模底板上装妥。
2将沥青试样仔细自模的一端至另
一端往返数次缓缓注入模中，最后略高出试模、灌模时应注意勿使气泡混人。
3试件在室温中冷却34-40min,然后
置于规定试验温度±）.1C的恒温水浴中；保持30min后取出，用热刮刀刮除高出试模的沥青，使沥青面与试模面齐平。
沥青的刮法应自试模的中间刮向两端，且表面
应刮得平滑。
将试模连同底板再浸人规定试验温度的水浴中1-1.5h.
4检查延度仪延伸速度是否符合规定要求，然后移动滑板使其指针正对标尺的零点。
将延度仪注水，并保温达试验温度±）.5Co
（2）试验步骤
1将保温后的试件连同底板移人延度仪的水槽中，然后将盛有试样的试模自玻璃板或不锈钢板上取下，将试模两端的孔分别套在滑板及槽端固定板的金属柱
上，并取下侧模。
水面距试件表面应不小于25mm。
2开动延度仪，并注意观察试样的延
伸情况。
此时应注意，在试验过程中，水温应始终保持在试验温度规定范围内，且
仪器不得有振动，水面不得有晃动。
当水槽采用循环水时，应暂时中断循环，停止水流。
在试验中，如发现沥青细丝浮于水面或沉人槽底时，则应在水中加入酒精或食盐，调整水的密度至与试样相近后，重新试验。
3试件拉断时，读取指针所指标尺上的读数，以cm表示。
在正常情况下，试件延伸时应成锥尖状，拉断时实际断面接近于零。
如不能得到这种结果，则应在报告中注明。
4.报告
同一试样，每次平行试验不少于3个,如3个测定结果均大于100cm，试验结果记作>l00cm;特殊需要也可分别记录实测值，如3个测定结果中，有1个以上的测定值小于100mm时，若最大值或最小值与平均值之差满足重复性试验精度要求，则取3个测定结果的平均值的整数作为延度试验结果；若平均值大于100cm，记作>100cm;若最大值或最小值与平均值之差不符合重复性试验精度要求时，试验应重新进行。
5.精密反或允许差
当试验结果小于100cm时，重复性试验精度的允许差为平均值的20%;再现性试验精度的允许差为平均值的30%o
6•注意事项
（1）在浇涛试样时，隔离剂配置要适当，以免试样取不下来，对于粘结在玻璃上的试样，应放弃。
在试模底部涂隔离剂时，不易大多，以免隔离剂占用试样部分体积，冷却后造成试样断面不合格，影响试验结果。
（2）在灌模时应使试样高出试模，
以免试样冷却后欠模。
（3）对于延度较大的沥青试样，为了便于观察延度值，延度值窿部尽量采用白色衬砌。
（4）在刮模时，应将沥青与试模刮为齐平，尤其是试模中部，不应有低凹现象。
三、沥青软化点试验方法
沥青材料是一种非晶质高分子材料，它由液态凝结为固态，或由固态熔化为液态、没有敏说的固化点或液化点，通常采用条件的硬化点和滴落点来表示。
沥青材料在硬化点至滴落点之间的温度阶段时，是一种沾滞流动状态。
在工程实用中为保证沥青不致由于温度升高而产流动的状态，因此取液化点与固化点之间温度间隔的87.2%作为软化点。
软化点的数值随
采用仪器不同而异，我国现行规范试验法是采用环与球软化点法。
软化点是沥青达到规定条件粘度时的温度，所以软化点既是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是沥青粘性的一种量度。
1目的和适用范围
（1）沥青的软化点是试样在规定尺寸的金属环内，上置规定尺寸和质量的钢球，放于水（或甘油）中，以（5±）.5）C/min的速度加热，至钢球下沉达规定距离（25.4mm）时的温度，以°C表示。
（2）本方法适用于测定道路石油沥青、煤沥青、液体石油沥青和乳化沥青蒸发后残留物等材料的软化点。
2•仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料：
（1）软化点试验仪，由下列附件组成：
1钢球：
直径9.53mm，质量（3.5土
0.05）g。
2试样环：
黄铜或不锈钢等制成。
3钢球定位环：
黄铜或不锈钢制成。
4金属支架：
由两个主杆和三层平行
的金属板组成。
上层为一圆盘，直径略大于烧杯直径。
中间有一圆孔，用以插放温度计：
中层板板上有两个孔，准备放置金属环，中间有一小孔可支持温度计的测温端部。
一侧立杆距环上面51mm处刻有水高标记。
环下面距下层底板为25.4mm，
而下底板距烧杯底不少于12.7mm，也不得大于19mm。
三层金属板和两个主杆由两螺母固定在一起。
5耐热玻璃烧杯：
容量800-1000mL，直径不少于86mm，高不少于120mm。
3温度计：
0-80C，分度0.5C。
（2）环夹：
由薄钢条制成，用以夹持金属环，以便刮平表面。
（3）装有温度调节器的电炉或其他加热炉具（液化石油气、天燃气等）。
（4）试样底板：
金属板（表面粗糙度应达Ra0.8um）或玻璃板。
（5）恒温水槽）
（6）平刮刀。
（7）甘油滑石粉隔离剂（甘油与滑
石粉的比例为质量比2：
1）
（8）新煮沸过的蒸馏水。
（9）其他：
石棉网。
3.方法与步骤
（1）准备工作
将试样环置于涂有甘油滑石粉隔离剂的试样底板上，将准备好的沥青试样徐徐注入试样环内至略高出环面为止。
如估计试样软化点高于120C，则试样环和试样底板（不用玻璃板）均应预热至80-100Co试样在室温冷却30min后，用环夹夹着试样杯，并用热刮刀刮除环面上的试样，务使与环面齐平。
（2）试验步骤
1试样软化点在80C以下者：
a将装有试样的试样环连同试样底板置于装有（5土0.5）C的保温槽冷水中至少15min；
同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中。
b.烧杯内注入新煮沸并冷却至5C的蒸馏水，水面略低于立杆上的深度标记。
c.从保温槽水中取出盛有试样的试
样环放置在支架中层板的圆孔中，套上定
位环；然后将整个环架放人烧杯中，调整
水面至深度标记，并保持水温为（5土
0.5）C。
、注意，环架上任何部分不得附有气泡。
将0-80C的温度计由上层板中心孔垂直插入，使端部测温头底部与试样环下面齐平。
d.将盛有水和环架的烧杯移至放有石棉网的加热炉具上，然后将钢球放在定位环中间的试样中央，立即加热，使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升（5土0.5）C。
注意，在加热过程中，如温度上升速度超出此范围时，则试验应重
做。
e.试样受热软化逐渐下坠，至与
下层底板表面接触时，立即读取温度，至
0.5Co
2试样软化点在80C以上者：
a将装有试样的试样环连同试样底板置于装有（32土1）C甘油的保温槽中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于甘油中。
b.在烧杯内注入预先加热至32C的
甘油，其液面略低于立杆上的深度标记。
c.从保温槽中取出装有试样的试样环按上述
（1）的方法进行测定，读取温度
至1Co
4.报告
同一试样平行试验两次，当两次测定值的差值符合重复性试验精度要求时，取其平均值作为软化点试验结果，准确至
0.5Co
5.精密度或允许差
（1）当试样软化点小于80C时，重复性试验精度的允许差为1C,再现性试验精度的允许差为4C。
（2）当试样软化点等于或大于80C时，重复性试验精度的允许差为2C,再现性试验精度的允许差为8Co
四、沥青材料的热致者化试验方法沥青在路面施工时，需要在空气介质中进行加热，热能加速沥青分子的运动，除了引起沥青的蒸发外，并能促进沥青化学反应的加速，最终导致沥青技术性能降低。
尤其是在施工加热时，由于有空气中的氧参与共同作用，可使沥青性质产生严重的劣化。
路面建成后，沥青长期裸露在现代工业环境中，仍经受日照、降水、气温变化作用，使沥青路面进一步恶化。
目前，采用现代技术修筑的高等级沥青路面要求具有很大的耐用周期，因此对沥青材料的耐久性，亦提出了更高的要求。
由于路面施工加热导致沥青性能变化的评价，我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（611-93）规定，对中、轻交通量道路用石油沥青，应进行蒸发损失试验，对重交通量道路用石油沥青应进行薄膜加热试验。
（一）沥青蒸发损失试验
1.目的和适用范围
（1）沥青蒸发损失是试样在规定条件下，加热并保持一定时间后质量的损失，以百分率表示。
非经注明，沥青试样为50g，保持受热时间为5h，温度为
163Co
（2）本方法适用于测定石油沥青材料的蒸发损失试验。
（3）蒸发损失后的残留物应进行针人度试验，并计算残留物针人度占原试样针人度的百分率。
根据需要也可进行残留物的延度、软化点等其他试验，以评定沥青受热时性质的变化。
2.仪具与材料
本试验需要下列仪具与材料：
（1）烘箱：
内部尺寸不少于330mmx330mm，装有温度自动调节器，灵敏度不低于土「C。
箱内安装有一个直径大于250mm的转盘，中心由一垂直轴悬挂于烘
升级会员 