蜡：饱和分和芳香分，以丁酮—苯为脱蜡剂，低温分离可确 定含蜡量。
2、胶体结构
（1）溶胶型结构 （2）溶-凝胶型结构 （3）凝胶型结构
按沥青质含量 少 适中 多
b) 沥青胶体结构示意图 a)溶胶型结构； b) 溶-凝胶型结构；
a)
c) c)凝胶型结构
三、沥青气候分区及确定方法
依据JTG F40-2004《沥青路面施工技术规 范》
• 划分沥青的胶体结构： PI＜-2者，属溶胶型沥青 PI= -2～+2之间者，属溶-凝胶型沥青
PI＞+2者，属凝胶型沥青
• 划分沥青的胶体结构使用诺模图 测定三个不同温度15℃、25℃、30℃或5℃的针入度值。
当量软化点T800——高温 当量脆点T1.2——低温
（3）脆点
• • • 沥青材料在低温下受到瞬时荷载时常表现为脆性破坏，沥 青脆性的测定极为复杂。 目前测试方法：采用弗拉斯（Fraass）脆点。 拉斯脆点试验原理：将沥青试样在一个标准的金属薄片上 摊成薄层，将其置于脆点仪内并使其稍稍弯曲。当以1℃/min 的速度降温时，沥青薄膜的温度随之逐渐降低，当降至某一
6
石油沥青三组分分析法的各组分性状
性状
外观特征
组分
平均 分子量
碳氢比 /原子比
含量 /%
物化特征
油分
淡黄透明液体
200～700
0.5 ～0.7
45 ～60
几乎可溶于大部分有机溶剂， 具有光学活性，常发现有荧 光 ， 相 对 密 度 约 0.910 ～ 0.925 温度敏感性高，溶点低于 100℃，相对密度大于1.000
我国现行方法规定测定25℃下的相对密度。
沥青15℃密度与25℃相对密度之间的换算公式： 沥青与水的相对密度(25/25℃)= 沥青的密度(15℃)×0.996 沥青混合料配合比设计要求使用25℃的相对密度。
18
试验目的：①供沥青贮存时体积与质量换算用； ②用以计算配合比。 主要试验仪具 比重瓶：玻璃制，瓶塞中间有一个垂直孔，
沥青的粘度是沥青首要考虑的技术指标之一。 沥青绝对粘度的测定方法精密度要求高，操作复杂，不 适于作为工程试验，因此，工程中通常采用条件粘度反映沥 青的粘性。 针入度（适应粘稠石油沥青）▲ 条件粘度 粘度（适应液体石油沥青）
针入度
1）针入度的定义
针入度——在规定温度条件 下，以规定质量的标准针 经过规定的时间贯入沥青 试样的深度。 单位：0.1mm。 规定温度：25℃

1）意义 沥青针入度指数——评价沥青技术性质的一个重要指标， 既可以反映沥青的感温性，又可以划分沥青的胶体结构。

2）公式 PI是P.Ph.普费（Pfeifer）和F.M.范· 杜尔马尔（Van Doormaal）等提出的一种评价沥青感温性的指标。
研究观点：沥青针入度值的对数（lgP）与温度（T）具有
< 20
1. 第一个数字代表高温分区： 采用最近30年内年最热月的平均日最高气温的平均值作为 反映高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子。 2. 第二个数字代表低温分区： 采用最近30年内的极端最低气温作为反映路面温缩裂缝的 气候因子。 如1-3，1——代表高温区，属夏炎热区 3——代表低温区，属冻冷区 3. 第三个数字代表雨量区： 如1-3-2，1，3——意义同上 2——代表雨量区，属湿润区 由温度和雨量组成的气候分区（略）
沥青路面使用性能温度气候分区
四、石油沥青的技术性质
☼1.物理常数 ☼2.粘滞性 ▲ ☼3.延性 ▲ ☼4.温度敏感性 ▲ ☼5.耐久性 ▲ ☼6.安全性 ☼7.其他性质
17
1.物理常数
（1）密度——在规定温度条件下，单位体积的质量。
单位：kg/m3或 g/cm3。 我国现行试验方法规定测定15℃下沥青密度。 （2）相对密度——在规定温度下，沥青质量与同体积水质量 之比。
其中，T为试验温度，v为拉伸速度。 通常采用试验条件： 温度15℃，拉伸速度5cm/min。

（3）测定延度的意义
沥青延度与其流变特性、胶体结构和化学组分等有着密切
的关系。研究表明：
• 随着沥青胶体结构发育成熟度的提高，含蜡量的增加，
以及饱和蜡和芳香蜡的比例增大等，都会使沥青的延度值相对 降低。
• 沥青延度越大，其塑性变形越大，有利于低温变形。
树脂
红褐色粘稠 半固体
800～3000
0.7 ～0.8
15 ～30
沥青 质
深褐色固体 微粒
1000 ～5000
0.8 ～1.O
5～30
加热不熔化，分解为硬焦炭， 使沥青呈黑色，相对密度 1.100～1.500
（2）四组分分析法 （五组分） 是将石油沥青分离为：饱和分、芳香分、胶质和沥青质。
石油沥青按四组分分析法所得各组分的性状如下表：
温度时，沥青薄膜在规定弯曲条件下会出现一个或多个裂缝
，此时的温度即为沥青的脆点。
前面述了石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。 表征这三项性质的三大指标为： 针入度、延度、软化点 是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标。
5.耐久性
（1）影响因素
沥青材料在施工时需要加热，工程完成投入使用过程中
又要长期经受大气、日照、降水、气温变化等自然因素的 作用而影响耐久性。 （2）沥青的老化 1）定义：在上述因素的综合作用下会产生不可逆的化学变
化，而导致工程性能逐渐劣化的过程称为老化。
2）评价方法：采用蒸发损失试验和薄膜加热试验。 （沥青试样在160℃条件下，加热蒸发5h）
2
三、分类
天然沥青：石油在自然条件下，长时 间经受地球物理因素作用形成的产物 地沥青 石油沥青：石油经各种炼制工艺加工而
沥青
焦油沥青
得的沥青产品 煤沥青：煤经干馏所得的煤焦油，经 再加工后得到煤沥青 页岩沥青：页岩炼油工业的副产品
3
10.2
石油沥青 ▲
一、石油沥青的生产工艺概述
二、石油沥青的组成和结构
2.按照设计低温分区指标，二级区划分为4个区
低温气候区 1 2 冬寒区 3 冬冷区 4 冬温区
气候区名称 冬严寒区 年极端最低 气温 ℃
<-37.0
-37.0～-21.5
-21.5～-9.0
>-9.0
3.按照设计雨量分区指标，三级区划分为4个区
雨量气候区 1 2 3 4
气候区名称
年降雨量mm
潮湿区
线性关系，表达式为：
lg P AT K
式中： A——为直线斜率，称为针入度温度感应性系数。 表示沥青针入度随温度的变化率。 如图，A 值越高，沥青对温度 的敏感性越大。 K——为截距（常数）。 A值的求取公式： 沥青达到软化点时，针入度一般 为600～1000，取P=800 （0.1mm）
第十章
土 木 工 程 学 院
沥
青
材料工程教研室
主讲教师： 梁晓颖
1
10.1
一、定义
基本概念
沥青材料——是由一些极其复杂的高分子的碳氢 化合物和这些碳氢化合物的非金属（氧、硫、氮）的 衍生物所组成的混合物。 常温下，沥青呈黑色或黑褐色的固态、半固态或 液态。
二、应用
广泛用作路面、屋面、防水、耐腐蚀等工程材 料。土木工程建筑主要应用石油沥青。
常用试验条件： 标准针质量：100g 贯入时间：5s

2）表示方法：P（25℃，100g，5s）

3）表征意义
沥青的针入度值愈大，表示沥青的粘度愈小。针入度是
目前我国粘稠石油沥青的分级指标。 标号：一般取针入度的平均值。 例如： 90号沥青，针入度范围为80～100（0.1mm） 110号沥青，针入度范围为100～120（0.1mm）
采用延度大的沥青筑路，使用寿命较长。
4.温度敏感性
（1）软化点
（2）针入度指数
——高温性能指标
（3）脆点
——低材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的
熔点。沥青材料在由固态转变为液态的温度阶段是一种粘滞 流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青不致由于温度升 高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏 感性。
性状 组分 饱和分 芳香分 胶质 外观特征 无色液体 黄色至红色液体 棕色粘稠液体
深棕色至黑色固态 平均相对密度
平均分子量 625 730 970
主要化学结构 烷烃、环烷烃 芳香烃、含S衍生物 多环结构，含S、O、N 衍生物
0.89 O.99 1.09
沥青质
1.15
3400
缩合环结构，含S、O、N 衍生物
最热月平均最高气温℃ 年极端最低气温 ℃
备注
< -37.0 -37.O ～ -21.5 -21.5～ -9.0 > -9.0 < -37.0 -37.O ～ -21.5 -21.5 ～ -9.O > -9.0 < -37.0 -37.O ～ -21.5 -21.5 ～ -9.0 > -9.0 不存在 不存在 不存在
以便由孔中排除空气。
比重瓶容积为20～30mL，质量不超过40g。
粘稠沥青的试验原理： ① 比重瓶烘干称重m1 ② 将比重瓶中浸满水，称其质量m2 ③ 计算比重瓶的水值（即比重瓶体积）为V=m2- m1
④ 将热熔的沥青试样，注入比重瓶中约至2／3高度
⑤ 称m4——（比重瓶+ 2／3沥青试样）的质量 ⑥ 将1/3剩余空间浸满水，
称量m5——（比重瓶+ 2／3沥青试样+1/3水）的质量
⑦ 计算
m4 m1 密度b T (m2 m1 ) (m5 m4 ) m4 m1 相对密度 b (m2 m1 ) (m5 m4 )
2.粘滞性
——反映沥青材料内部阻碍沥青粒子产生相对流动的能力
，简称为粘性，以绝对粘度表示。