7.1 石油沥青油沥青是一种有机胶凝材料，在常温下呈固体、半固体或粘性液体状态。

颜色为褐色或黑褐色。

由于其化学成分复杂，为便于分析和实用，常将其物理、化学性质相近的成分归类为若干组，称为组分。

不同的组分对沥青性质的影响不同。

通常将沥青分为油分、树脂质和沥青质三组分组成，此外，沥青中常含有一定量的固体石蜡。

1 油分为沥青中最轻的组分，呈淡黄至红褐色，密度为0.7～1g/cm3。

它能溶于大多数有机溶剂，如丙酮、苯、三氯甲烷等，但不溶于酒精。

在石油沥青中，含量为40％～60％。

油分使沥青具有流动性。

2 树脂质为密度略大于1g/cm3的黑褐色或红褐色粘稠物质。

能溶于汽油、三氯甲烷和苯等有机溶剂，但在丙酮和酒精中溶解度很低。

在石油沥青中含量为15％～30％。

它使石油沥青具有塑性于粘结性。

3 沥青质为密度大于1g/cm3的固体物质，黑色。

不溶于汽油、酒精，但能溶于二硫化碳和三氯甲烷中。

在石油沥青中含量为10％～30％。

它决定石油沥青的温度稳定性和粘性。

4 固体石蜡它会降低沥青的粘结性、塑性、温度稳定性和耐热性。

由于存在于沥青油分中的蜡是有害成分，故常采用氯盐处理或高温吹氧、溶剂脱蜡等方法处理。

石油沥青中的各组分是不稳定的。

在阳光、空气、水等外界因素作用下，各组分之间会不断演变，油分、树脂质会逐渐减少，沥青质逐渐增多，这一演变过程称为沥青的老化。

沥青老化后，其流动性、塑性变差，脆性增大，使沥青失去防水、防腐效能。

7.2 石油沥青的技术性质及应用一、技术性质1 粘滞性（或称粘性）粘滞性使反映沥青材料在外力作用下，其材料内部阻碍产生相对流动的能力。

液态石油沥青的粘滞性用粘度表示。

半固体或固体沥青的粘性用针入度表示。

粘度和针入度使沥青划分牌号的主要指标。

粘度是液体沥青在一定温度（25℃或60℃）条件下，经规定直径（3.5mm 或10mm ）的孔，漏下50mL 所需的秒数。

其测定示意图如图7.2.1所示。

粘度常以符号d t C 表示，其中d 为孔径（mm ），t 为试验时沥青的温度（℃）。

d t C 代表在规定的d 和t 条件下所测得的粘度值。

粘度大时，表示沥青的稠度大。

针入度是指在温度为25℃的条件下，以质量100g 的标准针，经5s 沉入沥青中的深度（0.1mm 称1度）来表示。

针入度测定示意图见图7.2.2。

针入度值大，说明沥青流动性大，粘性差。

针入度范围在5～200度之间。

图7.2.1 粘度测定示意图 图7.2.2 针入度测定示意图按针入度可将石油沥青划分为以下几个牌号：道路石油沥青牌号有200、180、140、100甲、100乙、60甲、60乙等号；建筑石油沥青牌号有30、10等号；普通石油沥青牌号有75、65、55等号。

2 塑性塑性是指沥青在外力作用下产生变形而不破坏，除去外力后仍能保持变形后的形状不变的性质。

沥青的塑性用“延伸度”（或称延度）表示。

按标准试验方法，制成“8”形标准试件，试件中间最狭处断面积为1cm 2，在规定温度（一般为25℃）和规定速度（5cm/min ）的条件下在延伸仪上进行拉伸，延伸度以试件拉细而断裂时的长度（cm ）表示。

沥青的延伸度越大，沥青的塑性越好。

延伸度测定示意图见图7.2.3。

图7.2.3 延伸度测定示意图 图7.2.4 软化点测定示意图（单位：mm ）3 温度敏感性温度敏感性是指石油沥青的粘滞性和塑性随温度升降而变化的性能。

温度敏感性较小的石油沥青，其粘滞性、塑性随温度的变化较小。

温度敏感性常用软化点来表示，软化点是沥青材料由固体状态转变为具有一定流动性的膏体时的温度。

软化点可通过“环球法”试验测定（如图7.2.4）。

将沥青试样装入规定尺寸的铜环B 中，上置规定尺寸和质量的钢球a ，再将置球的铜环放在有水或甘油的烧杯中，以5℃/min 的速率加热至沥青软化下垂达25mm 时的温度（℃），即为沥青软化点。

不同沥青的软化点不同，大致在25～100℃之间。

软化点高，说明沥青的耐热性能好，但软化点过高，又不易加工；软化点低的沥青，夏季易产生变形，甚至流淌。

4 大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，它反映沥青的耐久性。

大气稳定性可以用沥青的蒸发减量及针入度变化来表示，即试样在160℃温度加热蒸发5h 后的质量损失百分率和蒸发前后的针入度比两项指标来表示。

蒸发损失率越小，针入度比越大，则表示沥青的大气稳定性越好。

二、石油沥青的应用在选用沥青材料时，应根据工程类别及当地气候条件，所处工作部位来选用不同牌号的沥青。

道路石油沥青主要用于道路路面或车间地面等工程，一般选用粘性较大和软化点较高的石油沥青。

建筑石油沥青主要用作制造防水材料、防水涂料和沥青嵌缝膏。

它们绝大部分用于屋面及地下防水、沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。

普通石油沥青由于含有较多的蜡，故温度敏感性较大，在建筑工程上不宜直接使用，可以采用吹气氧化法改善其性能。

1、 沥青的掺配使用当单独用一种牌号的沥青不能满足工程的耐热性要求时，可以用同产源的两种或三种沥青进行掺配。

两种沥青掺配量可按下式计算：100沥青软化点较硬沥青软化点－较软的沥青软化点较硬沥青软化点－要求较软沥青掺量（％）＝较硬沥青掺量（％）＝100－较软沥青掺量 2、改性沥青通常，普通石油沥青的性能不一定能全面满足使用要求，为此，常采取措施对沥青进行改性。

性能得到不同程度改善后的新沥青，称为改性沥青。

改性沥青可分为橡胶改性沥青、树脂改性沥青、橡胶、树脂并用改性沥青、再生胶改性沥青和矿物填充剂改性沥青等数种。

2.1橡胶改性沥青 （1）氯丁橡胶改性沥青 （2）丁基橡胶改性沥青 （3）再生橡胶改性沥青 （4）SBS 热塑性弹性体改性沥青 2.2合成树脂类改性沥青 （1）古马隆树脂改性沥青 （2）聚乙烯树脂改性沥青 （3）环氧树脂改性沥青 （4）APP 、APAO 改性沥青7.3 沥青混合料沥青混合料是一种粘－弹－塑性材料。

它不仅具有良好的力学性质，而且具有一定的高温稳定性和低温柔韧性；用它铺筑的路面平整，无接缝，而具有一定的粗糙度；路面减震、吸声、无强烈反光，使行车舒适，有利于行车安全；此外，沥青混合料施工方便，不需养护，能及时开放交通，且能再生利用。

因此，沥青混合料广泛应用于高速公路、干线公路和城市道路路面。

据统计，我国已建或在建的高速公路路面90％以上采用沥青混合料路面。

沥青混合料是用适量的沥青材料与一定级配的矿质集料经过充分拌和而形成的混合物。

将这种混合物加以摊铺、碾压成型，即成为各种类型的沥青路面。

1 沥青混合料的种类按沥青混合料中剩余空隙率大小的不同，可分为开式沥青混合料、半开式沥青混合料和密实式沥青混合料。

按矿质集料级配类型，可分为连续级配沥青混合料和间断级配沥青混合料。

按沥青混合料施工温度，可分为热拌沥青混合料和常温沥青混合料。

2 热拌沥青混合料的结构与强度热拌沥青混合料的特点是在施工过程中，将沥青加热至150℃～170℃，矿质集料加热至160℃～180℃，在热态下拌制成沥青混合料，并在热态下摊铺、压实成路面。

经过这样拌制而得到的混合料，沥青能更好的包裹在矿质集料表面，铺筑的路面有较高的强度，且耐久性更好。

2.1 沥青混合料的组成结构沥青混合料主要由矿质集料、沥青和空气三相组成，同时还含有水分，是典型的多相多成分体系。

根据粗、细集料的比例不同，其结构组成有三种形式，即悬浮密实结构、骨架空隙结构和骨架密实结构。

如图7.3.1所示：图7.3.1 沥青混合料矿料骨架类型（a）悬浮密实结构；（b）骨架空隙结构；（c）骨架密实结构2.2 沥青混合料强度的影响因素（1）集料的性状与级配集料颗粒表面的粗糙度和颗粒形状，对沥青混合料的强度有很大影响。

集料表面越粗糙、凹凸不平，制成的沥青混合料的强度越高。

集料颗粒的形状以接近立方体、呈多棱角为好。

间断密级配沥青混合料内摩擦力大，而具有高的强度；连续级配的沥青混合料，由于其粗集料的数量太少，呈悬浮状态分布，因而它的内摩擦力较小，强度较低。

（2）沥青混合料的粘度与用量沥青的粘度越大，抵抗剪切变形的能力越强。

适当增加沥青用量，将会改善混合料的胶结性能，但当沥青用量进一步增加时，就会出现塑性变形。

因此，混合料中存在最佳沥青用量。

（3）矿粉的品种与用量碱性矿粉（如石灰石）与沥青亲和性良好，能形成较强的粘结性能；而由酸性石料磨成的矿粉则与沥青亲和性较差。

适量提高矿粉掺量，有利于提高沥青混合料的强度。

一般来说，矿粉与沥青之比以在0.8～1.2范围为宜。

3 沥青混合料的技术性质沥青混合料的路面性能主要有：（1）高温稳定性（2）低温抗裂性（3）耐久性（4）抗滑性（5）水稳定性（6）施工和易性7.4 热拌沥青混合料的配合比设计热拌沥青混合料的配合比设计包括目标配合比设计、生产配合比设计和生产配合比验证三个阶段。

1 目标配合比设计1.1 矿质混合料的组成设计（1）确定沥青混合料类型根据公路等级、路面类型及所处的结构层次等，按表7.4.1选择沥青混合料类型。

表7.4.1 沥青混合料类型（2）确定矿质混合料的级配范围根据已确定的沥青混合料类型，查表7.4.1，确定所需矿料的级配范围。

（3）检测组成材料的原始数据根据现场取样，对粗集料、细集料和矿粉进行筛分试验，分别绘出各组成材料的筛分曲线，同时测出各组成材料的表观密度。

（4）计算矿质混合料配合比根据各组成材料的试验结果，借用计算机或采用图解法，求出各组成材料用量的比例关系，并使合成的配合比符合以下要求：1）合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限，尤其应使0.075mm，2.36mm和4.75mm筛孔的通过量接近设计级配范围的中限。

2）对交通量大、轴载重的道路，宜偏向级配范围的下限。

对中小交通或人行道路等，宜偏向级配范围的上限。

3）合成的级配曲线应接近连续级配或有合理的间断级配，不得有过多的犬牙交错。

当经过再三调整，仍有两个以上的筛孔超出级配范围时，必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。

1.2 沥青最佳用量的确定一般采用马歇尔试验法来确定沥青最佳用量（1）根据表7.4.1所列的沥青用量范围及实践经验，估计适宜的沥青用量（或油石比）。

（2）以估计沥青用量为中值，按0.5％间隔上下变化，取5个不同的沥青用量，拌和均匀，制成马歇尔试件。

（3）测定试件的密度，并计算空隙率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标，进行体积组成分析。

（4）进行马歇尔试验，测定马歇尔稳定度和流值这两个力学指标。

（5）以沥青用量为横坐标，以实测密度、空隙率、饱和度、稳定度、流值为纵坐标，分别将试验结果点入图中，连成圆滑的曲线。

如图7.4.1所示。

图7.4.1 沥青用量与各项指标的关系曲线注意，选择的沥青用量范围应使密度及稳定度曲线出现峰值。