江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
第六章 沥青材料
? 沥青材料的品种很多，按其在自然界获得的方式不同，可分
为地沥青和焦油沥青两大类。
? 1．地沥青 是指地下原油演变或加工而得到的沥青。又分为天然
沥青和石油沥青。
? 2．焦油沥青 是干馏有机燃料（煤，页岩，木材料等）所收集
的石油再经加工而得到的一种沥青材料，按干馏原料的不同，焦
油沥青可分为煤沥青、页岩沥青、木沥青和泥岩沥青。工程上常
用的焦油沥青是煤沥青。
? 沥青材料是这类材料的总称，它具有良好的憎水性，粘接性
和塑性，可以防水，防潮，因而广泛应用与道路和水利工程。通
常所讲的沥青是石油沥青，其它沥青都要在沥青俩字前加上名称
以示区别。在道路建筑中最常用的是石油沥青和煤沥青两类,其
次是天然沥青。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
第一节 石油沥青
? 一、石油沥青的分类和产生
? （一） 石油沥青生产工艺概述
? （二） 石油沥青的分类
? 二、石油沥青的组成和结构
? （一） 元素组成
? （二） 石油沥青的化学组分
? （三） 石油沥青的结构
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 在常压塔底收集的常压重油，能否直接加工成沥青，主要决定于
原油的稠度。我国大多数油井开采的原油，稠度均较低，所得常
压重油通常需要进入减压塔作减压蒸馏后，再进入氧化塔或深拔
装臵或溶剂脱沥青装臵，经过进一步加工才能得到沥青。但也有
少数油井开采的原油稠度较大，其常压重油稠度也较大，直接进
行减压蒸或深拔后即可得到直馏沥青。
? 常用石油沥青主要是由氧化装臵、溶剂脱沥青装臵或深拔装臵所
产生的粘稠沥青。为了改善粘稠沥青的使用性能，还可采取各种
方式将其加工成液体沥青，调和沥青，乳化沥青，混合沥青和其
他改性沥青等。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．按原油的成分分类
? ⑴ 石蜡基沥青 ； ⑵ 环烷基沥青 ； ⑶ 中间基沥青 ；
? 2．按加工方法分类
? ⑴ 直馏沥青 ； ⑵ 氧化沥青 ； ⑶ 溶剂沥青 ； ⑷ 裂化沥青
? 3．按沥青在常温下的稠度分类
? 4,按用途分类
? ⑴ 道路石油沥青 ； ⑵ 建筑石油沥青 ； ⑶ 普通石油沥青
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧，硫，氮）的衍生
物组成的混合物，它的分子表达通式为 CnH2n+aObScNd。化学
组成主要是碳（ 80%～ 87%）、氢（ 10%～ 15%），其次是非烃
元素，如氧、硫、氮等（ <3%）。此外，还含有一些微量的金属
元素，如镍,钒、铁、锰、镁、钠等，但含量都极少，约为几
个至几十个 ppm(百万分之一 ) 。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．三组分分析法
? 石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂、沥青
质三个组分。
? 2．四组分分析法
? ⑴ 沥青质 ； ⑵ 饱和分 ； ⑶ 环烷芳香烃 ； ⑷ 极性芳香分
? 3.沥青的含蜡量
? 由于沥青中蜡的存在，在高温时使沥青容易发软，导致沥青的高
温稳定性降低，出现车辙。同样低温时会使沥青变得脆硬，导致
路面低温抗裂性降低，出现裂缝。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．胶体理论
? 2,胶体的结构类型
? 根据沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，可以形成不同
的胶体结构。沥青的胶体结构，可分为下列三个类型：
? ⑴ 溶胶型结构
? ⑵ 溶 -凝胶型结构
? ⑶ 凝胶型结构
? 3,胶体结构类型的判定
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 三、石油沥青的技术性质
? （一）粘滞性（粘性）
? 粘滞性是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。是反映沥青内部
材料阻碍其相对流动的特性。
? 1．沥青的绝对粘度（亦称动力粘度）
F=η?A （ 6-1）
? 式中,F──移动顶层平面的力 ( N )（即等于沥青薄膜内部胶团
抵抗变形的能力） A──沥青薄膜层的面积 ( cm2 )V──顶层位移
的速度 （ m/s ） D──沥青膜的厚度 （ cm ） η──反映沥青粘滞
性的系数，及绝对粘度 （ Pa·s）
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 当令,τ=F/A γ=v/d时，可将式 6-1改写为：
（ 6-2）
? 式中,τ──剪应变 （ N/cm2 ） (沥青薄膜层单位面积上所受的剪
切力 )
? γ──剪变率 （ s-1 ） (位移速度在 d方向的变化率 )
? 2,沥青的相对粘度
? 沥青的相对粘度也称为条件粘度，是反映沥青材料在温度条
件下表现出的性质。
?
?η=
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? ⑴ 针入度 (如图 1所示 )
? 是测定粘稠石油沥青粘结性的常用技术指标，采用针入度仪测定。
沥青的针入度是在规定的温度和时间内，附加一定质量的标准针
垂直灌入试样的深度，以 0.1mm表示。试验条件以 PT,m, t表
示其中 P为针入度,T为试验温度,m为荷载重,t为贯入时间。
针入度值越小，表示粘度越大。
? 我国现行使用的粘稠沥青技术标准中，针入度是划分沥青技术等
级的主要指标。针入度值越大，表明沥青愈软（稠度愈小）。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? ⑵ 粘度
? 粘度又称粘滞度，是测定液体沥青粘结性的常用技术指标。
? 粘度是指沥青试样在规定温度下，通过规定孔径，流出 50mL试
样所需的时间，以 s为单位。我国目前采用 道路标准粘度计 测定,
? （二） 塑性
? 塑性是指沥青在外力作用下发生变形而不被破坏的能力。影响塑
性大小的因素与沥青的组分及温度有关。沥青中树脂含量多，油
分及沥青质含量适当，则塑性较大。当温度升高，塑性增大，沥
青膜层愈厚则塑性愈高。反之，塑性愈差。在常温下，塑性好的
沥青不易产生裂缝，并减少摩擦时的躁声。同时它对于沥青在温
度降低时抵抗开裂的性能有着重要影响。沥青的塑性用延度表示，
用 延度仪 测定。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （三）温度稳定性（感温性）
? 是指沥青的粘滞性和塑性随温度升降不产生较大变化的性能。当
温度升高时，沥青 由固态或半固态逐渐软化成粘流状态，当温
度降低时由粘流状态转变为半固态或固态，甚至变脆。温度稳定
性高的沥青，使用时不易因夏季高温而软化，也不易因冬季低温
而脆。在工程上使用的沥青，要求具有良好的温度稳定性。
? ⑴ 高温敏感性用软化点表示。软化点是沥青材料由 固体状态变
为为具有一定流动态时的温度间隔的 87.21%为软化点。沥青软
化点用环球法 软化点测定仪 测定。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 针入度是在规定温度下沥青的条件粘度，而软化点则是沥青达到
规定条件粘度时的温度。软化点既是反映沥青材料感温性的一个
指标，也是沥青粘度的一种量度。
? 针入度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经
验指标，所以通称“三大指标”。
? ⑵ 低温抗裂性用脆点表示。
? 脆点是指沥青材料由粘稠状态转变为固体状态达到条件脆裂时的
温度。一般采用 弗拉斯脆点仪 测定。
? (四 )加热稳定性
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 沥青在加热或长时间的加热过程中，会发生轻馏分挥发、氧化、
裂化、聚合等一系列物理及化学变化，使沥青的化学组成及性质
相应的发生变化。这种性质称为沥青热稳定性。
? 1．沥青的蒸发损失试验
? 2．沥青薄膜加热试验
? 3．液体石油沥青蒸馏试验（ 如图所示 ）
? （五） 安全性
? ⑴ 闪点（闪火点）（ 如图所示 ）
? ⑵ 燃点（着火点）
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （六）溶解度
? （七）含水量（ 如图所示 ）
? （八） 针入度指数
? （九）劲度
? （十）粘附性：对沥青与石料粘附性的试验方法，我国规范, 公
路工程沥青及沥青混合试验规程, 规定：采用水煮法和水浸法，
如图所示 。
? 4．老化
? 沥青在自然因素（热，氧化，光和水）的作用下，产生“不可逆”
的化学变化，导致路用性能劣化，通常称之为“老化”。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 四、我国道路石油沥青的技术要求
? （一）道路石油沥青的技术要求
? A级沥青,适用各个等级的公路，适用于任何场合和层次 ； B级
沥青, 1、高速公路、一级公路沥青下面层及以下的层次，二级
及二级以下公路的各个层次； 2、用做改性沥青、乳化沥青、改
性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青； C级沥青：三级及三级以下
公路的各个层次 。
? （二）道路液体石油沥青的技术标准
? 按液体沥青凝固速度而分为快凝、中凝、慢凝三个等级，快凝液
体石油沥青又划分为三个标号。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
第二节 其它品种沥青
? 一、煤沥青
? （一）煤沥青的化学组成和结构特点
? 1．煤沥青的化学组成
? ⑴ 游离碳 ； ⑵ 树脂 ； ⑶ 油分 ；
? 2.煤沥青的结构
? （二）煤沥青的技术性质与技术标准
? 1．煤沥青的技术性质
? ⑴ 粘度 表示煤沥青的稠度。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? ⑵ 蒸馏试验的馏分含量及残渣性质
? ⑶ 煤沥青焦油酸含量
? ⑷ 含萘量
? ⑸ 甲苯不溶物
? ⑹ 含水分
? 2．煤沥青的技术标准
? 根据煤沥青在工程中应用要求的不同，按照稠度可划分为软煤沥
青（液体、半固体的）和硬煤沥青（固体的）两大类。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 3．煤沥青在技术性质上与石油沥青的差异：
? ⑴ 煤沥青的温度稳定性差。
? ⑵ 煤沥青的大气稳定性差。
? ⑶ 煤沥青塑性较差。
? ⑷ 煤沥青与矿质材料表面粘附性能好。
? ⑸ 煤沥青防腐性能好。
? ⑹ 煤沥青含有对人体有害成分较多，臭味较重。
? （三）煤沥青与石油沥青的鉴别
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 二,乳 化 沥 青
? （一）概 述
? 乳化沥青是将粘稠沥青加热至流动状态，再经高速离心、搅拌及
剪切等机械作用，沥青形成细小的微粒（ 2～ 5μm左右），使沥
青以微粒状态均匀有乳化剂和稳定稳定剂的水溶液之中，形成水
包油（ O/W）型乳浊液。
? 乳化沥青优点如下：
? ① 可冷态施工，节余能源。粘稠沥青通常要加热至 160～ 180℃
施工，而乳化沥青可以在常温下进行喷洒、贯入或拌和摊铺，现
场无需加热，简化了施工程序，操作简便，节省了能源。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? ② 可在潮湿基层上使用，能直接与湿集料拌和，粘结力不会减
低。而用其它沥青施工，必须在干燥的基层或干燥的集料拌和才
能保证有足够的粘结力。
? ③ 无毒、无嗅、不燃、施工安全，保护环境，减少污染。
? ④ 节省能源、降低成本、增加结构沥青。
? 乳化沥青的缺点：
? ① 稳定性差，贮存期不超过半年，贮存期过长容易引起凝聚分
层，贮存温度在 0℃ 以上。
? ② 乳化沥青修筑路面成型期较长，最初应控制车辆行使速度。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （二）、乳化沥青的组成材料
? 乳化沥青主要由沥青、乳化剂、稳定剂和水等组成。
? 1．沥青
? 2．乳化剂
? ① 阴离子型乳化剂
? ② 阳离子型乳化剂
? ③ 两性离子型乳化剂
? ④ 非离子型乳化剂
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 3．稳定剂
? 为防止已经分散的沥青乳液在贮存期彼此凝聚，以及在施工喷洒
或拌和的机械作用下有良好的稳定性，必要时加入适量的稳定剂。
稳定剂可分为两类：
? ① 有机稳定剂 ② 无机稳定剂
? 4．水
? 水是乳化沥青的主要组成部分。水在乳化沥青中起着润湿、溶解
及化学反应的作用。所以要求乳化沥青中的水应当纯净，不含其
它杂质，一般要求用每升水中氧化钙含量不得超过 80mg的洁净
水，否则对乳化性能将有很大的影响，并且要多消耗乳化剂。水
的用量一般为 30%～ 70% 。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （三）乳化沥青的形成机理
? 根据乳状液理论，由于沥青与水这两种物质的表面张力相差较大，
将沥青分散于水中，则会因表面张力的作用使已分散的沥青颗粒
重新聚集结成团块。欲使已分散的沥青能稳定均匀地存在（实际
上是悬浮）于水中，必须使用乳化剂，以降低沥青与水之间的表
面张力差。沥青能够均匀稳定地分散在乳化剂水溶液中的原因主
要是：
? ① 乳化剂降低界面能的作用； ② 增强界面膜的保护作用 ； ③ 界
面电荷稳定作用
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （四）乳化沥青技术性质与技术要求
? 乳化沥青在使用中，与砂、石骨料拌和成型后，在空气中逐渐脱
水，水膜变薄，使沥青微粒靠拢，将乳化剂薄膜挤裂而凝成连续
的沥青粘结膜层。成膜后的乳化沥青具有一定的耐热性、粘结性、
抗裂性、韧性及防水性。
? （五）乳化沥青的生产
? ⑴ 乳化剂水溶液的调制：在水中加入需要数量的乳化剂和稳定
剂。将水温调节至乳化剂和稳定剂溶解所需的温度，使其在水中
充分溶解。 ⑵ 沥青加热及贮存。 ⑶ 沥青与水比例控制机构。 ⑷
乳化，常用设备为胶体磨或其它同类设备。 ⑸ 乳化成品贮存。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （六）乳化沥青在集料表面分裂机理
? 分裂是指从乳液中分裂出来的沥青微滴在集料表面聚结成一层连
续的沥青薄膜，这一过程称为分裂（俗称破乳）。
? 1．蒸发作用
? 2．乳液与集料表面的吸附作用
? ① 阴离子乳液（沥青微滴带负电荷）与带正电荷碱性集料（石
灰石、玄武石等）具有较好的粘结性。
? ② 阳离子乳液（沥青微滴带正电荷）与带负电荷的酸性集料
（花岗岩、石英石等）具有较好的粘结性。同时与碱性集料也有
较好的亲和力。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （七）乳化沥青的应用
? 乳化沥青用于修筑路面，不论是阳离子型乳化沥青或阴离子型乳
化沥青有两种施工方法：
? 1）洒布法：如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路面。
? 2）拌和法：如沥青碎石或沥青混合料路面。
? 三、再生沥青
? （一）沥青材料的老化
? 沥青材料的老化是沥青材料在使用中受到自然因素（氧、光、热
和水等）的作用，随时间而产生“不可逆”的化学组成结构和物
理 —— 力学性能变化的过程。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．化学组分的变化
? 2．物理 — 力学性质变化
? （二）沥青再生
? 1,沥青再生机理； 2,沥青化学组分调节
? 四、改性沥青
? （一）概述
? 改性沥青是指掺加橡胶，树脂，高分子聚合物，磨细的橡胶粉或
其他填料等外掺剂（改性剂），或采用对沥青轻度氧化加工等措
施，是沥青的性能得以改善。改性剂是指在沥青中加入天然的或
人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥
青路面性能材料。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 从狭义来说，现在所指道路改性沥青一般指聚合物改性沥青。用
于改性的聚合物的种类也很多，按照改性剂的不同，一般分为以
下几类：
? ⑴ 热塑性橡胶类改性沥青
? ⑵ 橡胶类改性沥青
? ⑶ 热塑性树脂类改性沥青
? ⑷ 掺加天然沥青的改性沥青
? ⑸ 其他改性沥青
? (三 )我国改性沥青标准
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．各类聚合物改性沥青的质量应符合, 公路沥青路面施工技术
规范, （ JTGF40— 2004）技术要求。
? 2．关于改性沥青的分类及适用范围
? （四）改性沥青的应用和发展
? 目前，改性沥青可用做排水或吸音磨耗层及下面的防水层；在老
路面上做应力吸收膜中间层，以减少反射裂缝，在重载交通道路
的老路面上加铺薄或超薄的沥青面层，以提高耐久性；在老路面
上或新建一般公路上做表面处臵，以恢复路面使用性能或减少养
护工作量等。
? SBS改性沥青无论在高温、低温、弹性等方面都优于其他改性剂，
所以我国改性沥青的发展方向应该以 SBS改性沥青作为主要方向。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
图 1 针入度法测定粘稠沥青针入度示意图
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
图 2 标准粘度计测定液体沥青示意图
1-沥青试样； 2-活动球塞； 3-流孔； 4-水
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
图 3 延度仪
1-试模； 2-试样； 3-电机； 4-水槽； 5-泄水孔； 6-开关； 7-指针； 8-标尺
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 荷兰学者普费（ Pfeiffer）等研究提出，应用经验的针入度和软化点试验
结果，找出其间的变化规律能表征沥青的感温性和胶体结构的指标，称
“针入度指数”（ P.I.）。沥青在不同温度下的针入度值，若以针入度的
对数为纵坐标，以温度为横坐标可得到 如图所示 直线关系，以式 6-3表示。
? lgP=AT+K 6-3
? 式中,A──针入度温度感应性系数，由针入度和软化点确定； K──截距。
? 跟据试验研究认为，各种沥青达到软化点（ Tm）温度时，此时的针入度
恒等于 800（ 1/10mm），因此斜率 A可由式 6-4表示：
? A= 6-4
?
? 沥青针入度指数 P.I.是针入度和软化点的函数。针入度、温度感应性系数
（ A）与针入度指数（ P.I.）的关系可按式 6-5绘制成 诺模图 。
? P.I.= 6-5
lg 80 0 lg ( 25,10 0,5 )25P C g sT???
软
301 50A?
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
第六章 沥青材料
? 沥青材料的品种很多，按其在自然界获得的方式不同，可分
为地沥青和焦油沥青两大类。
? 1．地沥青 是指地下原油演变或加工而得到的沥青。又分为天然
沥青和石油沥青。
? 2．焦油沥青 是干馏有机燃料（煤，页岩，木材料等）所收集
的石油再经加工而得到的一种沥青材料，按干馏原料的不同，焦
油沥青可分为煤沥青、页岩沥青、木沥青和泥岩沥青。工程上常
用的焦油沥青是煤沥青。
? 沥青材料是这类材料的总称，它具有良好的憎水性，粘接性
和塑性，可以防水，防潮，因而广泛应用与道路和水利工程。通
常所讲的沥青是石油沥青，其它沥青都要在沥青俩字前加上名称
以示区别。在道路建筑中最常用的是石油沥青和煤沥青两类,其
次是天然沥青。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
第一节 石油沥青
? 一、石油沥青的分类和产生
? （一） 石油沥青生产工艺概述
? （二） 石油沥青的分类
? 二、石油沥青的组成和结构
? （一） 元素组成
? （二） 石油沥青的化学组分
? （三） 石油沥青的结构
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 在常压塔底收集的常压重油，能否直接加工成沥青，主要决定于
原油的稠度。我国大多数油井开采的原油，稠度均较低，所得常
压重油通常需要进入减压塔作减压蒸馏后，再进入氧化塔或深拔
装臵或溶剂脱沥青装臵，经过进一步加工才能得到沥青。但也有
少数油井开采的原油稠度较大，其常压重油稠度也较大，直接进
行减压蒸或深拔后即可得到直馏沥青。
? 常用石油沥青主要是由氧化装臵、溶剂脱沥青装臵或深拔装臵所
产生的粘稠沥青。为了改善粘稠沥青的使用性能，还可采取各种
方式将其加工成液体沥青，调和沥青，乳化沥青，混合沥青和其
他改性沥青等。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．按原油的成分分类
? ⑴ 石蜡基沥青 ； ⑵ 环烷基沥青 ； ⑶ 中间基沥青 ；
? 2．按加工方法分类
? ⑴ 直馏沥青 ； ⑵ 氧化沥青 ； ⑶ 溶剂沥青 ； ⑷ 裂化沥青
? 3．按沥青在常温下的稠度分类
? 4,按用途分类
? ⑴ 道路石油沥青 ； ⑵ 建筑石油沥青 ； ⑶ 普通石油沥青
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 石油沥青是由多种碳氢化合物及其非金属（氧，硫，氮）的衍生
物组成的混合物，它的分子表达通式为 CnH2n+aObScNd。化学
组成主要是碳（ 80%～ 87%）、氢（ 10%～ 15%），其次是非烃
元素，如氧、硫、氮等（ <3%）。此外，还含有一些微量的金属
元素，如镍,钒、铁、锰、镁、钠等，但含量都极少，约为几
个至几十个 ppm(百万分之一 ) 。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．三组分分析法
? 石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为油分、树脂、沥青
质三个组分。
? 2．四组分分析法
? ⑴ 沥青质 ； ⑵ 饱和分 ； ⑶ 环烷芳香烃 ； ⑷ 极性芳香分
? 3.沥青的含蜡量
? 由于沥青中蜡的存在，在高温时使沥青容易发软，导致沥青的高
温稳定性降低，出现车辙。同样低温时会使沥青变得脆硬，导致
路面低温抗裂性降低，出现裂缝。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．胶体理论
? 2,胶体的结构类型
? 根据沥青中各组分的化学组成和相对含量的不同，可以形成不同
的胶体结构。沥青的胶体结构，可分为下列三个类型：
? ⑴ 溶胶型结构
? ⑵ 溶 -凝胶型结构
? ⑶ 凝胶型结构
? 3,胶体结构类型的判定
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 三、石油沥青的技术性质
? （一）粘滞性（粘性）
? 粘滞性是指沥青在外力作用下抵抗变形的能力。是反映沥青内部
材料阻碍其相对流动的特性。
? 1．沥青的绝对粘度（亦称动力粘度）
F=η?A （ 6-1）
? 式中,F──移动顶层平面的力 ( N )（即等于沥青薄膜内部胶团
抵抗变形的能力） A──沥青薄膜层的面积 ( cm2 )V──顶层位移
的速度 （ m/s ） D──沥青膜的厚度 （ cm ） η──反映沥青粘滞
性的系数，及绝对粘度 （ Pa·s）
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 当令,τ=F/A γ=v/d时，可将式 6-1改写为：
（ 6-2）
? 式中,τ──剪应变 （ N/cm2 ） (沥青薄膜层单位面积上所受的剪
切力 )
? γ──剪变率 （ s-1 ） (位移速度在 d方向的变化率 )
? 2,沥青的相对粘度
? 沥青的相对粘度也称为条件粘度，是反映沥青材料在温度条
件下表现出的性质。
?
?η=
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? ⑴ 针入度 (如图 1所示 )
? 是测定粘稠石油沥青粘结性的常用技术指标，采用针入度仪测定。
沥青的针入度是在规定的温度和时间内，附加一定质量的标准针
垂直灌入试样的深度，以 0.1mm表示。试验条件以 PT,m, t表
示其中 P为针入度,T为试验温度,m为荷载重,t为贯入时间。
针入度值越小，表示粘度越大。
? 我国现行使用的粘稠沥青技术标准中，针入度是划分沥青技术等
级的主要指标。针入度值越大，表明沥青愈软（稠度愈小）。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? ⑵ 粘度
? 粘度又称粘滞度，是测定液体沥青粘结性的常用技术指标。
? 粘度是指沥青试样在规定温度下，通过规定孔径，流出 50mL试
样所需的时间，以 s为单位。我国目前采用 道路标准粘度计 测定,
? （二） 塑性
? 塑性是指沥青在外力作用下发生变形而不被破坏的能力。影响塑
性大小的因素与沥青的组分及温度有关。沥青中树脂含量多，油
分及沥青质含量适当，则塑性较大。当温度升高，塑性增大，沥
青膜层愈厚则塑性愈高。反之，塑性愈差。在常温下，塑性好的
沥青不易产生裂缝，并减少摩擦时的躁声。同时它对于沥青在温
度降低时抵抗开裂的性能有着重要影响。沥青的塑性用延度表示，
用 延度仪 测定。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （三）温度稳定性（感温性）
? 是指沥青的粘滞性和塑性随温度升降不产生较大变化的性能。当
温度升高时，沥青 由固态或半固态逐渐软化成粘流状态，当温
度降低时由粘流状态转变为半固态或固态，甚至变脆。温度稳定
性高的沥青，使用时不易因夏季高温而软化，也不易因冬季低温
而脆。在工程上使用的沥青，要求具有良好的温度稳定性。
? ⑴ 高温敏感性用软化点表示。软化点是沥青材料由 固体状态变
为为具有一定流动态时的温度间隔的 87.21%为软化点。沥青软
化点用环球法 软化点测定仪 测定。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 针入度是在规定温度下沥青的条件粘度，而软化点则是沥青达到
规定条件粘度时的温度。软化点既是反映沥青材料感温性的一个
指标，也是沥青粘度的一种量度。
? 针入度、延度、软化点是评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经
验指标，所以通称“三大指标”。
? ⑵ 低温抗裂性用脆点表示。
? 脆点是指沥青材料由粘稠状态转变为固体状态达到条件脆裂时的
温度。一般采用 弗拉斯脆点仪 测定。
? (四 )加热稳定性
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 沥青在加热或长时间的加热过程中，会发生轻馏分挥发、氧化、
裂化、聚合等一系列物理及化学变化，使沥青的化学组成及性质
相应的发生变化。这种性质称为沥青热稳定性。
? 1．沥青的蒸发损失试验
? 2．沥青薄膜加热试验
? 3．液体石油沥青蒸馏试验（ 如图所示 ）
? （五） 安全性
? ⑴ 闪点（闪火点）（ 如图所示 ）
? ⑵ 燃点（着火点）
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （六）溶解度
? （七）含水量（ 如图所示 ）
? （八） 针入度指数
? （九）劲度
? （十）粘附性：对沥青与石料粘附性的试验方法，我国规范, 公
路工程沥青及沥青混合试验规程, 规定：采用水煮法和水浸法，
如图所示 。
? 4．老化
? 沥青在自然因素（热，氧化，光和水）的作用下，产生“不可逆”
的化学变化，导致路用性能劣化，通常称之为“老化”。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 四、我国道路石油沥青的技术要求
? （一）道路石油沥青的技术要求
? A级沥青,适用各个等级的公路，适用于任何场合和层次 ； B级
沥青, 1、高速公路、一级公路沥青下面层及以下的层次，二级
及二级以下公路的各个层次； 2、用做改性沥青、乳化沥青、改
性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青； C级沥青：三级及三级以下
公路的各个层次 。
? （二）道路液体石油沥青的技术标准
? 按液体沥青凝固速度而分为快凝、中凝、慢凝三个等级，快凝液
体石油沥青又划分为三个标号。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
第二节 其它品种沥青
? 一、煤沥青
? （一）煤沥青的化学组成和结构特点
? 1．煤沥青的化学组成
? ⑴ 游离碳 ； ⑵ 树脂 ； ⑶ 油分 ；
? 2.煤沥青的结构
? （二）煤沥青的技术性质与技术标准
? 1．煤沥青的技术性质
? ⑴ 粘度 表示煤沥青的稠度。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? ⑵ 蒸馏试验的馏分含量及残渣性质
? ⑶ 煤沥青焦油酸含量
? ⑷ 含萘量
? ⑸ 甲苯不溶物
? ⑹ 含水分
? 2．煤沥青的技术标准
? 根据煤沥青在工程中应用要求的不同，按照稠度可划分为软煤沥
青（液体、半固体的）和硬煤沥青（固体的）两大类。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 3．煤沥青在技术性质上与石油沥青的差异：
? ⑴ 煤沥青的温度稳定性差。
? ⑵ 煤沥青的大气稳定性差。
? ⑶ 煤沥青塑性较差。
? ⑷ 煤沥青与矿质材料表面粘附性能好。
? ⑸ 煤沥青防腐性能好。
? ⑹ 煤沥青含有对人体有害成分较多，臭味较重。
? （三）煤沥青与石油沥青的鉴别
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 二,乳 化 沥 青
? （一）概 述
? 乳化沥青是将粘稠沥青加热至流动状态，再经高速离心、搅拌及
剪切等机械作用，沥青形成细小的微粒（ 2～ 5μm左右），使沥
青以微粒状态均匀有乳化剂和稳定稳定剂的水溶液之中，形成水
包油（ O/W）型乳浊液。
? 乳化沥青优点如下：
? ① 可冷态施工，节余能源。粘稠沥青通常要加热至 160～ 180℃
施工，而乳化沥青可以在常温下进行喷洒、贯入或拌和摊铺，现
场无需加热，简化了施工程序，操作简便，节省了能源。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? ② 可在潮湿基层上使用，能直接与湿集料拌和，粘结力不会减
低。而用其它沥青施工，必须在干燥的基层或干燥的集料拌和才
能保证有足够的粘结力。
? ③ 无毒、无嗅、不燃、施工安全，保护环境，减少污染。
? ④ 节省能源、降低成本、增加结构沥青。
? 乳化沥青的缺点：
? ① 稳定性差，贮存期不超过半年，贮存期过长容易引起凝聚分
层，贮存温度在 0℃ 以上。
? ② 乳化沥青修筑路面成型期较长，最初应控制车辆行使速度。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （二）、乳化沥青的组成材料
? 乳化沥青主要由沥青、乳化剂、稳定剂和水等组成。
? 1．沥青
? 2．乳化剂
? ① 阴离子型乳化剂
? ② 阳离子型乳化剂
? ③ 两性离子型乳化剂
? ④ 非离子型乳化剂
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 3．稳定剂
? 为防止已经分散的沥青乳液在贮存期彼此凝聚，以及在施工喷洒
或拌和的机械作用下有良好的稳定性，必要时加入适量的稳定剂。
稳定剂可分为两类：
? ① 有机稳定剂 ② 无机稳定剂
? 4．水
? 水是乳化沥青的主要组成部分。水在乳化沥青中起着润湿、溶解
及化学反应的作用。所以要求乳化沥青中的水应当纯净，不含其
它杂质，一般要求用每升水中氧化钙含量不得超过 80mg的洁净
水，否则对乳化性能将有很大的影响，并且要多消耗乳化剂。水
的用量一般为 30%～ 70% 。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （三）乳化沥青的形成机理
? 根据乳状液理论，由于沥青与水这两种物质的表面张力相差较大，
将沥青分散于水中，则会因表面张力的作用使已分散的沥青颗粒
重新聚集结成团块。欲使已分散的沥青能稳定均匀地存在（实际
上是悬浮）于水中，必须使用乳化剂，以降低沥青与水之间的表
面张力差。沥青能够均匀稳定地分散在乳化剂水溶液中的原因主
要是：
? ① 乳化剂降低界面能的作用； ② 增强界面膜的保护作用 ； ③ 界
面电荷稳定作用
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （四）乳化沥青技术性质与技术要求
? 乳化沥青在使用中，与砂、石骨料拌和成型后，在空气中逐渐脱
水，水膜变薄，使沥青微粒靠拢，将乳化剂薄膜挤裂而凝成连续
的沥青粘结膜层。成膜后的乳化沥青具有一定的耐热性、粘结性、
抗裂性、韧性及防水性。
? （五）乳化沥青的生产
? ⑴ 乳化剂水溶液的调制：在水中加入需要数量的乳化剂和稳定
剂。将水温调节至乳化剂和稳定剂溶解所需的温度，使其在水中
充分溶解。 ⑵ 沥青加热及贮存。 ⑶ 沥青与水比例控制机构。 ⑷
乳化，常用设备为胶体磨或其它同类设备。 ⑸ 乳化成品贮存。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （六）乳化沥青在集料表面分裂机理
? 分裂是指从乳液中分裂出来的沥青微滴在集料表面聚结成一层连
续的沥青薄膜，这一过程称为分裂（俗称破乳）。
? 1．蒸发作用
? 2．乳液与集料表面的吸附作用
? ① 阴离子乳液（沥青微滴带负电荷）与带正电荷碱性集料（石
灰石、玄武石等）具有较好的粘结性。
? ② 阳离子乳液（沥青微滴带正电荷）与带负电荷的酸性集料
（花岗岩、石英石等）具有较好的粘结性。同时与碱性集料也有
较好的亲和力。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? （七）乳化沥青的应用
? 乳化沥青用于修筑路面，不论是阳离子型乳化沥青或阴离子型乳
化沥青有两种施工方法：
? 1）洒布法：如透层、粘层、表面处治或贯入式沥青碎石路面。
? 2）拌和法：如沥青碎石或沥青混合料路面。
? 三、再生沥青
? （一）沥青材料的老化
? 沥青材料的老化是沥青材料在使用中受到自然因素（氧、光、热
和水等）的作用，随时间而产生“不可逆”的化学组成结构和物
理 —— 力学性能变化的过程。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．化学组分的变化
? 2．物理 — 力学性质变化
? （二）沥青再生
? 1,沥青再生机理； 2,沥青化学组分调节
? 四、改性沥青
? （一）概述
? 改性沥青是指掺加橡胶，树脂，高分子聚合物，磨细的橡胶粉或
其他填料等外掺剂（改性剂），或采用对沥青轻度氧化加工等措
施，是沥青的性能得以改善。改性剂是指在沥青中加入天然的或
人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥
青路面性能材料。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 从狭义来说，现在所指道路改性沥青一般指聚合物改性沥青。用
于改性的聚合物的种类也很多，按照改性剂的不同，一般分为以
下几类：
? ⑴ 热塑性橡胶类改性沥青
? ⑵ 橡胶类改性沥青
? ⑶ 热塑性树脂类改性沥青
? ⑷ 掺加天然沥青的改性沥青
? ⑸ 其他改性沥青
? (三 )我国改性沥青标准
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 1．各类聚合物改性沥青的质量应符合, 公路沥青路面施工技术
规范, （ JTGF40— 2004）技术要求。
? 2．关于改性沥青的分类及适用范围
? （四）改性沥青的应用和发展
? 目前，改性沥青可用做排水或吸音磨耗层及下面的防水层；在老
路面上做应力吸收膜中间层，以减少反射裂缝，在重载交通道路
的老路面上加铺薄或超薄的沥青面层，以提高耐久性；在老路面
上或新建一般公路上做表面处臵，以恢复路面使用性能或减少养
护工作量等。
? SBS改性沥青无论在高温、低温、弹性等方面都优于其他改性剂，
所以我国改性沥青的发展方向应该以 SBS改性沥青作为主要方向。
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
图 1 针入度法测定粘稠沥青针入度示意图
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
图 2 标准粘度计测定液体沥青示意图
1-沥青试样； 2-活动球塞； 3-流孔； 4-水
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
图 3 延度仪
1-试模； 2-试样； 3-电机； 4-水槽； 5-泄水孔； 6-开关； 7-指针； 8-标尺
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
江西交通职业技术学院 路桥工程系
<<道路建筑材料 >>精品课程建设
? 荷兰学者普费（ Pfeiffer）等研究提出，应用经验的针入度和软化点试验
结果，找出其间的变化规律能表征沥青的感温性和胶体结构的指标，称
“针入度指数”（ P.I.）。沥青在不同温度下的针入度值，若以针入度的
对数为纵坐标，以温度为横坐标可得到 如图所示 直线关系，以式 6-3表示。
? lgP=AT+K 6-3
? 式中,A──针入度温度感应性系数，由针入度和软化点确定； K──截距。
? 跟据试验研究认为，各种沥青达到软化点（ Tm）温度时，此时的针入度
恒等于 800（ 1/10mm），因此斜率 A可由式 6-4表示：
? A= 6-4
?
? 沥青针入度指数 P.I.是针入度和软化点的函数。针入度、温度感应性系数
（ A）与针入度指数（ P.I.）的关系可按式 6-5绘制成 诺模图 。
? P.I.= 6-5
lg 80 0 lg ( 25,10 0,5 )25P C g sT???
软
301 50A?
