沥青材料教学课件

沥青材料教学课件欢迎参加沥青材料课程本课程将系统地介绍沥青材料的基本概念、性能特点、生产工艺及其在道路工程中的应用沥青作为道路建设中的关键材料，其性能直接影响道路的使用寿命和行驶舒适性通过本课程，您将掌握沥青材料的基本理论知识，了解不同类型沥青的特性及适用条件，学习沥青材料的检测方法和技术要求，以及沥青混合料的设计与应用我们还将探讨沥青材料的未来发展趋势及环保要求课程目标和学习内容基础知识掌握理解沥青材料的定义、分类和基本特性，掌握沥青材料的化学组成和胶体结构性能测试掌握熟悉沥青材料的各项技术性质及其测定方法，能够进行标准试验并正确解读结果应用能力培养掌握各类沥青材料的应用范围和技术要求，能够根据工程需求选择合适的沥青材料创新意识培养了解沥青材料的发展趋势和创新技术，培养工程创新思维和环保意识沥青的定义和分类按来源分类定义•天然沥青沥青是由各种高分子烃类及其非金属衍生物组成的复杂混合物，常温下呈黑色或深褐色，•石油沥青12具有黏结性和防水性•煤沥青按用途分类按制备方法分类43•道路沥青•溶剂脱沥青•建筑沥青•蒸馏沥青•防水沥青•氧化沥青沥青的发展历史远古时期1巴比伦人和埃及人使用天然沥青进行船只密封和建筑防水，约公元前4000年中世纪2欧洲部分地区开始使用天然沥青进行道路建设，但规模有限工业革命31830年代，欧洲开始尝试使用人工沥青铺设道路，标志着现代沥青路面的起源现代发展420世纪初，石油工业发展推动了石油沥青的大规模生产，现代沥青技术逐步完善当代进步5改性沥青、乳化沥青等新型沥青材料不断涌现，沥青技术持续创新发展沥青在道路工程中的应用基层和底基层使用粒料级配较粗的沥青混合料，提供结构支撑和荷载传递功能具有较好的抗压强度和耐久性，是整个路面结构的重要组成部分中间层连接面层和基层，使用中等级配的沥青混合料调整路面横坡，改善排水条件，增强整体结构强度表面层直接承受车辆荷载和自然因素影响，要求高性能沥青混合料提供平整、防滑的行车表面，保护下层结构免受水分侵蚀特殊功能层如排水沥青混合料层、彩色沥青路面、橡胶沥青应力吸收层等满足特殊使用要求，提高路面性能和使用寿命沥青的来源和生产天然沥青来源石油沥青生产煤沥青生产天然沥青主要存在于天然沥青湖、沥青岩石油沥青是现代使用最广泛的沥青类型，煤沥青是煤炭干馏过程中的副产品，主要和沥青砂中，世界著名的天然沥青湖包括主要通过原油蒸馏和后处理工艺生产根由煤焦油经过蒸馏和加工制得煤沥青的特立尼达湖和委内瑞拉的贝尔穆德斯湖据生产工艺的不同，可分为直馏沥青、半生产量较少，主要用于特殊领域吹沥青和吹沥青与石油沥青相比，煤沥青具有更高的芳香天然沥青的形成是由于地下石油经过自然生产过程中，原油经过分馏塔分离出轻质族含量和较差的温度敏感性，在道路工程蒸发和氧化作用，逐渐变成粘稠的黑色物组分后，剩余的重质残渣经过进一步加工中应用较少，但在某些工业领域有特殊用质，并与矿物质混合形成成为沥青产品不同的加工工艺会产生不途同性能的沥青石油沥青的生产工艺原油预处理原油经过脱水、脱盐处理，去除水分和盐分等杂质，为后续加工做准备常压蒸馏预处理后的原油进入常压蒸馏塔，分离出轻质组分如汽油、煤油和柴油等，剩余重质油进入下一步处理减压蒸馏常压蒸馏的残余物在减压条件下进一步蒸馏，分离出减压馏分油，得到减压渣油氧化处理减压渣油通过控制条件下的氧化反应，调整分子结构和性能，生产出具有特定性能的氧化沥青溶剂脱沥青利用特定溶剂对减压渣油中的沥青质和油分进行分离，得到溶剂脱沥青产品性能调整通过调配不同种类的沥青组分或添加改性剂，调整产品性能以满足不同应用需求天然沥青的特性和应用物理特性天然沥青通常呈黑色或深褐色，室温下为固体或高粘度液体与石油沥青相比，天然沥青通常含有更多的矿物质和杂质，具有更高的软化点和更低的针入度化学组成天然沥青主要由复杂的高分子烃类化合物组成，同时含有较高比例的沥青质和胶质由于长期自然氧化作用，天然沥青的老化程度较高，氧含量也高于石油沥青应用领域天然沥青主要用于高级沥青混合料的添加剂，可提高混合料的高温稳定性和耐久性特立尼达湖沥青TLA是最著名的天然沥青产品，广泛用于机场跑道和重载交通道路历史价值作为最早被人类使用的沥青材料，天然沥青在古代建筑防水、船只密封等方面有着悠久的应用历史考古发现表明，约5000年前的美索不达米亚文明就已使用天然沥青进行建筑防水石油沥青的化学组成元素组成碳80-85%、氢9-11%、硫1-6%、氧1-2%、氮

0.5-1%基本组分饱和分10-20%、芳香分40-65%、胶质10-25%、沥青质5-20%化学特性具有亲油性、疏水性及良好的粘结性和稳定性石油沥青是一种极其复杂的混合物，由数千种不同分子量的有机化合物组成其主要元素为碳和氢，同时含有少量的硫、氧、氮等杂原子这些元素形成的化合物根据溶解性可分为四类基本组分饱和分、芳香分、胶质和沥青质沥青中的饱和分和芳香分提供了流动性，而胶质和沥青质则赋予沥青粘结性和稳定性各组分的比例直接影响沥青的物理性质和使用性能通过调整这些组分比例，可以生产出适用于不同气候条件和交通荷载的沥青产品沥青的胶体结构胶体结构模型结构平衡性温度影响老化影响沥青被视为分散体系，良好的沥青材料需要各温度变化会显著影响沥随着老化过程的进行，沥青质形成分散相，以组分处于平衡状态，保青的胶体结构，高温时沥青中芳香分逐渐转化胶团形式悬浮在饱和分持适当的胶体结构稳定胶体结构被破坏导致流为胶质，胶质转化为沥和芳香分组成的分散介性，既不过于软化又不动性增加，低温时结构青质，导致胶体结构变质中，胶质形成保护层过于硬脆变得更加稳定但脆性增化，沥青变硬且脆性增包围沥青质胶团加加沥青的基本物理性质外观与颜色温度敏感性疏水性沥青常温下呈黑色或深褐色，具有光沥青的物理状态与温度密切相关，低沥青不溶于水且疏水性强，这是其作泽，颜色深浅与沥青质含量有关，沥温时呈固态且脆性大，常温时呈半固为防水材料的重要特性，但同时也导青质含量越高，颜色越深态，高温时呈液态流动性强致沥青与潮湿集料的黏附困难可燃性密度沥青是有机物，具有可燃性，加热到一定温度会释放可燃气沥青的密度通常在

1.00-

1.05g/cm³之间，略大于水，具体体并燃烧，这也是沥青操作过程中需注意安全的原因数值与沥青类型和组成有关沥青的技术性质概述工程相关技术性质标准测试方法应用意义沥青的技术性质是评价其使用性能的重要为保证沥青性质评价的客观性和可比性，通过测定沥青的各项技术性质，可以评价指标，直接关系到沥青在工程中的适用性各国制定了一系列标准测试方法我国主沥青的质量等级，确定其适用范围，预测和耐久性常见的技术性质包括针入度、要采用《公路工程沥青及沥青混合料试验其在工程中的使用性能软化点、延度、粘度等规程》JTG E20中的相关标准不同的工程应用对沥青的技术性质要求不这些技术性质反映了沥青在不同温度条件同例如，高温地区需要使用软化点高的下的硬度、抗变形能力、流动性和黏结性，标准测试方法规定了详细的试验设备、试沥青，而寒冷地区则要求沥青具有较好的是沥青质量控制和性能评价的关键依据样制备、试验步骤和结果计算方法，确保低温延度测试结果的准确性和可重复性针入度及其测定方法定义测定原理针入度是指在规定的温度、荷载和时间条件下，标准针垂直刺入沥在标准条件25°C、100g、5s下，利用针入度仪测量标准针刺入沥青试样的深度，用

0.1mm表示它是表示沥青硬度或稠度的指标青试样的深度，反映沥青的硬度和流变特性试验步骤实用意义将试样装入针入度盘中，在25°C水浴中恒温2小时；将针入度仪调整针入度是沥青分级的主要指标，反映沥青的硬度和流变性针入度到工作状态，使针尖刚好接触试样表面；释放针杆5秒钟，读取针入越小，沥青越硬；针入度越大，沥青越软道路沥青常用针入度分深度级，如40-60号、60-80号等软化点及其测定方法定义软化点是指沥青在规定条件下开始软化并失去承载能力时的温度它表示沥青从固态向液态转变的温度临界点测定方法采用环球法测定，将沥青样品装入环中，上置钢球，在水浴或甘油中以5°C/min速率升温，当钢球带动沥青下沉至基板时的温度即为软化点试验装置软化点测定装置包括金属环、钢球、支架、温度计和加热容器等，其尺寸和重量均有标准规定，以确保测试结果的准确性实用意义软化点是评价沥青高温性能的重要指标，软化点越高，沥青的抗高温变形能力越强，越适合用于高温地区或重载交通道路延度及其测定方法延度定义沥青延度是指在规定条件下，沥青试样被拉伸至断裂时的长度，用厘米表示它反映了沥青的塑性和黏结性测定条件常规测定条件为5°C或10°C或15°C，拉伸速度5cm/min不同温度下测得的延度值反映沥青在不同气候条件下的性能测定装置延度仪主要由恒温水浴、拉伸机构和延度标尺组成试样为8字形，断面尺寸为10mm×10mm实用意义延度值是评价沥青低温性能和黏结性的重要指标延度越大，沥青的塑性和韧性越好，低温抗裂性越强，与集料的黏结性也越好粘度及其测定方法粘度概念测定方法应用意义粘度是表示沥青流动阻力的物理量，反映常用的沥青粘度测定方法包括沥青粘度对施工温度和工艺有重要指导意了沥青在一定温度下的流动性粘度是沥义拌和温度通常对应沥青粘度为•标准黏度计法用于测定60°C动力粘青在高温下施工性能的重要指标

0.17±

0.02Pa·s，摊铺温度对应粘度为度

0.28±

0.03Pa·s，碾压终了温度对应粘度沥青的粘度与温度密切相关，温度升高，•旋转粘度计法适用于高温135°C以为

0.9Pa·s粘度降低；温度降低，粘度升高上粘度测定通过粘度-温度关系，可确定沥青的最佳•布氏粘度计法测定沥青的运动粘度施工温度范围，保证施工质量闪点及其测定方法1闪点定义闪点是指沥青被加热到一定温度时，其表面上方空气中的蒸气与火焰接触会瞬间闪燃的最低温度它是评价沥青安全性的重要指标2测定方法常用克利夫兰开口杯法测定将沥青样品置于标准金属杯中加热，当温度上升到一定程度时，在杯口上方移动小火焰，观察是否出现闪火现象3安全意义闪点是确定沥青加热温度上限的重要依据在实际操作中，沥青的加热温度应低于其闪点至少15°C以上，以确保施工安全4规范要求公路用石油沥青的闪点一般不低于230°C，改性沥青的闪点通常更高安全操作规程要求严格控制沥青加热温度，并配备必要的消防设备溶解度及其测定方法概念定义测定方法沥青溶解度是指沥青在规定溶剂中的可溶部将沥青样品溶解在规定溶剂中，过滤后测定分的含量，以百分数表示不溶物质量质量评价结果计算溶解度反映沥青纯净度，溶解度越高，沥青沥青溶解度=试样质量-不溶物质量/试样质纯度越高量×100%沥青的溶解度是评价沥青纯净程度的重要指标一般来说，高质量的道路沥青在三氯乙烯或二硫化碳中的溶解度应大于

99.5%溶解度低说明沥青中含有较多的机械杂质、无机物或碳化物等，可能影响沥青的均匀性和使用性能在实际应用中，溶解度测试可以用来判断沥青是否受到污染或变质例如，如果沥青在储存或运输过程中混入了杂质，或者在生产过程中出现过度碳化现象，都会导致溶解度降低密度及其测定方法

1.

001.05最小密度值最大密度值通常轻质沥青的密度下限通常重质沥青的密度上限25°C标准测试温度规范要求的密度测试温度沥青密度是指在规定温度下单位体积沥青的质量，通常以g/cm³表示沥青的密度与其化学组成有关，沥青质和胶质含量高的沥青密度较大密度是沥青混合料配合比设计的基础数据，用于计算沥青用量和混合料的空隙率沥青密度的测定主要采用比重瓶法具体操作是将熔融的沥青倒入已知质量的比重瓶中，待冷却后加水至刻度线，通过测量比重瓶、沥青、水的总质量，减去比重瓶质量和水质量，得到沥青的体积和质量，从而计算密度对于固体沥青，也可采用排水法测定其密度沥青的温度敏感性沥青的老化性能短期老化长期老化主要发生在沥青混合料拌和、运输和摊铺过路面使用过程中，在紫外线、氧气、温度变程中，高温条件下沥青薄膜的氧化和挥发化等因素作用下的缓慢老化过程性能变化老化机理针入度降低，软化点升高，延度减小，沥青沥青中的轻质组分挥发，组分氧化生成极性3变硬且脆性增加，抗裂性能下降基团，导致分子量增加，沥青变硬变脆沥青老化是影响沥青路面使用寿命的主要因素之一老化过程中，沥青的化学组成和物理性质发生变化，导致路面硬化、开裂和水损害为评估沥青的抗老化性能，通常通过模拟试验来预测沥青在使用过程中的性能变化抑制沥青老化的方法包括选用抗老化性能好的沥青，添加抗老化剂，控制混合料拌和温度和时间，以及采用充分的沥青膜厚度等通过合理的材料选择和工艺控制，可以显著延长沥青路面的使用寿命薄膜烘箱试验试验目的薄膜烘箱试验TFOT旨在模拟沥青在混合料拌和过程中的短期老化，评价沥青的抗热氧老化性能通过测定老化前后沥青性质的变化，判断沥青的耐老化程度试验方法将50g沥青均匀涂布在底部平坦的容器中，形成

3.2mm厚的薄膜，置于163±1°C的烘箱中加热5小时试验过程中，容器以

5.5±1r/min速度旋转，促进沥青均匀老化评价指标常用的评价指标包括质量损失、针入度保留率、软化点增值、延度保留率等质量损失反映挥发性组分含量，针入度保留率和软化点增值反映沥青的硬化程度，延度保留率反映塑性变化应用意义薄膜烘箱试验是评价沥青热稳定性的标准方法，试验结果可用于预测沥青在实际施工过程中的性能变化良好的沥青应具有较小的质量损失、较高的针入度保留率和较小的软化点增值压力老化试验试验背景压力老化试验PAV旨在模拟沥青在使用过程中的长期老化，是评价沥青长期耐久性的重要方法，主要用于预测使用5-10年后沥青的性能变化试验设备压力老化容器，能承受

2.1MPa压力，温度控制精度±

0.5°C；专用样品盘，直径140mm，可容纳50g沥青，形成厚度为

3.2mm的薄膜试验方法将经过RTFOT短期老化的沥青样品置于PAV容器中，在100±

0.5°C温度和

2.1±

0.1MPa压力下老化20小时，模拟长期服役条件下的老化过程评价指标PAV老化后的沥青样品主要通过弯曲梁流变仪BBR测试低温蠕变刚度和蠕变速率，评价老化后沥青的低温性能；也可测试动态剪切流变性能评价老化程度应用价值PAV试验是Superpave沥青评价体系的重要组成部分，提供了评价沥青长期使用性能的方法，有助于选择适合当地气候和交通条件的沥青材料沥青的黏附性黏附性定义影响因素作用机理工程意义沥青的黏附性是指沥青黏附性受集料类型酸沥青与集料的黏附主要黏附性不良会导致沥青与集料表面之间形成牢性或碱性、集料表面通过机械咬合、分子吸与集料分离，引发路面固结合的能力良好的特性粗糙度、清洁度、引和化学键合三种方式剥落、坑洞等病害在黏附性是确保沥青混合沥青性质黏度、化学实现，其中集料表面的潮湿条件下，水分可能料耐久性的关键因素组成、环境条件温度、微观粗糙度和沥青的渗破坏沥青与集料的结合，湿度等多种因素影响透能力对机械咬合尤为加速路面损坏重要沥青与集料的黏附性试验1浸水试验法将沥青包裹的集料浸入蒸馏水中，在特定温度下浸泡一定时间，观察沥青膜剥离程度通过目测评估集料表面沥青覆盖率，覆盖率越高表明黏附性越好2沸煮试验法将沥青包裹的集料放入沸水中煮沸10分钟，然后观察沥青膜剥离情况该方法比浸水试验更严格，能在短时间内判断沥青与集料的黏附性3静态浸水试验将成型的沥青混合料试件浸泡在恒温水中48小时，测试浸水前后的强度比值残留强度比，评价黏附性残留强度比越高，表明抗水损害能力越强4车辙试验法采用沥青混合料车辙试验仪，对干燥和湿态条件下的试件进行车辙试验，比较两种条件下的车辙发展速率，评价黏附性和水稳定性沥青的耐水性关键性能耐水性是沥青路面在潮湿环境中长期稳定的基础影响机制2水分侵入沥青-集料界面，取代沥青膜，导致黏结力降低改善方法添加抗剥落剂、表面活性剂或石灰粉，提高沥青亲水性沥青的耐水性是指沥青路面抵抗水分侵害的能力，是沥青材料必须具备的重要性能沥青本身虽然疏水，但沥青混合料在潮湿环境中仍容易受到水分侵害水分会破坏沥青与集料的界面结合，导致沥青膜剥离，引发路面松散、坑洞等病害沥青耐水性不良的主要原因包括集料表面含有亲水性矿物质，沥青中含有表面活性物质，沥青膜厚度不足，以及混合料空隙率过高等评价沥青耐水性的方法主要有浸水剥离试验、沸煮试验和冻融循环试验等在工程实践中，通常通过添加抗剥落剂、改善集料质量和控制混合料空隙率等措施来提高沥青混合料的耐水性沥青的耐久性耐久性概念影响因素提高措施沥青的耐久性是指沥青材料在各种环境因影响沥青耐久性的主要因素包括提高沥青耐久性的主要措施素作用下保持其基本性能的能力它直接•气候条件温度、湿度、紫外线等•选用适合当地气候条件的沥青类型决定了沥青路面的使用寿命和维护成本•交通荷载交通量、车辆轴重•使用改性沥青提高性能•材料特性沥青类型、化学组成•合理控制施工工艺和温度沥青的耐久性涉及多方面的性能，包括抗•施工质量拌和温度、压实度等•加强路面结构设计，避免过度应力老化性、耐水性、抗温度变化能力和抗疲劳开裂能力等•定期进行预防性养护道路石油沥青的技术要求技术指标A级沥青B级沥青C级沥青针入度25℃,100g,5s

0.1mm60-8080-100100-120软化点℃≥46≥45≥42延度15℃cm≥100≥100≥100闪点℃≥260≥260≥230溶解度%≥

99.5≥

99.5≥

99.5薄膜加热试验质量损失%≤±

0.8≤±

0.8≤±

0.8薄膜加热试验后针入度比%≥58≥54≥50薄膜加热试验后延度10℃cm≥8≥6≥4道路石油沥青的技术要求是确保沥青质量的基本标准，主要包括原沥青技术指标和薄膜加热后的技术指标根据使用条件和交通等级的不同，沥青分为A、B、C三个等级，A级用于重交通和严酷气候条件，B级用于中等交通和气候条件，C级用于轻交通和温和气候条件重交通道路石油沥青技术指标80针入度

0.1mm25℃条件下的标准针入度范围60-8048°C软化点高等级沥青软化点最低要求

2.5针入度指数理想的温度敏感性指标，不低于-

1.

599.5%溶解度高品质沥青纯度指标重交通道路是指日交通量大、重载车辆比例高的道路，对沥青材料性能要求更加严格重交通道路沥青必须具有良好的高温稳定性、低温抗裂性和疲劳抗力，以适应频繁的交通荷载和复杂的气候条件除了基本技术指标外，重交通道路沥青还强调动态剪切流变性能、抗车辙性能和疲劳性能在Superpave规范中，通过动态剪切流变仪DSR、弯曲梁流变仪BBR和直接拉伸试验DTT等设备评价沥青的高温、中温和低温性能，确保其在实际使用环境中的良好表现改性沥青概述定义与目的改性沥青是通过物理或化学方法向基质沥青中添加改性剂，改善沥青性能的产品其目的是克服普通沥青的不足，如高温稳定性差、低温脆性大和耐久性不足等问题性能提升改性沥青通常具有更高的软化点、更好的低温延度、更强的弹性回复能力和更优的抗疲劳性能这些性能的提升使路面能够更好地适应复杂的气候条件和重载交通应用领域改性沥青主要应用于高等级公路、机场跑道、港口码头、特殊路段如陡坡、弯道、交叉口以及极端气候地区的道路工程随着交通荷载增加和服役要求提高，改性沥青应用范围不断扩大经济性考量虽然改性沥青初始成本较高，但由于其提高了路面的使用寿命、减少了维修频率，从全寿命周期成本角度看，往往具有更好的经济性，尤其是在重载和恶劣环境条件下常见改性剂类型聚合物改性剂•SBS苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物橡胶类改性剂•废轮胎橡胶粉•SBR苯乙烯-丁二烯橡胶•天然橡胶•EVA乙烯-醋酸乙烯酯•丁基橡胶•PE聚乙烯•PP聚丙烯无机矿物改性剂天然改性剂•碳黑•木质素•硫磺•纤维素•石墨•壳聚糖•硅灰石改性沥青SBS简介改性机理性能特点SBSSBS苯乙烯-丁二烯-苯乙烯是一种热塑SBS分子中的丁二烯段能够吸收沥青中的SBS改性沥青主要优点包括性嵌段共聚物，由硬质苯乙烯嵌段和软质轻质组分，使聚合物膨胀，形成三维网络•高温稳定性显著提高，软化点提高15-丁二烯嵌段组成它兼具橡胶的弹性和塑结构苯乙烯段形成物理交联点，提供强20°C料的强度，是目前应用最广泛的沥青改性度和刚度•低温柔性增强，低温延度提高50%以剂这种网络结构赋予沥青更好的弹性恢复性上SBS通常添加量为3%-7%，与沥青混合后能和温度稳定性，同时保持良好的加工性•弹性恢复性好，60°C弹性恢复率可达形成双连续相结构，显著改善沥青的性能能70%以上•抗疲劳性能显著改善，疲劳寿命延长2-3倍•黏结性增强，与集料的黏附性提高橡胶改性沥青制备工艺原材料来源采用湿法工艺将橡胶粉与沥青在高温下混合主要利用废旧轮胎橡胶粉作为改性剂，具有反应，使橡胶粉部分溶胀并与沥青形成稳定环保和资源再利用的双重优势混合物应用领域性能特点广泛用于高速公路、机场跑道、桥面铺装等具有较高的粘度和弹性，良好的低温抗裂性高等级路面，特别适用于重载交通和极端气和抗疲劳性能，降噪效果显著候区域橡胶改性沥青通常添加15-20%的橡胶粉，在175-190°C温度下反应45-60分钟反应过程中，橡胶粉吸收沥青中的轻质组分而膨胀，同时释放部分添加剂到沥青中，形成物理和化学变化的复合过程与其他改性沥青相比，橡胶改性沥青具有明显的降噪效果，可减少交通噪声3-5分贝此外，其路面抗滑性能好，行车舒适性高，综合性能优异但需注意的是，橡胶改性沥青的存储稳定性较差，施工温度窗口较窄，使用时需特别注意工艺控制高模量改性沥青概念定义高模量改性沥青是指通过添加特殊改性剂，显著提高沥青混合料弹性模量的一种改性沥青它的弹性模量通常比常规沥青混合料高30%-50%，能够承受更大的交通荷载改性技术主要通过添加高刚度聚合物如高密度聚乙烯、聚丙烯、特殊树脂或硬质沥青等方式制备改性剂用量通常为4%-6%，配合硬质基质沥青，通过特殊工艺混合均匀性能特点高模量改性沥青具有极高的刚度和抗变形能力，60°C动态稳定度可达10000次/mm以上；同时保持良好的低温性能，抗疲劳性能优异；适合用于基层或中间层材料，可减少路面结构厚度应用价值高模量改性沥青主要用于重载交通道路、港口集装箱堆场、工业厂区等承受长期重载的路面结构采用高模量材料可减少路面厚度15%-25%，节约建设成本，同时延长使用寿命改性沥青的性能特点改性沥青的技术指标技术指标I型PG64II型PG70III型PG76针入度25℃

0.1mm40-6030-5030-50软化点℃≥60≥70≥80延度5℃cm≥20≥20≥20弹性恢复25℃%≥65≥70≥75闪点℃≥260≥260≥260储存稳定性48h℃≤

2.5≤

2.5≤

2.5RTFOT后质量变化率≤±

0.5≤±

0.5≤±

0.5%RTFOT后针入度比%≥65≥65≥65改性沥青的技术指标比普通沥青更为全面和严格，除了常规指标外，还增加了反映弹性恢复性能、储存稳定性和蠕变性能等特殊指标根据性能等级不同，改性沥青通常分为I型、II型和III型，分别适用于不同气候区和交通等级的道路乳化沥青概述定义特点工作原理乳化沥青是指在乳化剂的作用下，将沥青乳化沥青的主要特点包括乳化沥青的工作原理基于破乳过程施分散成微小颗粒直径1-10微米悬浮在水工后，乳化沥青中的水分蒸发或被吸收，•常温下即可使用，无需加热，节能环中形成的稳定分散体系它利用了乳化技沥青微粒相互接触凝聚，乳化剂作用减弱，保术使疏水性的沥青能够与水混合，形成可最终形成连续的沥青膜覆盖在集料表面•能与潮湿集料混合，适用于湿润条件流动的液态材料乳化沥青通常含有50-70%的沥青、30-破乳速度是乳化沥青的重要性能指标，直•流动性好，易于喷洒和涂布50%的水和

0.2-2%的乳化剂及稳定剂等接影响其适用范围和施工工艺•破乳后性能接近原沥青添加剂•储存、运输和使用安全性高乳化沥青的类型阳离子乳化沥青沥青微粒带正电荷，适用于与酸性集料如花岗岩、石英岩混合，破乳速度快，常用于表面处治和透层阴离子乳化沥青沥青微粒带负电荷，适用于与碱性集料如石灰岩、白云岩混合，破乳速度较慢，常用于稀浆封层和冷拌混合料非离子乳化沥青沥青微粒不带电荷，与集料类型适应性好，化学稳定性高，应用较少改性乳化沥青基料采用改性沥青，性能更优，主要用于高等级道路的养护和特殊工程根据破乳速度，乳化沥青还可分为快裂、中裂和慢裂三种类型快裂型与集料接触立即破乳，适用于表面处治；中裂型破乳速度适中，适用于稀浆封层；慢裂型破乳缓慢，适用于与细集料混合的冷拌混合料不同类型乳化沥青的选择应考虑集料类型、气候条件、施工方式和使用要求正确选择乳化沥青类型对确保工程质量至关重要乳化沥青的生产工艺水相制备将乳化剂溶于水中，调节pH值，加入稳定剂和防冻剂等添加剂油相准备将基质沥青加热至适当温度130-150°C，使其具有合适的粘度高速剪切在胶体磨中将热沥青分散到水相中，形成微小沥青粒子质量控制检测筛余物、破乳速度、黏度等指标，确保产品质量储存与运输在适当温度下储存，避免冻结和沉淀乳化沥青的性能特点环保节能无需高温加热，减少能源消耗和排放适应潮湿条件能与湿集料良好结合，扩大施工季节和条件施工便捷流动性好，易于喷洒、涂布和渗透安全性高闪点高，储存运输使用安全风险低经济实用设备简单，施工快捷，维护成本低乳化沥青的性能特点使其在道路养护和低等级道路建设中具有独特优势由于不需要高温加热，乳化沥青大幅减少了能源消耗和有害气体排放，符合绿色施工理念其能在潮湿条件下施工的特性，有效延长了施工季节，特别适合在多雨地区应用然而，乳化沥青也存在一些局限性完全破乳后性能略低于原沥青；受温度影响大，低温下易冻结，高温下可能破乳；存储稳定性有限，通常需在1-3个月内使用；不适用于厚层结构在选择使用时应充分考虑这些特点乳化沥青的技术指标技术指标阳离子快裂阳离子中裂阴离子慢裂筛余物

1.18mm筛%≤

0.1≤

0.1≤

0.1沥青含量%60-7060-7055-65恩格勒黏度25°C E2-302-302-30破乳速度快中慢与集料的黏附性%≥90≥90≥90存储稳定性1d%≤1≤1≤1破乳后沥青针入度40-10040-10040-

1000.1mm破乳后沥青延度15°C≥40≥40≥40cm乳化沥青的技术指标主要分为乳液性能指标和破乳后沥青性能指标两类乳液性能指标包括筛余物、沥青含量、黏度、破乳速度、存储稳定性等，反映乳化沥青的质量和使用特性；破乳后沥青性能指标包括针入度、软化点、延度等，反映最终形成的沥青膜的性能乳化沥青的应用领域透层和黏层表面处治稀浆封层透层是在基层表面在路面上喷洒乳化由乳化沥青、细集喷洒乳化沥青形成沥青后铺设碎石形料、矿粉、水和添的渗透层，增强基成的薄层防水磨耗加剂组成的流动性层与面层的结合；层，常用于低等级混合料，用于填充黏层是在旧路面上道路和预防性养护路面裂缝和车辙，喷洒的薄层乳化沥恢复路面抗滑性能青，确保新旧层间结合冷拌沥青混合料以乳化沥青为黏结料的常温混合料，主要用于低等级道路、临时修补和难以使用热拌混合料的地区沥青混合料概述定义与组成沥青混合料是由沥青黏结料与不同粒径的集料和填料按一定比例混合而成的复合材料沥青作为黏结剂，将集料粘结成整体；集料承担荷载并形成骨架结构；填料填充骨架空隙，增强整体强度结构特性沥青混合料是一种多相复合材料，具有黏弹性、温度敏感性和时间相关性其性能取决于材料组成、比例设计和成型工艺理想的沥青混合料应形成稳定的骨架结构，空隙率适中，沥青膜厚度均匀性能要求优质沥青混合料应具备高温稳定性抗永久变形、低温抗裂性、水稳定性、耐久性和良好的工作性这些性能直接影响路面的使用寿命和服务质量，是混合料设计的核心目标应用价值沥青混合料是柔性路面的主要结构材料，在现代道路建设中应用广泛不同类型的沥青混合料可用于路面的不同结构层，满足各种功能要求，如承重、防水、摩擦和平整度等沥青混合料的组成粗集料黏结料粒径

2.36mm的集料，占混合料总质量的沥青材料，占混合料总质量的4%-7%50%-70%•矿料表面包覆形成薄膜•形成骨架结构•填充矿料间空隙12•承担主要荷载•提供黏结力和柔韧性•提供抗滑和抗磨耗性能矿粉细集料粒径

0.075mm的细粉，占混合料总质量的43粒径

0.075-

2.36mm的集料，占混合料总质3%-7%量的25%-35%•填充最小空隙•填充粗集料间空隙•增强沥青黏度•提供混合料稳定性•改善混合料性能•影响混合料体积特性沥青混合料的分类按拌和温度分类根据生产和施工温度，沥青混合料分为热拌、温拌和冷拌三大类热拌温度通常为150-180°C，温拌为110-140°C，冷拌为常温或稍加热20-80°C不同温度范围对应不同的沥青类型和施工工艺按组成结构分类根据骨料组成和结构特点，可分为密级配型、开级配型、间断级配型和悬浮密实型等密级配型空隙率低，强度高；开级配型空隙率高，透水性好；间断级配型某些粒径缺失，具有特殊性能按功能用途分类根据在路面结构中的位置和功能，可分为表层混合料、中间层混合料和基层混合料表层混合料要求抗滑、耐磨；中间层混合料强调结构性能；基层混合料注重稳定性和成本效益按特殊性能分类根据特殊性能需求，有排水性混合料、抗噪音混合料、彩色混合料、抗车辙混合料等这些特种混合料通常采用改性沥青或特殊级配设计，满足特定工程要求热拌沥青混合料生产温度热拌沥青混合料的生产温度通常在150-180°C之间，具体温度取决于沥青类型和黏度特性高温能够降低沥青黏度，确保集料完全包裹，混合物具有良好的工作性生产工艺采用专用的沥青混合料搅拌设备生产，主要包括集料加热干燥、筛分计量、沥青计量和混合搅拌等工序现代设备通常采用电脑控制，确保配合比准确和混合均匀运输与施工运输过程需保温，防止混合料温度过低影响铺筑质量摊铺温度一般控制在130-150°C，碾压终了温度不低于90°C，以确保足够的压实度性能特点热拌混合料具有强度高、密实度好、耐久性强等优点，是高等级道路的首选材料但能耗高、环保压力大、施工季节受限是其主要缺点温拌沥青混合料技术原理环保优势应用特点温拌沥青混合料是在比传统热拌温度低相比热拌混合料，温拌技术具有显著的环温拌沥青混合料不仅具有环保优势，还有20-40°C的条件下通常110-140°C生产保优势许多工程应用优点的混合料通过添加温拌添加剂或采用特•能源消耗降低15%-30%•运输距离更远，施工季节延长殊工艺，降低沥青黏度或改变沥青的流变•二氧化碳排放减少20%-35%•压实更容易，特别是在低温条件下特性，实现较低温度下的良好工作性•沥青烟气和有害物质排放减少50%以•可用于隧道等通风条件受限的场所上•适用于改性沥青混合料，降低老化风主要技术路线包括有机添加剂法如蜡类、•施工区域温度降低，改善工作环境险化学发泡法、矿物添加剂法和乳化沥青法等冷拌沥青混合料温度特点黏结材料施工特点冷拌沥青混合料在常温或略高于主要采用乳化沥青或液体沥青作施工简便，对设备要求低，适合常温20-80°C条件下生产和施为黏结料，有些也使用添加了特小规模作业和应急修补施工后工，无需高温加热，大幅降低能殊溶剂的沥青，使其在常温下保强度发展较慢，需要通过交通荷源消耗和环境影响持流动性载辅助压实应用范围主要用于低等级道路建设、临时道路、紧急修补和偏远地区的道路工程，不适用于承载重交通的高等级道路冷拌沥青混合料分为开放式和密实式两种类型开放式冷拌混合料主要用于表面处治和薄层修补，具有较好的排水性能；密实式冷拌混合料可用于路面结构层，但需要充分压实和养护近年来，随着储备型冷拌沥青混合料技术的发展，出现了可长期储存、随用随取的冷拌料产品，广泛应用于道路日常养护和应急抢修这类产品通常添加特殊溶剂和添加剂，确保长期储存后仍保持良好的工作性沥青混合料的配合比设计设计目标确定根据路面结构层位、交通等级、气候条件和使用要求，确定混合料的功能目标和性能指标原材料选择与测试选择合适的沥青类型和集料，测定其基本性能指标，如沥青针入度、软化点，集料级配、密度等矿料级配设计根据目标混合料类型，设计合理的集料级配曲线，确保形成稳定的骨架结构和适当的空隙特性最佳沥青用量确定通过制备不同沥青含量的试件，测试其密度、空隙率、稳定度等指标，确定最佳沥青用量性能验证对确定的最佳配合比混合料进行高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性等专项性能测试生产配合比转换将实验室配合比转换为生产配合比，考虑生产设备特性和材料误差，确保实际生产质量马歇尔配合比设计法设计原理主要步骤评价指标马歇尔配合比设计法是目前最常用的沥青马歇尔设计法包括以下关键步骤马歇尔设计法的主要评价指标包括混合料配合比设计方法，基于体积参数分•确定集料级配，计算理论最大密度•马歇尔稳定度MS试件在60°C下抗析和力学性能测试相结合的原理通过制破坏能力•选择至少5个不同沥青含量相差

0.5%备标准尺寸的圆柱形试件，测定其体积特制备试件•流值FL达到最大稳定度时的变形性和力学性能，综合分析确定最佳沥青用量量•测定试件的体积参数容重、空隙率等•空隙率VV混合料中空气所占的体标准试件尺寸为直径

101.6mm，高度积百分比•进行马歇尔稳定度和流值测试

63.5mm，采用双面击实，每面击实次数•矿料间隙率VMA集料骨架中的空根据设计交通量确定，一般为50或75次•绘制各项指标与沥青含量关系曲线隙率•根据规范要求和曲线分析确定最佳沥•沥青饱和度VFA沥青填充矿料间隙青含量的百分比沥青混合料的路用性能1高温稳定性沥青混合料在高温条件下抵抗永久变形的能力，直接关系到路面的抗车辙性能主要通过车辙试验、动态稳定度和三轴试验评价良好的高温稳定性依赖于合理的骨料级配、适当的沥青用量和沥青的高温性能2低温抗裂性沥青混合料在低温条件下抵抗开裂的能力，影响路面的抗冻融损害性能评价方法包括低温弯曲试验、间接拉伸试验和热收缩试验提高沥青的低温延度和增加沥青用量有助于改善低温性能3水稳定性沥青混合料在水分作用下保持强度和完整性的能力，关系到路面的耐久性主要通过冻融劈裂试验、浸水马歇尔试验评价良好的沥青-集料黏附性和合理的空隙率是确保水稳定性的关键4疲劳性能沥青混合料在反复荷载作用下抵抗开裂的能力，影响路面的使用寿命通过四点弯曲疲劳试验、间接拉伸疲劳试验评价适当增加沥青用量和使用改性沥青有助于提高疲劳性能高温稳定性试验车辙试验将300mm×300mm×50mm的方形试件放置在车辙试验机中，在60°C恒温条件下，施加

0.7MPa的轮压，车轮以42次/分的频率往复碾压，测量随轮次增加的车辙深度发展曲线，计算动态稳定度动态稳定度动态稳定度是表征混合料高温抗变形能力的重要指标，定义为车辙深度从45分钟到60分钟增加1mm所需的车轮通过次数动态稳定度越高，抗车辙能力越强三轴试验在三轴仪中对圆柱形试件施加轴向荷载和围压，测量应力-应变关系，计算抗剪强度参数内摩擦角和黏聚力三轴试验能更准确地反映混合料的力学性能动态模量试验在不同温度和频率下测定混合料的动态模量，评价其刚度特性动态模量是沥青路面结构设计的重要参数，反映材料对温度和荷载频率的敏感性低温抗裂性试验-10°C4MPa典型试验温度最小抗拉强度我国北方地区低温抗裂性要求测试温度优质混合料的低温抗拉强度要求400μm断裂应变值评价混合料断裂前能承受的最大变形低温抗裂性是寒冷地区沥青混合料的关键性能指标目前评价低温抗裂性的主要方法包括低温弯曲试验测定弯曲应力和弯曲应变，评价材料的柔性、低温间接拉伸试验测定间接拉伸强度和应变，评价材料的抗拉性能和热收缩试验测定收缩系数和收缩应力，评价材料在温度降低过程中的自收缩特性提高沥青混合料低温抗裂性的主要措施包括选用低温性能好的沥青，特别是改性沥青；适当增加沥青用量，提高混合料的柔性；控制空隙率在合理范围；添加纤维等增韧材料；优化集料级配，减少棱角集料比例在极寒地区，常采用SBS改性沥青或橡胶沥青制备的混合料，以提供更好的低温适应性水稳定性试验冻融劈裂试验将圆柱形试件分为对比组和冻融组，对冻融组进行冻融循环处理后，测定两组试件的间接拉伸强度，计算强度比TSR，评价混合料的水稳定性浸水马歇尔试验将标准马歇尔试件分为干燥组和浸水组，浸水组在60°C水中浸泡48小时后测定稳定度，计算残留稳定度比，评价混合料的抗水损害能力沸煮试验3将松散的混合料在沸水中煮沸一定时间，通过目视判断沥青膜剥离程度评价黏附性，方法简单但主观性较强车辙试验水敏感性比较干燥和湿态条件下车辙试验结果，计算动态稳定度比，评价水分对高温性能的影响，更接近实际使用状态沥青混合料的疲劳性能疲劳机理试验方法在反复荷载作用下，微观裂纹逐渐形成、扩展并四点弯曲梁试验、间接拉伸试验和直接拉伸压缩连接，最终导致材料破坏2试验是常用的疲劳评价方法影响因素评价指标沥青类型、沥青含量、空隙率、温度和荷载水平疲劳寿命Nf、疲劳方程参数和疲劳损伤系数是是关键影响因素主要评价指标沥青混合料的疲劳性能是路面长期服役性能的重要指标在实验室评价中，通常采用应力控制或应变控制两种加载方式应力控制适合评价厚层结构，而应变控制适合评价薄层结构疲劳试验结果通常表示为应力或应变与疲劳寿命的对数关系曲线提高沥青混合料疲劳性能的主要措施包括使用高弹性改性沥青；适当增加沥青用量；控制混合料空隙率在合理范围；添加纤维等增韧材料；优化集料级配，增强结构稳定性在实际应用中，应根据路面结构设计和交通特点，选择具有适当疲劳性能的混合料类型沥青路面再生技术旧料回收通过铣刨或挖掘方式获取旧沥青混合料，进行破碎、筛分和检测性能评估检测旧料中沥青含量、沥青性能和集料级配，评估其老化程度再生剂添加根据旧沥青性能，选择适当的再生剂恢复其流变特性材料配比确定新旧材料比例、新添加沥青量和再生剂用量生产施工采用适当工艺进行混合、摊铺和压实，形成新的路面结构沥青路面再生技术根据加工场所不同，分为厂拌热再生、厂拌冷再生和就地再生三种主要类型厂拌热再生是将旧料运回搅拌厂，与新材料一起热拌制成混合料；厂拌冷再生是在常温下使用乳化沥青或泡沫沥青作为再生黏结料；就地再生是直接在现场对旧路面进行处理再利用，又分为热再生和冷再生两种沥青材料的环保要求环境友好减少有害物质排放和资源消耗可持续利用提高材料循环利用率和使用寿命节能降耗3降低生产和施工能耗，减少碳排放健康安全4降低对施工人员和居民的健康风险随着环保意识的增强，沥青材料的环保要求日益严格生产过程中要求降低能耗和减少温室气体排放，如推广温拌沥青技术；控制挥发性有机物VOCs和多环芳烃PAHs等有害物质的释放，减少对空气质量和工人健康的影响；提高废旧材料的回收利用率，减少对原生资源的依赖环保型沥青材料的发展方向包括植物油基沥青替代材料研发，减少对石油资源依赖；生物质改性沥青技术，利用可再生生物资源作为改性剂；低温沥青技术的完善，进一步降低能耗和排放；高耐久性沥青材料开发，延长使用寿命，减少维修频率和资源消耗这些技术的应用有助于构建更加绿色可持续的道路建设体系沥青材料的发展趋势智能化绿色化功能化开发具有自修复、自诊断研发更环保的沥青材料，拓展沥青材料的功能，如功能的智能沥青材料，通包括生物基沥青、完全可光催化降解污染物的环保过添加导电纤维、压电材回收沥青和超低温沥青技沥青、隔热降温沥青和低料等实现路面状态监测和术，减少能耗和排放噪音沥青等特种功能材料主动反馈耐久化提高沥青材料的抗老化性能和耐久性，研发长寿命沥青材料，减少维修频率和生命周期成本沥青材料在工程中的应用案例高速公路机场跑道路面再生我国高速公路网络广泛采用改性沥青材料，北京大兴国际机场跑道采用特殊配方的高模上海外环高速公路养护工程采用沥青路面再如京沪高速公路采用SBS改性沥青，打造高量改性沥青，满足飞机高荷载、高温度和频生技术，回收利用率达70%以上，不仅节性能长寿命路面，经过多年使用，路面平整繁起降的苛刻要求该材料具有超高稳定性约了大量资源，还减少了建筑垃圾，降低了度好，抗车辙性能优异，充分体现了高品质和抗疲劳性能，确保了跑道的长期使用性能工程成本，是沥青材料循环利用的成功案例沥青材料的工程价值和安全性课程总结与展望知识体系本课程系统介绍了沥青材料的基本定义、分类、组成结构、性能特点和测试方法，建立了完整的沥青材料知识体系从原材料到混合料，从基本性能到工程应用，全面覆盖了沥青材料科学的各个方面技术发展沥青材料技术正向着智能化、绿色化、功能化和耐久化方向发展新型改性技术、温拌技术、再生技术等不断突破，各种功能型沥青材料层出不穷，为道路建设提供了更多可能性工程应用沥青材料在高速公路、城市道路、机场跑道等各类工程中广泛应用，其性能直接影响道路的使用寿命和服务质量掌握沥青材料科学，对于道路工程的设计、施工和养护至关重要未来展望未来沥青材料将更加注重环保和可持续发展，生物基沥青、纳米改性沥青、智能感知沥青等新材料将逐步投入实用同时，沥青材料评价体系将更加完善，性能预测和设计方法将更加精确。