《全国公路水运试验检测专业技术人员职业资格考试——道路工程》第六章 沥青与沥青混合料 第一二节知识点分享，感兴趣的欢迎收藏~
第一节 沥青的技术性质和技术要求
1.1沥青概述
1. 沥青是一种典型的有机凝胶材料，采用沥青作为胶结材料的沥青路面是我国最主要的路面形式之一。
2. 沥青是一种对温度变化较为敏感的感温性材料。
3. 沥青修筑路面具有良好的耐久性和抗滑性，优越的减震吸声性能、行车舒适等众多优点。
4. 沥青的分类：按产源划分为经地质开采加工后得到的地沥青和通过加工获得的焦油沥青。其中地沥青又分为直接开采的天然沥青和开采石油加工后的石油沥青，而焦油沥青又根据工业加工园林的不同，分为煤沥青、木沥青和片岩沥青等。
5. 石油沥青的产量大，可加工性的程度高，能够较好的满足现代道路交通运输特点，是目前道路工程中应用最多的沥青品种。
6. 按原油成分中所含石蜡数量的多少划分成石蜡基沥青（含蜡量＞5%），沥青基沥青（含蜡量＜2%），混合基沥青（含蜡量2%-5%）等。
7. 按加工方法不同又可分为直馏沥青、溶剂脱沥青、氧化沥青、裂化沥青、调和沥青等。
8. 直馏沥青：原油通过常压或减压蒸馏方法得到的沥青产品，当该产品符合沥青标准的就是直馏沥青，不符合沥青标准的是渣油沥青。实践表明，通常这种直馏沥青的温度稳定性和大气稳定性相对较差。
9. 溶剂脱沥青：通过不同溶剂对减压渣油中不同成分有选择性的溶解，实现不同组分的分离，从而加工生产出所谓溶剂脱沥青。此类沥青常温下是半固体或固体。
10. 氧化沥青：以减压渣油（或加入其它组分）为原料，在高温下（230-280℃）吹入空气，经氧化处理得到氧化沥青。此种沥青子啊常温下呈固体状态，与直馏沥青相比有较高的热稳定性和较高的高温抗变形能力，但低温变形性较差，易造成低温开裂现象。通常采用不同氧化程度生产半氧化沥青，以改善氧化沥青的温度敏感性。
11. 裂化沥青：对蒸馏后的重油在高温下进行裂化，得到裂化残渣成为裂化沥青。裂化沥青具有更大的硬度和延度，软化点也较高。但与直馏沥青和氧化沥青相比，其黏度、气候稳定性等相对较差。
12. 调和沥青：针对采用不同加工方式生产的不同类型沥青进行调和，并通过调整沥青组分之间的比例，加工生产出所谓调和沥青。
13. 按常温下的稠度划分成为固体沥青、黏稠沥青和液体沥青。
14. 道路工程所用沥青属常温状态下呈黏稠或固体的石油沥青，并经过氧化、溶剂脱、调和等工艺，使该沥青在蜡含量、黏稠程度、温度敏感性等一些列关键指标上能够更好地满足道路工程的需要。
15. 沥青的化学成分：沥青质、胶质、芳香分、饱和分、芳香分和饱和分中的蜡。
16. 沥青质：沥青质是不溶于正庚烷而溶于苯的黑褐色无定形固体物，约占沥青质量的5%-25%。其含量越高，沥青软化点越高，黏度越大，沥青表现的就越硬、越脆。
17. 胶质：能够溶于正庚烷，是深棕色固体或半固体，有很强的极性，影响沥青中沥青质的分散效果，突出的特征是具有很强的黏附力。
18. 芳香分：是由沥青中分子量最低的环烷芳香化合物组成黏稠状液体，约占沥青总量的20-50%，呈深棕色，对其他高分子烃类物质有较强的溶解能力。
19. 饱和分：是由直链和支链饱和烃、烷基烃和一些烷基芳香烃组成，含量约占沥青的5-20%，是非极性稠状油类，色较浅。
20. 沥青质作为胶核，在其表面吸附胶质，形成胶体体系的胶团，成为分散相。
21. 沥青的胶体类型：溶胶型（沥青质含量＜10%）、溶凝胶型（沥青质含量在15-25%）、凝胶型（沥青质含量在25-30%）。
1.2石油沥青主要技术性质
1. 黏滞性是指沥青材料在外力作用下，沥青粒子产生相互位移时抵抗剪切变形的能力。
2. 表征沥青黏滞性大小的指标为黏度。
3. 采用毛细管法测得沥青的动力黏度来表征沥青的绝对黏度。
4. 采用旋转黏度计测得沥青的表观黏度，该黏度可用来确定沥青施工应用时的拌和和碾压温度。
5. 采用相对简单的针入度方法测得沥青的条件黏度来表示沥青的稠度，同时作为等黏温度的软化点，也可作为表征沥青黏滞性的一项技术指标。
6. 沥青动力黏度：当沥青黏度的大小等于剪应力与剪变率之比时，该黏度就是沥青的动力黏度，也称为沥青的绝对黏度，以帕·秒（Pa·s）作为计量单位。常于60℃测得，常采用真空毛细管法。
7. 沥青表观黏度：表观黏度时表征沥青绝对黏度的另一种方式，该黏度采用布氏旋转粘度计进行测定。通过对道路沥青在45℃以上温度条件下的布氏粘度（Pa·s）的测定，用于确定沥青混合料在施工过程中适宜的拌和和碾压温度。
8. 针入度：是表征沥青条件黏度的一项指标，同时也是我国作为沥青标号划分的依据。针入度是在一定的温度条件下，以规定质量的标准针经历规定的贯入时间后，标准针沉入到沥青试样中的深度值，以0.1mm计。
9. 通过针入度试验测得的针入度值愈大，表示沥青愈软。
10. 软化点：沥青材料在硬化点到滴落点之间的温度区间里，呈现出一种黏滞流动状态，在工程中为保证沥青不致因温度升高而产生流动的状态，取滴落点和硬化点之间温度间隔的87.21%当做软化点。
11. 目前软化点的测定大多采用环球法。
12. 沥青的延性：是指当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。目前试验温度常定为15℃或10℃，拉伸速度一般为5cm/min。
13. 针入度、软化点、延度为沥青的“三大指标”。
14. 沥青感温性：在不同温度条件下，沥青黏度随温度的改变而改变，其他性能也呈现出明显的随温度变化而变化的规律，这种随温度的改变沥青黏度随之改变的特点称为沥青的感温性。
15. 黏附性：沥青克服外界不利影响因素（如环境对沥青的老化、水对沥青膜的剥离等）在集料表面的附着能力称为沥青的黏附性。
16. 集料的亲水性程度直接决定着沥青和集料之间黏附性的优劣，使用憎水的碱性集料其黏附性优于亲水的酸性集料，所以决定碱性石灰岩集料拌制的沥青混合料，其黏附性明显好于酸性的花岗岩沥青混合料。
17. 目前沥青与集料之间黏附性好坏的常规评价方法是水煮法或水浸法，通过一定条件下考察集料表面沥青膜抵御水剥离的能力，来界定沥青黏附性的好坏。
18. 沥青的老化：路用沥青在储运、加热、拌和、摊铺、碾压、交通荷载和自然因素的作用下，会产生一系列的物理化学变化，从而使沥青逐渐改变其原有组成成分，引起路用性能的劣化，这种现象称为沥青的老化。
19. 引起沥青老化的直接因素：热、氧、光、水、渗流硬化。
第二节 沥青试验检测方法
1.1沥青试样准备方法
1. 该试验适用于黏稠道路石油沥青、煤沥青等需要加热后才能进行试验的沥青样品，按此法准备的沥青供实验室进行的各项试验使用。
2. 试验仪器有：烘箱（200℃，有温度调节装置）、加热炉具、石棉垫、滤筛（筛孔孔径0.6mm）、烧杯（1000ml）、温度计、天平（称量2000g，感量不大于1g；称量100g，感量不大于0.1g）、沥青盛样器皿、其他（玻璃棒、溶剂、洗油、棉纱等）。
3. 沥青在装卸、运输和贮存过程中混入水和异物，会影响以后试验检测的结果。操作原理是通过加热和过筛方式，将水分和异物分别除去。注意温度控制，防止沥青老化。
1.2沥青密度与相对密度试验
1. 试验目的：利用密度瓶测定各种沥青材料的密度与相对密度，为沥青原材料质量与体积之间的换算，以及沥青混合料配合比设计提供必要的参数。
2. 试验仪器：天平（感量不大于0.001g）、恒温水槽、密度瓶（容积为20-30ml，质量不超过40g）、滤筛（0.6mm、2.36mm各一个）、烧杯（600-800ml）、真空干燥器······
3. 同一试样应平行试验两次，当两次试验结果的差值符合重复性试验的精密度要求时，以平均值作为沥青的密度试验结果，并准确至3位小数，试验报告应注明试验温度。
4. 对黏稠及液体沥青，重复性试验的允许差为0.003g/cm³，复现性试验的允许差为0.007g/cm³；对固体沥青，重复性试验的允许差为0.01g/cm³，复现性试验的允许差为0.02g/cm³。
5. 密度瓶的水值应经常校正，一般每年至少进行一次。
6. 抽真空不宜过快，防止样品被带出密度瓶。
1.3沥青黏度试验方法
1. 试验方法一：真空减压毛细管法
2. 动力黏度是表征沥青黏滞性的核心指标，60℃下的动力粘度与夏季路面高温条件下沥青混合料的强度、抗车辙能力有良好相关性。
3. 实验仪器：真空减压毛细管黏度计、温度计（量程50-100℃，分度值0.1℃）、恒温水槽、真空减压系统（真空度可达40kPa±66.5Pa,300mmHg±0.5mmHg）、其他（秒表、烘箱、三氯乙烯、洗液、蒸馏水等）。
4. 试验方法二：布氏粘度计法
5. 采用布氏粘度计测定沥青45℃以上温度范围的表观黏度（Pa·s计），并根据不同温度下的黏温曲线，确定沥青混合料的拌和温度和压实温度。
6. 试验仪器：布洛克菲尔德黏度计（数显黏度计、温度控制器、恒温容器和试样筒等）、转子、烘箱（控制准确度±1℃）、温度计（分度值0.1℃）。
7. 试验的关键点之一要严格控制试验温度，否则将引起较大试验误差。另一个关键之处在于正确的选择转子型号和转子的转速，使测定时的读数在仪器对应范围的10%-98%。
8. 工程实践证明，当沥青的黏度在0.17Pa·s±0.02Pa·s时，对应的温度适宜进行沥青混合料的拌和；而沥青的黏度在0.28Pa·s±0.03Pa·s时，对应的温度适宜进行沥青混合料的碾压成型。
1.4沥青针入度试验
1. 针和针连杆合件总质量为50g±0.05g，另附50g±0.05g砝码一只，试验时总质量为100g±0.05g。
2. 标准针由硬化回火的不锈钢制成，洛氏硬度HRC54~60，表面粗糙度Ra0.2~0.3μm，针自身总质量2.5g±0.05g，针杆上打印有号码标志，配有固定用装置盒（筒），以保护针尖避免碰撞。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，平底圆柱形）、恒温水槽（容量不少于10L，控温的准确度为0.1℃）、平底玻璃皿、温度计或温度传感器（精度为0.1℃）、秒表（分度0.1s）、位移计或位移传感器（精度为0.1mm）、盛样皿盖（平板玻璃，直径不小于盛样皿开口尺寸）、溶剂（三氯乙烯等）、其他（电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷柄坩埚等）。
4. 针入度试验的三项关键性条件分别是温度、测试时间和针的质量，如这三项试验条件控制不准，将严重影响试验结果的准确性。三项条件常用状态，也就是标准状态为：温度25℃，测试时间5s，针的质量100g。
5. 当试验结果小于50（0.1mm）时，重复性试验的允许差为2（0.1mm），复现性试验的允许差为4（0.1mm）；当试验结果等于或大于50（0.1mm）时，重复性试验的允许差为平均值的4%，复现性试验的允许差为平均值的8%。
6. 采用数字回归计算温度感应系数时，回归公式的相关系数不得小于0.997（置信度95%）。否则试验结果无效，不能用于针入度指数等指标的计算。
1.5沥青软化点试验（环球法）
1. 软化点是沥青达到规定条件黏度时所对应的温度。也就是通过规定的试验方法和试验条件，测得沥青伴随温度升高，其状态由固态变为流动的液态时所对应的温度，以此作为评价沥青高温稳定性的指标。
2. 试验仪器：软化点试验仪（钢球直径9.53mm，质量3.5±0.05g；试样环内径19.8±0.1mm；钢球定位环；金属架）、耐热玻璃烧杯、温度计、环夹、装有温度调节器的电炉或其他加热炉具、试样底板、恒温水槽、平直刮刀、甘油滑石粉隔离剂、其他（石棉网、新煮沸的蒸馏水等）。
3. 同一试样平行试验2次，当2次测定值的差值符合重复性试验精密度要求时，取其平均值作为软化点试验结果，准确至0.5℃。
4. 当试样软化点小于80℃，重复性试验的允许差为1℃，复现性试验的允许差为4℃。当试样软化点等于或大于80℃时，重复性试验的允许差为2℃，复现性试验的允许差为8℃。
1.6沥青延度试验
1. 试验目的：通过延度试验测定沥青能够承受的塑性变形总能力，并用于评价沥青在低温状态下的抗裂性。
2. 试验仪器：延度仪、试模、试模底板、恒温水槽（容量不少于10L）、温度计（0-50℃，分度0.1℃）、砂浴或其他加热炉具、甘油滑石粉隔离剂（质量比2:1）、其他（平刮刀、石棉网、酒精、食盐等）。
3. 当试验结果小于100cm时，重复性试验的允许差为平均值的20%；复现性试验的允许差为平均值的30%。
4. 按要求采用，一般道路石油沥青延度试验时的温度为15或10℃，拉伸速度通常为5cm/min±0.25cm/min。
5. 隔离剂的使用是为了防止沥青粘在底板或侧模上，隔离剂原有的调配比例偏稀，易从侧模上流淌下去，起不到防粘连作用。
1.7沥青加热老化试验
1. 试验方法一：薄膜加热试验
2. 试验目的：通过加热状态下测定道路石油沥青薄膜加热后的质量损失以及其它指标的变化，以评价沥青的耐老化性能。
3. 试验仪器：薄膜加热器（工作温度可达200℃，控温的准确度为1℃）、盛样皿、温度计（0-200℃，分度为0.5℃）、天平（感量不大于0.001g）、其它（干燥器、计时器等）。
4. 当薄膜加热后质量损失小雨或等于0.4%时，重复性试验的允许差为0.04%，复现性试验的允许差为0.16%；当薄膜加热后质量损失大于0.4%时，重复性试验的允许差为平均值的8%，复现性试验的允许差为平均值的40%。
5. 试验方法二：旋转薄膜加热试验
6. 试验目的：与前述薄膜加热试验具有同样目的，通过类似试验过程和评价指标，对沥青的抗老化能力加以评价。
7. 实验设备：旋转薄膜烘箱、（专用）盛样瓶、温度计、天平（感量不大于0.001g）、其他（汽油、三氯乙烯、干燥器、计时器等）。
1.8沥青蜡含量试验
1. 蜡的存在对石油沥青的路用性质造成极为不利的影响。
2. 目前我国要求的试验方法是以蒸馏法分离出油分后，将规定的溶剂在规定的低温条件下结晶析出的固体物质当作蜡。
3. 实验仪器：冷凝管蒸馏瓶、冷却过热装置、加热用立式高温电炉/电热套/燃气炉、天平（感量不大于1mg及不大于0.1g各一个）、温度计（-30~+60℃，分度0.5℃）、锥形烧瓶（150ml或250ml数个）、水流泵或真空泵、化学试剂、工业酒精及干冰、冰块、其他（烘箱、恒温水浴、量筒、烧杯、铁架、U形水银柱压力计/真空表、洗液、蒸馏水、温度计、电炉等）。
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