石油沥青技术性质判定与应用

任务目标

1.能够进行石油沥青技术性质判定。

2.能够对石油沥青技术性质进行相关工程应用。

基本知识

1.黏滞性

沥青黏滞性又称黏性，是反映沥青材料在外力作用下，其材料内部阻碍其相对流动的一种能力，是沥青材料软硬、稀稠程度的反映。它以绝对黏度表示，是沥青性质的重要指标之一。

石油沥青的黏滞性大小与组分及温度有关。沥青质含量高，同时有适量的树脂，而油分含量较少时，则黏滞性较大。在一定温度范围内，当温度上升时，则黏滞性随之降低；反之则随之增大。液体石油沥青的黏滞性指标为黏滞度（黏度），半固体、固体石油沥青黏滞性用针入度表示。黏滞度和针入度是石油沥青重要的技术指标，是其划分牌号的主要依据。

液体石油沥青的黏滞度表示的是液体沥青在流动时的内部阻力。测试方法是液体沥青在一定温度（25℃或60℃）条件下，经规定直径（3.5或10 mm）的孔漏下50 m L所需的秒数（图7-1）。黏滞度大时，表示沥青的稠度大，黏性高。

半固体和固体沥青的针入度表示的是某种特定温度下的相对黏度，可看作常温下的树脂黏度。测试方法是在温度为25℃的条件下，以质量100 g的标准针，经5 s沉入沥青中的深度（每0.1 mm称1°）来表示（图7-2）。针入度值大，说明沥青流动性大，黏滞性小。针入度范围为5°～200°。

图7-1　黏度测定

图7-2　针入度测定

2.塑性

塑性是指石油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的性质。沥青之所以能配制成性能良好的柔性防水材料，很大程度上取决于沥青的塑性。沥青的塑性对冲击振动荷载有一定的吸收能力，并能减少摩擦时的噪声，故沥青是一种优良的道路路面材料。

沥青的塑性用延伸度（延度）表示，常用沥青延度仪来测定。具体测试是采用延度仪测定，把沥青试样制成8字形标准试模，在规定的拉伸速度（5 cm/min）和规定温度（25℃）下拉断时的伸长长度，以cm表示（图7-3）。延度值越大，表示塑性越好，变形能力强，在使用中能随建筑物的变形而变形，且不开裂。

图7-3　延度测定

3.温度敏感性（温度稳定性）

温度敏感性是指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能，也称温度稳定性。温度敏感性也是沥青性质的重要指标之一。

石油沥青中沥青质含量较多时，在一定程度上能够减少其温度敏感性（提高温度稳定性），沥青中含蜡量较多时，则会增大温度敏感性。建筑工程上要求选用温度敏感性较小的沥青材料，因而，在工程使用时往往加入滑石粉、石灰石粉或其他矿物填料来减小其温度敏感性。

沥青的温度敏感性用软化点表示。采用“环球法”测定，软化点越高，则温度敏感性越小。将沥青试样装入规定尺寸的铜杯，上置规定尺寸和质量的钢球，放在水或甘油中，以每分钟升高5℃的速度加热至沥青软化下垂达25.4 mm时的温度（℃），即沥青软化点（图7-4）。

图7-4　软化点测定

沥青软化点越高，耐热性好，但不易加工；沥青软化点，高温易产生变形，甚至流淌。不同的沥青软化点为25℃～100℃。可在沥青中掺入增塑剂、橡胶、树脂和填料等来改善沥青的耐寒和耐热性。

针入度、延度、软化点是评价黏稠石油沥青路用性能最常用的经验指标，所以通称为石油沥青的“三大指标”。(www.xing528.com)

4.大气稳定性

大气稳定性是指石油沥青在热、阳光、氧气和潮湿等大气因素的长期综合作用下抵抗老化的性能，也是沥青材料的耐久性。大气稳定性即沥青抵抗老化的性能。

在阳光、空气和热等的综合作用下，沥青各组分会不断递变，低分子化合物将逐步转变成高分子物质，即油分和树脂逐渐减少，而沥青质逐渐增多，从而使沥青流动性和塑性逐渐减小，硬脆性逐渐增大，直至脆裂，这个过程称为石油沥青的老化。

油沥青的大气稳定性以沥青试样在160℃下加热蒸发5 h后质量蒸发损失百分率和蒸发后的针入度比表示。蒸发损失百分率越小，蒸发后针入度比值越大，则表示沥青的大气稳定性越好，即老化越慢。技术标准要求160℃、5 h的加热损失不超过1.0%，蒸发后与蒸发前的针入度之比不小于60%。

5.溶解度

沥青溶解度是指在三氯乙烯中溶解，溶解度达到100%。该指标一般考察沥青是否真实为沥青，非其他化合物调和。沥青中有害物质含量高主要会降低沥青的黏滞性，一般石油沥青溶解度应达98%以上。

6.闪点和燃点

闪点是指加热沥青至挥发出的可燃气体和空气的混合物，在规定条件下与火焰接触，初次闪火（有蓝色闪光）时的沥青温度（℃）；燃点是指加热沥青产生的气体和空气的混合物，与火焰接触能持续燃烧5 s以上时，此时沥青的温度（℃）。燃点温度比闪点温度约高10℃。沥青质含量越多，闪点和燃点相差越大。液体沥青由于油分较多，闪点和燃点相差很小。

任务准备

计算机、演示文稿等。

任务组织

（1）五人一组，其中一名学员担任组长，负责组织其余学员在日常生活、学习中，通过网络收集不同石油沥青技术指标参数，包括黏度、针入度、延伸度、软化点、蒸发损失、蒸发后针入度比、溶解度、闪点和燃点。

（2）每组按照各自收集的不同石油沥青技术指标参数，有针对性地介绍、讲解其数值大小对相关技术性质的影响，并在此基础上对相关技术性质进行工程应用。

（3）每组完成后，其他组同学对其进行点评和补充。

注意事项

（1）主讲人注意着装、语言组织与表达、体态表达。

（2）注意组员之间的团队协作与沟通。

（3）鼓励团队构思创意、自主创新，在遇到问题时可以打破常规，寻求解决问题的新路径。

（4）注意在能力训练过程中追求精益求精，培养工匠精神。

任务训练流程

实训项目：石油沥青技术性质判定与应用

问题情景

石油沥青有哪些性质？

黏滞性、塑性、温度敏感性、大气稳定性、溶解度、闪点和燃点。