第七講 瀝青的化學(xué)組成與使用性質(zhì)

1、第七第七 講瀝青的化學(xué)組成講瀝青的化學(xué)組成與使用性質(zhì)關(guān)系與使用性質(zhì)關(guān)系v概說：目前要發(fā)展高速公路對(duì)瀝青質(zhì)的量提概說：目前要發(fā)展高速公路對(duì)瀝青質(zhì)的量提出更高要求出更高要求v瀝青質(zhì)名詞：瀝青質(zhì)名詞： Asphalt 美國(guó)美國(guó) Asphaltic Bitumen 歐歐v瀝青是重要產(chǎn)品主要是道路瀝青和建筑瀝青瀝青是重要產(chǎn)品主要是道路瀝青和建筑瀝青我國(guó)瀝青用量進(jìn)展v1986年 （萬噸）v道路瀝青 131.5v建筑瀝青 103.2v普通瀝青 19.2v專用瀝青 2.7（油漆、電纜、防腐）v1986年 256.6（萬噸）v1990年 455.3 v1995年 600v2000年 800v 1999年道路瀝青

2、：426萬噸2004年1035萬噸我國(guó)道路里程進(jìn)展（石油瀝青，2005，19（5）年 份道路里程高速道路里程瀝青用量2004187萬公里 3.4萬公里（1988始）1000萬噸20051100萬噸2010230萬公里 5.5萬公里今后5年年均消費(fèi)：1300萬噸20208.5萬公里我國(guó)道路瀝青用量進(jìn)展（萬噸）（石油瀝青，2005，19（5）年份總量普通重交改性國(guó)產(chǎn)重交19994261432831313620005601813792224020016802024784531520028471946538942620039631657989653720041035150885110623道路瀝青供應(yīng)

3、（萬噸）（石油瀝青，2005，19（5）單位2001年2004年中石化128256中石油134188中海油106170地方煉廠149159道路瀝青質(zhì)量展望v道路瀝青總體質(zhì)量達(dá)到國(guó)際水平v專用、功能化和改性瀝青需要發(fā)展：橋面瀝青、賽道瀝青、高粘耐老化瀝青乳化瀝青、廢輪胎粉改性瀝青、彩色瀝青高模量硬質(zhì)瀝青、泡沫瀝青、抗靜電瀝青、阻燃瀝青、耐油污瀝青、尾氣吸附瀝青瀝青的性質(zhì)要求很多，主要有三項(xiàng)v1.針入度針入度 250C 100g針 5秒 插入深度以1/10mm計(jì) Penetration Pen 100表示插入10mm即1cm 以次為牌號(hào)100#，60#，140#等越大越軟v2.軟化點(diǎn)軟化點(diǎn)Soft

4、ening Point S.P. 瀝青不是結(jié)晶沒有固定熔點(diǎn) 加熱變軟（從固體或粘稠不易流動(dòng)的物質(zhì)變?yōu)檩^軟和粘滯性較低的流體） 用環(huán)球法（Ring & Ball R & B）測(cè)，條件性v3.延伸度延伸度Ductility Ductv在一定溫度下樣塊以一定速度（5厘米/分）拉伸直到拉斷為止（表明受機(jī)械應(yīng)力作用后變形而不破壞的能力）v250C ，150C ，50C說明開裂的可能性v4.其它性質(zhì)：其它性質(zhì)：v溶解度、粘度、脆點(diǎn)、閃點(diǎn)、蒸發(fā)損失、蒸發(fā)后針入度、膜烘箱實(shí)驗(yàn)1630C 5小時(shí) 空氣v瀝青是復(fù)雜膠體分散體系瀝青是復(fù)雜膠體分散體系v很多性質(zhì)與其膠體性質(zhì)有關(guān)v膠體分散好壞與其化學(xué)組成有關(guān)v及各組分

5、化學(xué)本質(zhì) fA等v以及其相互匹配情況v先討論每個(gè)組分v然后再綜合討論v這方面美、日、蘇均做大量工作v一一、 各組分對(duì)瀝青質(zhì)性質(zhì)的影響各組分對(duì)瀝青質(zhì)性質(zhì)的影響v.蠟對(duì)瀝青性質(zhì)的影響蠟對(duì)瀝青性質(zhì)的影響v美國(guó)認(rèn)為蠟與瀝青質(zhì)量無影響v歐洲：法國(guó)、西德均認(rèn)為石蠟是不利的，并限制其含量3%即會(huì)改變分散結(jié)構(gòu)，改變其流變性質(zhì)（3%蠟是以形成蠟結(jié)晶網(wǎng)）v蠟大大降低粘附性Log (泊)加蠟%Pen,25250 600 1350 0806.193.450.702.0756.253.320.644.0666.393.260.618.0566.503.090.45蠟對(duì)瀝青粘度的影響蠟對(duì)瀝青粘度的影響v蠟在高溫是稀釋劑，

6、在低溫是稠化劑v各種蠟的影響不一樣各種蠟的影響不一樣v蠟的影響：由于結(jié)構(gòu)不同飽和分蠟結(jié)晶度高，結(jié)晶大易引結(jié)構(gòu)。v芳香蠟結(jié)晶小分散細(xì)結(jié)晶度低v.脫蠟飽和分及芳香分的影響脫蠟飽和分及芳香分的影響v1.脫蠟飽和分的影響：脫蠟飽和分的影響：v脫蠟飽和分使針入度 延伸度 能改善瀝青性質(zhì)（變軟）（不是一個(gè)牌號(hào)）加脫蠟芳香分Pen25 Duct150 50 勝利100#90674.8勝利+3.0%1101005.5勝利+6.9%1411008.3勝利+12.4%189100152.脫蠟芳香分的影響脫蠟芳香分的影響對(duì)瀝青是軟組分，對(duì)質(zhì)量有好處，能使膠質(zhì)塑化、軟化芳香分多能使膠束芳香性強(qiáng)，使分散相親液從石蠟基原

7、油生產(chǎn)瀝青，常加溶劑抽出油以改進(jìn)質(zhì)量v.膠質(zhì)膠質(zhì)v是瀝青中的硬組分，是必需的，瀝青中可以沒有C7AT ，但是必須有膠質(zhì)，不然沒有強(qiáng)度。v有膠質(zhì)才能使瀝青質(zhì)膠溶在油分之中v溫感性差，延伸性主要受膠質(zhì)影響v膠質(zhì)對(duì)延伸度的影響是復(fù)雜的v在瀝青質(zhì)（或蠟）較多情況下，有可能R 延伸度v在瀝青質(zhì)較少情況下，有可能R 延伸度 ，也有可能R 延伸度v.瀝青質(zhì)瀝青質(zhì)v1.是瀝青的硬組分是瀝青的硬組分vC7AT很低也可以達(dá)到瀝青的基本要求v但C5AT必須有一定數(shù)量作為膠體結(jié)構(gòu)的核心v蠟是在低溫成為結(jié)構(gòu)，瀝青質(zhì)在高、低溫都是成為結(jié)構(gòu)，太少了不可能形成必要程度，太多了延伸度太小，大脆易裂v瀝青質(zhì)與膠質(zhì)在數(shù)量和性質(zhì)上要

8、相互配伍，膠質(zhì)對(duì)瀝青質(zhì)起增溶作用v瀝青質(zhì) 溶膠 凝膠v國(guó)外好的道路瀝青一般C7AT較高,如美國(guó)10%v我國(guó)僅孤島達(dá)8%，一般較少v2.瀝青質(zhì)含量對(duì)瀝青使用性質(zhì)的影響瀝青質(zhì)含量對(duì)瀝青使用性質(zhì)的影響（用調(diào)和法）（用調(diào)和法）v其轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對(duì)勝利及單家寺瀝青（各種瀝青可能不同）v C5AT 25% C7AT 11%v3.瀝青質(zhì)對(duì)瀝青粘度的影響瀝青質(zhì)對(duì)瀝青粘度的影響 Log (泊)加瀝青質(zhì)%針入度2502506000806.23.52.0736.33.74.0556.54.0瀝青質(zhì) 針入度 粘度v二二.瀝青中各組分的配伍瀝青中各組分的配伍v1.二組分調(diào)和法（啞鈴調(diào)和）二組分調(diào)和法（啞鈴調(diào)和）說明：S,A是

9、軟組分 塑化劑R, AT是硬組分 稠化劑SARATPen25 300+ 300+ 00S.P. 0C 192477190粘度990C cst22641.1 105 軟組分硬組分v2.三組分調(diào)和法大慶三組分調(diào)和法大慶v瀝青質(zhì)48%膠質(zhì)5872%油分2237%v好的道路瀝青組成條件：v蠟的含量不能太高蠟的含量不能太高v瀝青質(zhì)含量也不能太高瀝青質(zhì)含量也不能太高v戊烷可溶質(zhì)的戊烷可溶質(zhì)的fA不能太低不能太低原瀝青S+RS+ATA+RA+AT調(diào)和比例29/7161/3945/5575/25pen259090909090延度250100 +100 +4100 +49406/50 +7v1.瀝青的老化瀝青的

10、老化R.N.Traxler認(rèn)為認(rèn)為 瀝青老化粘度增加由于：v較輕組分揮發(fā)較輕組分揮發(fā)v聚合聚合 光化作用光化作用v氧化氧化 光氧化光氧化v陽光下氧化是瀝青硬化最重要因素，揮發(fā)影響很小老化后性質(zhì)上pen S.P. 粘度三三.瀝青在使用過程中組成瀝青在使用過程中組成和性質(zhì)變化和性質(zhì)變化v2.老化中組成變化老化中組成變化 Corlett 1981v原料 18年后 原料 18年后vS 9.3 10.3 AT 15.5 23.7vA 34.2 24.6 針入度250 65 24vR 40.5 40.8 600粘度(泊) 3152 18400v單家寺試驗(yàn)路面（壽光22公里）v18個(gè)月 每半年取樣化驗(yàn)vPe

11、n 120 77(1/10mm)vS.P 45 900C vDuct15 150 50cmvMn 1050 1560v1000C粘度 3.8 6.8帕秒v組成S 19.0 18.6vA 33.1 22.9vR 42.7 47.0vC7-AT 5.3 11.5v3.光照影響光照影響v1979 滕代光雄滕代光雄 %pen25油分RAT 原 樣10054.027.818.2放置一年（無光照）9853.726.519.8放置一年（有不直接光照）6732.641.625.8v4. 薄膜烘箱薄膜烘箱 1630C 5hr 50ml厚厚3.2mm樣樣品架品架1588/分分勝利100#單家寺100#前后前后S.

12、P46.652.043.752.3Pen(250C)92499751Duct(150C)829150100組成S11.611.817.517.8A30.728.726.326.8R49.348.053.250.7C7AT8.411.53.05.1600C粘度(pa.s)96.3256.4151.0265.2v四四.瀝青的膠體結(jié)構(gòu)瀝青的膠體結(jié)構(gòu)（小結(jié)（小結(jié)）v瀝青是膠體分散體系v其性質(zhì)很重要的是膠體的穩(wěn)定性v關(guān)鍵是化學(xué)組成的配伍 硬組織 軟組織 分散相 分散介質(zhì) （ AT +R） （S+A） 蠟（低溫）v分散的量和質(zhì)AT-R的配伍性，R+ AT量太小，太軟強(qiáng)度不夠v蠟 影響低溫性能 5%（飽和蠟可少些芳香蠟可多些）v瀝青質(zhì) C7AT 11%v C5AT 25%v分散介質(zhì)性質(zhì)及含量 芳香度 fA高 具有高的增溶能力膠體較穩(wěn)定v改變其組成 石蠟基石油 溶劑脫瀝青 降低