第七講瀝青的化學組成與使用性質

第七講瀝青的化學組成

與使用性質關系概說：目前要發(fā)展高速公路對瀝青質的量提出更高要求瀝青質名詞：Asphalt美國AsphalticBitumen歐瀝青是重要產(chǎn)品主要是道路瀝青和建筑瀝青我國瀝青用量進展1986年（萬噸）道路瀝青131.5建筑瀝青103.2普通瀝青19.2專用瀝青2.7（油漆、電纜、防腐）1986年256.6（萬噸）1990年455.31995年6002000年8001999年道路瀝青：426萬噸－2004年1035萬噸我國道路里程進展

（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：～1300萬噸20208.5萬公里我國道路瀝青用量進展（萬噸）

（石油瀝青，2005，19（5））年份總量普通重交改性國產(chǎn)重交19994261432831313620005601813792224020016802024784531520028471946538942620039631657989653720041035150885110623道路瀝青供應（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道路瀝青質量展望道路瀝青總體質量達到國際水平專用、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要求很多，主要有三項1.針入度

250C100g針5秒插入深度以1/10mm計PenetrationPen100表示插入10mm即1cm

以次為牌號100#，60#，140#等越大越軟2.軟化點SofteningPointS.P.

瀝青不是結晶沒有固定熔點加熱變軟（從固體或粘稠不易流動的物質變?yōu)檩^軟和粘滯性較低的流體）用環(huán)球法（Ring&BallR&B）測，條件性3.延伸度DuctilityDuct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（表明受機械應力作用后變形而不破壞的能力）250C，150C，50C說明開裂的可能性4.其它性質：溶解度、粘度、脆點、閃點、蒸發(fā)損失、蒸發(fā)后針入度、膜烘箱實驗1630C5小時空氣瀝青是復雜膠體分散體系很多性質與其膠體性質有關膠體分散好壞與其化學組成有關及各組分化學本質fA等以及其相互匹配情況先討論每個組分然后再綜合討論這方面美、日、蘇均做大量工作一、各組分對瀝青質性質的影響Ⅰ.蠟對瀝青性質的影響美國認為蠟與瀝青質量無影響歐洲：法國、西德均認為石蠟是不利的，并限制其含量<2%（蒸餾法）Pfeikker1951年即指出：蠟對瀝青流變性質影響很大蠟在低溫結晶形成結構影響早期開裂，膨脹系數(shù)大，不同蠟的影響也是不同的（地蠟影響?。傧瀸r青低溫延伸度影響延伸度始于1903年，在Pen相同時Duct大的鋪裝性能好蠟降低瀝青的內(nèi)聚力，增加脆性及老化趨勢瀝青中含蠟>3%即會改變分散結構，改變其流變性質（>3%蠟是以形成蠟結晶網(wǎng)）蠟大大降低粘附性Logη(泊)加蠟%Pen,25250

600

1350

0806.193.450.702.0756.253.320.644.0666.393.260.618.0566.503.090.45②蠟對瀝青粘度的影響蠟在高溫是稀釋劑，在低溫是稠化劑③各種蠟的影響不一樣蠟的影響：由于結構不同飽和分蠟結晶度高，結晶大易引結構。芳香蠟結晶小分散細結晶度低Ⅱ.脫蠟飽和分及芳香分的影響1.脫蠟飽和分的影響：脫蠟飽和分使針入度延伸度能改善瀝青性質（變軟）（不是一個牌號）加脫蠟芳香分Pen25

Duct150

50

勝利100#90674.8勝利+3.0%110>1005.5勝利+6.9%141>1008.3勝利+12.4%189>100152.脫蠟芳香分的影響對瀝青是軟組分，對質量有好處，能使膠質塑化、軟化芳香分多能使膠束芳香性強，使分散相親液從石蠟基原油生產(chǎn)瀝青，常加溶劑抽出油以改進質量Ⅲ.膠質是瀝青中的硬組分，是必需的，瀝青中可以沒有C7AT

，但是必須有膠質，不然沒有強度。有膠質才能使瀝青質膠溶在油分之中溫感性差，延伸性主要受膠質影響膠質對延伸度的影響是復雜的在瀝青質（或蠟）較多情況下，有可能R延伸度在瀝青質較少情況下，有可能R延伸度，也有可能R延伸度Ⅳ.瀝青質1.是瀝青的硬組分C7AT很低也可以達到瀝青的基本要求但C5AT必須有一定數(shù)量作為膠體結構的核心蠟是在低溫成為結構，瀝青質在高、低溫都是成為結構，太少了不可能形成必要程度，太多了延伸度太小，大脆易裂瀝青質與膠質在數(shù)量和性質上要相互配伍，膠質對瀝青質起增溶作用瀝青質溶膠凝膠國外好的道路瀝青一般C7AT較高,如美國>10%我國僅孤島達8%，一般較少2.瀝青質含量對瀝青使用性質的影響（用調(diào)和法）其轉折點，對勝利及單家寺瀝青（各種瀝青可能不同）

C5AT~25%C7AT~11%3.瀝青質對瀝青粘度的影響

Logη(泊)加瀝青質%針入度2502506000806.23.52.0736.33.74.0556.54.0瀝青質針入度粘度二.瀝青中各組分的配伍1.二組分調(diào)和法（啞鈴調(diào)和）說明：S,A是軟組分塑化劑R,AT是硬組分稠化劑SARATPen25

300+

300+

00S.P.0C192477190粘度990Ccst22641.1×105

軟組分硬組分2.三組分調(diào)和法大慶瀝青質4~8%膠質58~72%油分22~37%好的道路瀝青組成條件：①蠟的含量不能太高②瀝青質含量也不能太高③戊烷可溶質的fA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+71.瀝青的老化R.N.Traxler認為瀝青老化粘度增加由于：①較輕組分揮發(fā)②聚合③光化作用④氧化⑤光氧化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上penS.P.粘度三.瀝青在使用過程中組成和性質變化2.老化中組成變化Corlett1981原料18年后原料18年后S9.310.3AT15.523.7A34.224.6針入度2506524R40.540.8600粘度(泊)315218400單家寺試驗路面（壽光22公里）18個月每半年取樣化驗Pen12077(1/10mm)S.P45900CDuct15>15050cmMn105015601000C粘度3.86.8帕秒組成S19.018.6A33.122.9R42.747.0C7--AT5.311.53.光照影響1979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）6732.641.625.84.薄膜烘箱1630C5hr50ml厚3.2mm樣品架1588/分勝利100#單家寺100#前后前后S.P46.652.043.752.3Pen(250C)92499751Duct(150C)829>150100組成S11.611.817.517.8A30.728.726.326.8R49.348.053.250.7C7AT8.411.53.05.1600C粘度(pa.s)96.3256.4151.0265.2四.瀝青的膠體結構（小結）瀝青是膠體分散體系其性質很重要的是膠體的穩(wěn)定性關鍵是化學組成的配伍硬組織軟組織分散相分散介質（AT+R）（S+A）蠟（低溫）分散的量和質AT--R的配伍性，R+AT量太小，太軟強度不夠蠟影響低溫性能≯

5%（飽和蠟可少些芳香蠟可多些）瀝青質C7AT

≯11%C5AT

≯25%分散介質性質及含量芳香度fA高具有高的增溶能力膠體較穩(wěn)定改變其組成石蠟基石油溶劑脫瀝青降低蠟