第七講瀝青的化學(xué)組成與使用性質(zhì)

第七講瀝青的化學(xué)組成

與使用性質(zhì)關(guān)系概說(shuō)：目前要發(fā)展高速公路對(duì)瀝青質(zhì)的量提出更高要求瀝青質(zhì)名詞：Asphalt美國(guó)AsphalticBitumen歐瀝青是重要產(chǎn)品主要是道路瀝青和建筑瀝青我國(guó)瀝青用量進(jìn)展1986年（萬(wàn)噸）道路瀝青131.5建筑瀝青103.2普通瀝青19.2專(zhuān)用瀝青2.7（油漆、電纜、防腐）1986年256.6（萬(wàn)噸）1990年455.31995年6002000年8001999年道路瀝青：426萬(wàn)噸－2004年1035萬(wàn)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(wàn)公里3.4萬(wàn)公里（1988始）1000萬(wàn)噸20051100萬(wàn)噸2010230萬(wàn)公里5.5萬(wàn)公里今后5年年均消費(fèi)：～1300萬(wàn)噸20208.5萬(wàn)公里我國(guó)道路瀝青用量進(jìn)展（萬(wàn)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)（萬(wàn)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)量展望道路瀝青總體質(zhì)量達(dá)到國(guó)際水平專(zhuān)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)1.針入度

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

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

瀝青不是結(jié)晶沒(méi)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&BallR&B）測(cè)，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(jī)械應(yīng)力作用后變形而不破壞的能力）250C，150C，50C說(shuō)明開(kāi)裂的可能性4.其它性質(zhì)：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)1630C5小時(shí)空氣瀝青是復(fù)雜膠體分散體系很多性質(zhì)與其膠體性質(zhì)有關(guān)膠體分散好壞與其化學(xué)組成有關(guān)及各組分化學(xué)本質(zhì)fA等以及其相互匹配情況先討論每個(gè)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(duì)瀝青質(zhì)性質(zhì)的影響Ⅰ.蠟對(duì)瀝青性質(zhì)的影響美國(guó)認(rèn)為蠟與瀝青質(zhì)量無(wú)影響歐洲：法國(guó)、西德均認(rèn)為石蠟是不利的，并限制其含量<2%（蒸餾法）Pfeikker1951年即指出：蠟對(duì)瀝青流變性質(zhì)影響很大蠟在低溫結(jié)晶形成結(jié)構(gòu)影響早期開(kāi)裂，膨脹系數(shù)大，不同蠟的影響也是不同的（地蠟影響?。傧瀸?duì)瀝青低溫延伸度影響延伸度始于1903年，在Pen相同時(shí)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(shì)瀝青中含蠟>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)）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(duì)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(jié)構(gòu)不同飽和分蠟結(jié)晶度高，結(jié)晶大易引結(jié)構(gòu)。芳香蠟結(jié)晶小分散細(xì)結(jié)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(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%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(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油生產(chǎn)瀝青，常加溶劑抽出油以改進(jìn)質(zhì)量Ⅲ.膠質(zhì)是瀝青中的硬組分，是必需的，瀝青中可以沒(méi)有C7AT

，但是必須有膠質(zhì)，不然沒(méi)有強(qiáng)度。有膠質(zhì)才能使瀝青質(zhì)膠溶在油分之中溫感性差，延伸性主要受膠質(zhì)影響膠質(zhì)對(duì)延伸度的影響是復(fù)雜的在瀝青質(zhì)（或蠟）較多情況下，有可能R延伸度在瀝青質(zhì)較少情況下，有可能R延伸度，也有可能R延伸度Ⅳ.瀝青質(zhì)1.是瀝青的硬組分C7AT很低也可以達(dá)到瀝青的基本要求但C5AT必須有一定數(shù)量作為膠體結(jié)構(gòu)的核心蠟是在低溫成為結(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，大脆易裂瀝青質(zhì)與膠質(zhì)在數(shù)量和性質(zhì)上要相互配伍，膠質(zhì)對(duì)瀝青質(zhì)起增溶作用瀝青質(zhì)溶膠凝膠國(guó)外好的道路瀝青一般C7AT較高,如美國(guó)>10%我國(guó)僅孤島達(dá)8%，一般較少2.瀝青質(zhì)含量對(duì)瀝青使用性質(zhì)的影響（用調(diào)和法）其轉(zhuǎn)折點(diǎn)，對(duì)勝利及單家寺瀝青（各種瀝青可能不同）

C5AT~25%C7AT~11%3.瀝青質(zhì)對(duì)瀝青粘度的影響

Logη(泊)加瀝青質(zhì)%針入度2502506000806.23.52.0736.33.74.0556.54.0瀝青質(zhì)針入度粘度二.瀝青中各組分的配伍1.二組分調(diào)和法（啞鈴調(diào)和）說(shuō)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(zhì)4~8%膠質(zhì)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(zhì)含量也不能太高③戊烷可溶質(zhì)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(rèn)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(yáng)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penS.P.粘度三.瀝青在使用過(guò)程中組成和性質(zhì)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(yàn)路面（壽光22公里）18個(gè)月每半年取樣化驗(yàn)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(wú)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(jié)構(gòu)（小結(jié)）瀝青是膠體分散體系其性質(zhì)很重要的是膠體的穩(wěn)定性關(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）分散的量和質(zhì)AT--R的配伍性，R+AT量太小，太軟強(qiáng)度不夠蠟影響低溫性能≯

5%（飽和蠟可少些芳香蠟可多些）瀝青質(zhì)C7AT

≯11%C5AT

≯25%分散介質(zhì)性質(zhì)及含量芳香度f(wàn)A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