第七講瀝青的化學組成與使用性質

1、第七第七 講瀝青的化學組成講瀝青的化學組成與使用性質關系與使用性質關系v概說：目前要發(fā)展高速公路對瀝青質的量提概說：目前要發(fā)展高速公路對瀝青質的量提出更高要求出更高要求v瀝青質名詞：瀝青質名詞： Asphalt 美國美國 Asphaltic Bitumen 歐歐v瀝青是重要產品主要是道路瀝青和建筑瀝青瀝青是重要產品主要是道路瀝青和建筑瀝青我國瀝青用量進展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重交19994261432831313620005601813792224020016802024784531520028471946538942620039631657989653720041035150885110623道路瀝青供應

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道路瀝青質量展望v道路瀝青總體質量達到國際水平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v1.針入度針入度 250C 100g針 5秒 插入深度以1/10mm計 Penetration Pen 100表示插入10mm即1cm 以次為牌號100#，60#，140#等越大越軟v2.軟化點軟化點Soft

4、ening Point S.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 & Ball R & B）測，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（表明受機械應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：其它性質：v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1630C 5小時 空氣v瀝青是復雜膠體分散體系瀝青是復雜膠體分散體系v很多性質與其膠體性質有關v膠體分散好壞與其化學組

5、成有關v及各組分化學本質 fA等v以及其相互匹配情況v先討論每個組分v然后再綜合討論v這方面美、日、蘇均做大量工作v一一、 各組分對瀝青質性質的影響各組分對瀝青質性質的影響v.蠟對瀝青性質的影響蠟對瀝青性質的影響v美國認為蠟與瀝青質量無影響v歐洲：法國、西德均認為石蠟是不利的，并限制其含量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)）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蠟對瀝青粘度的影響蠟對瀝青粘度的影響v蠟

6、在高溫是稀釋劑，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：由于結構不同飽和分蠟結晶度高，結晶大易引結構。v芳香蠟結晶小分散細結晶度低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（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%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

7、相親液從石蠟基原油生產瀝青，常加溶劑抽出油以改進質量v.膠質膠質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，不然沒有強度。v有膠質才能使瀝青質膠溶在油分之中v溫感性差，延伸性主要受膠質影響v膠質對延伸度的影響是復雜的v在瀝青質（或蠟）較多情況下，有可能R 延伸度v在瀝青質較少情況下，有可能R 延伸度 ，也有可能R 延伸度v.瀝青質瀝青質v1.是瀝青的硬組分是瀝青的硬組分vC7AT很低也可以達到瀝青的基本要求v但C5AT必須有一定數(shù)量作為膠體結構的核心v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v瀝青質與膠質

8、在數(shù)量和性質上要相互配伍，膠質對瀝青質起增溶作用v瀝青質 溶膠 凝膠v國外好的道路瀝青一般C7AT較高,如美國10%v我國僅孤島達8%，一般較少v2.瀝青質含量對瀝青使用性質的影響瀝青質含量對瀝青使用性質的影響（用調和法）（用調和法）v其轉折點，對勝利及單家寺瀝青（各種瀝青可能不同）v C5AT 25% C7AT 11%v3.瀝青質對瀝青粘度的影響瀝青質對瀝青粘度的影響 Log (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v1.二組分調和法（啞鈴調和）二組分調和法（啞鈴調和

9、）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. 0C 192477190粘度990C cst22641.1 105 軟組分硬組分v2.三組分調和法大慶三組分調和法大慶v瀝青質48%膠質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瀝青質含量也不能太高瀝青質含量也不能太高v戊烷可溶質的戊烷可溶質的fA不能太低不能太低原瀝青S+RS+ATA+RA+AT調和比例29/7161/3945/5575/25pen259090909090延度250100 +100 +4100 +49406/50 +7v1.

10、瀝青的老化瀝青的老化R.N.Traxler認為認為 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變化和性質變化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單家寺試驗路面（壽光22公里）v18個月 每半

11、年取樣化驗vPen 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10

12、0#前后前后S.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.瀝青的膠體結構瀝青的膠體結構（小結（小結）v瀝青是膠體分散體系v其性質很重要的是膠體的穩(wěn)定性v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）v分散的量和質AT-R的配伍性，R+ AT量太小，太軟強度不夠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 C7AT 11%v C5AT 25%v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v改變其組成 石蠟基石油 溶劑脫瀝青 降