第七讲沥青的化学组成与使用性质

1、第七第七 讲沥青的化学组成讲沥青的化学组成与使用性质关系与使用性质关系v概说：目前要发展高速公路对沥青质的量提概说：目前要发展高速公路对沥青质的量提出更高要求出更高要求v沥青质名词：沥青质名词： Asphalt 美国美国 Asphaltic Bitumen 欧欧v沥青是重要产品主要是道路沥青和建筑沥青沥青是重要产品主要是道路沥青和建筑沥青我国沥青用量进展v1986年 （万吨）v道路沥青 131.5v建筑沥青 103.2v普通沥青 19.2v专用沥青 2.7（油漆、电缆、防腐）v1986年 256.6（万吨）v1990年 455.3 v1995年 600v2000年 800v 1999年道路沥青

2、：426万吨2004年1035万吨我国道路里程进展（石油沥青，2005，19（5）年 份道路里程高速道路里程沥青用量2004187万公里 3.4万公里（1988始）1000万吨20051100万吨2010230万公里 5.5万公里今后5年年均消费：1300万吨20208.5万公里我国道路沥青用量进展（万吨）（石油沥青，2005，19（5）年份总量普通重交改性国产重交19994261432831313620005601813792224020016802024784531520028471946538942620039631657989653720041035150885110623道路沥青供应

3、（万吨）（石油沥青，2005，19（5）单位2001年2004年中石化128256中石油134188中海油106170地方炼厂149159道路沥青质量展望v道路沥青总体质量达到国际水平v专用、功能化和改性沥青需要发展：桥面沥青、赛道沥青、高粘耐老化沥青乳化沥青、废轮胎粉改性沥青、彩色沥青高模量硬质沥青、泡沫沥青、抗静电沥青、阻燃沥青、耐油污沥青、尾气吸附沥青沥青的性质要求很多，主要有三项v1.针入度针入度 250C 100g针 5秒 插入深度以1/10mm计 Penetration Pen 100表示插入10mm即1cm 以次为牌号100#，60#，140#等越大越软v2.软化点软化点Soft

4、ening Point S.P. 沥青不是结晶没有固定熔点 加热变软（从固体或粘稠不易流动的物质变为较软和粘滞性较低的流体） 用环球法（Ring & Ball R & B）测，条件性v3.延伸度延伸度Ductility Ductv在一定温度下样块以一定速度（5厘米/分）拉伸直到拉断为止（表明受机械应力作用后变形而不破坏的能力）v250C ，150C ，50C说明开裂的可能性v4.其它性质：其它性质：v溶解度、粘度、脆点、闪点、蒸发损失、蒸发后针入度、膜烘箱实验1630C 5小时 空气v沥青是复杂胶体分散体系沥青是复杂胶体分散体系v很多性质与其胶体性质有关v胶体分散好坏与其化学组

5、成有关v及各组分化学本质 fA等v以及其相互匹配情况v先讨论每个组分v然后再综合讨论v这方面美、日、苏均做大量工作v一一、 各组分对沥青质性质的影响各组分对沥青质性质的影响v.蜡对沥青性质的影响蜡对沥青性质的影响v美国认为蜡与沥青质量无影响v欧洲：法国、西德均认为石蜡是不利的，并限制其含量3%即会改变分散结构，改变其流变性质（3%蜡是以形成蜡结晶网）v蜡大大降低粘附性Log (泊)加蜡%Pen,25250 600 1350 0806.193.450.702.0756.253.320.644.0666.393.260.618.0566.503.090.45蜡对沥青粘度的影响蜡对沥青粘度的影响v蜡

6、在高温是稀释剂，在低温是稠化剂v各种蜡的影响不一样各种蜡的影响不一样v蜡的影响：由于结构不同饱和分蜡结晶度高，结晶大易引结构。v芳香蜡结晶小分散细结晶度低v.脱蜡饱和分及芳香分的影响脱蜡饱和分及芳香分的影响v1.脱蜡饱和分的影响：脱蜡饱和分的影响：v脱蜡饱和分使针入度 延伸度 能改善沥青性质（变软）（不是一个牌号）加脱蜡芳香分Pen25 Duct150 50 胜利100#90674.8胜利+3.0%1101005.5胜利+6.9%1411008.3胜利+12.4%189100152.脱蜡芳香分的影响脱蜡芳香分的影响对沥青是软组分，对质量有好处，能使胶质塑化、软化芳香分多能使胶束芳香性强，使分散

7、相亲液从石蜡基原油生产沥青，常加溶剂抽出油以改进质量v.胶质胶质v是沥青中的硬组分，是必需的，沥青中可以没有C7AT ，但是必须有胶质，不然没有强度。v有胶质才能使沥青质胶溶在油分之中v温感性差，延伸性主要受胶质影响v胶质对延伸度的影响是复杂的v在沥青质（或蜡）较多情况下，有可能R 延伸度v在沥青质较少情况下，有可能R 延伸度 ，也有可能R 延伸度v.沥青质沥青质v1.是沥青的硬组分是沥青的硬组分vC7AT很低也可以达到沥青的基本要求v但C5AT必须有一定数量作为胶体结构的核心v蜡是在低温成为结构，沥青质在高、低温都是成为结构，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沥青质与胶质

8、在数量和性质上要相互配伍，胶质对沥青质起增溶作用v沥青质 溶胶 凝胶v国外好的道路沥青一般C7AT较高,如美国10%v我国仅孤岛达8%，一般较少v2.沥青质含量对沥青使用性质的影响沥青质含量对沥青使用性质的影响（用调和法）（用调和法）v其转折点，对胜利及单家寺沥青（各种沥青可能不同）v C5AT 25% C7AT 11%v3.沥青质对沥青粘度的影响沥青质对沥青粘度的影响 Log (泊)加沥青质%针入度2502506000806.23.52.0736.33.74.0556.54.0沥青质 针入度 粘度v二二.沥青中各组分的配伍沥青中各组分的配伍v1.二组分调和法（哑铃调和）二组分调和法（哑铃调和

9、）说明：S,A是软组分 塑化剂R, AT是硬组分 稠化剂SARATPen25 300+ 300+ 00S.P. 0C 192477190粘度990C cst22641.1 105 软组分硬组分v2.三组分调和法大庆三组分调和法大庆v沥青质48%胶质5872%油分2237%v好的道路沥青组成条件：v蜡的含量不能太高蜡的含量不能太高v沥青质含量也不能太高沥青质含量也不能太高v戊烷可溶质的戊烷可溶质的fA不能太低不能太低原沥青S+RS+ATA+RA+AT调和比例29/7161/3945/5575/25pen259090909090延度250100 +100 +4100 +49406/50 +7v1.

10、沥青的老化沥青的老化R.N.Traxler认为认为 沥青老化粘度增加由于：v较轻组分挥发较轻组分挥发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阳光下氧化是沥青硬化最重要因素，挥发影响很小老化后性质上pen S.P. 粘度三三.沥青在使用过程中组成沥青在使用过程中组成和性质变化和性质变化v2.老化中组成变化老化中组成变化 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 针入度250 65 24vR 40.5 40.8 600粘度(泊) 3152 18400v单家寺试验路面（寿光22公里）v18个月 每半

11、年取样化验vPen 120 77(1/10mm)vS.P 45 900C vDuct15 150 50cmvMn 1050 1560v1000C粘度 3.8 6.8帕秒v组成S 19.0 18.6vA 33.1 22.9vR 42.7 47.0vC7-AT 5.3 11.5v3.光照影响光照影响v1979 滕代光雄滕代光雄 %pen25油分RAT 原 样10054.027.818.2放置一年（无光照）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样样品架品架1588/分分胜利100#单家寺10

12、0#前后前后S.P46.652.043.752.3Pen(250C)92499751Duct(150C)829150100组成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.沥青的胶体结构沥青的胶体结构（小结（小结）v沥青是胶体分散体系v其性质很重要的是胶体的稳定性v关键是化学组成的配伍 硬组织 软组织 分散相 分散介质 （ AT +R） （S+A） 蜡（低温）v分散的量和质AT-R的配伍性，R+ AT量太小，太软强度不够v蜡 影响低温性能 5%（饱和蜡可少些芳香蜡可多些）v沥青质 C7AT 11%v C5AT 25%v分散介质性质及含量 芳香度 fA高 具有高的增溶能力胶体较稳定v改变其组成 石蜡基石油 溶剂脱沥青 降