第七讲沥青的化学组成与使用性质

第七讲沥青的化学组成

与使用性质关系概说：目前要发展高速公路对沥青质的量提出更高要求沥青质名词：Asphalt美国AsphalticBitumen欧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1986年（万吨）道路沥青131.5建筑沥青103.2普通沥青19.2专用沥青2.7（油漆、电缆、防腐）1986年256.6（万吨）1990年455.31995年6002000年8001999年道路沥青：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（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道路沥青质量展望道路沥青总体质量达到国际水平专用、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1.针入度

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

以次为牌号100#，60#，140#等越大越软2.软化点SofteningPointS.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&BallR&B）测，条件性3.延伸度DuctilityDuct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）250C，150C，50C说明开裂的可能性4.其它性质：溶解度、粘度、脆点、闪点、蒸发损失、蒸发后针入度、膜烘箱实验1630C5小时空气沥青是复杂胶体分散体系很多性质与其胶体性质有关胶体分散好坏与其化学组成有关及各组分化学本质fA等以及其相互匹配情况先讨论每个组分然后再综合讨论这方面美、日、苏均做大量工作一、各组分对沥青质性质的影响Ⅰ.蜡对沥青性质的影响美国认为蜡与沥青质量无影响欧洲：法国、西德均认为石蜡是不利的，并限制其含量<2%（蒸馏法）Pfeikker1951年即指出：蜡对沥青流变性质影响很大蜡在低温结晶形成结构影响早期开裂，膨胀系数大，不同蜡的影响也是不同的（地蜡影响小）①蜡对沥青低温延伸度影响延伸度始于1903年，在Pen相同时Duct大的铺装性能好蜡降低沥青的内聚力，增加脆性及老化趋势沥青中含蜡>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）蜡大大降低粘附性Logη(泊)加蜡%Pen,25250

600

1350

0806.193.450.702.0756.253.320.644.0666.393.260.618.0566.503.090.45②蜡对沥青粘度的影响蜡在高温是稀释剂，在低温是稠化剂③各种蜡的影响不一样蜡的影响：由于结构不同饱和分蜡结晶度高，结晶大易引结构。芳香蜡结晶小分散细结晶度低Ⅱ.脱蜡饱和分及芳香分的影响1.脱蜡饱和分的影响：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%110>1005.5胜利+6.9%141>1008.3胜利+12.4%189>100152.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Ⅲ.胶质是沥青中的硬组分，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。有胶质才能使沥青质胶溶在油分之中温感性差，延伸性主要受胶质影响胶质对延伸度的影响是复杂的在沥青质（或蜡）较多情况下，有可能R延伸度在沥青质较少情况下，有可能R延伸度，也有可能R延伸度Ⅳ.沥青质1.是沥青的硬组分C7AT很低也可以达到沥青的基本要求但C5AT必须有一定数量作为胶体结构的核心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，大脆易裂沥青质与胶质在数量和性质上要相互配伍，胶质对沥青质起增溶作用沥青质溶胶凝胶国外好的道路沥青一般C7AT较高,如美国>10%我国仅孤岛达8%，一般较少2.沥青质含量对沥青使用性质的影响（用调和法）其转折点，对胜利及单家寺沥青（各种沥青可能不同）

C5AT~25%C7AT~11%3.沥青质对沥青粘度的影响

Logη(泊)加沥青质%针入度2502506000806.23.52.0736.33.74.0556.54.0沥青质针入度粘度二.沥青中各组分的配伍1.二组分调和法（哑铃调和）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.0C192477190粘度990Ccst22641.1×105

软组分硬组分2.三组分调和法大庆沥青质4~8%胶质58~72%油分22~37%好的道路沥青组成条件：①蜡的含量不能太高②沥青质含量也不能太高③戊烷可溶质的fA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+71.沥青的老化R.N.Traxler认为沥青老化粘度增加由于：①较轻组分挥发②聚合③光化作用④氧化⑤光氧化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penS.P.粘度三.沥青在使用过程中组成和性质变化2.老化中组成变化Corlett1981原料18年后原料18年后S9.310.3AT15.523.7A34.224.6针入度2506524R40.540.8600粘度(泊)315218400单家寺试验路面（寿光22公里）18个月每半年取样化验Pen12077(1/10mm)S.P45900CDuct15>15050cmMn105015601000C粘度3.86.8帕秒组成S19.018.6A33.122.9R42.747.0C7--AT5.311.53.光照影响1979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）6732.641.625.84.薄膜烘箱1630C5hr50ml厚3.2mm样品架1588/分胜利100#单家寺100#前后前后S.P46.652.043.752.3Pen(250C)92499751Duct(150C)829>150100组成S11.611.817.517.8A30.728.726.326.8R49.348.053.250.7C7AT8.411.53.05.1600C粘度(pa.s)96.3256.4151.0265.2四.沥青的胶体结构（小结）沥青是胶体分散体系其性质很重要的是胶体的稳定性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）分散的量和质AT--R的配伍性，R+AT量太小，太软强度不够蜡影响低温性能≯

5%（饱和蜡可少些芳香蜡可多些）沥青质C7AT

≯11%C5AT

≯25%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改变其组成石蜡基石油溶剂脱沥青降低蜡