湖沥青中地沥青的改性机理研究-学兔兔 www.xuetutu.com.pdf

公路交通技术2013年6月第3期
Technology of Highway and Transport Jun 2013 No. 3
湖沥青屮中地沥青的改性机理研究
吴光勇,王安福,莫石秀2,孔令云3
(1.广东省路桥建设发展有限公司,广州510635;2.长安大学公路学院,西安710064;
3.重庆交通大学土木建筑学院,重庆400074)
摘要:采用4组分分析法对国内常用基质沥青品种和湖沥青中地沥青的组分比例进行分析。研究结果表明,标号
对基质沥青4组分含量影响較小,原油种类对基质沥青4组分含量影响較大;湖沥青中地沥青饱和酚含量明显低于
基质沥青,沥青质含量明显高于基质沥青,造成湖沥青粘度増大。由胶体结枃理论可知,湖沥青中地沥青C/H较大,
沥青质沉淀析出,结构稳定,加入到基质沥青中不易被溶解,可提高湖沥青改性沥青在高温下的稳定性和抗变形能力。
关键词;道路工程;沥青路面;湖沥青;地沥青;改性机理
文章编号:10006477(2013)03-008-04中图分类号:U414文献标识码:B
Research on Modified Mechanism of Land Asphalt inlake Asphalt
WU Guangyong, WANG Anfu,MO Shixiu, KONG Lingyun
随着交通量和特重车的日益增加,高速公路对从TLA中地沥青对沥青胶结料性能的影响着手,研
沥青路面的性能要求越来越高。为更好地解决沥青究TLA对基质沥青的改性机理?。
路面高温车辙低温开裂等问题,延长沥青路面的使
用寿命,通常采用改性沥青来改善沥青的路用性能。1原材料
普通沥青一般是从石油中提炼而得,而天然湖1.1基质沥青
沥青(T.A)则不同。其是天然形成,经历了漫长的
本研究收集了国内常用的一些沥青品种,主要
老化过程,使其具有较高的高温稳定性和较强的抗包括泰普克(TPK)、爱思开(SK)、中海(ZHI)、埃索
变形能力,路面设计寿命可长达30年,超过其它普(AS)等基质沥青,部分基质沥青常规指标汇总见表1。
通沥青1倍,中途无需中修、大修和重铺,从而大大1.2TLA
减少养护成本2°,因此,在我国越来越多地被采
本研究采用的TLA基本指标见表2。
用。以往研究中,涉及TLA改性机理的内容相对不
够深入,未能真正解释TA对基质沥青各项性能影2研究方法
响的根本原因,从而影响了TLA改性沥青的进一步
沥青是由多种碳氢化合物及其非金属(氧、硫
推广应用。
氮)衍生物组成的混合物,其组成主要是碳(80%
TA主要由地沥青和灰分2大成分组成,本文87%)和氢(10%~15%),其次是非烃元素,如氧、
表1基质沥常规指标汇总
沥青
针入度/0.1mm
软化点/℃
延度(10℃)/cm
粘度(135℃)/cP
TPK70号
4.4
l80
SK70号
48
24.4
441.7
zH70号
55.5
412.5
ZH50号
43.7
61
8
465
ZH90号
98
100
151
试验方法
T0604-2000
T0606-2000
T0605-1993
T0625-2000
基金项目:'东省交通运输厅科技项目(2010-02-009)
收稿日期:2012-11-2
作者简介:吴光勇(1961-),男,广东省揭阳市人,本科,高工
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2013年第3期
吴光勇,等:湖沥青中地沥青的政性机理研究
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表2TLA基本指标汇总
检测项目
检测结果檢测方法
E ZH504
针人度(25℃,1008,5s)/0.1mm4T0604-2000
7H70
软化点(环球法)/℃C
90.0T0606-2000
如尔册
15
ZH90#
密度(25℃)/(g?em3
1.386T0603~1993
10
灰分/%
37.53T0614-1993
饱和酚芳香酚胶质沥青质
T0609-1993
TFOT残留针人度比/%
T0604-2000
?1不同标号中海沥青4组分含量
硫、氮等(<3%),此外,还含有一些微量金属元素,
如镍、钒、铁、镒、钙、镁、钠等,但含量都很少。
i?40
由于沥青化学组成结构的复杂性,虽然多年来
齐鲁70
许多化学家致力于这方面的研究,但目前仍不能直
目?齐
接得到沥青元素含量与路用性能之间的关系。鉴于
10
此,人们对石油沥青的分析从沥青化学组分分析方
饱和酚芳香酚胶质沥青质
面展开。所谓组分分析就是利用沥青各组分对不同
图2不同标号齐鲁沥青4组分含量
溶剂的溶解度和对不同吸附剂的吸附性能的差异,
使其可按分子的大小极性或构型划分成不同的组分。
我国现行JTGE20-2011《公路工程沥青及沥青混合
镇海70
料试验规程》中规定有3组分和4组分2种分析法。
镇海90
3组分分析法的优点是组分界限明确,组分含
量能在一定程度上说明沥青的性能;其主要缺点是
分析流程复杂,分析时间长。4组分分析法相对流
饱和酚芳香酚胶质沥青质
程简单,各组分与沥青性质的关系研究相对较为充
图3不同标号镇海沥青4组分含量
分。因此,本研究中采用4组分分析法对湖沥青中
地沥青的组分进行分析,从地沥青化学组分组成角
35
度研究TLA的改性机理。
?30
25
辽河70
4组分分析的主要过程如下:将沥青试样先用
20
辽河90
正庚烷沉淀“沥青质(At)”,再将可溶分(即软沥青
质)吸附于氧化铝谱柱上,先用正庚烷冲洗,所得的
组分称为“饱和酚(S)”;再用甲苯冲洗,所得组分称
饱和酚芳香酚胶质沥青质
为“芳香酚(Ar)”;最后用甲苯-乙醇、甲苯、乙醇冲
图4不同标号辽河沥青4组分含量
洗,所得组分称为“胶质(R)”。
同一原油、不同标号的基质沥青,沥青质含量与
沥青标号高低的规律性较明显:标号升高,沥青质含
3试验结果及分析
量降低,沥青标号由90号到70号,相对于90号沥
采用4组分分析法,对同一原油的沥青、不同原青的沥青质含量而言,沥青质含量约增加12.5%;
油的沥青分别进行了组分分析。
而沥青标号由90号到70号,软化点升高是一个必
3.1原油相同、标号不同基质沥青4组分分析
然趋势。因而,从沥青4组分的角度可以看出,沥青
原油相同、标号不同基质沥青4组分含量对比中沥青质含量的变化对沥青软化点的影响相对较
如图1~4所示
大,对沥青高温性能的影响较大。
由图1~4可以看出,不同标号相同原油的基质3.2标号相同、原油不同的沥青4组分分析
沥青4组分含量差别较小,饱和酚、芳香酚、胶质含
原油不同的70号和90号沥青4组分含量对比
量与沥青标号间无明显规律性。
如图5、图6所示。