天然沥青对基质沥青感温性的影响.pdf

2011年6月
石油沥青 PETROLEUM ASPHALT
第25卷第3期
天然沥青对基质沥青感温性的影响
华散,张超,専祖仲3
(1.狭西交建公路工程试验检测有限公司,西安710075);
(2.长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室,西安710064)
(3.长安大学材料科学与工程学院,西安710061)
摘要:采用组分分析试验和DSC( differential scanning calorimetry)方法分别测定基质沥
青与经天然沥青改性后的组分和聚集状态改变时的量热变化,分析天然沥青对基质沥青感温
性的影响,结采袁明:经天然沥青改性后,沥青质含量、沥青质+胶质之和、研青质/胶质
之比均比基质沥青有很大程度的提高,政性后沥青的针入度指数增大,软化点升高、粘度增
大;沥青吸热峰均降低,吸热量减少,而从破璃态到粘弹态、粘弹态到粘流态的蟀値温度上
升,沥青热德定性得到提高,感温性降低。
关键词:道路工程天然沥青组分分析DSC惑温性
沥青路面具有平整度高、无接缝及行车舒适烃的混合物;芳香分由沥青中分子量最低的环烷
性好等优点,我国高速公路大多采用沥青路面,芳香化合物组成;胶质也称为树脂或极性芳烃,
但沥青路面过早产生车辙、裂缝、拥包、表面松是半固体或液体状的棕褐色至黑色的粘稠状物
散、坑槽等病害,致使路面使用性能衰减过快,质;沥青质是深褐色至黑色的固态无定性物质,
养护费用大为增加,造成巨大的经济损失和不良是高分子化合物,它是沥青中分子量最高的组
的社会影响,因此,如何提高沥青路面的耐久性分,通常在100010000范围内,是构成沥青
成为道路界急需解决的工程问题,其中沥青结合胶体的核心物质叫。
科的感温性不良是影响沥青路面耐久性的重要原
沥青四组分试验方法及主要试验步骤如
因之
掺加天然沥青可明显改善沥青路面下
的耐久性23),延长其使用寿命,研究天然沥青
1)称取沥青试样1.0g±0.1g,置于盛有
对基质沥青感温性影响的机理具有重要意义。本正庚烷的锥形瓶(1号)中,连接锥形瓶与冷凝
文首先釆用沥青材料组分分析方法,透析掺加天器,加热回流冷凝0.5h~L.0h;
然沥青后各组分的变化情况;然后进行差示扫描
2)将锥形瓶(1号)中的正庚烷溶液用定
量热分析试验(DSC)及图谱数据计算,分析掺量滤纸过至将锥形瓶(2号)中
加天然沥青后放热峰、吸热峰的变化趋势,为天
3)取出滤纸及残留物,折叠后放人抽提
然沥青改善沥青结合料感湿性提供了试验依据。器,装上盛有滤液的锥形瓶(2号),与冷凝器
基质沥青、天然沥青及改性后的四组分分析相连接,加热回流冷凝;
1.1组分试验
4)向锥形瓶(1号)中注入甲苯,加热抽
沥青是由多种化合物所组成的混合物,组分提约1h,至誌纸及滤液无色为止
分析方法将其分离为化学性质相近,而且与其路
5)待锥形瓶(1号)冷却至室温后,回收
用性能有一定联系的几个组,为沥青材料组成分
析及质量控制提供了一个重要手段。沥青常用的
收槁日期:2010-01-28。
化学四组分一般为:饱和分、芳香分、胶质、沥
作者简介:华敏,女,(1982-),助理工程师,从事公路
工程试验检测及路面养护工作。R-mail:hmn1102@
青质,饱和分主要是含直链和支链的烷烃和环烷
石油沥青
20]1年第25卷
甲苯,并真空干燥称其质量,郎可计算沥青质含-10沥青及产地分别来自四川、新疆、北美
量
南美的天然沥青进行组分试验,沥青性能指标见
6)将脱除沥青质后的其它部分吸附于氧化表1。基质沥青与天然沥青组分试验结果见表2,
铝色谱柱上,依次用正庚烷、甲苯、甲苯-乙经天然沥青改性后组分试验结果见表3。天然沥
醇、乙醇进行洗出,相应地得到饱和分、芳香分青为石油矿藏经过地壳层内若干年热物理化学变
和胶质的含量
化及降解作用,沉积丽成的混合物,挖掘加工过
1.2组分试验结果分析
程中必然含有一定的岩石矿藏,并因产地而异,
基质沥青为盘锦A-110号沥青。为了便于试验前用正庚烷充分溶解天然沥青,并过滤,滤
比较不同产地天然沥青性能的差异,采用盘锦A纸上残留物即为杂质,见表3。
沥性能指标
项?
基质沥青掺6%四川天然沥青捨5%新疆天然沥青掺4%北美天然沥青掺30%南美天然沥青
针入度/(10~mm
62、
软化点/℃
44.5
48.4
当量软化点/℃
45,4
表2基质沥及种天然罚组分试验结果
项目基质沥青
川天然沥背
新疆天然沥青
北美天然沥青
南美天然沥青
饱和分
29.45
1.06
芳香分
31,49
胶质
30.06
20.75
沥青质
杂质
亵3经天然沥青改性后沥组分试验结果
目
基质沥青+6%四川
基质洏青+5%新獗
基质洏青+4%北美基质沥青+30%南美
他和分
香分
28,52
胶厥
沥青质
了
10.35
杂质
2.0
沥肯质+胶质
沥青质/胶质
0.298
0.168
0.216
0.316
从表1、表2、表3中数据可以看出
基质沥青各组分数据比较,改性后沥青质含量
a)不同种类的天然沥青其四组分组成比例沥青质+胶质之和、沥青质/胶质之比都比基质
差别很大,四种天然沥青中,四川天然沥青中虽沥青有很大程度的提高。因为沥青质和胶质包含
然含有一定数量的杂质,但其沥青质的含量仍然沥青中绝大部分极性基团,分子间偶极作用强
是四种天然沥青中最高的,同时其饱和分、芳香烈,当加入天然沥青后,使得沥青质的含量增
分、胶质的含量又是四种天然沥青中最低的;新加,造成沥青胶体溶液的极性增强,而正是这些
疆天然沥青中胶质的含量最高,北美天然沥青中变化导致改性后沥青的针入度指数增大,软化点
芳香分的含量最大,南美天然沥青饱和分的含量升高、粘度增大,见表1和表3,同时,沥青质
最高。
与胶质的比值也明显增大,导致胶质分子化学相
b)通过对掺加四种天然沥青改性后沥青与平衡被被坏而从沥青质的表面脱附,当其在沥青