第1节 分类、工艺组成及胶体结构在线视频

各位同学大家好

我们今天讲第三章有机结合料

第一讲的题目是沥青的分类

工艺组成和胶体结构

主要包括这么五个部分

第一概述

沥青的分类

石油沥青的生产工艺

沥青的化学组分

沥青的胶体结构和胶体理论

去年我们国家高速公路总里程

已经突破了13万公里

是世界上高速公路最长的国家

在这么多高速公路里面

有80%到90%的路面都采用沥青路面

那么沥青是什么

沥青是由极其复杂的

高分子的碳氢化合物

和非金属的衍生物所组成的混合物

在常温状态下一般呈固体和半固体

颜色是黑褐色或者黑色

沥青的分类

在从自然界中获得的方式来分类的话

主要分为两种

一种是地沥青一种是焦油沥青

地沥青是在自然界中可以直接获得的

直接获得的一种沥青是天然地沥青

比如说湖沥青与岩沥青

还有另外一种地沥青

是通过石油加工而获得的沥青

沥青的第二个品种是焦油沥青

焦油沥青是由可以裂解的这些燃料沥青

比如说煤 木质 页岩油

在裂解的过程中所生产出来的焦油

而形成的沥青

常用的沥青生产工艺主要有这么四类

一种是蒸馏法

蒸馏法是原油经过常压蒸馏

和减压蒸馏而获得的这种方法

另外一种是氧化法

是在氧化塔里吹入定量的空气

对渣油进行不同程度的氧化

而产生了沥青

第三种是溶剂法

溶剂法是利用溶剂

对不同组分的不同溶解能力

然后有定量有选择的

溶解其中的一些组分

而得到的胶质

和沥青质含量比较高的这种溶剂沥青

第四种是调和沥青

调和沥青是将几种不同性质的沥青

按照一定的比例进行调配

而获得的沥青产品

我们看一下石油沥青的生产工艺

石油沥青是我们现在

沥青获得来源中最广泛的一种

也是我们使用最多的一种

我们看原油在储罐经过泵站

同时进入了原油罐

抽提其中的水份进入了蒸馏塔

加热以后原油将气化

气化以后在不通过

在不同的温度下去冷凝

得到不同程度的馏分

轻馏分中间馏分重馏分

也就得到了我们经常使用的

比如说汽油 柴油 机油 润滑油

等等一系列的燃料

其中最后一部分就是渣油

渣油是我们沥青的主要来源

我们可以将其氧化

形成我们经常使用的建筑沥青

我们可以采用溶剂型的方法

产成溶剂型沥青

我们也可以把它生成改性沥青

乳化沥青等等

一系列适合我们道路用的沥青

我们再看一下沥青的化学组成

石油沥青它的元素非常复杂

主要是由多种碳氢化合物

和其非金属衍生物所组成的

非金属衍生物包括是氧氮硫

等等这些非金属

这是它的分子式

在成分里面大家可以看到

沥青中最主要的成分是碳和氢

碳氢在90%以上

同时还有一些非烃元素

微量金属元素

我们刚才所提的是沥青的化学性质

我们从工程应用的角度

将沥青所含的烃类的化合物中化学性质

相近的成分进行归类分析

这种方法称为化学组分分析方法

在这两种方法里面有两种比较典型

一种是三组分分析法

一种是四组分分析法

我们用的最多实际上是四组分法

四组分法就是科尔贝特提出来的

它把沥青分为沥青质 饱和分 芳香分

胶质等四种类型

四组分的方法现在在美国的ASTM

和我们中国的2011版规范里面

都是采用的是四组分的分析方法

我们看一看四组分分析方法

主要是像我们的沥青

传统的石油沥青通过正庚烷进行沉淀

沉淀了以后不可溶解的部分就是沥青质

可以溶解的

我们总的把它划分为软沥青质

软沥青质我们再用正庚烷冲洗

就形成了饱和分

用甲苯来冲洗形成了芳香分

用甲苯和乙醇来冲洗就形成了胶质

右边是我们四组分分析仪

四组分这里面每个组分有不同的性质

比如说沥青质

沥青质它深褐色的固体的粉末颗粒

它的分子量1000到5000

也是这四种分子量最高的

在这里面沥青质最主要起到

提高热稳定性和黏滞性的作用

因为沥青质分子量高

在里面比较稠

饱和分和芳香分就是无色的

黏稠状的液体和茶色的黏稠状的液体

它的分子量相对比较小一点

是300到1000

所以饱和分芳香分

在里面是比较稀的组分

所以起到了给沥青赋予一定的流动性

胶质是红褐色至黑褐色黏稠状的液体

胶质的分子量在500-1000

它的分子量介于沥青质

和饱和分和芳香分之间

所以这个是中等稠度的这么一种物质

有了中等稠质的物质在里面

就给沥青起到了很好的稳定作用

这就是我们从和谐的角度来可以看

它这样更稳定了一些

第五是胶体结构和胶体理论

从胶体理论来看的话

应该是大多数沥青都属于胶体体系

它的分子量比较大

芳香性比较强的沥青质

分散在分子量比较低的可溶介质里面

我们可以看到沥青质胶质

然后沥青质外部在形成一些胶团

均匀的分布在这些芳香分和饱和分里面

这是形成了一个比较传统的

稳定的复合的混合体系

它是比较均匀的逐步递变的

并没有明显的这种分界面

根据胶体理论我们把沥青

分为三种胶体结构

一种是溶胶型的沥青

溶胶型的沥青是分子量比较大的沥青质

在这里面含量相对少一点

它的油分比如说饱和分芳香分胶质

这些含量相对比较高一点

胶团和胶团之间距离也比较远

吸引力比较小

这种类型的溶胶型沥青

它的流动性和塑形都较好

开裂以后具有一定的愈合能力

但是因为沥青质含量比较少

高温稳定性比较差比较稀一点

所以它热稳定也比较差一点

大部分直馏沥青

都是符合溶胶型的这种胶体结构

随着沥青质含量的逐渐增加

它有更多一点的饱和分芳香分的胶质

这样它们之间的距离

胶团和胶合之间的距离

就是从远就变的更近一些

它就是更为稳定

这种溶凝胶型的沥青

是兼顾了它的高温性能和低温性能

既有比较好的热稳定性

又有比较好的流动性

所以高速公路上经常使用的沥青

就是溶凝胶型沥青

因为比较好的兼顾了

它的高温性能和低温性能

我们现在的环烷型的直馏沥青

和半氧化沥青还有调和沥青

也都是属于我们现在这种

溶凝胶的这种胶体结构

第三种胶体结构就是凝胶型结构

随着沥青质含量进一步增加

它的油分饱和分芳香分会变小

这样它的胶团和胶团之间

距离会变的更近更为聚集

就形成了一种空间的网状结构

这种因为沥青质在里面含量比较高

所以比较稠的部分

它的弹性黏弹性这些性质都是比较好的

热稳定性也比较好

但是这种沥青的缺点是

如果沥青路面出现裂缝了以后

它的自愈合能力比较差

流动性也相对较弱一点

深度氧化的沥青

就是吹氧吹的比较多的这样沥青

都属于凝胶型胶体结构的沥青

以上我们就是介绍了三种胶体结构理论

我们下一讲再见