四组分对沥青性能的影响
沥青材料学重点
一名词解释1沥青：指黑色到暗黑色的固态，或半固态粘稠状物质，含有某些矿物，其主要成分和石油沥青相同的一种混合物。
2石油沥青：从处理油渣中得到的，由烃及其可溶于二硫化碳的衍生物组成的暗褐色或黑色的半固体产品。
3道路沥青:属于半固态的沥青，其针入度（25°，100g，5s）在41—200（0.1mm）之间，主要是用于铺设道路的一种石油沥青。
4液体沥青：用汽油，煤油，柴油等溶剂将石油沥青稀释而成的沥青产品，也称轻控沥青或稀释沥青。
在25°以下，在其上施加50g的重量1s后，针入度大于350（0.1mm）的沥青产品。
5稀释沥青：将油渣与石油馏出油相调和而得到的一种使用上比较方便，流动性能好的沥青混合物。
溶剂在使用的过程中挥发而残留出沥青。
6乳化沥青：将水与沥青在乳化剂存在下形成的沥青乳化液，也称沥青乳液。
7改性沥青：掺加橡胶，树脂，高分子聚合物，天然沥青，磨细的橡胶粉或其他材料等外加剂，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。
8改性乳化沥青：在制作乳化沥青的过程中同时加入聚合物乳胶，或将聚合物胶乳与乳化沥青成品混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青产品。
9沥青质：采用固定的沥青溶剂比，用轻质烃类沉淀出来的高分子量组分。
10沥青结合料：在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料的总称。
11沥青混合料：由矿料与沥青结合料拌合而成的混合料的总称。
12黏附性：是指沥青与别的物体之间的黏附能力，主要是由于吸附剂和被吸附的物质相接触时，分子之间的相互作用力引起的。
而黏结性是指沥青本身内部的黏结能力。
13触变性：假塑性流体在剪切流动时，发生分子定向，伸展和解缠绕，粘度随剪切速率的增大而降低，但当剪切流动停止或剪切速度减小时，分子定向等就立刻丧失恢复至原来状态。
14软化点：沥青材料是一种非晶质高分子材料，它由液态凝结为固态时，或由固态融化为液态时，没有敏锐的固化点或液化点，通常采用条件的硬化点和滴落点来表示。
【谈建筑石油沥青的成分与技术性能】石油沥青技术性能实验报告
【谈建筑石油沥青的成分与技术性能】石油沥青技术性能实验报告石油沥青是石油原油经蒸馏等提炼出各种轻质油（如汽油、柴油等）及润滑油以后的残留物，或再经加工而得的产品。
它是一种有机胶凝材料，在常温下呈固体、半固体或粘性液体，颜色为褐色或黑褐色。
建筑上主要使用建筑石油沥青制成各种防水材料制品或现场直接使用。
1 石油沥青的组成与结构1.1 石油沥青的组分石油沥青是由众多高分子碳氢化合物及其非金属（主要为氧、硫、氮等）衍生物组成的复杂混合物。
因为沥青的化学组成复杂以及同分异构特点，对组成进行分析很困难，因此一般不作沥青的化学分析，只从使用角度，将沥青中化学成分及14质极为接近，并且与物理力学性质有一定关系的成分，划分为若干个组，这些组即称为组分。
在沥青中各组分含量多寡，与沥青的技术性质有着直接关系。
沥青中各组分的主要特性简述如下。
1.1.1 油分油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分。
在170℃较长时伺加热，油分可以挥发。
油分能溶于石油醚、二硫化碳、三氯甲烷、苯、四氯化碳和丙酮等有机溶剂中，但不溶于酒精。
油分赋予沥青以流动性。
1.1.2 树脂沥青脂胶为黄色至黑褐色粘稠状物质（半固体），分子量比油分大。
沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。
中性树脂能溶于三氯甲垸、汽油和苯等有机溶剂，但在酒精和丙酮中难溶解或溶解度很低，它赋予沥青以良好的粘结性、塑性和可流动性。
中性树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等品质愈好。
1.1.3 地沥青质地沥青质为深褐色至黑色固态无定形物质，正戊烷，但溶于三氯甲垸和二硫化碳，染色力强，对光的敏感性强，感光后就不能溶解。
地沥青质是决定石油沥青温度敏感性、粘性的重要组成部分，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，即愈硬脆。
1.2 石油沥青的胶体结构在石油沥青中，油分、树脂和地沥青质是石油沥青中的三大主要组分。
油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润地沥青质，而在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜。
沥青
1-1 沥青材料概述---分类
沥 青
焦油沥青
煤沥青等
粘稠石油沥青
地沥青
石油沥青
液体石油沥青
天然沥青
1-1 沥青材料概述---分类
油库（沥青罐）
1-1 沥青材料概述---分类
一、生产工艺
溶剂膜 溶剂沥青
原油
常压塔
减压塔
沥青
氧化塔
直馏沥青
氧化沥青
二、分类
1、按原油成分 :含蜡量＞5%→石蜡基沥青、含蜡量＜2%→沥青 基沥青、2～5% →中间基沥青 2、按加工方法 ：直馏沥青、氧化沥青、溶剂沥青和裂化沥青 3、按沥青在常温下的稠度：粘稠、液体 4、按用途分类：道路、建筑、普通
刮刀、石棉网、酒精、食盐等。
3-2 检测方法---沥青延度试验
三、试验准备
1. 将隔离剂拌合均匀，涂于清洁干燥的试模底板和两个侧模的内 侧表面，并将试模在试模底板上装妥。 2. 按规定的方法制备试样，然后将试样仔细自试模的一端至另一 端往返数次缓缓注入模中，最后略高出试模，灌模时应注意勿 使气泡混入。
2. 沥青延度通常采用的试验温度为
250C、150C、100C或50C，拉伸 速度为5cm/min±0.25cm/min。
3-2 检测方法---沥青延度试验 二、仪器设备
2. 八字试模
3.恒温水槽：容量不 小于10L，控制的准 确温度为0.10C
4. 其它：温度计、砂浴或其它加热炉
1. 延度仪
具。甘油滑石粉隔离剂、平
针入度（0.1mm）
0~49 50~149 150~249 250~500
允许差 （0.1mm） 2 4 12
20
3-1 检测方法---沥青针入度试验
均匀剂分析
国内外橡胶轮胎用均匀剂的研究国内外橡胶轮胎用均匀剂的研究王文芳 高剑琴 罗朝霞 李秋荣 刘慧娜 陈强摘要摘要：：通过GPC、TGA、GC-MS 等仪器分析手段对不同均匀剂进行相关分析。
结果表明：沥青四组分的热稳定性依次为饱和分<芳香分<胶质<沥青质，并可以通过组分分子量的大小及其分布推断其热稳定性的好坏，借助红外光谱测试可以粗略推断产品的芳香性大小。
除了FR120以外，几个均匀剂所用原料比较相似，其中40MS、TNB88原材料和制备工艺的相似性最高，表现在物理性能上二者对胶料的影响也非常相似。
关键词关键词：：均匀剂 沥青四组分 GPC TGA GC-MS均匀剂的主要功能是解决不同极性聚合物的共混，即解决不同极性的橡胶之间或者橡胶与类橡胶或其他聚合物之间的分散。
因此，在化学成分上均匀剂大多是脂肪烃、环烷烃和芳香烃等不同极性成分的混合物。
这种具有不同极性的混合物，显示出与各种高弹体之间良好的相溶性，并且可以通过软化和浸润聚合物的界面来促进混合，使不同极性的聚合物分子之间容易相互移动，达到共混的目的。
除此之外，均匀剂还能提高许多化合物的初始粘性，改善增粘剂的效果，避免填料结块现象的发生[1~2]。
因此，橡胶均匀剂备受人们关注，应用也越来越广泛。
继Struktol 公司40MS 均匀剂问世以来的10余年时间里，国内外相继出现了一系列与40MS 性能相近的产品。
本文主要针对不同生产厂家的橡胶用均匀剂进行分析，弄清产品之间的异同。
目前研究渣油族组成比较普遍的做法是将其分成四个组分，即饱和烃、芳香烃、胶质、沥青质。
饱和烃由正构、异构烷烃和环烷烃组成，属于非极性成分。
芳香烃由单环、双环和稠环芳烃组成，为弱极性成分。
胶质是渣油的主要成分，由大分子量的稠环芳烃和杂原子的化合物组成，属强极性组分。
沥青质是黑褐色到黑色固体物，无固定熔点，相对密度>1.0，与胶质相比较其氢碳比更低，在1.1~1.3之间，是沥青中分子量最大、极性最强部分，其分子量可由几千甚至接近10000，由聚合芳烃、环烷环、烷烃链和杂原子组成，其分子量分布范围很宽，有三种形式沥青质：①.单元片式沥青质：其结构单元是环数不等的缩合芳环形成的芳香片，在芳环上还连接着长度及数量不等的侧烷基和环烷环，而形成三维网状结构称之为单元片；②.胶粒式沥青质：由4—5个单元片堆积的胶粒而组成；③.胶束式沥青质：由许多胶粒缔合在一起而形成的胶束所组成。
情景五 沥青混合料 一、填空题： 1、针入度、 、 被称为沥青三大指标
情景五沥青混合料一、填空题：1、针入度、、被称为沥青三大指标。
2、乳化沥青主要由沥青、、水组成。
3、沥青胶体结构有三个类型，它们分别是、和凝胶型结构。
4、在选择沥青结合料时，应该优选性石料，如果没有时，可掺加各种抗剥剂以提高沥青与石料的粘附性。
5、石油沥青的基本性质有：、、加热稳定性、闪火点、溶解度、含水量。
6、沥青的三组分分析法中，认为沥青主要由、及三个组分组成。
7、沥青的四组分分析法中，认为沥青主要由、、及四个组分组成。
8、石油沥青的温度稳定性以和表示。
9、沥青材料是由极其复杂的碳氢化合物的和这些碳氢化合物的所组成的混合物。
10、地沥青可分为和。
11、用粘滞度仪可以把我国液体石油沥青的等级是按划分的，其表示方式C T d 中，T表示，d表示。
12、我国粘稠沥青的牌号是按针入度划分的，以为单位，测试仪器的名称是，测试条件为25度、、。
13、马歇尔试验主要技术指标包括、毛体积密度、、和沥青饱和度和残留稳定性。
14、为保证沥青混合料施工加热时的安全性，应该测试沥青的和两个指标。
15、标准马歇尔试件的直径为mm，高度为mm。
16、沥青混合料是经人工合理选择组成的矿质混合料，与适量拌和而成的混合料的总称。
17、沥青混合料按矿质材料的级配类型分类，可分为和。
18、根据沥青与矿料相互作用原理，沥青用量要适量，使混合料中形成足够多的沥青，尽量少形成沥青。
19、检验沥青混合料高温稳定性的主要方法是和。
20、沥青混合料的技术性质有，，，，。
21、沥青混合料按矿料级配组成及空隙率大小分类，可分为、、和。
22、沥青混合料配合比设计包括、和三个阶段。
23、在AC—25C中，AC表示；25表示；C表示。
24、我国沥青混合料的最佳用油量是采用法进行确定的。
二、名词解释：1、地沥青2、焦油沥青3、煤沥青4、乳化沥青5、针入度6、延度7、闪点8、沥青的老化9、沥青混凝土混合料：10、沥青混合料：11、油石比：12、热稳定性：13、沥青碎石混合料：三、单选题：1、用于寒冷地区沥青路面工程时，沥青的（）应大一些。
利用催化油浆生产沥青技术
利用催化油浆生产沥青技术苏栋根（中石化长岭分公司信息技术管理中心）摘要：基质沥青生产质量的优劣和等级的高低在很大程度上取决于原油品种，国内对催化油浆的利用所做的研究工作较多，但利用催化油浆工业试生产及大批量生产沥青的案例很少，除生产工艺的成熟性因素外，很重要的一个因素是生产工艺的经济性问题。
催化油浆作为沥青调合组分主要解决两方面的问题，一是油浆中所含轻组分的经济利用问题，二是油浆中蜡含量高影响沥青的使用性能问题。
走油浆再次减压蒸馏工艺（增加拔头）可解决这两个问题。
国内炼厂同行的许多试验表明，催化油浆与减渣混合深拔后可直接生产普通道路沥青，油浆单独拔头后与硬质沥青组分调合可生产普通道路沥青和重交沥青。
关键词：催化油浆沥青调合1 前言在中石化总部支持和长炼的努力下，沥青产业已成为资产长岭分公司的主打产业，改性沥青和乳化沥青的生产规模、沥青新产品的开发都呈快速发展之势，并产生了可观的经济效益。
2008年长炼科技大会上，公司提出了催化油浆制沥青技术评议的计划，国内不少科研院所在此项技术的开发方面进行了许多工作，技术上取得了一定的进展。
基质沥青生产质量的优劣和等级的高低在很大程度上取决于原油品种，当然也可以通过后加工手段来提高质量和等级，只是经济上划不划算的问题。
中石化长岭分公司现加工的管输原油是中间—石蜡基原油，该混合原油是以胜利原油为主，同时掺合进口阿曼原油等。
生产石油沥青最好的油源为环烷基原油，其次为中间基原油，再次为石蜡基原油。
用中间一石蜡基原油生产石油沥青虽有较大难度，但通过改变生产工艺也可生产出合格的石油沥青产品。
催化油浆是催化裂化装置的副产品，长岭分公司两套催化装置年产油浆10万吨以上。
油浆的特点是密度高、氢含量低，残炭值高，主要由三环以上芳香烃组成。
利用催化油浆生产沥青技术一般来说要与减压渣油结合进行，催化油浆生产沥青有多种工艺路线，最常见的是溶剂脱沥青工艺，催化油浆与减压渣油混合后进溶剂脱沥青装置，所产脱沥青油进催化裂化装置，脱油沥青则是道路沥青的理想组分。
沥青材料
2）试验：按规定要进行对沥青的加热质量损失和加热后残渣
性质的试验
•对于道路石油沥青（黏稠沥青）：沥青的薄膜加热试验
•对于液体石油沥青：液体石油沥青蒸馏试验 测定： 1.质量损失百分率 2.针入度 3.延度（25℃）(cm) 4.延度（15℃）(cm)
1.三组分分析法 油分、树脂、沥青质 油分：使沥青具有流动性 树脂：提高沥青的塑性和粘附性
酸性树脂：是一种表面活性物质，能增强沥青与砂质材料表 面的粘附性 。
沥青质：提高沥青的粘性、耐热性，但能降低沥青的塑性
2.四组分分析法 沥青质、饱和分、芳香分、胶质 3.沥青的含蜡量（对路面性能的影响） 高温时，石蜡变软，导致沥青路面的高温稳定性降 低，出现车辙，另一方面，低温会使沥青变脆硬，导致路 面低温抗裂性降低，出现裂缝，且蜡会使石料与沥青之间 的粘附性降低，使路面石子与沥青产生剥落，石蜡的存在 还会降低沥青路面的抗滑性能。
抗腐蚀性
弱
强
二、乳化沥青 1.概述
1）定义：石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下，经乳化 加工制的的均匀沥青产品，在常温下具有较好的流动性。 2）优点： ①冷态施工，操作方便，节约能源 ②可在潮湿地基上施工（与湿集料拌和，具有足够的黏结力） ③ 无毒、无臭、施工安全，环保、污染少 3）缺点： ①稳定性差，贮存期不超过半年（贮存期长易产生分层） ②修筑路面成型期长
四、石油沥青的结构
1.胶体理论 沥青的胶体结构是以沥青质为胶核，胶质被吸附 其表面，并逐渐向外扩散形成胶团，胶团再分散于芳 香分和饱和分中。 2.胶体结构类型（三种）
a、溶胶型结构
b、溶－凝胶型结构
陈志源《土木工程材料》(第3版)(课后习题 第九章 沥青材料)【圣才出品】
第九章沥青材料1．石油沥青的主要组分有哪些？它们相对含量的变化对沥青的性质有何影响？答：（1）石油沥青的主要组分有油分、树脂和地沥青质。
（2）不同组分对石油沥青性能的影响不同。
油分赋予沥青流动性；树脂使沥青具有良好的塑性和粘结性；地沥青质则决定沥青的耐热性、黏性和硬性，其含量越多，软化点越高，黏性越大，越硬脆。
2．石油沥青的牌号如何划分？牌号大小与沥青性质有何关系？如何正确选择石油沥青的牌号？答：（1）石油沥青的牌号主要根据针入度、延度和软化点等指标划分，并以针入度值表示。
（2）同一品种的石油沥青材料，牌号越高，则黏性越小（即针入度越大），塑性越好（即延度越大）、温度敏感性越大（即软化点越低）。
（3）选用石油沥青的原则是根据工程类别（房屋、道路或防腐）及当地气候条件、所处工程部位（屋面、地下）等具体情况，合理选用不同品种和牌号的沥青。
在满足使用要求的前提下，尽量选用较高牌号的石油沥青，以保证较长的使用年限。
建筑石油沥青多用来制作防水卷材、防水涂料、沥青胶和沥青嵌缝膏，用于建筑屋面和地下防水、沟槽防水防腐，以及管道防腐等工程；道路石油沥青多用来拌制沥青砂浆和沥青混凝土，用于道路路面、车间地坪及地下防水工程。
3．某防水工程需石油沥青20t，要求软化点不低于85℃。
现有60号和10号石油沥青，测得它们的软化点分别为49℃和98℃，问这两种牌号的石油沥青如何掺配？答：较软沥青掺配的比例为：212198851004%100%16.59%98T T Q T T --=⨯=⨯=--℃℃℃℃较硬较硬沥青掺配的比例为：2116.5%73.5%Q =-=掺配60号石油沥青的用量为：20t×16.5%=5.3t掺配10号石油沥青的用量为：20t×73.5%=14.7t4．沥青混合料的结构类型有哪几种？它们各有何特点？答：沥青混合料的结构类型有悬浮密实结构、骨架空隙结构、骨架密实结构三种。
其特点如下：①悬浮密实结构对于连续级配密实式沥青混合料，因粗骨料数量相对较少，细骨料数量较多，使粗骨料悬浮在细骨料之中。
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5.沥青的化学组成对石油沥青性质的影响
5.1沥青的化学组成与沥青的胶体性能的关系
•沥青中的饱和分含量不能过多，饱和分过多，将使沥青中分散介质的芳香度降低，不能形
成稳定的胶体分散体系。
•沥青中芳香分的存在是必需的，它的存在提高了沥青中分散介质的芳香度，使胶体体系易
于稳定。
•胶质本身具有较好的塑性和粘附性，是沥青中必不可少的组分，它能使沥青质稳定的交融
于体系中。
5.1沥青的化学组成与沥青的胶体性能联系
•需要指出的是沥青质对沥青性能的影响不仅与沥青质的数量有关系，同时还与沥青质与可
溶质的组成结构有关。但沥青质本身的H／C比较低，相对分子量较大时，他就较难于溶胶
中分散，也就更容易析出。当可溶质的芳香度较小时，胶质的含量不足，则沥青的胶束稳定
性就会下降。由此可见沥青中各个组分之间的相互关系是比较复杂的，必须在数量上和性质
上都能很好的保证沥青胶体体系的稳定，沥青才能具有良好的使用性能。
5.2四组分对沥青性质针入度、软化点、粘度的影响
•日本COSMO公司的田中晴等人对沥青的化学组成与沥青物理性质的影响进行深入的研
究，考察沥青的针入度、软化点、高温粘度等指标与沥青组成及相对平均分子量的关系得出
下表中的关系：
指标 回归关系式 相关系数
针入度P
lgP=7.515-0.1164 AT +0.060S
-0.123R lgP=7.9131-0.1164 AT +0.0561S-0.1261R－0.0002 M 0.933
0.934
软化点TR&B TR&B＝20.82+1.40AT-0.56S+0.89R TR&B＝23.44+1.388AT-0.589S+0.883R－0.002 M TR&B＝101.17+0.64 AT -1.41S+-0.78A 0.982 0.982
0.979
120℃粘度η120 lg(η 120 )=5.630+0.10AT-0.062S+0.047R lg(η120 )=2.021+0.109AT-0.028S+0.051R+0.003M 0.940
0.969
注：S代表饱和分；A代表芳香分；R代表胶质；AT代表沥青质；M平均相对分子量
由表中的内容可以看出：沥青中重质成分（沥青质、胶质）使针入度变小、软化点增加、
高温粘度增加；轻质成分（饱和分、芳香分）使针入度增加、软化点降低、高温粘度降低；
而对于针入度和高温粘度来说它与沥青的组成之间是指数关系，沥青组成发生很小变化就会
对针入度和高温粘度产生很大的影响。大量研究显示，沥青质的存在可以改善沥青的高温性
质，但沥青质含量过多，会使沥青的延度大大降低，易于脆裂。
饭岛通过对大约20种沥青的研究得出：
•软化点＝1.19AT－0.671*R-6.82×10-1×A－8.38×10-3×S＋83.6
•由此可以看出沥青质对软化点的影响最大，随着沥青质含量的增加软化点增加。而胶质和
芳香分增加时软化点稍有下降，饱和分含量增加软化点稍有降低。
•从上面的分析可以看出沥青质降低针入度,增加软化点,增加高温粘度，芳香分和饱和分增加
针入度,降低软化点,降低高温粘度；
5.3四组分对沥青延度的影响
•随着大量研究显示芳香分有助于改善沥青的延度。沥青质含量的增加会降低15和25度延
度。
5.4四组分对沥青老化性质的影响
5.4四组分对沥青老化性质的影响
•由上述数据可以看出：沥青在使用过程中由于空气、温度、和阳光的作用会老化，老化后
的沥青针入度降低、软化点升高、延度降低，这是因为沥青的化学组成发生变化，主要是芳
香分转化为胶质、胶质转化为沥青质，使体系中沥青质的含量增加，分散相增多，分散介质
胶溶能力降低，导致沥青的胶体稳定性变差，使使用性能变差。在氧化老化过程中产生的物
质主要极性物质是酮、氧硫化合物、有少量的酸酐和羧酸产生。这些带极性官能团的物质间
强烈的相互作用可合理的解释沥青老化产生的硬化。研究表明沥青中极性官能团物质的形成
与沥青道路的破坏有很好的关系。具有高极性官能团物质的沥青在场地中容易引起早期破
坏。因此四组分的化学组成对石油沥青的老化性质有主要的影响.