瀝青成分和性質(zhì)

瀝青成分和性質(zhì)

瀝青是有一些極其復(fù)雜的高分子的碳氫化合物和這些碳氫化合物的非

金屬的衍生物所組成的混合物，一般可分為天然瀝青、石油瀝青和焦

油瀝青三大類。道路瀝青主要是石油瀝青。瀝青組分是不同領(lǐng)域根據(jù)

各自不同的需求將瀝青混合物劃分為幾種組分。我國道路瀝青一般分

為四種組分：飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)。瀝青的每一個組分都

反映了瀝青的不同性質(zhì)，組分劃分有利于研究瀝青的性質(zhì)。半個世紀

以來，許多研究者都致力于瀝青化學(xué)組成分析的研究。先后有研究者

采用蒸餾法、溶劑抽提法、吸附法、色譜分析法和化學(xué)沉淀法等方

法，將瀝青分離為不同的組分，瀝青中各組分的含量與瀝青的技術(shù)性

質(zhì)有直接關(guān)系。

瀝青中的飽和分、芳香分、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)的存在形式不同，其中飽和

分和芳香分統(tǒng)稱為油分。瀝青的化學(xué)組分不是簡單的混合或溶解，大

多數(shù)瀝青都是以膠體溶液的形式存在。按照膠體結(jié)構(gòu)理論，瀝青是以

相對分子質(zhì)量很大的瀝青質(zhì)為中心，在周圍吸附了一些極性較大的膠

質(zhì)形成膠團，分散在油分中。

飽和分是一種非極性油分，相對分子質(zhì)量在300至l000左右，主要是含

直鏈和支鏈的烷烴和環(huán)烷烴的混合物。飽和分在瀝青中的含量一般為

5％～20％。芳香分在瀝青四組分中分子量最低，通常是黃紅色粘稠液

體，相對分予質(zhì)量約為500至2000。芳香分在瀝青中的含量一般為

40％～65％。在瀝青的膠體結(jié)構(gòu)中，芳香分和飽和分一起構(gòu)成連續(xù)

相，使膠質(zhì)．瀝青質(zhì)膠胞能穩(wěn)定分散其中，是膠溶瀝青質(zhì)分散介質(zhì)的

主要部分。由于油分的相對分子質(zhì)量較小和油分對瀝青質(zhì)的分散作

用，因此油分越多，分子量大的重組分越少，瀝青的軟化點越低、針

入度越大。

膠質(zhì)也稱為樹脂，比瀝青質(zhì)有更強的極性，相對密度在1附近，相對分

子質(zhì)量大約在1000至2000之間或更大一些。膠質(zhì)在瀝青中的含量一般

為15％～30％。膠質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中含有相當多的稠環(huán)芳香族和雜原子

的化合物，在瀝青中屬于強極性的組分，是瀝青質(zhì)的擴散劑和膠溶

劑。膠質(zhì)對瀝青的比例在一定程度上決定瀝青膠體結(jié)構(gòu)的類型。由于

膠質(zhì)的極性較強，使得瀝青有良好的塑形和黏附性，能夠提高瀝青的

延度。所以當瀝青中膠質(zhì)的含量增加是，延度也隨之增大。

瀝青質(zhì)是復(fù)雜的芳香環(huán)物質(zhì)，有很強的極性，相對密度大于1，相對分

子質(zhì)量一般都在1000以上。瀝青質(zhì)在瀝青中的含量一般為5％～25％。

瀝青質(zhì)的存在對瀝青的感溫性和耐熱性都有正面的影響，且在高溫時

仍有較大的黏度。瀝青質(zhì)含量的多少影響著瀝青的流變特性，表現(xiàn)為

瀝青質(zhì)含量增加，瀝青黏度提高，軟化點上升，針入度下降。

瀝青質(zhì)對瀝青老化前后粘度變化影響最大，膠質(zhì)次之，飽和分、芳香

分對粘度影響最小。瀝青質(zhì)是強的增稠劑，它在瀝青中的一個重要影

響是增強瀝青的粘附性，因此如果要制備粘度較高的瀝青，應(yīng)該以瀝

青質(zhì)含量較高的瀝青為佳。在低溫環(huán)境下，芳香分對不同瀝青蠕變勁

度的影響最大，其次為瀝青質(zhì)及膠質(zhì)，飽和分的影響最小；飽和分對

瀝青蠕變速率的影響最小。膠質(zhì)對不同瀝青的高溫流變性能影響最

大，芳香分對不同瀝青的低溫流變性能影響較大。

飽和分、芳香分對瀝青老化前后針入度影響最大，其次是膠質(zhì)，瀝青

質(zhì)的影響最小；膠質(zhì)對瀝青老化前后軟化點變化影響最大，瀝青質(zhì)次

之，飽和分、芳香分的影響最小；飽和分、芳香分對瀝青老化前后延

度影響最大，其次是膠質(zhì)，瀝青質(zhì)影響最小。這表明，膠質(zhì)、瀝青質(zhì)

對瀝青高溫性能影響較大，飽和分、芳香分對瀝青低溫性能的影響較

大。其原因是，飽和分是強的增塑劑，在瀝青中主要使瀝青質(zhì)－膠質(zhì)

塑化，因此飽和分對瀝青針入度及延度的影響較大。膠質(zhì)、瀝青質(zhì)具

有較好的高溫性能，因此膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的存在增強了瀝青高溫性能。

瀝青老化是一個逐漸發(fā)生的過程, 瀝青老化程度直接影響路面的使用壽

命。瀝青在老化過程中發(fā)生揮發(fā)、脫氫縮合和氧化等一系列物理和化

學(xué)變化表現(xiàn)出物理性能指標的改變, 而物理指標的改變與瀝青的化學(xué)組

成密切相關(guān)。

通過瀝青調(diào)和法，采用富含芳烴的油分調(diào)和，可使硬瀝青軟化。瀝青

四組分對不同改性瀝青性能指標的影響次序比較一致，可以利用調(diào)和

瀝青的方法改進瀝青，使其適應(yīng)不同的應(yīng)用環(huán)境。