沥青成分和性质

沥青成分和性质

沥青是有一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属的衍生物所组成的混合物，一般可分为天然沥青、石油沥青和焦油沥青三大类。道路沥青主要是石油沥青。沥青组分是不同领域根据各自不同的需求将沥青混合物划分为几种组分。我国道路沥青一般分为四种组分：饱和分、芳香分、胶质和沥青质。沥青的每一个组分都反映了沥青的不同性质，组分划分有利于研究沥青的性质。半个世纪以来，许多研究者都致力于沥青化学组成分析的研究。先后有研究者采用蒸馏法、溶剂抽提法、吸附法、色谱分析法和化学沉淀法等方法，将沥青分离为不同的组分，沥青中各组分的含量与沥青的技术性质有直接关系。

沥青中的饱和分、芳香分、胶质和沥青质的存在形式不同，其中饱和分和芳香分统称为油分。沥青的化学组分不是简单的混合或溶解，大多数沥青都是以胶体溶液的形式存在。按照胶体结构理论，沥青是以相对分子质量很大的沥青质为中心，在周围吸附了一些极性较大的胶质形成胶团，分散在油分中。

饱和分是一种非极性油分，相对分子质量在300至l000左右，主要是含直链和支链的烷烃和环烷烃的混合物。饱和分在沥青中的含量一般为5％～20％。芳香分在沥青四组分中分子量最低，通常是黄红色粘稠液体，相对分予质量约为500至2000。芳香分在沥青中的含量一般为

40％～65％。在沥青的胶体结构中，芳香分和饱和分一起构成连续相，使胶质．沥青质胶胞能稳定分散其中，是胶溶沥青质分散介质的主要部分。由于油分的相对分子质量较小和油分对沥青质的分散作用，因此油分越多，分子量大的重组分越少，沥青的软化点越低、针入度越大。

胶质也称为树脂，比沥青质有更强的极性，相对密度在1附近，相对分子质量大约在1000至2000之间或更大一些。胶质在沥青中的含量一般为15％～30％。胶质的分子结构中含有相当多的稠环芳香族和杂原子的化合物，在沥青中属于强极性的组分，是沥青质的扩散剂和胶溶剂。胶质对沥青的比例在一定程度上决定沥青胶体结构的类型。由于胶质的极性较强，使得沥青有良好的塑形和黏附性，能够提高沥青的延度。所以当沥青中胶质的含量增加是，延度也随之增大。

沥青质是复杂的芳香环物质，有很强的极性，相对密度大于1，相对分子质量一般都在1000以上。沥青质在沥青中的含量一般为5％～25％。沥青质的存在对沥青的感温性和耐热性都有正面的影响，且在高温时仍有较大的黏度。沥青质含量的多少影响着沥青的流变特性，表现为沥青质含量增加，沥青黏度提高，软化点上升，针入度下降。

沥青质对沥青老化前后粘度变化影响最大，胶质次之，饱和分、芳香分对粘度影响最小。沥青质是强的增稠剂，它在沥青中的一个重要影响是增强沥青的粘附性，因此如果要制备粘度较高的沥青，应该以沥青质含量较高的沥青为佳。在低温环境下，芳香分对不同沥青蠕变劲度的影响最大，其次为沥青质及胶质，饱和分的影响最小；饱和分对沥青蠕变速率的影响最小。胶质对不同沥青的高温流变性能影响最大，芳香分对不同沥青的低温流变性能影响较大。

饱和分、芳香分对沥青老化前后针入度影响最大，其次是胶质，沥青质的影响最小；胶质对沥青老化前后软化点变化影响最大，沥青质次之，饱和分、芳香分的影响最小；饱和分、芳香分对沥青老化前后延度影响最大，其次是胶质，沥青质影响最小。这表明，胶质、沥青质对沥青高温性能影响较大，饱和分、芳香分对沥青低温性能的影响较大。其原因是，饱和分是强的增塑剂，在沥青中主要使沥青质－胶质塑化，因此饱和分对沥青针入度及延度的影响较大。胶质、沥青质具有较好的高温性能，因此胶质、沥青质的存在增强了沥青高温性能。沥青老化是一个逐渐发生的过程, 沥青老化程度直接影响路面的使用寿命。沥青在老化过程中发生挥发、脱氢缩合和氧化等一系列物理和化学变化表现出物理性能指标的改变, 而物理指标的改变与沥青的化学组成密切相关。

通过沥青调和法，采用富含芳烃的油分调和，可使硬沥青软化。沥青四组分对不同改性沥青性能指标的影响次序比较一致，可以利用调和沥青的方法改进沥青，使其适应不同的应用环境。