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1、沥青的生产与评价 石油大学（华东）重质油研究所 张 玉 贞 基本概念 按来源 沥 青 石油沥青(asphalt) 焦油沥青（tar) 热解沥青(pitch) 天然沥青(natural bitumen) 基本概念 按生产工艺 沥 青 直馏沥青 氧化沥青 调和沥青 改性沥青 乳化沥青 基本概念 按用途 沥青 道路沥青 建筑沥青 特种沥青 重交通道路沥青 GB/T15180 道路沥青SH0522 GB494 防水防潮沥青 防腐沥青 电缆沥青 路面常见病害 道路沥青应反映的使用性能 沥青的评价体系 沥青的生产 沥青的质量控制 影响沥青使用性能的关键因素 道路沥青的评价体系 施工 高温 中温 低温 性能
2、 性能 性能 性能 拌和温度 路面最低 设计温度 沥青的老化 影响路面使用性能的环境因素 温度 高温 车辙 中温 疲劳 低温 开裂 载荷 车辙、剥离 湿度 剥离 道路沥青的评价体系 沥青的短期老化 热热 拌拌 和和 沥青氧化老化 摊铺摊铺/ /压实压实 轻组分挥发轻组分挥发 沥青的长期老化沥青的长期老化 氧氧 气气 沥青氧化沥青氧化 载载 荷荷 温温 度度 沥青疲劳 道路沥青的评价体系 几种代表性分级体系 针入度分级 粘度分级 PG分级（Performance Grade) 道路沥青的评价体系 100 100 g g 200 200 g g 5 5 secsec 60 60 secsec 软化
3、点 低温延度 抗车辙 疲 劳 低温开裂 薄膜烘箱老化前后 针 入 度 分 级 道路沥青的分级体系 按针入度分级的国家（现行标准） 中国，美国，日本，欧盟，澳大利亚 ， 印度，奥地利等 道路沥青的分级体系 以针入度为基准 AH-70 AH-70 重交通道路沥青重交通道路沥青 针入度中间值针入度中间值 道路沥青的分级体系 软化点 TFOT 前后 提出抗车辙技术要求 道路沥青的分级体系 100 100 g g 200 200 g g 5 5 secsec 60 60 secsec 针入度针入度 TFOTTFOT前后前后 提出抗疲劳技术要求 道路沥青的分级体系 TFOT前后 延度 7 ， 10， 13
4、 ，15 脆点 提出抗低温开裂技术要求提出抗低温开裂技术要求 道路沥青的分级体系 粘 度 分 级（AC，AR） 针入度 延 度 25 25 施工性能 抗车辙 疲 劳 薄膜烘箱前后 薄膜烘箱前 道路沥青的分级体系 以粘度为基准 AC-20 AC-20 AR-4000AR-4000 粘度分级粘度分级粘度值粘度值 道路沥青的分级体系 25 25 针入度，延度针入度，延度 提出抗疲劳开裂技术要求 60 粘度 提出抗车辙技术要求 道路沥青的分级体系 性 能 分 级（PG） 车辙车辙施工施工疲劳开裂疲劳开裂低温开裂低温开裂 （RV ） （DSR ） （DSR ） （BBR ） （DT ） RTFORTFO
5、 老化老化 PAV老化 流变特性为基准 PG 46 PG 52 PG 58 PG 64 PG 70 PG 76 PG 82 (Rotational Viscosity) RV 90 90 100 100 100 (110) 100 (110) 110 (110) (Flash Point) FP 46 52 58 64 70 76 82 46 52 58 64 70 76 82 (ROLLING THIN FILM OVEN) (ROLLING THIN FILM OVEN) RTFO RTFO Mass Loss Mass Loss 1.00 kPa 2.20 kPa 20 Hours, 2
6、.07 MPa 10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 34 31 (Dynamic Shear Rheometer) DSR G* sin d ( Bending Beam Rheometer) BBR “S” Stiffness & “m”- value -24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -
7、24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 - 18 -24 -24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24 (Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin d (Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin d 230 oC CECRWM 2.20 kPa S 0.300 Report Value F. S
8、train 1.00 % 20 Hours, 2.07 MPa 10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 28 25 22 19 16 34 31 28 25 22 19 37 34 31 28 25 40 37 34 31 (Dynamic Shear Rheometer) DSR G* sin d ( Bending Beam Rheometer) BBR “S” Stiffness & “m”- value -24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -1
9、8 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 - 18 -24 -24 -30 -36 0 -6 -12 -18 -24 -30 -36 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 -30 0 -6 -12 -18 -24 0 -6 -12 -18 -24 (Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin d (Dynamic Shear Rheometer) DSR G*/sin d 230 oC CECRWM Test Tempe
10、rature Changes Spec Requirement Remains Constant 1.00 kPa 150 延度 15 72 150 延度 25 150 99.95 溶解度 %99.94 0.9943 密度（25），g/cm3 4.0 0.9917 蜡含量,% 230 4.1 230 闪点, TFOT: 质量损失 %0.05 46 67 0.05 64.9 针入度,0.1mm 64.7 针入度比 % 10 57 延度 15 150150 延度 25 氧化沥青结果 典型实验结果 项目AH-90AH-70 针入度（25,100g,5s） 1/10mm9476 软化点 45.947.
11、7 延度 15 cm150150 延度 25 cm150150 闪点 230230 蜡含量 %2.52.4 溶解度 m%99.98 密度（25） g/cm31.004 RTFOT (163,5h） 质量损失 m%0.02 针入度比 %6668 延 度 15 cm150123 25 cm150150 作用原理 富芳烃组分，改变了沥青胶体体系的 性质，改变了溶剂化层的结构和厚度 ，从而改善了蒸馏的选择性，饱和分 含量相对降低 蜡在渣油中的分布 蜡在原油中的分布 22 溶剂脱沥青调合 ATM VACUUM Deasphalt Blending Bitumen Crude oil fractionsH
12、VGO VR DOA DAO AH-70# 51.2 AH-90# 47.7 AH-70# 46.3 软化点, 628574 针入度,0.1mm 150150150 15延度 150150 25延度 99.9499.9499.96 溶解度% 1.0071.007 密度（25），g/cm3 3 1.005 2.82.7蜡含量,% 230 230 230闪点, TFOT: 0.0080.029 0.095 质量损失 % 405747针入度,0.1mm 65.66763.9针入度比% 33.095.059.0延度 15 150150150延度 25 沥青生产-见解3 聚合物改性，结束了“沥青的性 质
13、在很大程度上取决于原油的 性质”的历史 通过沥青组成设计和聚合物分子设 计，可以满足不同工程需要 不同加工过程沥青性质的变化趋势 性能等级 Low HIGH 工艺优化 原油选择 传统沥青 改性沥青 基质沥青性能范围 符合PG各等 级要求 特殊用途 不同的工艺过程 A B C D 聚合物改性沥青体系 热力学多相体系骨架作用 相容与溶胀改善配伍性，提高改性效率 多相分散稳定体系便于生产和应用 热力学多相体系骨架作用 改性沥青生产中长期被忽视的问题 沥青和聚合物的相容性 聚合物在沥青中的相容 不相容体系相容体系 相容体系和不相容体系的比较 样 品 粘度 （135，cP ） 针入度 （25， 0.1m
14、m） 软化 点 脆点 延度 5 cm CH1 CH13星型SBS CH16星型SBS CH19星型SBS 185 827 2011 6822 110 79 58 50 42.0 65.2 88.2 98.0 -14 -16.0 -18.3 -20.2 13 28 56 67 CH5 CH53星型SBS CH56星型SBS CH59星型SBS 172 263 494 1258 80 73 68 60 45.1 47.5 49.7 52.9 -10.0 -11.2 -10.8 -12.5 0 2.0 3.5 12.0 改性沥青的常规性质 聚合物在沥青中的溶胀 通过沥青的组成设计和聚合物的 分子设计
15、，可以改善沥青与聚合 物的配伍性 稳定体系便于生产和应用 TFOT前 TFOT后 沥青的生产 沥青的生产 改性沥青生产过程控制 沥青罐 发育罐 改性沥青 沥青的质量控制 性能质量控制生产产品前 原料的选择 生产工艺的确定 指标质量控制 生产过程中 生产过程中工艺参数的可靠性 和精确度 简单回顾 沥青的生产与评价 沥青的评价体系 沥青的生产 沥青的质量控制 小 结 我国道路沥青实行针入度分级体系，现行标准 GB/T15180和SH0522， GB/T15180代表了世界较先 进的水平，能够实现对原料和生产工艺的约束 我国重交通道路沥青的生产工艺与国外同类产 品技术水平相当，从某种意义上讲，我国对沥青 的研究较国外更深刻 我国改性沥青实验室研究结果达到了国内同类 产品先进水平，但生产过程还存在经验不足，生 产重复性差等问题，但目前已经有较大的进展 谢 谢