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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 性能 性能 性能,拌和温度 路面
2、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 拌 和 沥青氧化老化 摊铺/压实 轻组分挥发沥青的长期老化 氧 气 沥青氧化 载 荷 温 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,软化点,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,
3、以针入度为基准,AH-70,重交通道路沥青,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,针入度TFOT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 7，10，13，15 脆点,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 AR-4000,粘度分级,粘度值,道路沥青的分级体系,25 针入度，延度,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,施工,疲劳开裂,低温
4、开裂,（RV）,（DSR）,（DSR）,（BBR）,（DT）,RTFO 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)RTFO Mass Loss 1.00%,(Direct Tension)DT,(Bending Beam Rheom
5、eter)BBR Physical Hardening,28,-34-40-46-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-34,Avg 7-day Max,oC,1-day Min,oC,(PRESSURE AGING VESSEL)PAV,ORIGINAL,1.00 kPa,5000 kPa,2.20 kPa,20 Hours,2.07 MPa,10 7 4 25 22 19 16 13 10 7 25 22 19 16 13 31 2
6、8 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 0-6-12-18-24-30 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-
7、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,CEC,RWM,3 Pa.s 135 oC,Determine Critical Cracking Temperature as described in PP42,Creep Stiffness,TP1:,Report Value,Direct Tension,TP3:,Determine Critical Cracking Temp
8、erature as described in PP42,AASHTO MP1a Specifications,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)RTFO Mass Loss 1.00%,(Direct Tension)DT,(Bending Beam Rh
9、eometer)BBR Physical Hardening,28,-34-40-46-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-34,Avg 7-day Max,oC,1-day Min,oC,(PRESSURE AGING VESSEL)PAV,ORIGINAL,5000 kPa,2.20 kPa,S 300 MPa,m 0.300,Report Value,F.Strain 1.00%,20 Hours,2.07 MPa,10 7 4
10、 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 0-6-12-18-24-30 0-6-12-18-24 0-6-12-18-24,-24-30-36 0-6
11、-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,CEC,RWM,Test TemperatureChanges,1.00 kPa,3 Pa.s 135 oC,52,58,动态剪切流变仪新鲜沥青：温度 G*/sin d,Min 1.00 kPa 10 rad/secRTFOT 后 温度 G*/sin d,M
12、in 2.20 kPa 10 rad/sec,提出抗车辙技术要求,流变特性为基准,动态剪切流变仪RTFOT+PAV温度 G*sin d,Max,5000 kPa 10 rad/sec,流变特性为基准,弯曲梁试验温度 S,Max,300 MPam-value,Min,0.300 60 sec直接拉伸试验温度 破坏应变,Min 1.0%1.0 mm/min,流变特性为基准,PG 58-28,PerformanceGradePG分级,Average 7-daymax pavementdesign temp平均7天最高路面设计温度,Min pavementdesign temp最低设计温度,PG 分级
13、体系,流变特性为基准,我国道路沥青分级体系,针入度分级体系高温性能：软化点低温性能：延度抗老化性能：薄膜烘箱试验,我国道路沥青产品标准沿革,我国道路沥青制修订变更情况,SYB 1661-1977道路沥青质量指标,SYB 1661-1985道路沥青质量指标,*25延度达不到100时，若15延度不小于100也认为是合格的。,SH0522-1992 道路沥青质量指标,*25延度达不到100时，若15延度不小于100也认为是合格的。,我国道路沥青制修订变更情况,SH0522-2000 道路沥青质量指标,*25延度达不到100时，15延度达到时，也认为是合格的。,*25延度达不到100时，15延度达到时
14、，也认为是合格的。,GB/T15180-1994 高等级道路沥青质量指标,*25延度达不到100时，15延度达到时，也认为是合格的。,GB/T15180-2000 高等级道路沥青质量指标,*25延度达不到100时，15延度达到时，也认为是合格的。,选择适宜的原油是生产优质道路沥青最经济的手段我国道路沥青产品标准的进步，主要归功于稠油资源的开发,沥青的生产-见解1,胜利100号单家寺稠油沥青克拉玛依沥青辽河沥青中海沥青奥里油生产的沥青进口原油生产的沥青,不同时期的沥青代表,化学组成特征：较高的芳香分、胶质、沥青质含量较低的蜡含量，一般有较高的硫含量物理性质特征：高粘度、高密度,适合生产沥青的原油
15、的典型特征,适宜的原油可以通过传统的工艺生产沥青,常减压蒸馏生产直馏沥青 轻度裂解蒸馏生产沥青 氧化工艺生产沥青 溶剂脱沥青调和工艺生产沥青,沥青的生产,典型的常减压蒸馏工艺流程,沥青的生产,减压深拔工艺流程,沥青的生产,溶剂脱沥青典型工艺流程,沥 青或硬沥青,当原油确定后，通过先进工艺或工艺优化，可以在一定程度上改善沥青的质量,沥青的生产-见解2,强化蒸馏（单家寺混合稠油）,渣油,蜡油,沥青,富芳烃组分,减压蒸馏,强化溶剂脱沥青,渣油,脱沥青油,沥青,富芳烃组分,mix,Heater,脱沥青,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，从而改善了蒸馏或溶剂脱沥
16、青的选择性，发生了蜡分的置换,典型实验结果,蜡重组-蒸馏技术,常压渣油,反应器 加热炉 减压塔,沥青,蜡油,原料的性质,氧化沥青结果,典型实验结果,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,fractions,HVGO,VR,DOA,DAO,沥青生产-见解3,聚合物改性，结束了“沥青的性质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
17、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,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，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,T
18、FOT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,
