石油沥裔及聚合物对其性能的影响
lannifangshui
2014年10月21日 15:38:28
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  1813年发表的英国专利,首次提到了关于橡胶在沥青材  料中的应用问题。30年代橡胶价格下跌,对聚合物的利用是  一种强大的推动力。人们为了寻找销售市场,曾经注意到橡  胶应用于道路路面的试验性工程。如果说1943年阿布拉加姆  ( A6param)发表的关于阐述这种问题的著作的第一部述评  中,包括了116种名称的工程,那末,仅在1945-1954一年著  作的述评中,就已经有 182个工程被引用。聚合物沥青材料从


  1813年发表的英国专利,首次提到了关于橡胶在沥青材
  料中的应用问题。30年代橡胶价格下跌,对聚合物的利用是
  一种强大的推动力。人们为了寻找销售市场,曾经注意到橡
  胶应用于道路路面的试验性工程。如果说1943年阿布拉加姆
  ( A6param)发表的关于阐述这种问题的著作的第一部述评
  中,包括了116种名称的工程,那末,仅在1945-1954一年著
  作的述评中,就已经有 182个工程被引用。聚合物沥青材料从
  应用于道路路面开始,用途不断扩大,多年来曾出现过彩色
  防水材料,密封膏,防腐蚀涂料,屋面卷材和玛玲脂材料等
  等。如果谈到应用干上述目的的聚合物,那么,我们几乎可
  以十分肯定地说,差不多所有的合成赞合物,都曾披掺入到
  沥青混合物中,进行过试验。尽管其作用效果各不相同,但
  是一般说来,只要聚合物能与沥青制成混合物,混合物就可
  以具备其中聚合物部分的优越性能,包括:弹性,高温下的
  低流动性,低温下的抗裂性和柔性等。
  苏联关于聚合物沥青材料的第一部著作是出现在战后时
  期,作者是t[.A.格列巴夫(n.R.i'ne6aB), H.B.米哈依
  洛夫(H.B,MPixa%noB),i'.N高尔舍宁(1'.14. ropmeFDA),
  A.C.科里巴诺夫斯卡娅(A.C.Hon6axoBeicax), H.C.波克罗夫斯墓(H. C. j7OKpOBCKFH)等。
  魏捷涅耶夫(BeAeneeB)所在的全苏水利工程科学研
  究所从1946年起,就着手侧定了橡胶粉对沥青和沥青玛玲脂
  建筑性能的影响,开始了改性沥青的研究工作。中亚细亚某
  一能溉系统曾应用掺橡胶扮的沥青玛琦脂,封闭钢筋混凝土
  衬砌板间的变形缝。目前,这种玛玲脂己经是具有工业生产
  规模的为数不多的几种聚合物沥青玛玛脂之一。全苏水利工
  程科学研究所H. C.波科罗夫斯落后来又曾在工作中研究了
  揍聚异丁娜、乳胶的混合物的性能。目前,全苏水利工程科
  学研究所巳积果了有关聚合物沥青材料生产和应用方面的丰
  宫的经脸。本书着重于介绍这些研究成果。
  现在要把已经研制出来的混合物一一列举已似乎是不可
  能品事,因为有大最的关于发明创造的综述和单篇的论文,
  甚至参考资料等E 2和411,]都对这些混合物作了介绍,但从研
  究工作的进展情况可以说明,目前还处于积累资料的阶段,
  资料本身还没有系统化,也不够完位,往往失之过简,而且
  也没有把研究混合物的各种方法加以对比,实际上鱿是缺乏
  按所雄策合物的品种进行分类的方法。
  如果试图按襄合物沥青材料的应用范围加以分类r表
  1》,则主要的分类参效应为拈度及与之直接有关的聚合物
  诊I.枯度决定着工艺性和制成的混合物的稠度,表面涂刷
  的可能性,以及能否与矿物成分拌合或制成易于涂布的6材
  涂盖料,等等。沥青甚冷稀释玛珊脂及乳化玛布脂在这种分
  类方法中占有特殊的地位,其性能须在稳定后,即在溶剂和
  水分燕发后才会显现出来,因此聚合物的揍呈系决定干涂层
  的要求,而所需的粘度则须在配制和涂刷过程中招入稀释剂
  来调节。
  把混合物按聚合物对沥青的作用特征加以分类,是最为
  重要的,但目前还只能用初步,近似的方法加以分类。从概
  念方面讲,沥育是胶体分肚体系,其中的分胜介质是油分,
  而分散相是沥青质,可以设想,分胜介质成分中所含的外加
  荆井不会和沥青发生作用,而只是与分散相相结合。
  C.H.波替长科(C.H,nongeetto ) (24]曾跳议把外加
  剂按其时沥青的作用特征加以分类。塑化剂成分中包含有分
  放介质,例如油脂或齐聚物外加剂都具有这样的作用〔33],
  它们都能显若降低脆点,提高扰裂性和抗冻性,但会降低耐
  热性。结构形成荆可以分布在分散介质:卜《聚合物掺t不大
  时)或在沥青中形成本身的结构网,所有的弹性体和塑料都
  属于这类外加剂。班合物骨架一方面可以保证强度,并在高
  沮下不致产生流动,另一方面又可保证其低温下的变形性,
  从而可以扩大混合物的工作能力范田(见表1》。
  兢以上所述的聚合物沥青材料的应用范围来说,其中最
  盆要的是结构形成剂,因为它可以保证所需的混合物在较大
  的沮度范围内具有力学性能。应当特别强调的是,聚合物沥
  青材料工作能力范围的扩大与目前沥青的广泛应用有所不同,后者是不论其工作能力范田如何,而毫无根据地在苏联
  各个气候区中应用的(图i)。例如,油毡应用于中亚细亚
  和克翰涅姆北部,就是不管其在70'C下流消和一30 *0下开裂
  的,这样就会显著降低防水层的使用期限。A干上述情况,
  目前屋面敷设的工作最几乎与屋面修缮的工作全相等[21].
  从图2中可以看出使用耐久性较好的材料的经济合理性,同
  时也可看出,防水层在经常需要修理的情况下每I平米的造
  价会增加到何等程度。
  现在再来谈谈石油沥青。首先应当指出,石油沥青是道
  路路面用的主要材料,同时也是很多防水、屋面和密封的主
  要材料。尽管沥青的产孟不断地增长,但其需求里增长更
  快,因此苏联的沥青需求量总共只能满足明%。最近几年出
  现的能源危机,使石油原料的供应卜.】题愈益尖锐化。
  考虑到全世界都感到石油原料缺乏,人们已开始注意到
  必须深人研究沥青的性能和构造,以期改锌其质量。新的化
  学和物理一化学分析方法在很多方面为解决这项任务提供了
  方便的条件,从i石大大加深了我们对沥青的了解。另一方
  面,对沥青作为生产道路、建筑、防水和星面材料的原材
  料,也提出了很多有恨栩的理由〔9].目前已经对生产这类
  沥青用的石油,制订了分类方法。
  
  A.C科里巴诺夫斯卡娅曾侧定了整个三类沥青在施t
  和使用沮度范圈内的流变性能。根据物理一化学力学原理,胶
  体系统的流变性能可以用下列五个主要指标表示:
  非破坏结构强度10m,
  最大破坏变形。m.
  屈服极限,
  破坏和非破坏结构钻度,
  标准瞬时弹性模位G:和均衡弹性模1几。
  图4所示为道路沥青的流变状态图,表3说明其特征
  浪。I类沥青在弹脆性状态下的特点是弹性模最俄高,剪切
  和弯曲极限变形小,只有在高弹性状态下,变形是可逆的,
  在弹塑性状态下存在有屈服极限,其非破坏结构枯度高,超
  出破坏结构极限枯度三个数最级之多,井存在触变性.在上
  违状态范围内枯度变化很小。科里巴诺夫斯卡娅沥青沈变型
  式,可根据组分成分确定,了解了流变型式,便可预侧沥青
  在较大盔度范VA内的性能。此外,了解了这些规律性,就能
  掌握如何生产合乎规定性能的沥青的关键,有关的规定性
  能,已列人roar关于石油道路沥青的要求中。
  遗憾的是,按新倾国定全苏标准rOCT的要求生产沥青.
  并不是所有的工厂都能胜任的,因为含蜡石油主要出产在苏
  联,用这种石油制取高质且的沥青,困难较大。墓于上述原
  因,为了改进沥青生产工艺和原料选择,人们首进行了大员
  的〔作,而违筑师们对沥青的使用也不得不将就从事(表幻。
  棍据上述性能指坛,仍然很难判断沥青的使用可能性,
  沮从现有的经验证明,沥青在601J的温度下即发生流动,有
  时在5"c下就会发脆。很明显,沥青并不是什么万能的材
  料,而我们对沥青的要求显然太高。从稀释沥育和热沥青作
  为防腐涂料的使用经验表明,尽管仍然存在应用实例(违反规程的》,但这种防鹿层毕竟不容许采用〔22].最近一个时期曾
  出现了应用聚合物对沥青进行改性的新趋
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