Question

沥青分为哪几种胶体结构？与其技术性质有何关联

Answer 1

1.石油沥青的胶体结构模型
对石油沥青的结构有胶体理论和高分子溶液理论两种理论。现代胶体理论认为，按四组分解释，固态微粒的沥青质是分散相，液态的油分（饱和分和芳香分）为分散介质，胶质使分散相很好地胶溶在分散介质中，沥青质是核心，一些沥青质聚集在一起，胶质吸附在表面，逐渐向外扩散，而使沥青质的胶核溶于油分介质中，这种结构就是胶体的结构组成单元即所谓胶团。沥青中的各个组分比例的变化形成了不同的胶体结构，按它们的化学特性以及各种组分的比例和流变学特性，可以分为溶胶、溶－凝胶和凝胶三种结构，
第一类沥青为溶胶型结构，沥青中沥青质含量很少，同时由于胶质作用，沥青质完全胶溶分散于油分介质中。胶团之间没有吸引力或吸引力很小。这类沥青完全符合牛顿流体，剪切力与剪变速率呈直线关系，弹性效应很小或完全没有，液体沥青和渣油沥青属于这类。
第二类沥青为溶-凝胶型结构，沥青中沥青质含量适当，并有很多胶质作为保护物质。它所形成的胶团相互之间有一定的吸引力。这类沥青在常温时，在变形的最初阶段，表现为非常明显的弹性效应，但在变形增加到一定数值后，则表现为牛顿流体。大多数优质的路用沥青都属于溶－凝胶型沥青，它具有粘弹性和触变性，也称弹性溶胶。
第三类沥青为凝胶型结构，沥青中沥青质含量很高。形成空间网格结构，油分分散在网格结构中，这种沥青具有明显的弹性效应，平常见到的湖沥青或页岩沥青属于凝胶型沥青。
2.石油沥青胶体结构的评价方法
不同的胶体结构具有明显不同的力学及路用性能，尤其是对温度的敏感性不同，要判断沥青的质量就必须了解沥青所具有的胶体结构状态。石油沥青胶体结构的评价方法有很多种，如：针入度指数(PI)法、絮凝比－稀释度法等。
针入度指数(PI)是在1936年由Pfeiffer和Doormaal提出的，认为它能很好的反映沥青的感温性，也就针入度指数(PI)是在1936年由Pfeiffer和Doormaal提出的，认为它能很好的反映沥青的感温性，也就是沥青的粘度或稠度随温度改变而变化的程度。PI是目前广泛使用的沥青感温性能指标，针入度指数PI与沥青的胶体结构、化学组分有密切的关系。用PI值表示沥青的胶体类型是现在最常用的方法。我国的沥青路面施工技术规范已明确将针入度指数 (PI)列入技术指标。
壳牌公司是根据沥青的针入度指数将沥青结构分为三类。
PI＜-2，纯粘性的溶胶型沥青，也称为焦油型沥青（因为大多数煤焦油的PI值均小于-2)，具有较大的感温性。
PI＝+2～-2，溶-凝胶型沥青。这类沥青有一些弹性及不十分明显的触变性，大多数的优质沥青（如：溶剂沥青、调和沥青）属于这一类。
PI＞+2，凝胶型沥青，有很强的弹性和触变性。大部分的氧化沥青属于这一类，具有较低的温度感应性，但低温变形能力差。
但是由于沥青性质的复杂性，有的沥青未必完全符合这种规律。
如要详细了解，可以参考《沥青路面施工工艺及质量控制》一书。