石油沥裔及聚合物对其性能的影响

　　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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