Công ty nhập khẩu nhựa đường từ Iran và phân phối sản phẩm trên toàn lãnh thổ Việt Nam
- Xuất xứ: IRAN
- Nhập khẩu và phân phối bởi: WINBATA
- Trọng lượng tịnh: 183 kgs/1phi
- Trọng lượng cả bì: 192 kgs/1phi
- Trạng thái: Dạng đặc đóng phi
- Công dụng: Dùng trong việc làm mặt đường giao thông, nhựa đường được tưới lớp dính bám, tưới láng nhựa và tưới thấm nhập nền mặt đường.
- Nhựa đường của Winbata cung cấp đạt tiêu chuẩn chất lượng quốc tế, tiêu chuẩn của Việt Nam, quy định của Bộ giao thông vận tải và quốc tế.
- Có chứng chỉ chất lượng phù hợp với Mác 60/70 theo quy định tại 22TCN 279-01 do Viện khoa học công nghệ Giao thông vận tải cấp

  THÀNH PHẦN CẤU TẠO, CẤU TRÚC VÀ ĐẶC TÍNH LƯU BIẾN CỦA NHỰA ĐƯỜNG  

    Đặc tính lưu biến của nhựa đường ở một nhiệt độ cho trước được xác định bằng cả thành phần cấu thành (thành phần hóa học) và cấu trúc (sự sắp xếp về vật lý) của cấu trúc phân tử hydrocacbon chủ yếu trong vật liệu này. Nếu thay đổi một trong hai yếu tố thành phần hóa học hoặc cấu trúc vật lý, hoặc thay đổi cả hai sẽ dẫn đến sự thay đổi đặc tính lưu biến của nhựa đường. Như vậy để hiểu được những thay đổi trong đặc tính lưu biến của nhựa đường, cần phải hiểu cấu trúc và thành phần cấu tạo của nhựa đường ảnh hưởng đến đặc tính lưu biến của nó như thế nào

      Cấu trúc và Thành phần cấu tạo của nhựa đường
    Sự sắp xếp cấu trúc bên trong của nhựa đường phần lớn được quyết định bởi thành phần cấu tạo hóa học của các loại phân tử cấu thành nên vật liệu đó. Nhựa đường là một hỗn hợp phức tạp gồm các phân tử chủ yếu là hydrocacbon với một lượng nhỏ các chất có cấu trúc tương tự hợp chất dị vòng và các nhóm chức năng có chứa lưu huỳnh, nitơ và nguyên tử oxy. Nhựa đường cũng chứa một lượng rất nhỏ các kim loại như vanadi, nikel, sắt, magiê và canxi dưới dạng muối hữu cơ, oxyt hoặc cấu trúc porphyrin. Các phân tích thành phần nguyên tố  các loại nhựa đường sản xuất từ các nguồn dầu thô khác nhau cho thấy hầu hết các loại nhựa đường có chứa các thành phần sau:

   Thành phần chính xác của nhựa đường thay đổi theo nguồn dầu thô dùng làm nguyên liệu sản xuất nhựa đường, theo những biến đổi do việc áp dụng công nghệ thổi khí, bán thổi khí trong quá trình sản xuất nhựa đường cũng như hiện tượng lão hóa khi sử dụng.
    Thành phần cấu tạo hóa học của nhựa đường là cực kỳ phức tạp, do vậy việc phân tích thật đầy đủ về nhựa đường, nếu có thể, sẽ cực kỳ vất vả và sẽ tạo ra một khối lượng số liệu vô cùng lớn, do đó việc triển khai các dự án phân tích tỷ mỹ về thành phần nhựa đường để phục vụ cho việc nghiên cứu về đặc tính lưu biến của nhựa đường là không khả thi. Tuy nhiên, có thể tách thành phần hóa học của nhựa đường ra thành hai nhóm hóa học tổng thể là asphalten và malten. Nhóm các malten có thể được chia nhỏ ra hơn nữa thành các chất bảo hòa, các chất thơm và nhựa. Rất khó phân biệt thật rạch ròi bốn nhóm kể trên, vì vậy không tránh khỏi có sự chồng chéo giữa các nhóm. Tuy nhiên chúng ta cũng có thể so sánh tính lưu biến của nhựa đường với các thành phần hóa học của các nhóm khác.
     Dưới đây là một số phương pháp thường được sử dụng để phân tách nhựa đường ra thành các thành phần khác nhau như sau:

   Chiết xuất bằng dung môi là phương pháp được sử dụng nhiều vì đây là một phương pháp tương đối nhanh, nhưng kết quả thu được không khả quan bằng sử dụng phương pháp phổ sắc ký với việc kết hợp tác dụng của dung môi với sự hấp phụ chọn lọc. Tương tự như vậy,  các phương pháp hấp thụ đơn giản không hiệu quả bằng phương pháp phổ sắc ký, một phương pháp trong đó dung dịch giải hấp liên tục được kết hợp với chấp hấp thụ mới trong các điều kiện cân bằng khác nhau khi được thể hiện xuống cột phổ ký. Phương pháp chưng cất mất nhiều thời gian, và có mặt hạn chế là không xác định rõ giới hạn có thể phân tách các chủng loại cũng như khả năng chưng cất các thành phần cao phân tử nhựa đường
     Do đó cho đén nay các phương pháp phổ sắc ký đã và đang là phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để xác định thành phần cấu tạo của nhựa đường. Điều cơ bản của phương pháp này là trước tiên phải tạo ra sự kết của asphalten bằng cách sử dụng n-heptan, sau đó dùng phương pháp phổ ký để tách các nhóm còn lại. Với phương pháp này nhựa đường có thể được tách ra làm 4 nhóm: asphalten, nhựa, chất thơm và hydrocacbon no.
      Asphalten
      Đây là những chất rắn không kết dính, vô địa hình, màu nâu hoặc đen không tan trong n-heptan, ngoài thành phần chính là cacbon và hydro ra còn chứa nitơ, lưu huỳnh và oxy.
      Asphalten được coi là chất thơm phức hợp phân cực cao, có trọng lượng phân tử tương đối cao. Các phương pháp khác nhau để xác định trọng lượng phân tử đưa ra các giá trị khác nhau trong phạm vi rộng từ 600 – 300.000, phụ thuộc vào kỹ thuật tách được sử dụng. Tuy vậy, đa số các số liệu thí nghiệm cho thấy trọng lượng phân tử của asphalten trong phạm vi từ 1000 – 100.000; chúng có kích thước hạt từ 5nm đến 30nm và tỷ lệ nguyên tử hydro/cacbon (H/C) khoảng 1,1. Thành phần asphalten có ảnh hưởng lớn đến đặc tính lưu biến của nhựa đường. Tăng hàm lượng asphalten sẽ tạo ra một nhựa đường cứng hơn với độ kim lún thấp hơn, điểm hóa mềm cao hơn và kết quả là độ nhớt cao hơn. Asphalten chiếm khoảng 5% đến 25% thành phần của nhựa đường. Hình 6.2a cho thấy cấu trúc hóa học điển hình của một asphalten.
       Những chất nhựa:
      Chất nhựa là chất tan trong n-heptan, cũng giống như asphalten chúng có thành phần chính là hydro và cacbon, ngoài ra còn chứa một lượng nhỏ nitơ, lưu huỳnh và oxy. Chúng có màu nâu đen, rắn hoặc nữa rắn và về cơ bản chất có tính phân cực rất mạnh. Đặc tính riêng này làm cho chúng có khả năng bám dính rất tốt. Chúng là các chất phân tán hay là các chất peptit đối với các asphalten và tỷ lệ nhựa đối với asphalten chi phối tới một mức độ nhất định tính hòa tan (SOL) hay đặc điểm, chủng loại keo trong thành phần nhựa đường. Các chất nhựa được tách ra khỏi nhựa đường có trọng lượng phân tử nằm trong phạm vi từ 500 đến 50.000, kích thước phân tử từ 1nm đến 5nm, tỷ lệ nguyên tử H/C từ 1,3 đến 1,4.
        Các chất thơm
      Các chất thơm bao gồm các hợp chất naphthen thơm có trọng lượng phân tử thấp nhất trong nhựa đường và chiếm phần lớn môi trường phân tán cho các asphalten peptit hóa. Chúng chiếm từ 40 đến 65% thành phần nhựa đường. Chất thơm là chất lỏng nhớt màu nâu. Trọng lượng phân tử trung bình nằm trong phạm vi từ 300 đến 2.000. Chúng gồm các chuổi cacbon không phân cực, trong đó các hệ vòng chưa no chiếm phần lớn. Chúng có khả năng hòa tan cao đối với các hydrocacbon có trọng lượng phân tử cao khác.

     Các chất no
    Các chất no gồm các hydrocacbon béo dạng chuổi thẳng hoặc phân nhánh, cùng với alkyl-naphthen và một số alkyl thơm. Chúng là các dầu nhớt không phân cực có màu trắng hay màu vàng rơm. Phân tử lượng nằm trong phạm vi tương tự các chất thơm và thành phần gồm có cả các chất no parafin. Các chất no chiếm từ 5 đến 25% thành phần nhựa đường.
Một kết quả phân tích các nguyên tố của 4 nhóm trội của nhựa đường 100 pen được trình bày chi tiết ở Bảng 1.

      Cấu trúc của nhựa đường
     Trước đây nhựa đường được coi là một hệ keo gồm các mixen asphalten có trọng lượng phân tử cao, được phân tán hay hòa tan trong một môi trường dầu có trọng lượng phân tử thấp hơn (malten). Một mixen được xem là bao gồm các asphalten cùng với một lớp vỏ bọc bên ngoài được hấp thụ các chất dầu thơm cao phân tử hoạt động như là một lớp solvat ổn định. Từ tâm của mixen ra phía ngoài có các chất trung gian, rồi đến các chất dầu thơm ít phân cực, các lớp này mở rộng ra ngoài tới môi trường dầu thơm phân tán.
     Có đủ số lượng các dầu và chất thơm, lực solvat hóa đủ để các asphalten được peptit hóa hoàn toàn và dẫn đến các mixen có thể chuyển linh hoạt trong nhựa đường. trường hợp này được xem như là dung dịch hay “SOL” nhựa đường. Nếu thành phần chất thơm/dầu không đủ số lượng để peptit hóa mixen hay không đủ lực solvat hóa, các asphalten có thể liên kết với nhau hơn nữa. Điều này dẫn đến một cấu trúc gồm các mixen liên kết hở, được sắp xếp bất thường, trong đó các khoảng tróng bên trong được lấp đày bằng các chất dịch với thành phần hỗn hợp. Loại nhựa đường này được gọi là nhựa đường keo hay “GEL”. Ví dụ tốt nhất của loại nhựa đường keo là nhựa đường thổi khí được sử dụng làm vật liệu phủ mái công trình xây dựng. Trong thực tế hầu hết nhựa đường có đặc điểm trung gian giữa hai nhóm keo và dung dịch.

 
      Đặc tính keo của asphalten trong nhựa đường là do sự liên kết và solvat hóa. Mức độ mà chúng được peptit hóa sẽ ảnh hưởng đáng kể đến độ nhớt của nhựa đường ảnh hưởng đó sẽ giảm cùng với hai yếu tố là nhiệt độ giảm và đặc tính GEL của một số loại nhựa đường nào đó. Đặc tính keo của một số loại nhựa đường có thể mất đi khi nhựa đường bị đốt nóng đến nhiệt độ cao. Độ nhớt của chất bão hòa, chất thơm và nhựa phụ thuộc vào trọng lượng phân tử của chúng. Trọng lượng phân tử càng cao thì độ nhớt càng cao. Độ nhớt của pha liên tục, có nghĩa là của malten truyền độ nhớt nội tại đối với nhựa đường, được tăng lên bởi sự có mặt  của pha phân tán là asphalten. Các chất bảo hòa làm giảm khả năng solvat hóa asphalten của maten, bởi vì thành phần chất bảo hòa trong nhựa đường cao có thể dẫn đến sự kết hợp các asphalten rõ rệt đáng kể. Hàm lượng các chất bảo hòa và hàm lượng asphalten trong nhựa đường có thể làm tăng đặc tính GEL của nhựa đường và làm giảm tính mẫn cảm với nhiệt độ của nhựa đường.

     Mối quan hệ giữa thành phần cấu tạo và độ lưu biến.
     Trộn lẫn một cách có chủ đích các phần được tách ra như các chất bảo hòa, chất thơm và các asphalten, ta chứng minh được sự phụ thuộc của đặc tính lưu biến vào thành phần cấu tạo nhựa đường. Bằng cách giữ hàm lượng asphalten không đổi, đồng thời thay đổi hàm lượng của 3 thành phần còn lại khác ta phát hiện ra được rằng:
      Việc gia tăng hàm lượng chất thơm, giữ nguyên hàm lượng chất bão hòa đối với chất nhựa ảnh hưởng không đáng kể đến tính lưu biến, ngoại trừ có làm giảm đôi chút  tính mẫn cảm với lực cắt.
     Duy trì một tỷ lệ không đổi giữa các chất nhựa đối với các chất thơm và tăng hàm lượng các chất no làm nhựa đường mềm hơn.
Thêm các chất nhựa làm nhựa đường cứng hơn, giảm chỉ số kim lún và tính mẫn cảm với lực cắt, nhưng tăng độ nhớt.
      Một điều rõ ràng là tính lưu biến của nhựa đường phụ thuộc mạnh mẽ vào hàm lượng asphalten. Với một nhiệt độ không đổi, độ nhớt của nhựa đường tăng lên khi nồng độ của aspjalten được trộn vào malten gốc tăng lên. Tuy nhiên, sự tăng lên về độ nhớt thường lớn hơn mong đợi, nếu các asphalten có dạng hình cầu, hoàn toàn không solvat hóa được. Điều này cho thấy các asphalten có thể tương tác với nhau hoặc với môi trường solvat hóa. Ngay cả trong dung môi toluen, người ta cũng phát hiện sự gia tăng độ nhớt khi tăng hàm lượng asphalten tương đương với một nồng độ các chất hình cầu không solvat hóa được, với mức độ gia tăng khoảng 5 lần lượng asphalten được sử dụng. Người ta tin rằng về mặt cấu trúc asphalten nhựa đường tương tự như những khối được tạo bởi các tấm cấu trúc vòng napthen/thơm hình đĩa. Độ nhớt của một dung dịch, đăc biệt là dung dịch loãng, phụ thuộc hình dạng của hạt asphalten. Kích thước hạt chỉ quan trọng khi hình dáng thay đổi đáng kể làm cho kích thước tăng lên. Ở nhiệt độ cao, sự liên kết do hydro tạo ra giữa các tấm hình đĩa trong asphalten bị phá vỡ dẫn đến sự thay đổi cả kích thước và hình dạng của các asphalten. Quá trình phân tách của các asphalten tiếp tục cho đến thời điểm các tấm cấu trúc gồm vòng naphthen và vòng thơm ngưng tụ được hình thành. Kết quả là độ nhớt sụt giảm khi nhiệt độ tăng lên. Tuy nhiên, khi nhựa đường nguội đi, sự liên kết giữa các asphalten lại xuất hiện, làm các tấm rộng hơn. Lúc đó các asphalten lại kết hợp với các loại hóa chất khác trong nhựa đương (chất thơm, nhựa) để tạo ra các hạt asphalten riêng biệt.

Bảng 2. So sánh thành phần hóa học được chưng cất và nhựa đường thổi khí  khi được sản xuất từ một loại cặn nhẹ

 
    Hiện tượng nhựa đường nguội đi là kết quả của lực hấp dẫn nội tại giữa các asphalten và các thực thể khác trong thành phần nhựa đường. Dưới tác động của lực xé, các mối liên kết rộng rãi đó sẽ biến dạng, thậm chí bị phá vỡ. Ở một mức độ nào đó, ngay cả việc áp dụng định luật Newton cũng không thể giải thích được thỏa đáng hiện tượng nêu trên. Kết quả là ở nhiệt độ bình thường và nhiệt độ trung bình, có thể kết luận rằng đặc tính lưu biến của nhựa đường chịu ảnh hưởng mạnh mẽ của mức độ liên kết giữa các asphalten và số lượng tương đối các chất khác tồn tại trong nhựa đường để ổn định các mối liên kết đó.

     Mối quan hệ giữa thành phần hóa học và các đặc tính vật lý
   Các quá trình chưng cất chân không và chưng cất có không khí đã loại bỏ các thành phần nhẹ hơn ra khỏi nguyên liệu sản xuất nhựa đường. Chính quá trình chưng cất đó cũng đã loại bỏ một số thành phần trong dầu thô gồm cả một số chất bảo hòa có chọn lọc và gia tăng mức độ tập trung asphalten trong nhựa đường.
     Việc áp dụng phương pháp thổi khí vào nhựa đường được sản xuất từ cặn dư hoặc cặn dư trộn dung môi của quá trình chưng cất chân không làm tăng đáng kể hàm lượng asphalten và làm giảm hàm lượng các chất  thơm. Hàm lượng các chất bảo hòa và nhựa trong nhựa đường vẫn không đổi so với trước khi bắt đầu công đoạn thổi khí. Người ta đã thực hiện nhiều nghiên cứu trắc nghiệm toàn diện và dài hạn để xác định xem các thành phần hóa học của nhựa đường có thay đổi với thời gian hay không, bằng cách tái tạo đầy đủ các điều kiện thực tế, như các chủng loại hỗn hợp nhựa đường – cốt liệu khác nhau, các cốt liệu khác nhau và hàm lượng nhựa đường trong hỗn hợp khác nhau. Kết quả nghiên cứu được trình bày ở hình 6.5 về độ lão hóa (tỷ lệ độ nhớt của nhựa đường được  phục  hồi ŋr so với độ nhớt của nhựa đường ban đầu ŋ0 , ở nhiệt độ 250C), cũng như các thành phần hóa học. Phần lớn, các thay đổi về độ nhớt của nhựa đường có liên quan đến quá trình trộn và rãi. Thay đổi về độ nhớt của nhựa đường theo thời gian là không đáng kể. Đối với thành phần hóa học hàm lượng asphalten gia tăng qua quá trình trộn hỗn hợp nhựa đường – cốt liệu và tăng dần dần cùng với thời gian con đường được đưa vào sử dụng. Hàm lượng chất nhựa và chất thơm giảm dần theo thời gian. Mặc dù người ta hy vọng hàm lượng các chất bảo hòa sẽ ít thay đổi, song trong thực tế chúng vẫn tăng lên, có thể là do dầu và nhiên liệu rơi vãi từ các xe cộ lưu thông xuống mặt đường. Sự thay đổi đối với tất cả các đặc tính nêu trên sau khi trộn hỗn hợp nhựa đường – cốt liệu là rất nhỏ, tuy nhiên độ rỗng ban đầu của hỗn hợp được nghiêm cứu là tương đối cao (5 – 8%). Người ta cũng thu được các mẫu nhựa đường phục hồi từ đầu các mũi khoan 3mm lấy từ các đoạn đường thí nghiệm ở các vùng có nhiệt độ môi trường cao.
     Với nhận thức rằng thành phần hóa học và các đặc tính vật lý của nhựa đường có thể liên quan tới nhau, chúng ta cũng cần lưu ý rằng các nhựa đường có thành phần hóa học rất khác nhau có thể có đặc tính vật lý rất giống nhau. Do đó, không thể chỉ mô tả sơ lược về nhựa đường bằng các thành phần hóa học hoặc mô tả từng thành phần, ví dụ mô tả hàm lượng nhỏ nhất asphalten. Đó là một cách làm phiến diện.