SARA fraction and Colloidal structure
Cũng như các sản phẩm từ chưng cất phân đoạn dầu mỏ khác, bitumen là một nguyên vật liệu có thành phần hóa học rất phức tạp. Dựa trên sự khác biệt về khối lượng phân tử và các tính chất hóa lý đi kèm, người ta có thể phân tách bitumen ra thành bốn nhóm thành phần. Đó là: Saturates, Aromatic Oils, Resins, và Asphaltenes. Tỷ lệ giữa bốn thành phần này, thường được gọi là tỷ lệ SARA, quy định hình thái cấu trúc colloidal của bitumen, từ đó ảnh hưởng đến tính lưu biến của bitumen và cả cơ chế biến tính bitumen.
Rất nhiều khảo sát đã ghi nhận được sự khác nhau về tỷ lệ SARA giữa các bitumen có nguồn gốc dầu mỏ khác nhau. Vì thế, cấu trúc Colloidal của chúng cũng khác nhau nhiều và dẫn đến các sai biệt rõ rệt về các tính chất nội tại của vật liệu. Hai bitumen có độ kim lún và nhiệt độ hóa mềm tương tự nhau vẫn có thể có các chỉ số kim lún và độ nhớt ở 600C khác xa nhau. Vì thế, ứng xử của từng loại bitumen này trong điều kiện khai thác của kết cấu áo đường cũng khác nhau. Tỷ lệ SARA của bitumen cũng biến đổi theo thời gian sử dụng. Ngoại trừ Saturates gần như không thay đổi do đặc tính hóa học kém, các chất có khối lượng phân tử thấp hơn có xu hướng biến đổi thành chất có khối lượng phân tử cao hơn. Kết quả là các hàm lượng nhóm Aromatic Oils giảm đi, trong khi hàm lượng nhóm Resins và Asphaltenes lại tăng. Điều này lý giải hiện tượng hóa cứng của bitumen sau một thời gian khai thác, dẫn đến khả năng chịu cường lực và chống biến dạng của bê tông nhựa tương ứng cũng được tăng cường[1].
Bên cạnh đó, cấu trúc colloidal của bitumen cũng quyết định mức độ tương hợp giữa bitumen nền và polymer biến tính trong quá trình biến tính bitumen. Tuy chưa thể đưa ra một giá trị phân định giới hạn giữa định nghĩa “tương hợp” và “không tương hợp”, nhưng ảnh hưởng của tỷ lệ SARA và cấu trúc colloidal đến mức độ tương hợp của SBS và bitumen nền được thể hiện rất rõ. Hàm lượng Aromatic Oils càng cao (tương đương với chỉ số Colloidal càng thấp), SBS và bitumen nền càng tương hợp hơn[2].
Ý thức được vai trò của tỷ lệ SARA, Công ty Cổ phần Đầu tư và Xây Dựng BMT đã tiến hành các thí nghiệm chiết tách riêng từng nhóm thành phần. Chúng tôi cho rằng đây là một bước tiến quan trọng trong việc kiểm soát chất lượng bitumen từ gốc.
Thảm khảo:
[1] Didier Lesueur, The colloidal structure of bitumen: Consequences on the rheology and on the mechanism of bitumen modification, Advances in Colloid and Interface Science 145 (2009) 42-82.
[2] Gordon D. Airey, Rheological properties of styrene butadiene styrene polymer modified road bitumens, Fuel 82 (2003) 1709-1719.