品种特性与分类

沥青主要是指由高分子的烃类和非烃类组成的黑色到暗褐色的固态或半固态粘稠状物质,它全部以固态或半固态存在于自然界或由石油炼制过程制得。

根据不同标准,沥青可以进行以下分类:

按其在自然界中获得的方式可分为地沥青和焦油沥青两大类。地沥青又分为天然沥青和石油沥青。焦油沥青是煤、木材等有机物干馏加工所得的焦油经再加工后的产品,分为煤沥青和木沥青。

天然沥青是石油在自然界长期受地壳挤压并与空气、水接触逐渐变化而形成的,以天然形态存在的石油沥青,其中常混有一定比例的矿物质。按形成的环境可分为湖沥青、岩沥青、海底沥青、页岩油等。

石油沥青是原油加工过程的一种产品,在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体,主要含有可溶于三氯乙烯的烃类及非烃类衍生物,其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。

工程中采用的沥青绝大多数是石油沥青,石油沥青是复杂的碳氢化合物与其他非金属衍生物组成的混合物。

根据加工方法,石油沥青可分为直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青、调和沥青、乳化沥青、改性沥青等。直馏沥青是指由原油通过常减压蒸馏的方法直接得到的产品,在常温下是粘稠液体或半固体;溶剂脱油沥青是指由减压渣油经溶剂沉淀法得到的脱油沥青产品或半成品;氧化沥青是由减压渣油为原料经吹风氧化法得到的产品。由上述生产方法得到的沥青再加入溶剂稀释,或用水和乳化剂进行乳化,或加入改性剂进行改性,就可以分别得到:稀释沥青、乳化沥青和改性沥青。

根据用途,石油沥青可以分为道路沥青、建筑沥青、水工沥青以及其它按用途分类的各种专用沥青。

主要质量指标

石油沥青的主要技术指标有针入度、延度、软化点、吸水/透水性、粘结性、大气稳定性、溶解度、闪点、燃点和自然发火温度等。

针入度——粘度各种石油沥青的粘性相差很大,而且沥青的粘度随温度升高而明显降低,在温度一定时,沥青质含量较高、油分含量较少的沥青粘度较大。工程上对粘稠的石油沥青采用针入度仪测定,以针入度值间接表示沥青粘度。针入度值愈小,表明粘度愈大。

塑性(延性)——延度塑性指石油沥青受外力作用时,产生不可恢复的变形而产生破坏的性质。它是石油沥青的主要技术性质之一。石油沥青延度值愈大,表示其塑性越好。

一般认为,沥青的低温延度与路面的低温开裂性密切相关。当石油沥青中的油分和沥青质适量,树脂含量多,沥青质表面的沥青膜层越厚,塑性越好。温度对石油沥青塑性也有明显的影响,当温度升高,沥青的塑性随之增大。石油沥青能制造出性能良好的柔性防水材料,很大程度上决定于沥青的塑性。塑性较好的沥青防水层能随建筑物变形而变形,一旦产生裂缝时,也可能由于特有的粘塑性而自动愈合。沥青的塑性对冲击振动荷载有一定的吸收能力,并能减少磨擦的噪声,故沥青是一种优良的道路路面材料。

软化点——温度敏感性软化点是沥青材料的粘滞性、塑性等随温度的变化而变化的性能,又称为沥青材料的温度敏感性。它表示在一定外力存在下,沥青受热从固态转变为具有一定流动能力时的温度。软化点实质上是一种等粘温度。它表征道路沥青在较高环境温度下和有车辆行驶的条件下抵抗路面变形的能力。软化点的高低常用于评价沥青的高温稳定性。

大气稳定性石油沥青在温度、阳光、氧气和干湿等因素的长期综合作用下,其流动性、塑性逐渐减小,硬脆性增大甚至脆裂破坏。这个过程称沥青的老化。大气稳定性也就是沥青的抗老化性能。

溶解度溶解度是指石油沥青在三氯乙烯、四氯化碳或苯中溶解的百分率,以表示石油沥青中有效物质含量,也称纯净程度。因为那些不溶物如沥青碳、固定碳等实质是一些沥青老化的最终产物,会降低沥青的性能,应视为不利成分而加以限制,即要求溶解度高为好。

闪点、燃点和自然发火温度加热沥青时,其可燃性蒸气和空气的混合气体与火苗接触而着火,着火后又马上熄灭,这个着火的最低温度称为沥青的闪点。如对沥青继续加热,经引火后,发生的火焰不会马上熄灭而继续燃烧,这时的最低温度称为燃点。闪点和燃点关系沥青加热作业时的安全操作。

燃点通常比闪点高,对道路沥青,燃点比闪点一般约高3℃~6℃。建筑石油沥青的闪点约为230℃,在熬制沥青时,一般控制温度为185℃~200℃。当加热沥青超过一定高温后,那么,即使外部没有火源,停留在沥青表面的蒸气和空气的混合物也会自然发火。所以,在热加工沥青时,一定要注意控制温度,不使沥青过热,发生着火危险。

由于石油沥青的生产和产品性质对油源和生产方法的依赖性很大,各国均根据本国的资源、生产方法和使用条件建立各自的产品规格标准,至今国际标准化组织并没有制定出统一的石油沥青产品分类和规格标准体系。

目前我国道路沥青根据不同标准分为:①重交通道路沥青AH-50、AH-70、AH-90、AH-110等(国标GB/T15180-2000);②普通道路沥青60号、100号、140号、180号等(石化行业标准SH0522-2000)。目前最广泛使用的是交通部《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40—2004),这个标准将重交通道路沥青和普通道路沥青合并为一个标准,引入道路沥青气候分区,并根据性能划分为A、B、C三个质量等级,其中应用最为广泛的是70号A级沥青。