1032 煤沥青和改性石油沥青
8.2.1煤沥青
煤沥青是炼焦或煤气工业的副产品。干馏烟煤可得煤焦油，煤焦油蒸馏制取轻油、中油、重油、蒽油之后，所得残渣为煤沥青。根据蒸馏程度不同，煤沥青分为低温沥青、中温沥青和高温沥青三种。建筑上常采用的是低温煤沥青。煤沥青的主要组分为油分、脂胶、游离碳等，常含有少量酸、碱物质。与石油沥青相比，煤沥青的温度敏感性大、大气稳定性差、塑性较差，但与矿料表面的粘附力和防腐性较好。作为防水材料，煤沥青的性能不如石油沥青，在使用中较易受大气作用而老化，目前较少应用。
8.2.2改性石油沥青
沥青在土建工程上使用，必须具有一系列良好的性质。如在低温下，应有弹性和塑性；温度较高时，应有足够的稳定性；加工和使用条件下，应具有抗老化能力。此外，还应有与各种矿料和结构表面有较强的粘结力；有良好的变形适应性和耐疲劳性。为此，常加入橡胶、树脂、矿物填充剂改性。
1．矿物填料改性沥青
在沥青中加入一定数量的矿物填充料，可以提高沥青的粘性和耐热性，减小沥青的温度敏感性，同时也减少了沥青的耗用量。矿物填充料主要有滑石粉、石灰石粉、云母粉、磨细砂和石棉粉等。
2．橡胶改性沥青
橡胶是沥青的重要的改性材料，在沥青中掺入约2％～5％的液态或固态橡胶，既可改善低温脆性，增加温度稳定性，又能增加它的抗冲击性、耐磨性和耐久性。掺入的橡胶有天然橡胶、合成橡胶和再生橡胶等。
3．树脂改性沥青
在沥青中掺入石油系树脂，如聚乙烯、聚丙烯等，能改善石油沥青的耐寒性、耐热性、耐冲击性和粘结性。若将橡胶和树脂同时用于改性沥青，可以使沥青同时具有橡胶和树脂的粘性。
改性沥青的研究进展 黄 彬,马丽萍,许文娟 (昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650093) 摘要 为了得到性能更优良的改性沥青,越来越多的材料被用作改性沥青改性剂,同时新的评价标准和方法及其他领域的新化学分析方法也被用来更完整准确地评价改性沥青的性能。总结了国内外改性沥青的研究现状及进展,从改性机理、性能影响因素及评价方法等方面来介绍各种改性沥青的概况,并概述了改性沥青的发展方向。 关键词 改性沥青 改性剂 机理 发展Rsearch Development of Modif ied Asphalt HUAN G Bin ,MA Liping ,XU Wenjuan (Faculty of Environmental Science and Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming 650093) Abstract More materials ,as modifier ,are used to improve the properties of modified asphalt.Besides ,the new evaluation standards and methods ,new chemical analysis methods are used to evaluate the properties more com 2pletely and accurately.The situation and development of modified asphalt research at home and abroad are summa 2rized.From the aspcts of modification mechanism ,influencing factors and evaluation methods ,various modified as 2phalts are introduced ,and the development trend of modified asphalt technology is illustrated in the paper. K ey w ords modified asphalt ,modifier ,mechanism ,development 黄彬:女,1986年生,硕士研究生,主要研究方向为固体废物资源化 E 2mail :binbin_huang @https://www.doczj.com/doc/c717810850.html, 马丽萍:女,1966年生,教 授,主要研究方向为工业废气污染控制、固废综合开发利用 E 2mail :lipingma22@https://www.doczj.com/doc/c717810850.html, 0 前言 普通道路沥青由于自身的组成和结构决定了其感温性能差,弹性和抗老化性能差,高温易流淌,低温易脆裂。而且在过去的10年中,车轴负荷增加、车流量增加、气候条件恶劣,难以满足高级公路的使用要求,必须对其改性以改善使用性能。在沥青或沥青混合料中加入天然或合成的有机或无机材料,熔融或分散在沥青中与沥青发生反应或裹覆在沥青集料表面,可以改善或提高沥青路面性能。 1 改性沥青的分类 在沥青的改性材料中,高分子聚合物是应用最广泛、研究最集中的一种。其他改性材料还有两大类:矿物质填料和添加剂。矿物质填料,如硅藻土、石灰、水泥、炭黑、硫磺、木质素、石棉和炭棉等,对沥青进行物理改性,可提高沥青抗磨耗性、内聚力和耐候性。添加剂,包括抗氧化剂和抗剥落剂,如有机酸皂、胺型或酚型抗氧化剂或阴、阳离子型或非离子型表面活性剂,可提高沥青粘附性、耐老化或抗氧化能力。聚合物改性沥青(PMA 、PMB ),按照改性剂的不同一般可分为3类:①热塑性橡胶类,即热塑性弹性体,主要是嵌段共聚物,如SBS 、SIS 、SE/BS ,是目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂,并以SBS 最多;②橡胶类,如NR 、SBR 、CR 、BR 、IR 、EP 2DM 、IIR 、SIR 及SR 等,以胶乳形式使用,其中SBR 应用最为广泛;③树脂类,如EVA 、PE 、PVC 、PP 及PS 。 2 各种改性沥青及其发展现状 通过SCI 和EI 分别检索近15年来改性沥青在交通、建筑、材料、能源及环境等学科方面研究的文献情况,检索结果如图1、图2及表1、表2所示。根据表1、表2数据和图1、图2情况可以看出,近几年国内外对改性沥青的研究越来越多,尤其以SBS 和胶粉最为突出,出现了多种新型改性剂。下面 将分别介绍各种改性沥青及其发展现状。 图1 SCI 检索统计表 Fig.1 SCI search results 2.1 矿物质材料改性沥青 矿物质材料作改性剂的研究较少,主要为硅藻土、纳米 碳酸钙、矿渣粉、白炭黑等,可与基质沥青形成均匀、稳定的 共混体系以改善沥青性能[1] 。
石油沥青产品按其用途可分为道路石油沥青、建筑防水石油沥青、各种专用石油沥青。目前在炼厂中沥青的生产方法主要有蒸馏工艺、氧化工艺、溶剂脱沥青工艺和调和工艺，同时还有针对生产乳化沥青和改性沥青的乳化工艺和改性工艺。 一、沥青生产工艺 （1）蒸馏工艺 蒸馏工艺是在炼油厂内采用塔式蒸馏法将原油经过加热汽化、冷凝、精馏使之按沸点范围分为汽油、煤油、柴油和蜡油等轻质产品馏分，从分馏塔顶和侧线分别抽出，同时原油中所含高沸点组分浓缩而得到石油沥青。用蒸馏法直接得到的沥青大部分都是用于道路沥青，它是道路沥青生产中加工最简便、生产成本最低的一种方法，沥青总产量的70%~80%都是用蒸馏法生产的。正确选择原油是采用蒸馏法生产优质道路沥青的先决条件。一般而言，环烷基原油和蜡含量低的中间基原油或稠油是生产道路沥青的适合原料，用这类原油生产的道路沥青具有延度高、理想的流变性能、与石料结合能力强、低温时抗变形能力大、路面不易开裂、高温时不易流淌、不易出现拥包和车辙，具有好的抗老化性能等优点；而石蜡基原油和蜡含量较高的中间基原油则不适合用蒸馏法生产道路沥青。 （2）氧化工艺 沥青生产的氧化工艺是在一定温度条件下向软化点低、针入度及温度敏感性大的减压渣油和溶剂脱油沥青或二者的混合物中吹入空气，使其组成发生变化，宏观变现为软化点升高，针入度和温度敏感性变小，以达到沥青的规格指标和使用性能要求。该过程通过改变原料的组成和氧化条件可以生产道路沥青、建筑沥青和其他专用沥青。沥青氧化的影响因素主要是氧化温度、氧化风量和氧化时间。当生产高软化点专用沥青时则采用高的反应温度或延长氧化时间的方法来生产。
对于某些要求要求针入度指数较高或要求弹塑性较大的沥青，则可采用调整原料油中调和组分的比例或催化氧化的方法来生产。 氧化沥青工艺流程如图 塔式氧化沥青装置的工艺流程 （3）溶剂脱沥青工艺 溶剂脱沥青是利用轻烃对渣油中各组分的不同溶解能力将渣油分离，得到不含沥青质的脱沥青质和沥青质的脱油沥青。溶剂脱沥青是调节渣油组成的有效手段，它在道路沥青生产中，尤其是从不能通过蒸馏生产合格道路沥青的原油中生产合格道路沥青具有重要作用。研究表明，大部分原油通过溶剂脱沥青都可以生产合格道路沥青，并且该工艺的脱蜡效果也很明显。溶剂脱沥青的原理是利用非极性的低分子烷烃溶剂对于渣油中各个组分的溶解度不同，从渣油中分离出富含饱和烃和芳烃的脱沥青油，同时得到含胶质和沥青质的浓缩物。中国目前使用的溶剂主要是丙烷、丁烷，也有少数用戊烷的。溶剂脱沥青装置用于制取润滑油料时，多以丙烷为溶剂，同时得到抽于沥青。用于生产催化裂化或加氢裂化原料时，以丁烷或戊烷为溶剂，既可提高抽出油收率，也相应提高了沥青的软化点。 下图是以丙烷为溶剂的脱沥青基本流程
改性沥青现状及发展前景 1、改性沥青应用现状 普通道路石油沥青，由于原油成分及炼制：工艺等原因，其含蜡量较高，导致其具有温度敏感性强，与石料的粘附性差，低温延度小等缺点。用其铺筑的沥青路面，夏季较软，易出现明显车辙壅包等病害；冬季较脆，易出现低温开裂等病害；混合料的抗疲劳性能，抗老化性能较差。同时，由于经济的快速发展，普通沥肯混合料已不能满足高等级道路和特殊地点的重交通，大轴载，快速安全运输的需要。 1．1 改性沥青的应用背景和现状 据相关资料，20世纪60年代以前，沥青路面仅用于城市道路和专用公路，沥青材料主要是煤沥青和用进口原油提炼的石油沥青。20世纪70年代前后，在全国范围内曾采用渣油吹氧稠化，掺配特立尼达(TLA)或阿尔巴尼亚稠沥青等改性的方法，提高结合料稠度，配制成200号沥青铺筑以表面处治为主的沥青面层。1985年国内开展 了沥青中掺丁苯，氯丁橡胶，废轮胎粉等改性沥青和掺金属皂等改善混合料性能的研究试验工作，取得了成功的经验。1992年NovophaltPE现场改性技术的引入，对改性沥青的推广应用起到了促进作用，使改性沥青从研究试验逐步发展到生产应用。 1．2影响改性沥青应用的因素 生产施工工艺在聚合物改性沥青的大规模应用中起到了关
键性的作用。无论是聚合物改性，物理改性还是采用不同的沥青加工工艺都会增加较大的工程成本，在国内经济不发达地区的应用会受到一定的制约。 2、改性沥青的研究现状 目前国内的研究重点在新的改性剂和沥青改性剂的加工工艺上还有一部分研究是面向工程应用的，即研究在沥青集料改性剂确定的情况下，找出合适的级配，最佳沥青用量和改性剂用量以满足实际工程的要求。我国研究改性沥青已有多年的历史，也取得了丰富的成果，但至今仍有两个问题没有很好地解决： (1)没有形成对改性沥青和改性性能统一的评价标准； (2)国内没有形成统一的研究体系。 改性沥青的研究是一项长期的复杂的系统工作，要想取得突破性成果必须综合各研究机构的优势，形成统一的研究体系，比如美国l987年～l992年的大型系统工程SHRP计划等等。而相对于国内，研究工作往往由各高等院校，科研院所独立完成，没有统一的研究规划，配套工作滞后。另外由于各部门的利益关系，沥青改性的关键技术往往是秘而不宣的，在一定程度上造成人财物的巨大浪费。 3、改性沥青的应用前景 由于普通沥青已不能适应现代化路面的要求，性能良好的改性沥青必将在高等级路面中起到越来越重要的作用 3．1 SBS改性沥青将获得更广泛的应用 研究表明，SBS改性的优越性突出表现在具有双向改性作用，
第30卷 第2期2007年4月 煤炭转化 COA L CON V ERSION V ol.30 N o.2A pr.2007 *国家自然科学基金资助项目(50472081)和江西省自然科学基金资助项目.1)讲师;2)教授;3)副教授,九江学院,332009 江西九江;4)教授、博士生导师,西北工业大学材料科学与工程学院,710072 西安收稿日期:2006 12 22;修回日期:2007 01 13 炭材料用改性煤沥青的结构及性能研究 * 宋士华1) 马明亮2) 魏健宁3) 李世斌3) 李铁虎4) 摘 要 进行了对甲基苯甲醛(4 MB)改性煤沥青(CTP)的中间相微观结构研究.采用偏光显微镜研究4 MB 改性煤沥青的光学结构;采用扫描电镜(SEM )观察改性后煤沥青的形貌.研究结果表明,改性煤沥青的光学组织结构显著改善,随交联剂4 M B 用量的不同,可得到超镶嵌(SM )、广域(D)和小域(SD)三种光学结构;改性后煤沥青出现纤维结构,煤沥青的残碳率显著提高.因此,改性后的煤沥青有望作为优质的炭材料基体前驱体. 关键词 4 M B,煤沥青,改性,中间相,微观结构 中图分类号 T Q522 65 0 引 言 炭/炭复合材料(以下简称C/C)是新材料领域中重点研究和开发的一种新型超高温材料,它不仅具有炭石墨材料的固有性能,还兼有炭纤维复合材料的良好性能,具有比重轻、模量高、比强度大、热膨胀系数低、耐高温、耐热冲击、耐腐蚀、吸振性好和摩擦性好等一系列优异性能,已经在汽车工业、医疗卫生、体育、渔业、航天航空等多种领域广泛应用,其中在航天航空领域尤为重要.但是,C/C 制造工艺复杂、设备操作困难,导致周期长、成本高和产品性能稳定性差,大大限制了其进一步发展.因此,研究低成本、高性能的C/C 已受到世界各国的普遍关注. 由于煤沥青具有资源丰富、价格低廉和含碳量高等优点,常被用来作为C/C 用基体前驱体,这就要求煤沥青不仅要有良好的工艺性,而且要有优良的耐热性,同时残碳的各向异性也是追求的目标.李铁虎等曾用三聚甲醛改性煤沥青.本文采用对甲基苯甲醛改性煤沥青,既大大提高了沥青的残碳率,又有望生成易石墨化碳. 1 实验部分 1.1 原料 煤沥青:工业品,武钢焦化厂生产,其性能指标见表1;4 M B:化学纯,西安化学试剂厂生产;对甲苯磺酸:分析纯,中国五联化工厂生产.表1 煤沥青的性能指标T able 1 Pro per ties of coa l tar pitch M C/H SP/ BI/%QI/% /(g cm -3) 470 1.56 82.0 12.16 9.56 1.30 Note: M !!!Average m olecu lar w eight;SP !!!S oftening point. 1.2 对甲基苯甲醛改性煤沥青 将中温煤沥青粉碎至0 1m m 以下,然后与对甲苯磺酸按一定比例混合装入三口烧瓶,100 之前自由升温,从升温开始通入Ar,流量为50mL/min,100 之后以5 /m in 的速度升温至指定温度,开始滴加4 MB 等,并在指定温度下反应1h~6h,取出后快速冷却,即为改性沥青.1.3 改性煤沥青的热解 把改性后的煤沥青分别放入直径25m m,长200m m 的石英管中,盐浴,通氮气保护,分别以2 /min 的速率升温至预定温度(200 ,250 ,300 ,350 ,400 ,450 ,500 ),冷却后取样.1.4 性能测试 光学结构分析.仪器型号:OLYPUM S -B061型光学显微镜.热解产物用硫磺包埋后,经磨片、抛光后制得样片. 扫描电镜分析(SEM ).仪器型号:AMRY 公司AM RY-1000B 型扫描电镜. 热重分析(TGA ).仪器型号:PERKIN EL M ER 型热解重量分析仪.在N 2的保护下分析改性
SBS改性沥青的性能与应用 摘要：我国高速公路建设自改革开放以来，经历了从无到有，从起步到建设成高速公路网的翻天覆地变化。与此同时，传统的普通沥青已经很难适应现代对公路的高标准要求，而改性沥青的研制与应用则较好地解决了这一问题。本文主要通过介绍SBS改性沥青在高温、低温条件下的抗车辙、抗裂性能，与水稳定性，抗滑能力等内容，比较得出其对于传统沥青在工程、经济、社会各方面的优越性，探究了加强对SBS改性沥青的学习，开展对SBS改性沥青深入的研究与推广其广泛应用的长远意义。 关键词：SBS改性沥青；改性沥青性能；改性沥青应用；沥青施工；工程效益；应用前景 1 前言 随着交通流量的增长、车载质量的增加以及高温和低温的作用，为适应道路路面的使用性能的要求，保证路面良好的使用状态，延长路面的使用寿命，就必须探寻更高性能的路面材料。SBS改性沥青混凝土具有很好的高温抗车辙能力，低温抗裂能力，改善了沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑能力，增强了路面的承载能力，提高了沥青的抗氧化能力，是比较优良的路面材料。自上世纪40年代以来，国内外学者对各类改性沥青的性能进行了大量的研究工作，改性沥青技术得到了越来越多的重视。现有研究结果表明，与其他改性沥青相比，SBS(苯乙烯一丁二烯一苯乙烯)改性沥青的综合性能[1]更为突出，SBS改性沥青必将在未来很长的一段时间内得到更深入的研究和更广泛的应用。 2 SBS改性沥青简介 SBS属于苯乙烯类热塑性弹性体，是苯乙烯—丁二烯—苯乙烯三嵌段共聚物，SBS改性沥青是以基质沥青为原料，加入一定比例的SBS改性剂，通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中，同时，加入一定比例的专属稳定剂，形成SBS共混材料，利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。在良好的设计配合比和施工条件下，用SBS改性沥青铺筑的沥青混凝土路面有着传统沥青路面无法比拟的优越性能，具有很好的耐高温、抗低温能力以及较好的抗车辙能力和抗疲劳能力，并极大地改善沥青的水稳定性，提高了路面的抗滑性能。
开放性实验：沥青三大指标实验 实验指导书： 石油沥青针入度实验 一、实验目的 测定沥青的针入度，以评价道路粘稠石油沥青的粘滞性，并确定沥青标号。还可以进一步计算沥青的针人度指数，用以描述沥青的温度敏感性；计算当量软化点800（相当于沥青针人度为800时的温度），用以评价沥青的高温稳定性；计算当量脆点1.2（相当于沥青针人度为1.2时的温度），用以评价沥青的低温抗裂性能。 二、实验仪器 1）针入度仪针和针连杆组合件总质量为±50g±0.05g，另附±砝码一只50g±0.05g，试验时总质量为100g±0.05g。仪器设有放置平底玻璃保温皿的平台，并有调解水平的装置，针连杆应与平台相垂直。 2）标准针：由硬化回火的不锈钢制成，针及针杆总质量±2.5g±0.05g。针应设有固定用装置盒，以免碰撞针尖。 3）盛样皿金属制，圆柱形平底。小盛样皿的内径55mm，深35mm（适用于针入度小于200）；大盛样皿内径70mm，深45mm（适用于针入度200～350）。对于针入度大于350的试样需使用特殊盛样皿，其深度不小于60mm，试样体积不小于125mL。 4）恒温水浴：容量不小于10L，控温准确度为0.1℃。水槽中应设有一带孔的搁架，位于水面下不小于100mm，距水槽底不得少于50mm处。 5）平底玻璃皿：容量不小于1L，深度不小于80mm。内设有一不锈钢三脚支架，能使盛样皿稳定。 6）温度计：0℃～50℃，分度为0.1℃。 7）秒表：分度为0.1s。 8）盛样皿盖：平板玻璃，直径不小于盛样皿开口尺寸。 9）溶剂：三氯乙烯。 10）其他：电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷把坩埚等。 三、实验过程： 1）沥青试样准备方法 2）制备试样方法 3）调整针入度仪使之水平 4）取出达到恒温的盛样皿，并移入水温控制在试验温度±0.1℃（可用恒温水槽中的水）的平底玻璃皿中的三脚架上，试样表面以上的水层深度不少于10mm。 5）将盛有试样的平底玻璃皿置于针入度仪的平台上。慢慢放下针连杆，用适当位置的反光镜或灯光反射观察，使针尖恰好与试样表面接触。拉下刻度盘的拉杆，使与针连杆顶端轻轻接触，调节刻度盘或深度指示器的指针指示为零。 6）开动秒表，在指针正指的瞬时，用手紧压按钮，使标准针自动下落贯入试样，经规定时间，停压按钮使针停止移动。 7）拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端接触，读取刻度盘指针或位移指示器的读数，准确至 0.5（0.1mm）。 四、实验结果： 1）同一试样平行试验至少三次，各测试点之间及与盛样皿边缘的距离不应少于10mm。每次试验后应将盛有盛样皿的平底玻璃皿放入恒温水槽，使平底玻璃皿中水温保持试验温
1 总则 1.0.1 为贯彻“精心施工，质量第一”的方针，保证沥青路面的施工质量，特制定本规范。 1.0.2 本规范适用于各等级新建和改建公路的沥青路面工程。 1.0.3 沥青路面施工必须符合国家环境和生态保护的规定。 1.0.4 沥青路面施工必须有施工组织设计，并保证合理的施工工期。沥青路面不得在气温10C（高速公路和一级公路）或5C（其他等级公路），以及雨天、路面潮湿的情况下施工。 1.0.5 沥青面层宜连续施工，避免与可能污染沥青层的其他工序交叉干扰，以杜绝施工和运输污染。 1.0.6 沥青路面施工应确保安全，有良好的劳动保护。沥青拌和厂应具备防火设施，配制和使用液体石油沥青的全过程严禁烟火。使用煤沥青时应采取措施防止工作人员吸入煤沥青或避免皮肤直接接触煤沥青造成身体伤害。 1.0.7 沥青路面试验检测的实验室应通过认证，取得相应的资质，试验人员持证上岗，仪器设备必须检定合格。 1.0.8 沥青路面工程应积极采用经试验和实践证明有效的新技术、新材料、新工艺。 1.0.9 沥青路面施工除应符合本规范外，尚应符合国家颁布的现行有关标准、规范的规定。特殊地质条件和地区的沥青路面工程，可根据实际情况，制订补充规定。各省、市、自治区或工程建设单位可根据具体情况，制订相应的技术指南，但技术要求不宜低于本规范的规定。
2 术语、符号、代号 术语 2.1.1 沥青结合料asphalt binder ，asphalt cement 在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料（含添加的外掺剂、改性剂等）的总称。 2.1.2 乳化沥青emulsified bitumen（英）, asphalt emulsion ，emulsified asphalt（美） 石油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下经乳化加工制得的均匀的沥青产品，也称 沥青乳液。 2.1.3 液体沥青liquid bitumen（英）, cutback asphalt（美） 用汽油、煤油、柴油等溶剂将石油沥青稀释而成的沥青产品，也称轻制沥青或稀释沥 青。 2.1.4 改性沥青modified bitumen（英） , modified asphalt cement（美） 掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。 2.1.5 改性乳化沥青modified emulsified bitumen （英）, modified asphalt emulsion（美） 在制作乳化沥青的过程中同时加入聚合物胶乳，或将聚合物胶乳与乳化沥青成品混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青产品。 2.1.6 天然沥青natural bitumen （英）natural asphalt（美） 石油在自然界长期受地壳挤压、变化，并与空气、水接触逐渐变化而形成的、以天然状态存在的石油沥青，其中常混有一定比例的矿物质。按形成的环境可以分为湖沥青、岩沥青、海底沥青、油页岩等。 2.1.7 透层prime coat 为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上喷洒液体石油沥青、乳化沥青、 煤沥青而形成的透入基层表面一定深度的薄层。 2.1.8 粘层tack coat 为加强路面沥青层与沥青层之间、沥青层与水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。 2.1.9 封层seal coat 为封闭表面空隙、防止水分侵入而在沥青面层或基层上铺筑的有一定厚度的沥青混合料薄层。铺筑在沥青面层表面的称为上封层，铺筑在沥青面层下面、基层表面的称为下封层。稀浆封层slurry seal 用适当级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）与乳化沥青、外掺剂 和水，按一定比例拌和而成的流动状态的沥青混合料，将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青 封层。 2.1.11 微表处micro-surfacing 用适当级配的石屑或砂、填料（水泥、石灰、粉煤灰、石粉等）采用聚合物改性 乳化 沥青、外掺剂和水，按一定比例拌和而成的流动状态的沥青混合料，将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层。 2.1.12 沥青混合料bituminous mixtures（英），asphalt（美） 由矿料与沥青结合料拌和而成的混合料的总称。按材料组成及结构分为连续级配、间断级配混合料，按矿料级配组成及空隙率大小分为密级配、半开级配、开级配混合料。按公 称最大粒径的大小可分为特粗式（公称最大粒径等于或大于31.5mm）、粗粒式（公称最大粒径26.5mm）、中粒式（公称最大粒径16或19mm、细粒式（公称最大粒径或13.2mm）、砂粒式（公
石油沥青 摘要：石油沥青是原油馏分之一，常温下呈黑色的无定型固体。性质特殊，生产工艺复杂，用途广泛。市场需求大。是不可多得的宝贵资源。 目录 第1节石油沥青性质 (1) 第2节石油沥青生产 (2) 第3 节常用石油沥青的用途 (6) 第4节石油沥青市场展望 (7) 姓名：戚本杨 班级序号： 30 学号： 201100961 班级：储运11101班 院系：石油工程学院 日期： 2013 -11-13
（一）石油沥青性质 石油沥青约占石油产品总量的3%，。具有很好的粘结性, 绝缘性和不渗水性，并能抵抗多种化学药物的侵蚀，石油沥青是石油中最重，组成结构最复杂的组分，除乳化沥青外，常温下沥青是黑色无定型固体，具有脆性，断面有光泽。具有以下性质： 一、黏滞性（黏性）：石油沥青的黏滞性是反映材料内部阻碍其相对流动的一种特性，是划分沥青牌号的主要性能指标。沥青的黏滞性与其组分及所处的温度有关。当地沥青质含量较高、又有适量的树脂、且油分含量较少时，黏滞性较大。在一定的温度范围内，当温度升高，黏滞性随之降低，反之则增大。建筑工程中多采用针入度来表示石油沥青的黏滞性，其数值越小，表明黏度越大，沥青越硬。针入度是以250C时100g重的标准针经5s沉入沥青试样中的深度表示，每深1/10 mm，定为1度。 二、塑性：塑性是指石油沥青受外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后仍保持变形后形状性质，它是石油沥青的主要性能之一。石油沥青的塑性用延度表示。延度越大，塑性越好，柔性和抗断裂性越好。延度是将沥青试样制成∞字形标准试件，在25t水中以5cm/min的速度拉伸，直至试件断裂时的伸长值，以“cm”为单位。 三、温度稳定性：温度稳定性是指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能，是沥青的重要指标之一。在工程中使用的沥青，要求有较好的温度稳定性，否则容易发生沥青材料夏季流淌或冬季变脆甚至开裂等现象，使防水层失效。通常用软化点来表示石油沥青的温度稳定性，即沥青受热由固态转变为具有一定流动态时的温度。软化点越高，表明沥青的耐热性越好，即温度稳定性越好。沥青的软
煤沥青的改性及其机理研究进展* 张文娟,李铁虎,赵廷凯,侯翠岭,党阿磊 (西北工业大学材料科学与工程学院,西安710072) 摘要 煤沥青具有资源丰富、价格低廉等优点,但其残炭率低,可以通过改性来提高其残炭率。简要介绍了改性煤沥青的制备方法及近几年来国内外改性煤沥青的发展状况,并探讨了其机理。由于煤沥青组成复杂,并不能知道其确切的反应机理,只能根据测试结果提出其可能的改性机理。关键词 煤沥青 改性 机理 Research Advances in Modification of Coal Tar Pitch and Its Mechanism ZHAN G Wenjuan,LI T iehu,ZH AO Tingkai,HOU Cuiling,DANG Alei (Schoo l of M aterials Science and Engineering ,N o rthwester n P olytechnical U niver sity,Xi an 710072)Abstract Coal ta r pitch is abundant and cheap,but it s car bo n y ield is low.T he carbon y ield can be impr oved by modificat ion of coal tar pitch.T he pr epar atio n met ho d and the pro gr ess o f modificat ion of coal tar pitch in r ecent year s are summar ized.Further mo re,the mechanism of the modificatio n of co al tar pitch is discussed.A ltho ug h the exact mechanism o f modification can not be kno wn fo r its com plex co mpo sitio n,the po tential mechanism can be o b tained thro ug h the test r esults. Key words co al tar pitch,modificatio n,mechanism *西北工业大学研究生创业种子基金资助项目(Z2010008) 张文娟:女,1981年生,博士生,主要从事沥青改性及炭材料研究 T el:029 ******** E mail:zhangw j_312@https://www.doczj.com/doc/c717810850.html, 炭材料是指选用石墨或者无定型碳作为主要固体原料,辅以其他原料通过特定生产工艺而制得的无机非金属材料。现代炭材料品种繁多,其综合性能非常优异,被广泛应用在 冶金、机械、航空航天和半导体等工业领域[1] 。但由于炭材料制造工艺复杂、设备操作困难,导致周期长、成本高、产品的性能稳定性差,大大限制了其进一步发展。因此,研究低成本、高性能的炭材料,已受到世界各国的普遍关注。然而,研制综合性能优良的基体前驱体是研制低成本、高性能炭材料的关键所在[2]。煤沥青是一种组成与结构非常复杂的混合物,它的确切成分尚不清楚,但其基本组成单元是多环(三环以上)、稠环芳烃及其衍生物。与其它物质相比,煤沥青具有资源丰富、价格低廉、含碳量高、流动性好、易石墨化等优点[3] ,因此,煤沥青常用来作为炭材料用基体前驱体。但是,由于未经改性的煤沥青残炭率较低,炭化时产生较多的挥发 性组分,致使炭材料出现大量的孔隙[4] ,必然对炭材料的性能产生很大影响,使炭材料的密度下降、机械强度降低、电阻率增大、导电性变差、耐氧化能力降低。为了消除这些孔隙,获得一定密度要求的炭材料,需要经过多次浸渍/炭化工艺,势必耗费大量的时间、物力和财力。如果提高煤沥青的残炭率和高温流变等性能,则能减少浸渍/炭化次数,降低炭材料的制造成本。为此,有必要对煤沥青进行改性。 本文简要介绍了煤沥青的性质、组成及其种类,概述了改性煤沥青的制备方法及近几年来国内外改性煤沥青的发展状况,并对其机理进行了探讨。 1 煤沥青 1.1 煤沥青的性质 煤沥青,全称煤焦油沥青(Coal t ar pit ch,CT P),是煤焦油蒸馏提取馏分(如轻油、酚油、萘油、洗油和蒽油等)后的残留物。煤焦油是生产炼铁用冶金焦或生产民用煤气时作为煤高温干馏的副产物得到的。煤沥青是煤焦油加工过程中分离出的大宗产品,随蒸馏条件的不同,其产率一般为50%~60%。煤沥青常温下为黑色固体,无固定的熔点,呈玻璃相,受热后软化继而熔化,密度为1.25~ 1.35g/cm 3。煤沥青具有稳定的性能,在炼钢、炼铝、耐火材料、炭素工业、筑路及建材等行业有着广泛的应用。 1.2 煤沥青的组成 煤沥青的组成极为复杂,是多种组成的共熔混合物。已查明的化合物有70余种,大多数为三环以上的多环芳烃,还含有O 、N 、S 等元素的杂环化合物和少量高分子炭素物质。这些化合物中,约1/2带有基团,有甲基、羰基、酚羟基、亚氨基、巯基和苯基等。沥青组成既与炼焦煤性质及其杂原子含量有关,又受到炼焦工艺制度和煤焦油蒸馏条件的影响[5]。与其它物质相比,煤沥青具有资源丰富、价格低廉、含碳量高、流动性好、易石墨化等优点,因此,煤沥青常常用来作为炭材料的基体前驱体。 鉴于煤沥青化学组成的复杂性,常用溶剂组分分析法来 表征它的特性[5] ,即将煤沥青分离为若干具有相似化学、物
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/c717810850.html, 纤维改性沥青混合料研究进展 作者：刘哲 来源：《中国科技纵横》2015年第24期 【摘要】通过对纤维改性沥青混合料研究历史及现状的调研，总结了纤维改性沥青混合 料的主要影响因素以及纤维改性沥青混合料的作用机理；阐述了纤维种类、长度、添加量以及界面粘结对沥青混合料性能的影响情况，不同因素的变化会影响沥青混合料的不同性能；总结了纤维在沥青混合料中的吸附、稳定、桥接以及加筋作用。 【关键词】纤维改性沥青混合料作用机理 1 概述 纤维作为一种新型的增强材料，被广泛的用作复合材料增强体，应用于航空航天、电子机械等尖端领域[1-3]，由于纤维具有高模量、高强度、高长径比以及较强的吸附能力，在道路沥青及沥青混合料中也多有应用。多年来，国内外对纤维改善沥青及其混合料性能进行了大量研究，并根据实际需求，开发出了一系列适用于道路沥青改性的路用纤维，主要包括木质素纤维、矿物纤维、聚合物纤维以及新兴的玄武岩纤维等。本文主要针对道路纤维在沥青混合料中的应用进行调研，分析了纤维对混合料性能影响的主要作用机理及影响因素，对其未来发展进行了展望。 2纤维改性沥青混合料的主要影响因素 2.1 纤维种类及性能 按处理方式划分，纤维可分为天然纤维和化学合成纤维，不同种类的纤维具有不同的性能，包括强度、模量、吸持沥青量、长径比以及表面形貌等等，而这些因素都会对沥青混合料性能产生影响。李智慧[4]等考察了聚丙烯腈纤维、聚酯纤维以及木质素纤维等三类不同的增 强体对沥青混合料性能的影响，同时分析了三类纤维的常规技术性能，建立了纤维性能与外掺纤维沥青混合料路用性能之间的关系。结果表明，掺加聚丙烯腈纤维和聚酯纤维的沥青混合料性能相当，而木质素纤维混合料性能稍差；纤维的种类还影响着其对沥青混合料的主要作用机理。对外掺纤维沥青混合料路用性能影响程度最大的纤维性质因素是抗拉强度与极限拉伸应变，其次是熔融温度，吸持沥青量也有一定程度影响，纤维直径影响最小，在纤维形状特征因素中纤维长度的影响程度大于纤维直径与长径比。T.Serkan[5]采用聚酯纤维对石油沥青进行改性处理，石油沥青混合料的马歇尔稳定度增加而流值降低，同时抗车辙及抗疲劳性能增加，表明聚酯纤维有效提高了石油沥青混合料的路用性能；F.M.Nejad等[6]使用碳纤维增强沥青混凝土，结果显示，碳纤维的加入有效提升了沥青混凝土的强度和抗老化性能。此外，有不少学者采用不同种类的纤维对沥青混合料进行混杂改性，取得了良好的效果[7-8]。
石油沥青的分类技术标准 及应用 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020
石油沥青的分类、技术标准及应用 一、石油沥青的分类 按用途分： 道路石油沥青； 建筑石油沥青； 防水防潮石油沥青。 二、技术标准 道路石油沥青、建筑石油沥青和防水防潮石油沥青都是按针入度指标来划分牌号的。在同一品种石油沥青材料中，牌号愈小，沥青愈硬；牌号愈大，沥青愈软，同时随着牌号增加，沥青的粘性减小（针入度增加），塑性增加（延度增大），而温度敏感性增大（软化点降低）。 三、石油沥青的选用 在选用沥青材料时，应根据工程性质（房屋、道路、防腐）及当地气候条件、所处工程部位（屋面、地下）来选用不同品种和牌号的沥青。 1、道路石油沥青牌号较多，主要用于道路路面或车间地面等工程，一般拌制成沥青混凝土、沥青拌合料或沥青砂浆等使用。道路石油沥青还可作密封材料、粘结剂及沥青涂料等。此时宜选用粘性较大和软化点较高的道路石油沥青，如60甲。 2、建筑石油沥青粘性较大，耐热性较好，但塑性较小，主要用作制造油毡、油纸、防水涂料和沥青胶。它们绝大部分用于屋面及地下防水、沟槽防水、防腐蚀及管道防腐等工程。对于屋面防水工程，应注意防止过分软化。据高温季节测试，沥青屋面达到的表面温度比当地最高气温高25℃～30℃，
为避免夏季流淌，屋面用沥青材料的软化点应比当地气温下屋面可能达到的最高温度高20℃以上。例如某地区沥青屋面温度可达65℃，选用的沥青软化点应在85℃以上。但软化点也不宜选择过高，否则冬季低温易发生硬脆甚至开裂对一些不易受温度影响的部位，可选用牌号较大的沥青。 3、防水防潮石油沥青的温度稳定性较好，特别适用做油毡的涂覆材料及建筑屋面和地下防水的粘结材料。其中3号沥青温度敏感性一般，质地较软，用于一般温度下的室内及地下结构部分的防水。4号沥青温度敏感性较小，用于一般地区可行走的缓坡屋面防水。5号沥青温度敏感性小，用于一般地区暴露屋顶或气温较高地区的屋面防水。6号沥青温度敏感性最小，并且质地较软，除一般地区外，主要用于寒冷地区的屋面及其它防水防潮工程。 4、普通石油沥青含蜡较多，其一般含量大天5%，有的高达20%以上（称多蜡石油沥青），因而温度敏感性大，故在工程中不宜单独使用，只能与其它种类石油沥青掺配使用。 石油沥青的技术标准见表11-5。
S BS改性沥青机理研究进展 李双瑞,林 青,董声雄 (福州大学化学化工学院,福州 350002) 摘要:介绍了沥青的特性、苯乙烯2丁二烯2苯乙烯三嵌段共聚物(S BS)的性能,分析了S BS与基质沥青之间 的溶胀性和相容性问题,着重论述了S BS改性沥青机理的研究进展,指出机理主要分为物理共混和化学改性两 类:物理共混———S BS微粒受到沥青组分中油分的作用发生溶胀而均匀分散在沥青中,S BS与沥青之间没有发 生化学作用,只是一种分子间作用力;化学改性———加入添加剂使沥青和S BS之间发生加成、交联或接枝等化 学反应,形成较强的共价键或离子键,改善沥青的化学性质。提出化学改性是提高S BS改性沥青路用性能的重 要手段。 关键词:苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物;S BS改性沥青;改性机理 采用聚合物对道路沥青进行改性是提高和改善沥青混合料路用性能的一种重要措施[1～6]。近年来,在聚合物改性材料中,苯乙烯2丁二烯2苯乙烯三嵌段共聚物(S BS)以其优异的性能,成为世界上使用最为广泛的沥青改性剂[7～12]。对S BS改性沥青路用性能的研究[13～17]表明:采用S BS对沥青改性后,改性沥青的低温柔性和高温性能明显提高,温度敏感性大大降低。关于S BS改性沥青的机理,国内外科技人员进行了大量的研究,但并没有形成统一的理论。本文根据国内外相关文献,介绍了沥青和S BS的性能以及S BS在沥青中的溶胀性和相容性问题,着重论述了S BS改性沥青机理的研究进展。 1 沥青的特性 沥青是由多种化学成分极其复杂的烃类所组成。这些烃类为一些带有不同长短侧链的高度缩合的环烷烃和芳香烃,以及这些烃类的非金属元素衍生物[18]。按生产来源划分,沥青主要可分为地沥青(包括天然沥青与石油沥青)、焦油沥青、煤沥青、页岩沥青等。道路中各国目前生产和最常用的是石油沥青。石油沥青是原油加工的重质产品[19]。石油沥青的组分极为复杂,通常用溶剂将沥青通过色层分析法分成饱和分、芳香分、胶质和沥青质四个组分[18]。Hubbard2Stanfield法将沥青划分为油分、树脂和沥青质3个组分[19]。 油分是石油沥青中最轻的馏分,含量在45%～60%。油分是石油沥青可以流动的主要原因,其含量越多,软化点越低,粘度越小,使沥青具有柔软性和抗裂性。树脂的含量在15%～30%。树脂的存在使石油沥青有一定的可塑性、可流动性和粘结性,直接决定着石油沥青的延伸度和粘结力。沥青质是固体无定形物质,含量在5%～30%。沥青质是高分子化合物,它是石油沥青中分子量最高的组分,决定着石油沥青的塑性状态界限、自固态变为液态的程度、粘滞性、温度稳定性、硬度和软化点。此外,石油沥青中还含有一定数量的沥青酸、沥青酸酐、碳化物和似碳物。 沥青的主要结构为胶体结构,即以沥青质为核,表面层被树脂浸润包裹,而树脂又溶于油分中,形成沥青胶团,无数胶团彼此通过油质结合成胶体结构。当沥青中沥青质含量适当,并有较多的树脂作为保护物质时,它所组成的胶团之间有一定的吸引力,这种结构称之为溶胶-凝胶结构。大多数优质的路用沥青都属于这种胶体结构,具有粘弹性和触变性。当沥青质含量较高时,胶粒相互缠结,粘度大、塑性小、 基金项目:中法先进科技合作项目(PRAMX02208); 作者简介:李双瑞(1977-),女,河南南阳人,博士研究生,从事沥青材料改性的研究; 联系人,E2mail:sxdong2004@https://www.doczj.com/doc/c717810850.html,.
沥青针入度试验沥青延度试验沥青软化点 目的与适用范围本方法适用于测定道路石油沥青、聚合物改 性沥青针入度以及液体石油沥青蒸馏或乳化 沥青蒸发后残留物的针入度，以0.1mm计。 其标准试验条件为温度25℃，荷重100g，贯 入时间5s 本方法适用于测定道路石油沥青、聚合物改 性沥青、液体石油沥青蒸馏残留物和乳化沥 青蒸发残留物等材料的延度。沥青延度的试 验温度与拉伸速率可根据要求采用，通常采 用的试验温度为25℃、15℃、10℃、或5℃， 拉伸速度为5cm/min±0.25cm/min，当低温 采用1cm/min±0.5cm/min拉伸速度时，应在 报告中注明。 本方法适用于测定道路石油沥青、聚合物改 性沥青的软化点，也适用于测定液体石油沥 青、煤沥青蒸馏残留物或乳化沥青蒸发残留 物的软化点。 仪具与材料技术要求针+针连杆+法码=100g±0.05g、盛样皿：金 属制，圆柱形平底。小盛样皿内径55×深 35mm（适用于针入度小于200的试样），大盛 样皿内径70×深45mm（适用于针入度为 200-350的试样），对针入度大于350的试样 需使用特殊盛样皿，其深度不小于60mm,容 积不小于125mL，恒温水槽：容量不小于10L， 控温的准确度为0.1℃ 延度仪：延度仪的测量长度不宜大于150cm， 仪器应有自动控温、控速系统。 钢球：直径9.53mm,质量：3.5g±0.05g；恒 温水槽：控温的准确度为±0.５℃ 试验准备①盛有试样的盛样皿在15-30℃室温中冷却 不少于1.5h（小盛样皿）、2h（大盛样皿）、 3h（特殊盛样皿）后，应移入保持规定试验 温度±0.1℃的恒温水槽中，并应保温不少于 1.5h（小盛样皿）、2h（大盛样皿）、3h（特 殊盛样皿）。②按试验要求将恒温水槽调节到 要求的试验温度25℃，或15℃、30℃（5℃）， 保持稳定。 将隔离剂拌合均匀，涂于清洁干燥的试模底 板和两个侧模的内侧表面，并将试模在试模 底板上装妥；将准备好试样仔细自试模的一 端至另一端往返数次缓缓注入模中，最后略 高出试模，灌模时不得使气泡混入。试验在 室温中冷却不少于1.5h，然后用热刮刀刮除 高出试模的沥青，使沥青面与试模面齐平， 沥青的刮法应自试模的中间刮向两端，且表 面应刮得平滑；将试模连同底板再放入规定 试验温度的水槽中保温1.5h。 将试样环置于涂有甘油滑石粉隔离剂的试样 底板上。按规定方法将准备好的沥青试验徐 徐注入试样环内至略高出环面为止。试样在 室温冷却30min后，用热刮刀刮除环面上的 试样，应使其与环面齐平。
第19卷第4期2013年12月 Vol.19No.4Dec.2013 烟台职业学院学报 Journal of Yantai Vocational College 煤沥青全称为煤焦油沥青，是煤高温干馏得到的煤焦油经蒸馏并提取轻馏分（如轻油、酚油、萘油、洗油和蒽油等）后的残留物。煤沥青的组成极为复杂，据统计，煤焦油中含有上万种有机化合物。由于煤沥青中含有对人体和环境有危害的以苯并［ａ］芘（ＢａＰ）为代表多环芳烃类（ＰＡＨｓ）物质强致癌性物质，这大大限制了煤沥青的应用。因此，对煤沥青进行多环芳烃脱除研究意义重大。 １煤沥青的毒性 煤焦油沥青含有苯并［ａ］蒽、苯并［ａ］芘等多种多 环芳烃类物质（表１），它经呼吸道吸入和经皮肤接 触渗透，进入人体后影响人体代谢，进而轻则引起各种皮炎、痤疮，重则产生肿瘤，国际癌症研究中心（ＩＡＲＣ）已确认煤沥青中含有的多种多环芳烃物质为致癌物；近来的研究表明，沥青所含有的吖啶、蒽等感光物，接触皮肤后使皮肤对光线过敏（尤其是紫外线）而发生日光性皮炎，严重时则引起皮肤癌，这种光致毒效应很可能是煤沥青最致命的威胁。与煤焦油接触人员，在工作中首先一定要采用积极的预 防措施避免或尽量减少这些多环芳烃类物质进入体内。科技工作者应该积极从机理上弄清楚煤沥青的致病机理，进一步有针对性的对煤沥青做出一些改性，尽可能的降低它的毒性，以最终实现煤沥青的环境友好，并为煤沥青的广泛应用提供参考。 表１煤沥青中几种常见的多环芳烃类致癌化合物中文名称英文名称结构式 萘ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ甲基萘ｍｅｔｈｙｌｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ苊ａｃｅｎａｐｈｔｈｅｎｅ苊烯 ａｃｅｎａｐｈｔｈｙｌｅｎｅ 煤沥青多环芳烃脱除研究 高天秀 （大同煤炭职业技术学院，山西 大同０３７００３） 收稿日期：2013-10-02 作者简介：高天秀（１９８２－）女，山西大同人，大同煤炭职业技术学院助教，工程硕士． 摘要：本文综述了煤沥青脱除多环芳烃类致癌化合物的研究进展。物理方法只能用在煤的干馏、炭素工业或者其它无法避免煤沥青的场合，对现场的工作人员进行有限的保护。而通过化学改性的办法，则可以低成本、高效率且较为彻底的脱除煤沥青中的大部分（超过７５％）的多环芳烃致癌化合物，这将为煤沥青的进一 步应用提供安全保障。显然，化学改性法是未来煤沥青脱毒的发展方向。从机理上看，主要是加入各种脱除剂，在较高的反应温度下，使之与有毒的多环芳烃类化合物发生各种化学反应，如加成、取代、加聚等，以改变这些有毒分子的结构，从而从根本上降低其毒性。值得注意的是，目前尚没有采用缔合机理的反应脱除剂，而π－π电荷转移缔合正是这些小分子化合物更有可能发生的反应。关键词：煤沥青；改性；多环芳烃中图分类号：TQ522.64 文献标识码：B 文章编号：1673-5382（2013）04-0081-03 81··