道路建筑材料 第四章 沥青与沥青混合料.doc

第四章 沥青与沥青混合料
 [重点内容和学****要求]
    本章重点阐述石油沥青材料和沥青混合料的组成结构、技术性质和技术标准及沥青混合料的设计方法,同时对其它各类沥青的技术性质也作概要介绍。
    通过学****要求学生必须掌握石油沥青的化学组分、技术性质及检测方法。掌握沥青混合料的技术性质和技术标准,并能按新规范设计沥青混合料的组成。
    沥青材料是一种有机胶凝材料,是由一些极其复杂的高分子的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属(氧、硫、氮)的衍生物所组成的混合物。
    对于沥青材料的命名和分类,目前世界各国尚未取得统一的认识。现就我国通用的命名和分类简述如下。
    沥青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。
1. 地沥青
地沥青是由天然产状或石油精制加工得到的沥青材料。按其产源可分为两类。
①天然沥青是石油在自然条件下,长时间经受地球物理因素作用而形成的产物。
②石油沥青是石油经精制加工其他油品后,最后加工而得到的产品。
2. 焦油沥青
焦油沥青是各种有机物(煤、泥炭、木材等)干馏加工得到的焦油,经再加工而得到的产品。焦油沥青按其加工的有机物名称而命名,如由煤干馏所得的煤焦油,经再加工后得到的沥青即称为煤沥青。
    以上各类沥青,可归纳如下:
    其中页岩沥青按其技术性质接近石油沥青,而按其生产工艺则接近焦油沥青,目前暂归焦油沥青类。
    沥青具有良好憎水性、粘结性和塑性,在道路建筑中最常用的是石油沥青和煤沥青,其次是天然沥青。
石油沥青

    1. 石油沥青生产工艺概述以石油炼制各种石油沥青的生产工艺可按图4-1流程简要说明。
原油经常压蒸馏后得到常压渣油,再经减压蒸馏后得到减压渣油。这些渣油都属于低标号的慢凝液体沥青。
为提高沥青的稠度,以慢凝液体沥青为原料,可以采用不同的工艺方法得到粘稠沥青。渣油经过再减蒸工艺,进一步深拔出各种重质油品,可得到不同稠度的直馏沥青;渣油经不同深度的氧化后,可以得到不同稠度的氧化沥青或半氧化沥青;渣油经不同程度地脱出沥青油,可得到不同稠度的溶剂沥青。除轻度蒸馏和轻度氧化的沥青属于高标号慢凝沥青外,其余沥青都属于粘稠沥青。
    有时为了施工需要,希望在常温条件下具有较大的施工流动性,在施工完成后短时间内又能凝固而具有高的粘结性。为此在粘稠沥青中掺加煤油或汽油等挥发速度较快的溶剂。这种用快速挥发溶剂作稀释剂的沥青,称为中凝液体沥青或快凝液体沥青。
为得到不同稠度的沥青,也可以采用硬的沥青与软的沥青(粘稠沥青或慢凝液体沥青),以适当比例调配,称为调合沥青。按照比例不同所得成品可以是粘稠沥青,亦可以是慢凝液体沥青。
快凝液体沥青需要耗费高价的有机稀释剂,同时要求石料必须是干燥的。为节约溶剂和扩大使用范围,可将沥青分散于有乳化剂的水中而形成沥青乳液,这种乳液亦称为乳化沥青。
为更好地发挥石油沥青和煤沥青的优点,选择适当比例的煤沥青与石油沥青混合而成一种稳定的胶体,这种胶体称为混合沥青。
    2. 石油沥青的分类石油沥青可根据不同情况分类,按原油的成分分类、按加工方法分类或按常温下沥青的稠度分类。
(1)按原油成分分类:原油是生产石油沥青的原料,原油按其含烃类成分或硫含量不同可划分为几种类别(称为基属)。石油沥青的性质首先与石油沥青的基属有关。
原油的分类一般是根据“关键馏分特性”或“含硫量”,分为石蜡基原油、环烷基原油和中间基原油,或高硫原油(含硫量>2%),含硫原油(%~2%)和低硫原油(含硫量<%)。由不同基属原油炼制的石油沥青分别为:

①石蜡基沥青:这种沥青在原油中含有大量烷烃,沥青中含蜡量,一般大于5%,有的高达10%以上。蜡在常温下往往以结晶体存在,降低了沥青的粘结性和塑性。
②环烷基沥青:也称沥青基沥青,含有较多的环烷烃和芳香烃,所以此种沥青的芳香性高,含蜡量一般小于2%,沥青的粘结性和塑性均较高。
③中间基沥青:也称混合基沥青。所含烃类成分和沥青的性质一般均介于石蜡基和环烷基沥青之间。
我国石油油田分布广,但国产石油多属石蜡基和中间基原油。
(2)按加工方法分类

①直馏沥青: 原油经过常压蒸馏、减压蒸馏或深拔装置提取各种轻质及中质石油产品所余后可用作沥青的残渣,称为直馏沥青。
②氧化沥青: 将常压或减压重油,或低稠度直馏沥青在250℃~300℃的高温下吹入空气,经数小时氧化可获得常温下为半固体或固体状的沥青,称氧化沥青。
③溶剂沥青: 这种沥青是对含蜡量较高的重油采用溶剂萃取工艺,提炼出润滑油原料后所余残渣。
(3)按沥青在常温下的稠度分类:根据用途的不同,要求石油