石油沥青

石油沥青
石油沥青是石油原油(或石油衍生物)分馏出汽油、煤油、柴油及润滑油后的残留，再经过氧化处理而得到的产品。

8.1.1石油沥青的组分
石油沥青的化学组成和结构甚为复杂，常按其化学组成和物理力学性质比较接近的成分划分为若干组，称为组分。

石油沥青的组分主要有以下几种：
1．油分
油分为淡黄色至红褐色的油状液体，是沥青中分子量最小和密度最小的组分，其分子量为100～500，密度为0.70～1.00g／cm3，能溶于大多数有机溶剂，但不溶于酒精。

在石油沥青中，油分的含量为40％～60％。

油分赋予沥青以流动性。

2．树脂(沥青脂胶)
沥青脂胶为黄色至黑色半固体粘稠物质，分子量为600～1000，密度为1.0～1.1g／cm3，熔点低于100ºC。

沥青脂胶中绝大部分属中性树脂，其含量增加，沥青的品质就好。

在石油沥青中，沥青脂胶的含量为15％～30％，它使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。

3．地沥青质（沥青质）
地沥青质为深褐色至黑色固态无定形的固体粉末，分子量为2000～6000，密度大于1.0 g／cm3。

地沥青质是决定石油沥青温度敏感性和粘性的重要组分。

沥青中地沥青质含量在10％～30％，其含量愈多，则软化点愈高，粘性愈大，也愈硬脆。

此外，石油沥青中还含2％～3％的沥青碳和似碳物，它会降低石油沥青的粘结力。

石油沥青中还含有蜡，它会降低石油沥青的粘结性和塑性及温度稳定性。

所以，蜡是石油沥青中的有害成分。

8.1.2石油沥青的结构
在石油沥青中，油分和树脂可以互溶，而树脂能浸润地沥青质，并在地沥青质的表面形成薄膜，构成以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分的胶团，无数胶团分散在油分中，形成胶体结构。

在此分散体系中，分散相为吸附部分树脂的地沥青质，分散介质为溶有树脂的油分，地沥青质和树脂之间无明显界面。

石油沥青的性质随各组分的数量比例不同而变化。

油分和树脂较多时，胶团外膜较厚，胶团间相对运动较自由，沥青的流动性、塑性较好，开裂后有一定的自行愈合能力，但温度稳定性差。

当油分和树脂含量较少时，胶团外膜较薄，胶团彼此靠拢，相互间的引力增大，沥青的弹性、粘性和温度稳定性较高，但流动性和塑性较低。

8.1.3石油沥青的技术性质
1．粘滞性
粘滞性，又称粘性，是指石油沥青在外力作用下，抵抗变形的性能。

当地沥青质含量较高，有适量树脂，但油分含量较少时，则粘滞性较大。

在一定温度范围内，当温度升高时，粘性随之降低；反之，则增大。

粘稠石油沥青的粘滞性用针入度值来表示。

其测定方法是：在25℃的温度下，用质量
为l00g的标准针，经5秒针贯入试样的深度(以1／10mm计)，即为针入度。

针入度值愈小，表示沥青愈硬，粘性愈大。

液体石油沥青的粘滞性用粘滞度表示。

2．塑性
塑性，是指石油沥青在外力作用时，产生变形而不破坏的性能。

石油沥青中，树脂含量大，其它组分适当，则塑性较高。

温度升高，则塑性较大。

在常温下，塑性好的沥青，对振动和冲击作用有一定吸附能力。

沥青的塑性用延度表示。

其测定方法是：将沥青制成∞字形标准试件(最小横截面为1cm2)，在温度为25℃的水中，按每分钟5cm的速度拉伸，至试件拉断时的延伸长度，即为延度(以cm计)。

延度愈大，表明沥青的塑性愈好，即抵抗外力而不破坏的能力愈好。

3．温度敏感性
温度敏感性，是指石油沥青的粘滞性和塑性，随温度升降而变化的性能。

当温度升高时，沥青由固态、半固态逐渐软化至液态；当温度降低时，又逐渐由液态凝固为固态。

但在相同的温度变化间隔内，各种沥青的粘性变化幅度是不相同的。

随温度变化而产生的粘滞性变化幅度较小的沥青，其温度敏感性小。

温度敏感性以软化点指标表示。

软化点就是固态沥青受热后，转变为一定流动状态时的温度。

一般用环球法测定：把沥青试样装入直径15.88mm、高6mm的铜环内，试样上放置直径9.5mm、质量为3.5g的标准钢球，浸入水中，以每分钟升高5℃的速度升温。

当沥青软化下垂至25.4mm时的温度，即为软化点(以℃计)。

4．大气稳定性
石油沥青在热、阳光、水分和空气等大气因素作用下，各组分会不断递变，即由低分子化合物转变为高分子化合物，也就是油分和树脂逐渐减少，而地沥青质逐渐增多。

沥青这种随使用时间的延续而引起流动性和塑性逐渐变小，脆性增大，甚至断裂的现象，称为老化。

沥青老化后，会变得十分硬脆，容易开裂，直至完全松散而失去粘结力。

大气稳定性，是指石油沥青在大气因素作用下，抵抗老化的性能。

石油沥青的大气稳定性，以加热蒸发损失百分率和加热前后针入度比来评定。

蒸发损失少，而蒸发后针入度变化小，则大气稳定性高，也就是老化慢。

为了评定沥青的品质和保证施工安全，还应了解其溶解度、闪点等性质。

溶解度，是指石油沥青在苯(或三氯乙烯、三氯甲烷)中的溶解百分率，用以表示沥青中有效物质的含量。

闪点，是指石油沥青在规定条件下，加热产生的挥发性可燃气体与空气的混合物达到初次闪火时的温度(℃)。

8.1.4石油沥青的分类、标准及选用
1．石油沥青的分类与标准
我国现行石油沥青标准，将工程建设中常用的石油沥青，分为道路石油沥青、建筑石油沥青、防水防潮石油沥青和普通石油沥青等四种，各品种按技术性质划分牌号。

各牌号石油沥青的技术指标要求，见表8—1。

各品种石油沥青的技术标准表 8—1
从表8—1可以看出，道路石油沥青和建筑石油沥青，都是按针入度指标划分牌号的。

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，随着牌号的增加，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)。

2．石油沥青的选用
沥青在使用时，应根据当地的气候条件、工程性质、使用部位及施工方法，具体选用沥青的品种和牌号。

对一般温暖地区，受日晒或经常受热的部位，为防止过分软化，应选择牌号较小的沥青；对寒冷地区，夏季曝晒、冬季受冻的部位，不仅要考虑受热软化，还要考虑低温脆裂，应选用中等牌号的沥青；对一些不易受温度影响的部位，可选用牌号较大的沥青。

当缺乏所需牌号的沥青时，可用不同牌号的沥青进行掺配。

道路石油沥青主要用于道路路面和车间地面；建筑石油沥青多用于屋面和地下的防水、防腐等，也用于制作油毡、油纸、防水涂料等；防水防潮石油沥青，特别适用作油毡的涂覆材料及建筑屋面和地下防水的粘结材料。