沥青的应用现状及发展趋势

沥青应用现状及发展趋势

众所周知，沥青是由不同分子量的碳氢化合物及其非金属衍生物组成的黑褐色复杂混合物，呈液态、半固态或固态，是一种防水防潮和防腐的有机胶凝材料。被广泛应用于水利科技（一级学科）；工程力学、工程结构、建筑材料（二级学科）；建筑材料（水利）（三级学科），这里着重介绍的是关于建筑方面的沥青应用及发展趋势。生活中最常见的沥青材料是道路沥青材料，这是目前我国高等级功能的最基本材料，具有寿命长，舒适性高，防水性好，平整度高，扬尘性低，易养护等多种优点。同时也有污染环境，造价高，遇明火、高热可燃。燃烧时放出有毒的刺激性烟雾等缺点。但是作为能源行业的副产品这种材料能得到这么多的利用价值已经是很大的进步了。沥青是一种有机材料，像日本也在探索沥青的转化成品油的再利用。由于我国目前的技术限制，沥青材料一般由于高等级道路建设及防水材料等使用。沥青主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种。

煤焦沥青是炼焦的副产品，即焦油蒸馏后残留在蒸馏釜内的黑色物质。它与精制焦油只是物理性质有分别，没有明显的界限，一般的划分方法是规定软化点在26．7℃（立方块法）以下的为焦油，26．7℃以上的为沥青。煤焦沥青中主要含有难挥发的蒽、菲、芘等。这些物质具有毒性，由于这些成分的含量不同，煤焦沥青的性质也因而不同。温度的变化对煤焦沥青的影响很大，冬季容易脆裂，夏季容易软化。加热时有特殊气味；加热到260℃在5

小时以后，其所含的蒽、菲、芘等成分就会挥发出来。

石油沥青是原油蒸馏后的残渣。根据提炼程度的不同，在常温下成液体、半固体或固体。石油沥青色黑而有光泽，具有较高的感温性。由于它在生产过程中曾经蒸馏至400℃以上，因而所含挥发成分甚少，但仍可能有高分子的碳烃化合物未经挥发出来，这些物质或多或少对人体健康是有害的，这也是道路沥青使用对环境造成污染的直接来源之一。主要用途是作为基础建设材料、原料和燃料，应用范围如交通运输（道路、铁路、航空等）、建筑业、农业、水利工程、工业（采掘业、制造业）、民用等各部门。

天然沥青储藏在地下，有的形成矿层或在地壳表面堆积。这种沥青大都经过天然蒸发、氧化，一般已不含有任何毒素。沥青材料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，天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物；石油沥青是将精制加工石油所残余的渣油，经适当的工艺处理后得到的产品。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。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非金属衍生物组成的混合物。通常沥青闪点在240℃

~330℃之间，燃点比闪点约高3℃~6℃度，因此施工温度应控制在闪点以下。

沥青在生产和使用过程中可能需要在贮罐内保温贮存，如果处理适当，沥青可以重复加热即可在较高温度保持相当长的时间而不会使其性能受到严重损害。但是如果接触氧、光和过热就会引起沥青的硬化，最显著的标志是沥青的软化点上升，针入度下降，延度变差，使沥青的使用性能受到损失。

对于沥青材料的发展趋势，个人觉得这种有机材料用来铺路还稍显浪费，应该对于沥青更多的深入研究。开发出更经济的利用方式方法，比如说用来炼油炼气或者生产一些附加值高的产品。就好像我国目前煤的用途一样，直接烧掉略显浪费，才有了后面的许多煤转气、煤转油等一系列手段来达到高效利用和减少污染。应该重新审视这种东西，把它当成一种能源来看待。下面着重介绍沥青材料的两个新技术性的利用手段——泡沫沥青设备及其技术和高模量沥青混凝土。

泡沫沥青的来源方式就是通过一定的技术手段在沥青内部加入泡沫使其体积增加到原来的15到20倍，这时沥青黏度急剧下降，与混合料具有较好的和易性（即裹覆性能）。泡沫沥青的优势具体表现在：泡沫沥青混合料拌和时可以减少沥青用量达10%~15%，混合料拌

和的时间减少15%~20%，不仅降低了成本，也提高了生产率；其次，还可以降低沥青和矿料的加热温度，从而降低生产过程中的热能消耗，减轻沥青的老化程度。另外，泡沫沥青不但能够有效利用沥青路面回收料（RAP），减少对石油资源的开采，且受季节和气候的影响小，施工时不必中断交通。这就加大了沥青材料的利用价值和使用范围，对于缺少石油的中国来说，这将使一笔巨大的财富来源，所以我觉得加大这方面的技术投入将是沥青发展的重要趋势。

随着我国经济的不断发展和繁荣，公路的交通量日益繁重，超载和渠化交通现象日趋严重。重交通、重荷载和渠化交通对沥青混凝土公路的直接影响就是车辙。在我国由于使用半刚性或刚性基层和坚固、耐磨性集料，施工时又采用压实度和最大理论密度双控体系，因此发生结构性车辙、磨损性车辙、压实性车辙的可能性较小，流动性车辙已经成为目前沥青路面车辙的最大类型。流动性车辙主要是由沥青混合料的高温抗剪切强度不足而产生的流动变形形成的。这种变形的轻重程度与沥青混合料本身的高温稳定性直接相关，已经成为我国目前公路和高速公路的棘手病害。提高沥青混合料高温稳定性的有效方法之一就是采用高模量沥青混凝土，以期减少车辆载荷作用下沥青混凝土产生的应变，以及减少沥青混凝土不可恢复的残余变形。高模量沥青混凝土是指45℃，10条件下动态模量达到2000以上或45℃，0.IHz条件下动态模量达到500Mpa以上的沥青混合料。高模量沥青混凝土是由低标号硬质沥青或在粘稠石油沥青中添加高模量沥青混凝土外加剂以及一定级配的集料组成。其特点是模量高、抗剪切能力强。国内在高模量沥青混凝土研究方面尚处于起步阶段，没有成熟的经验可以借鉴。虽然我国的高模量沥青混凝土的研究起步较晚，但是面对日益增加的流动性车辙病害，国内已将开始采用高模量沥青混凝土来解决这一世界性难题。从某种方面来看这也是我国未来沥青发展的一个方向。

总之我国目前对于沥青材料的认识度还没达到一个足够的高度，导致现目前的应用还有待加强，从而达到更深入的应用阶段。而我国将来沥青的发展趋势必将是沥青新技术的运用和更高附加值沥青产品的出现。

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