復合石油瀝青的研究

試驗研究

復合石油瀝青的研究

□□ 張堅(山西省公路局 晉中分局，山西 晉中030600)

摘要：對復合石油瀝青進行了研究。主要介紹了復合石油瀝青的制備，建筑用復合石油瀝青，道路用復合石油瀝青及聚合物瀝青用復合石油瀝青，初步提出了復合石油瀝青的應用范圍。

關(guān)鍵詞：瀝青；復合石油瀝青；制備；用途

文章編號：1009-9441(2015)03-0013-02

中圖分類號：U 414.1

文獻標識碼：A

Abstract：This paper studies composite petroleum asphalt.It mainly introduces the preparation of composite petroleum asphalt，composite petroleum asphalt for architecture，composite petroleum asphalt for road and composite petroleum asphalt for polymer asphalt，and the application scope of composite petroleum asphalt is put forward.

作者簡介：張堅(1958-)，男，山西盂縣人，工程師，從事公路施工與維護技術(shù)管理工作。

收稿日期：2015-05-12

引言

我國地域遼闊，南北緯度跨度大，東西海拔高低差異大，氣候條件差別大。例如，地處東北的海拉爾市，年極端最低氣溫為-48.6 ℃；而南端的?？谑?，年極端最低氣溫為2.8 ℃；西北地區(qū)的烏魯木齊市，年極端最低氣溫為-40.0 ℃，年極端最高氣溫為40.9 ℃；夏季最熱的吐魯蕃市，年極端最高氣溫為47.6 ℃。如此之大的氣溫差別，如果使用單一品種的瀝青材料，很難滿足其對高溫和低溫的要求。為此，本文對復合石油瀝青進行了研究，通過將兩種或多種不同黏度的石油瀝青或渣油進行共混制得一種復合新材料，使得所復合的石油瀝青達到最優(yōu)性能。

1復合石油瀝青的制備

復合石油瀝青是將兩種或多種不同黏度的石油瀝青或渣油進行共混而成的一種瀝青材料。這是取兩種或多種瀝青的優(yōu)點，克服其各自的不足而制成的瀝青材料。復合石油瀝青的制備方法很多，主要有瀝青軟化點計算法、黏度曲線法、針入度指數(shù)法和組分調(diào)配法等。其中應用最多的是瀝青軟化點計算法。它是根據(jù)兩種不同黏度的石油瀝青軟化點，計算其用量。計算公式如下：

(1)

Bg(%)=100-Ag

(2)

如果選用3種不同黏度的石油瀝青或渣油進行調(diào)制時，可先求出兩種石油瀝青或渣油的用量，然后再與第3種瀝青或渣油進行計算，求得第3種瀝青或渣油的用量。

2建筑用復合石油瀝青

在建筑防水材料中，較早地使用了復合石油瀝青。在復合石油瀝青中加入礦質(zhì)填料可制成瀝青膠粘劑(俗稱瑪蹄脂)，主要用于粘結(jié)瀝青防水卷材。要求瀝青膠粘劑在70 ℃(北方)或80 ℃(南方)的條件下，粘結(jié)的兩層瀝青防水卷材不滑移、不流淌；厚度為2 mm的瀝青膠粘劑，在18 ℃±2 ℃的條件下，繞Φ15 mm(70 ℃)或Φ25 mm(80 ℃)圓棒，以5 s均衡速度彎曲半周，其瀝青膠粘劑層表面不應有裂紋。

在此條件下，單一石油瀝青很難滿足其耐熱度、粘結(jié)性和柔性的要求，需使用復合石油瀝青。復合石油瀝青綜合了石油瀝青和其他瀝青的優(yōu)點，主要表現(xiàn)在粘結(jié)性、熱穩(wěn)定性和延展性。例如，渣油氧化后制成的氧化瀝青，其與礦料的粘結(jié)力一般達到3級，而與不同比例的煤瀝青共混制備的復合瀝青，其粘結(jié)力一般可達到4~5級。用氧化瀝青和不同比例的煤瀝青混合制備的復合石油瀝青的熱穩(wěn)定性也比石油瀝青和煤瀝青的性能優(yōu)越，其相應延度可提高5~8 cm[1]。

3道路用復合石油瀝青

以前在修筑瀝青路面時，多采用AH-60或AH-100道路石油瀝青。這種瀝青材料的低溫抗裂性差，在冬季易被汽車壓碎或開裂，易造成雨水或雪水滲入道路基層，易使瀝青路面破壞，影響行車速度和安全。如果采用軟化點與AH-60或AH-100相近的復合石油瀝青，耐熱性和低溫性能大大提高，可減少路面的損壞。

表1所列為用AH-10或AH-30建筑石油瀝青與AH-160道路石油瀝青調(diào)制的道路復合石油瀝青的摻配比例，供使用時參考。

表1　AH-60或AH-100道路復合石油瀝青摻配表

隨著高速公路的迅速發(fā)展，行車速度加快，對瀝青路面的要求也越來越高，要求其使用溫度范圍增大。目前，高速公路應用最多的是AH-70和AH-90重交通道路石油瀝青，這種瀝青的缺點是耐低溫性能較差。如果采用與AH-70或AH-90瀝青軟化點相近的復合石油瀝青，在高溫性能滿足要求的條件下，其低溫脆裂溫度大大降低。表2為AH-10建筑石油瀝青和渣油調(diào)制而成的道路復合石油瀝青與AH-90重交通道路石油瀝青的性能比較。

表2　道路復合石油瀝青與AH-90重交通石油瀝青性能比較

從表2可以看出，復合石油瀝青與AH-90重交通石油瀝青相比，兩種石油瀝青的軟化點相近，但在15 ℃條件下，重交通石油瀝青延伸度大，而在5 ℃時延伸度相近；其針入度較復合石油瀝青針入度小、當量脆化點高、當量軟化點低，說明復合石油瀝青的性能優(yōu)于重交通石油瀝青。

用復合石油瀝青鋪筑的瀝青路面，比AH-90重交通石油瀝青路面對汽車行駛有較高的抗滑性和抗疲勞能力，在高溫條件下，能與礦物填料拌和而不會破壞其結(jié)構(gòu)，且具有不泛油等優(yōu)點，這對于寒冷地區(qū)處理濕礦料具有重要的意義。

4聚合物瀝青用復合石油瀝青

聚合物瀝青是由瀝青和聚合物共混而成，也稱為聚合物改性瀝青[2]。由于在瀝青中添加了聚合物，使得瀝青的高溫性能和低溫抗裂性能大大提高。在聚合物瀝青中，基準瀝青最好選用復合石油瀝青。因在聚合物網(wǎng)絡中填充的瀝青材料必須含有較多的油分，只有基準瀝青中油分較多時，基準瀝青才有較大的塑性和變形性，其聚合物瀝青才能顯示出較大的彈性和韌性。如果瀝青中含有的油分較少，瀝青在低溫時很脆，其聚合物瀝青在低溫時仍然很脆，其彈性、韌性和抗變形能力也很差。所以，在聚合物瀝青中，應多選用復合石油瀝青。

復合石油瀝青的組分中一般富集了高沸點的結(jié)晶態(tài)芳烴，該結(jié)晶態(tài)的芳烴能有效地將熱塑性體系粘結(jié)起來，可在低溫時提高復合石油瀝青的彈性。在低于75 ℃時，復合石油瀝青的黏度比普通石油瀝青的黏度要高；高于75 ℃時，黏度相對普通石油瀝青要低，黏度的溫度敏感性較小，且穩(wěn)定性較好。此種復合石油瀝青用于鋪筑路面或構(gòu)建建筑材料，在炎熱的夏季，可以有較高的抗變形能力，且在寒冷的冬季也易操作使用[3]。其中應用最多的為熱塑性SBS石油瀝青，在建筑上多用來制造SBS瀝青防水卷材。要求耐熱度為90 ℃(Ⅰ型)和105 ℃(Ⅱ型)，而耐低溫為-18 ℃±2 ℃和-25 ℃±2 ℃，繞Φ30 mm圓棒不開裂。SBS石油瀝青的軟化點在105 ℃(Ⅰ型)和115 ℃(Ⅱ型)才能滿足耐熱度需要。表3為SBS石油瀝青(含14 %的SBS)的針入度與低溫柔性的關(guān)系。

表3　SBS石油瀝青的低溫柔性與針入度 1)

從表3中可以看出，SBS石油瀝青的針入度越大，其低溫柔韌性越好，選用的基準石油瀝青的針入度必須要大，才能保證低溫柔性。目前，在道路鋪筑方面，多采用AH-70和AH-90重交通石油瀝青與SBS熱塑性橡膠共混的聚合物瀝青，而較少采用復合石油瀝青。

5結(jié)語

復合石油瀝青綜合了石油瀝青和其他瀝青的優(yōu)點，與單一石油瀝青相比，溫度使用范圍大，低溫柔韌性好，抗裂性好，耐熱度相對較高，可用于建筑防水和道路鋪面，尤其是用于聚合物瀝青和高速公路的面層瀝青。復合瀝青SBS改性后，既提高了路用瀝青的軟化點，也能解決瀝青的低溫脆性。

參考文獻：

[1] 劉尚樂.石油瀝青及其在建筑中應用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1987.

[2] 劉尚樂.乳化瀝青及其在道路、建筑工程中的應用[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2008.

[3] 劉尚樂.聚合物瀝青及其建筑防水材料[M].北京：中國建材工業(yè)出版社，2003.

On Composite Petroleum Asphalt

ZHANG Jian

(Jinzhong Branch of Shanxi Provincial Highway Bureau，Jinzhong，Shanxi，030600，China)

Key words：asphalt；composite petroleum asphalt；preparation；application

(編輯盛晉生)