复合石油沥青的研究

试验研究

复合石油沥青的研究

□□ 张坚(山西省公路局 晋中分局，山西 晋中030600)

摘要：对复合石油沥青进行了研究。主要介绍了复合石油沥青的制备，建筑用复合石油沥青，道路用复合石油沥青及聚合物沥青用复合石油沥青，初步提出了复合石油沥青的应用范围。

关键词：沥青；复合石油沥青；制备；用途

文章编号：1009-9441(2015)03-0013-02

中图分类号：U 414.1

文献标识码：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.

作者简介：张坚(1958-)，男，山西盂县人，工程师，从事公路施工与维护技术管理工作。

收稿日期：2015-05-12

引言

我国地域辽阔，南北纬度跨度大，东西海拔高低差异大，气候条件差别大。例如，地处东北的海拉尔市，年极端最低气温为-48.6 ℃；而南端的海口市，年极端最低气温为2.8 ℃；西北地区的乌鲁木齐市，年极端最低气温为-40.0 ℃，年极端最高气温为40.9 ℃；夏季最热的吐鲁蕃市，年极端最高气温为47.6 ℃。如此之大的气温差别，如果使用单一品种的沥青材料，很难满足其对高温和低温的要求。为此，本文对复合石油沥青进行了研究，通过将两种或多种不同黏度的石油沥青或渣油进行共混制得一种复合新材料，使得所复合的石油沥青达到最优性能。

1复合石油沥青的制备

复合石油沥青是将两种或多种不同黏度的石油沥青或渣油进行共混而成的一种沥青材料。这是取两种或多种沥青的优点，克服其各自的不足而制成的沥青材料。复合石油沥青的制备方法很多，主要有沥青软化点计算法、黏度曲线法、针入度指数法和组分调配法等。其中应用最多的是沥青软化点计算法。它是根据两种不同黏度的石油沥青软化点，计算其用量。计算公式如下：

(1)

Bg(%)=100-Ag

(2)

如果选用3种不同黏度的石油沥青或渣油进行调制时，可先求出两种石油沥青或渣油的用量，然后再与第3种沥青或渣油进行计算，求得第3种沥青或渣油的用量。

2建筑用复合石油沥青

在建筑防水材料中，较早地使用了复合石油沥青。在复合石油沥青中加入矿质填料可制成沥青胶粘剂(俗称玛蹄脂)，主要用于粘结沥青防水卷材。要求沥青胶粘剂在70 ℃(北方)或80 ℃(南方)的条件下，粘结的两层沥青防水卷材不滑移、不流淌；厚度为2 mm的沥青胶粘剂，在18 ℃±2 ℃的条件下，绕Φ15 mm(70 ℃)或Φ25 mm(80 ℃)圆棒，以5 s均衡速度弯曲半周，其沥青胶粘剂层表面不应有裂纹。

在此条件下，单一石油沥青很难满足其耐热度、粘结性和柔性的要求，需使用复合石油沥青。复合石油沥青综合了石油沥青和其他沥青的优点，主要表现在粘结性、热稳定性和延展性。例如，渣油氧化后制成的氧化沥青，其与矿料的粘结力一般达到3级，而与不同比例的煤沥青共混制备的复合沥青，其粘结力一般可达到4~5级。用氧化沥青和不同比例的煤沥青混合制备的复合石油沥青的热稳定性也比石油沥青和煤沥青的性能优越，其相应延度可提高5~8 cm[1]。

3道路用复合石油沥青

以前在修筑沥青路面时，多采用AH-60或AH-100道路石油沥青。这种沥青材料的低温抗裂性差，在冬季易被汽车压碎或开裂，易造成雨水或雪水渗入道路基层，易使沥青路面破坏，影响行车速度和安全。如果采用软化点与AH-60或AH-100相近的复合石油沥青，耐热性和低温性能大大提高，可减少路面的损坏。

表1所列为用AH-10或AH-30建筑石油沥青与AH-160道路石油沥青调制的道路复合石油沥青的掺配比例，供使用时参考。

表1　AH-60或AH-100道路复合石油沥青掺配表

随着高速公路的迅速发展，行车速度加快，对沥青路面的要求也越来越高，要求其使用温度范围增大。目前，高速公路应用最多的是AH-70和AH-90重交通道路石油沥青，这种沥青的缺点是耐低温性能较差。如果采用与AH-70或AH-90沥青软化点相近的复合石油沥青，在高温性能满足要求的条件下，其低温脆裂温度大大降低。表2为AH-10建筑石油沥青和渣油调制而成的道路复合石油沥青与AH-90重交通道路石油沥青的性能比较。

表2　道路复合石油沥青与AH-90重交通石油沥青性能比较

从表2可以看出，复合石油沥青与AH-90重交通石油沥青相比，两种石油沥青的软化点相近，但在15 ℃条件下，重交通石油沥青延伸度大，而在5 ℃时延伸度相近；其针入度较复合石油沥青针入度小、当量脆化点高、当量软化点低，说明复合石油沥青的性能优于重交通石油沥青。

用复合石油沥青铺筑的沥青路面，比AH-90重交通石油沥青路面对汽车行驶有较高的抗滑性和抗疲劳能力，在高温条件下，能与矿物填料拌和而不会破坏其结构，且具有不泛油等优点，这对于寒冷地区处理湿矿料具有重要的意义。

4聚合物沥青用复合石油沥青

聚合物沥青是由沥青和聚合物共混而成，也称为聚合物改性沥青[2]。由于在沥青中添加了聚合物，使得沥青的高温性能和低温抗裂性能大大提高。在聚合物沥青中，基准沥青最好选用复合石油沥青。因在聚合物网络中填充的沥青材料必须含有较多的油分，只有基准沥青中油分较多时，基准沥青才有较大的塑性和变形性，其聚合物沥青才能显示出较大的弹性和韧性。如果沥青中含有的油分较少，沥青在低温时很脆，其聚合物沥青在低温时仍然很脆，其弹性、韧性和抗变形能力也很差。所以，在聚合物沥青中，应多选用复合石油沥青。

复合石油沥青的组分中一般富集了高沸点的结晶态芳烃，该结晶态的芳烃能有效地将热塑性体系粘结起来，可在低温时提高复合石油沥青的弹性。在低于75 ℃时，复合石油沥青的黏度比普通石油沥青的黏度要高；高于75 ℃时，黏度相对普通石油沥青要低，黏度的温度敏感性较小，且稳定性较好。此种复合石油沥青用于铺筑路面或构建建筑材料，在炎热的夏季，可以有较高的抗变形能力，且在寒冷的冬季也易操作使用[3]。其中应用最多的为热塑性SBS石油沥青，在建筑上多用来制造SBS沥青防水卷材。要求耐热度为90 ℃(Ⅰ型)和105 ℃(Ⅱ型)，而耐低温为-18 ℃±2 ℃和-25 ℃±2 ℃，绕Φ30 mm圆棒不开裂。SBS石油沥青的软化点在105 ℃(Ⅰ型)和115 ℃(Ⅱ型)才能满足耐热度需要。表3为SBS石油沥青(含14 %的SBS)的针入度与低温柔性的关系。

表3　SBS石油沥青的低温柔性与针入度 1)

从表3中可以看出，SBS石油沥青的针入度越大，其低温柔韧性越好，选用的基准石油沥青的针入度必须要大，才能保证低温柔性。目前，在道路铺筑方面，多采用AH-70和AH-90重交通石油沥青与SBS热塑性橡胶共混的聚合物沥青，而较少采用复合石油沥青。

5结语

复合石油沥青综合了石油沥青和其他沥青的优点，与单一石油沥青相比，温度使用范围大，低温柔韧性好，抗裂性好，耐热度相对较高，可用于建筑防水和道路铺面，尤其是用于聚合物沥青和高速公路的面层沥青。复合沥青SBS改性后，既提高了路用沥青的软化点，也能解决沥青的低温脆性。

参考文献：

[1] 刘尚乐.石油沥青及其在建筑中应用[M].北京：中国建筑工业出版社，1987.

[2] 刘尚乐.乳化沥青及其在道路、建筑工程中的应用[M].北京：中国建材工业出版社，2008.

[3] 刘尚乐.聚合物沥青及其建筑防水材料[M].北京：中国建材工业出版社，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

(编辑盛晋生)