煤焦油沥青深加工利用综述
引言
煤焦油沥青(又称煤沥青)是煤焦油加工过程中分离出的大宗产品,随蒸馏条件的不同,其产率一般为50 % ～60 %。由于具有稳定的性能,煤沥青在炼钢、炼铝、耐火材料、碳素工业及筑路、建材等行业日益得到广泛的应用。
我国目前潜在的煤沥青资源在200万t /a 左右,其加工利用水平和效益对整个煤焦油加工来说至关重要。国内许多煤焦油加工企业,沥青基本不再加工,其价格常低于原料焦油,造成煤焦油加工企业效益不佳甚至于亏损,可见如何对煤沥青进行必要的深加工,提高沥青产品的附加值是煤焦油加工中的一个重要问题。煤沥青的主要产品有沥青焦、针状焦、碳纤维、涂料、浸渍剂沥青、粘结剂沥青等。广泛用于普通电极、炼铝阳极糊的骨料,高、超高功率电极骨料等方
面。
1 国外煤焦油沥青加工应用概况
目前煤焦油沥青在国外的主要用途有: ( 1)生产各种碳素电极的粘结剂和浸渍剂,即电极沥青,这一部分数量最大; ( 2)针状焦和碳纤维等高技术产品,产量不大,但附加值很高; ( 3)防水防腐料和筑路材料。
2沥青改质生产炼铝工业及碳素工业所用的浸渍剂沥青、粘结剂沥青国内外目前生产改质沥青工艺主要有氧化法、热聚合法(包括管式炉法和釜式法)、真空闪蒸法等。国内鞍山焦化耐火材料设计研究院( ACRE)成功地开发了釜式热聚合法生产改质沥青的工艺。
2. 1 浸渍剂沥青
利用煤焦油沥青研制电极浸渍剂沥青的关键是降低喹啉不溶物( QI)含量。我国浸渍剂沥青尚无专门生产线,目前炼铝和碳素工业所用的浸渍剂大都是用焦化行业生产的煤焦油中温沥青。这种沥青的QI含量较高,一般在10 % 左右,使用时QI会在碳素制品孔隙入口处形成不渗透滤饼而降低沥青浸入率,影响浸渍效果。为此,日本专门研究了QI < 0.1 % 的电极浸渍沥青,并已投入工业化生产,国内有关碳素厂也迫切希望得到这种电极浸渍沥青;此外,
如果将煤沥青作为生产针状焦的原料使用,也要求将其中QI分离掉,因此这种
低QI改质沥青国内市场及出口前景看好。
制备C/C复合、高强、高密材料也都需进行浸渍处理,目前我国大部分厂家使用中温煤焦油沥青或改质煤焦油沥青做浸渍剂,这些沥青除原生QI含量较高外,产碳率也较低,增加了浸渍的难度,特别是对于航空航天工业中的高性能材料,一般的浸渍沥青使用效果不能令人满意。国外六七十年代研究开发了高产碳沥青浸渍剂,由于主要用于军备竞赛的武器设备,其技术严格保密,鲜有文献报道。随着国防建设和高品位民用材料的发展,开发高产碳沥青浸渍剂已成为当务之急。
2. 2 粘结剂沥青
在碳素制品生产中,沥青是不可缺少的粘结剂,尤其是在电极生产过程中用于使粉状固体料粘结成型的粘结剂的好坏对电极质量起着至关重要的作用。随着炼铝工业和钢铁工业的发展,铝厂对阳极糊和钢厂对石墨电极的要求越来越高,因此提高粘结剂沥青的质量十分重要。国内许多碳素厂所使用的粘结剂为焦化厂煤焦油蒸馏过程中产生的中温沥青,其最大的缺陷是甲苯不溶物含量和结焦值两项指标太低。要满足碳素制品的密度、导电性、强度等指标的要求,这两项指标必须加以提高,甲苯不溶物含量要求大于26 % ,结焦值要求大于50 % 。这是因为,甲苯不溶物是沥青中分子量比较大的那一部分,是由多环芳烃组成的多环或杂环化合物,具有较强的粘结能力且其粘结具有较宽的温度范围;又因为
其氢碳比小,在焙烧过程中产生的气泡少,残炭率高(即结焦值大) ,因而焙烧产品致密、强度高、导电性好。生产改质沥青比较成熟的方法有氧化法或热聚
合法(原理如前所述) ,这两种工艺均不复杂,投资不多,且改质后的沥青甲苯不溶物含量和结焦值两项指标比中温沥青高得多,可以达到碳素制品对粘结
剂的要求。
3 筑路用煤焦油沥青
3. 1 国外煤沥青改质为铺路沥青技术的发展概况早在20世纪初,在德国开发了煤沥青改质为铺路材料的技术,起初科学家将煤中温沥青回配焦油得筑路焦油,再添加少量石油沥青( 10 %～15 % )以改善其性能。其后开发了煤- 石油基混合沥青,与以前不同的是以石油沥青为基料,掺加少量煤沥青,以
改善石油沥青的性能。英国从1963年开始生产这种以石油沥青为主要成分的混
合沥青,用于铺设最高负荷的公路,并于1973年为这种混合沥青制定了国
家标准。70年代以来,德国、瑞士、法国、波兰等许多国家也先后开始生产和使用这种混合沥青作铺路材料。混合沥青中石油沥青的比例各国规定有所不同, 一般在65 %～85 % 。
混合沥青的芳香度较高,针入度和延展度可与100号石油沥青媲美,热敏性好,筑路性能(如施工温度低、路面抗变形强、抗磨性高,行车比较安全,使用
寿命长)比两种源沥青都好。生产混合沥青比较典型的公司如德国的吕特格公司,从1983年开始生产混合沥青,商品名叫碳沥青CB70,是由25 %经高沸点
蒽油软化(增塑)的煤沥青和75 %的石油沥青B80配制而成,德国用这种沥青自1982 ～1986年期间铺筑了72条路段,总面积90万m 2 ,并且是在比常规混合料较低的施工温度下( 110 ℃～140 ℃)铺设的,经过长时间的使用表明,路面的抗变形性能强,抗磨性好,粗糙性好,能增加行车安全,特别是雨天。由上可见,在国外混合沥青铺路材料已有多年的生产与公路应用的实际经验,并且这种材料可用于包括高速公路在内的高等级公路建设,足以表明煤沥青和石油沥青共混作为石油沥青改性的重要途径之一是有发展前途的。
近年来,美国开发了一种新的筑路焦油,这种工艺的核心是在煤沥青中加一些高分子聚合物(天然橡胶、聚氯乙烯、环氧树脂) ,这些高分子化合物与煤
沥青结合得很好,使煤沥青的延展度变高,从而大大提高煤沥青的筑路性能,但这些高分子化合物的价格相对较高,只能生产高负荷的高等级公路如机场
路面等。
3. 2 国内煤沥青改质为铺路沥青技术的发展概况
在我国,煤沥青改质为铺路沥青特别是高等级公路路面用沥青的研究还刚刚开始。山东矿业学院研究了单纯煤中温沥青( 75 % )再添加一些工业废弃
物改质为铺路材料的可能性。研究结果表明,煤沥青改质后筑路性能有了较大改善,其性质基本符合60号石油沥青的质量指标,接近100号石油沥青的质
量指标。大连理工大学在辽宁省科学技术基金的资助下也进行了混合沥青试验研究,他们以辽河油田环烷基石油沥青和鞍钢化工总厂中温煤沥青的混合
沥青为原料进行实验,初步得出以下结果: 1)两种原料在一定范围内可以相互混溶得到均一并稳定的混合沥青,为使混合沥青在贮运条件下保持液态胶体体系
平衡需添加某些树脂类物质作稳定剂; 2)混合沥青对碎石特别是酸性碎石的粘附力高于石油沥青; 3)混合沥青的动力粘度随温度变化的特征比原油沥青更为有利;
4)混合沥青样品PA3(针度编号（90)、PA4(针度编号70)同国外同类产品比较,多项指标接近波兰和德国的水平。但国内还未发现煤沥青改质为优质铺路材料用于实际路面铺设的报道,有些技术问题和放大实验还需认真解决。煤沥青改质为铺路沥青的研究还有很多工作要做,突出的问题表现在以下几个方面: 1)我国的石油沥青是环烷基或石蜡沥青,资源也比较缺乏,大规模地生产以石油沥青为主要原料的混合沥青铺路材料还不具备现实条件。而且在制备混合沥青时也不是所有的石油沥青都能与煤沥青混合制得铺路材料,对沥青改质用添加剂也有较高的要求; 2)煤沥青改质机理、煤沥青改质后的结构还未获得系统研究,已
经制约了煤沥青改质为铺路沥青技术的进一步提高; 3)对煤沥青改质用添加剂,特别是工业废弃物添加剂的改质机理需进一步研究; 4)对环境的影响应
列科研专题进行研讨。
4 涂料
4. 1 环氧煤沥青涂料
利用煤沥青改性环氧树脂制成的环氧煤沥青,综合了煤焦油沥青和环氧树脂的优点,得到耐酸、耐碱、耐水、耐溶剂、耐油和附着性、保色性、热稳定性、电绝缘性良好的涂层。该涂料是60年代出现的一种防腐涂料,美国匹兹堡化学公司首先获得专利( USP2765288)。随着环氧树脂产量的增大,该涂料
在美国、日本、法国获得迅速发展,已占环氧树脂涂料的一半。应用领域包括码头、港口、采油平台、矿井下的金属构筑物、油轮的油水舱、埋地管道(石油管道、水管道、天然气管道)、化工建筑及设备、贮池、气柜、凉水塔、污水处理厂PPA池防腐、制氢车间氢气贮罐、橡胶污水大型曝气池防腐等。
环氧煤沥青涂料配方中的组分及其作用:环氧树脂: 是环氧煤沥青的主要成膜物质,具有粘结力强、收缩率小、稳定性好、强度高、韧性好、化
学稳定性能好等优点。煤沥青: 耐水、耐潮、防霉、耐氧化氮、二氧化碳、
氯气、对盐酸和其它稀酸、稀碱均有一定的抵抗作用。沥青中含有芳香族化合物越多,它和环氧树脂湿溶性越好。
煤焦油: 在环氧煤沥青涂料中加入煤焦油目的是防止沥青漆龟裂、增强韧性和附
着力。使用时煤焦油要加热熬制以驱除水分和杂质,加热温度150 ℃～
160 ℃。
熟桐油: 使漆膜耐光、耐碱、耐油、耐电压、抗水。
填料: 又称体质颜料,可增加漆膜厚度,降低成本,改善涂料和漆膜性能。用作填料的物质有滑石粉、锌铬黄、云母、氧化铁红等。
国际上普遍认为,环氧煤沥青涂料是地下钢结构件最理想的防腐涂层,国内在建的各项重点工程都离不开环氧煤沥青涂料。沧化TDI工程埋地钢管在开始设计时,做加强防腐层,后变更为环氧煤沥青特强级防腐,说明环氧煤沥青涂料特强级防腐已在现代化工建设中受到重视。
我国煤焦油资源十分丰富,由于回收加工工艺落后,大量宝贵资源被浪费。用于制造高附加值的重防腐涂料仍不失为一条利国利民的途径。
4. 2 无溶剂环氧煤沥青防腐涂料
环氧煤沥青涂料存在着固化时间长、涂层易出现针孔、施工工序复杂、涂膜厚度薄等缺点。为此,国内在环氧煤沥青涂料基础上开发了无溶剂环氧煤沥
青涂料。该涂料不含溶剂,涂层无针孔缺陷,膜厚可达0. 35mm以上,无需缠绕玻璃布、大大简化施工工序,符合涂料发展的趋势。无溶剂环氧煤沥青涂料是由环氧树脂、煤焦油沥青、填料,助剂、固化剂等组成。其中,环氧树脂、煤焦油沥青是基料;惰性填料能提高涂层的机械性能、防腐性和附着力,也是影响涂层致密性的关键性因素之一;助剂是无溶剂环氧煤沥青涂料不可缺少的组分,一般采用固化促进剂、表面活性剂和增塑剂
4. 3 煤沥青冷涂涂料
目前许多铸管厂采用煤沥青作为防腐防锈涂料大都用热涂法,即在铸管铸造结束后,未冷却之前( 140 ℃左右)趁热涂上一层煤沥青。热涂法存在环境污染严重、浪费大、涂层不均匀、干燥慢等问题。针对以上问题,国内有关科研院所对生产工艺进行改进,将传统的热涂法改为冷涂法。冷涂涂料配方: 煤沥青100份,添加剂 5 ～10份,有机溶剂A(含脂肪烃的溶剂) 20份,有机溶剂B含芳香烃的溶剂) 10 ～15份。添加剂的加入具有防腐及催干两种功能;混合有机溶剂的加入使涂料易涂刷,干燥快。
生产工艺: 取煤焦油沥青100份,加入 5 ～10份添加剂,加热到110 ℃开始
起泡沫,减小火量,开动搅拌机,搅拌,除去其中的水蒸气,然后慢慢加热到250 ℃～260 ℃,恒温30min,冷却到150 ℃加入有机溶剂A,不断搅拌,当温度冷却到90 ℃～95 ℃时,可慢慢加入有机溶剂B,继续搅拌均匀,冷却后装罐。使用冷涂涂料涂刷后的工件,遮盖力良好,对金属无腐蚀,涂层具有良好的防潮、防腐、防锈功能,在威宁市铸管厂等厂家使用,环境污染小,克服了热涂法许多缺点。
5 煤沥青针状焦
针状焦即为石墨化程度较高的沥青焦,高温处理后易于全部石墨化,其外观有金属光泽,在显微镜下可看到流态形条纹,细粉碎时呈针状微粒子;而普通焦炭为无定型暗色海棉状组织,粉碎时呈不规则粉末粒子。针状焦分为油系(以石油馏分为原料)和煤系(以煤焦油馏分为原料)两种,功用相同。针状焦主要用于制造超高功率电极和特种碳素制品,是发展电炉炼钢新技术的重要材料。要想得到比较好的针状焦必须具备下列条件:( 1)原料沥青容易形成平面结构的芳环大分子,而不形成立体结构的分子; ( 2)沥青中有相当数量的C-H键存在; ( 3)炭化过程中分子缩聚的速度不能太快,就是说,在固化之前,分子的缩聚和分子的移动,排列能够配合良好。这就要求必须对原料沥青进行化学改质或热处理改质。5. 1 针状焦生产技术的发展
煤系针状焦的制取方法有多种,有代表性的方法为蒸馏法、离心法、溶剂法、M-L 法、改质法。其中溶剂法在日本已工业化生产;我国采用改质法工艺
也已建起2万t /a装置,但目前产品质量还不过关。
5. 2 针状焦生产厂家分布
目前,国外生产针状焦的厂家有: 美国大陆石油公司、美国大湖碳素公司、日本兴亚石油公司、日本三菱化成( 30kt /a煤沥青针状焦)、日铁化学户火田工厂( 50kt /a煤沥青针状焦);此外,美国联合碳化物公司、壳牌公司和俄罗斯也生产针状焦。我国针状焦生产厂家有: 锦州石化针状焦生产厂( 35kt /a石油系针状焦)、鞍山沿海化工有限公司( 20kt /a煤沥青针状焦)。
5. 3 我国针状焦生产的发展前景
针状焦是高功率或超高功率电炉炼钢导电电极的主要原料,采用高功率或超高功率电炉炼钢,可使冶炼时间缩短30 %～50 %、节电10 %～20 %以上,
经济效益十分明显。1997年全世界针状焦生产能力约900kt～1 000kt (其中煤系针状焦生产能力约100kt) ,产量约为800kt (其中煤系针状焦产量约
70kt); 全世界石墨电极消耗针状焦750kt～800kt。我国1995年石墨电极产量215kt, 1996年231kt,1997年244kt(其中超高功率电极仅为5. 5kt,高功
率电极为58kt)。我国每年还进口超高功率电极6kt～9kt。
目前我国碳素行业已基本掌握了超高功率电极生产制造技术,但其原料针状焦却主要依赖进口。随·16 ·煤化工2001年第1期着国家禁止重复建设项目政策的逐步实施,一批中小型电炉冶炼技术项目将被取消,超高功率电炉冶炼技术将会成为各电炉炼钢企业和有色金属冶炼企业提高经济效益的唯一途径。国内超高功率电极的需求将逐步增大,针状焦的市场必将趋于活跃。我国的针状焦生产技术尚处于工业性试验阶段,因此,应加紧技术攻关尽快生产出高质量的针状焦,以推动我国电炉冶炼行业的技术进步。
6小结
6. 1 用浸渍剂沥青对碳素制品进行浸渍处理,可显著提高碳素制品诸多性能;粘结剂沥青质量好坏对铝厂阳极糊和钢厂的石墨电极的质量至关重要。浸渍剂沥青、粘结剂沥青的技术进步将对碳素工业、炼铝工业、钢铁工业的发展起到巨大推动作用。
6 2 针状焦、碳纤维是两种重要的煤沥青高附加值产品。国内在技术开发、工业化生产等诸多方面与国外(尤其是日本)存在相当大差距。应进一步加大科研开发、工业化推广力度。
6. 3 沥青改质为筑路油,国外已有多年生产与公路应用的实际经验;国内一些高校及科研院所近年来也在进行这方面的研究工作。由于全球环保标准日趋严格,因此应对煤焦油沥青用于铺路造成的对水和大气的污染有所考虑,以免走弯路。
主要参考文献:
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Working for the Construction of Coal
Direct Liquefaction Plant
Wu Chunlai
( Beijing Research Institute of
Coal Chemistry, China Coal Research Institute)
Abstract The coal liquefaction technology and the fea- sibility study status of Yunnan Xianfeng brown coal and Shenhua bituminous coal liquefaction plant are introduced . The significance of both projects to large- scale develop- ment of the western region is also analyzed in this paper. Key words coal liquefaction, demonstration plant, fea- sibility study
Review on Thermal Plasma Pyrolysis of Coal
Dai Xiaoyan Yang Jianhua
(College of Chemical Engineering,
Si Chuan University 610065)
Abstract In this paper, the cause, the application per- spective and the importance of thermal plasma pyrolysis of coal were dealt with , the research progress was analyzed , the future research direction was discussed.
Key words thermal plasma, pyrolysis, coal Development of Coal Gasification Teachnology and
Its Application in IGCC
Zhang Dongliang
(North- west Institute of Chemical Industry 710600)
Xu Shisen
( The thermal Institute of National Power )
Abstract The paper reviews the development course
of the coal gasification and the technical feature of varivous gasification process , some suggestions on the choice of coal gasification process about the China 's first IGCC demonstra- tion facilities are also put forward.
Key words coal gasification, IGCC, application
Further Processing of Coal Tar Pitch
Wang Yonglin
( Shanxi Aluminiun - making Plant 043300)
Abstract Further Processing of coal tar pitch to raise
the additional value is one of key subjects in coal tar pro- cessing . This paper discusses the present situation of coal tar pitch derived products such as modified pitch, paving pitch, coatings , carbon fiber , needle - coke .
Key words coal tar pitch, modified pitch, paving pitch, coatings , carbon fiber , needle - coke
DME Synthesized from Coal- based Syngas
——The Study of Mass- transfer in
DME Absorption
Xie Hongjuan Niu Yuqin
( Institute of Coal Chemistry, Chinese)
Academy of Sciences , Taiyuan 030001)
Abstract During the DM E absorption by means of solvent, the effect of operation conditions including pres- sure, temperature, linear velocity of empty column, DM E content of the inlet gas and rate of gas to liquid( G /L) on DM E volumetric gas-side mass transfer coefficient ( Kya) were investigated . The results indicated that the Kya value increased with the increasing of pressure, linear velocity of empty column , DME content of the inlet gas ; the Kya value
decreased with increasing of temperature and G /L.
Key words absorption , volumetric mass transfer coef- ficients, dimethyl ether
Recent Study on Gas Pressure Drop of
the Rotating Packed Bed
Xie Guoyong Liu Youzhi Zhang Yanhui
( Department of Chemical Engineering, North China Institute of Technology 030051)
Abstract This paper briefly introduces the operation principle and the sturcture of the rotating packed bed
( RPB ). The theoretical and experimental study on gas Pres- sure drop of RPB are mainly discussed. The effect of rota- tional speed and gas flux upon gas pressure drop are further analyzed.
Key words rotating packed bed ( RPM ), centrifugal force, mass transfer, pressure drop
Study on GC- MS Simulated Distillation of
Coal Tar
Zhang Yugui Li Fan Xie Kechang Wen Peng
( Shanxi Key Lab of Coal Science and Technolog y
---------------------------------------------------------------最新资料推荐------------------------------------------------------ 国内外沥青发展现状 国内外沥青加工的现状沥青(包括石油沥青、煤沥青、天然沥青亦含煤焦油)来源广泛，现已成为道路建筑、房屋建筑、水工建筑、化工建筑、防腐防湿、涂料工业以及炭石墨材料等领域的重要材料和原料。 国内外沥青加工情况如下： 中间相沥青基泡沫炭是由中间相沥青经过发泡、炭化和/或石墨化处理后获得的一种具有低密度、高强度、高导热、高导电、耐火、抗冲击性能的新型炭材料，由于它同时具有炭材料的耐酸碱性、特别低的热膨胀性能，使得这种材料在多种领域中具有广阔的应用前景。 如可以用于卫星、航天飞机等飞行器的防太阳辐射热转移系统;用于火箭发射台面的抗冲击和降低噪声材料;可以用于普通化工厂的大型热交换器(尤其是对于酸碱腐蚀严重的场合特别适用)，也可用于小至计算机 CPU 的排热器件;可用于小型飞机、赛车、赛艇、轮船等快速运行机动工具的端部，使它们在突发的撞击事故中受到保护;也可以用于飞机、轮船等的耐火门窗;还可以用于过滤材料和生物材料等等。 这种材料的优点还在于它的各种性质可以根据具体的应用调整，这在一定程度上可以大大缩减生产这种材料的费用。 因此，不论是在高附加值的航空航天方面，还是在其它高新科 1/ 4
技应用领域都具有十分诱人的应用前景。 SBS 是改善基质沥青高低生能最好的高分子材料之一。 当今，用SBS 作改性剂制作的改性沥青占所有改性沥青的 40%左右。 但它存在着 SBS 分散困难容易老化等特点，采用奥地利的Novophalt改性设备，也有设备磨损快，生产效率低的弊病。 乳化 SBS 改性沥青及其加工方法，属沥青改性及乳化加工技术领域，包括基质沥青，改性剂，由乳化剂加水配制而成的乳化液，其特征在于所述的改性剂为固态高分子聚合物热塑性橡胶SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)，其在基质沥青中的加入量为基质沥青重量百分比的1-8％；所述的乳化液在基质沥青中的加入量为基质沥青重量百分比的 50-100％。 其加工方法为先将固态 SBS 投入沥青中制得改性沥青。 再将改性沥青和乳化液同步输入乳化机乳化，制得乳化 SBS 改性沥青。 焦油沥青约占焦油的 50－60%，因而沥青的利用及升值成为焦油加工的一个重要的课题。 将焦油沥青造球后作为耐火材料的粘合剂，解决了原沥青粘合剂添加困难，混合不匀，耐火材料质量不好的问题炭沥青（Carbobitumen 缩写 CB），或煤－石油沥青（Pitch-Asphalt，缩写 PA），是以石油沥青为基料与软化沥青按一定配比和在适宜条件下共混制成一种新型筑路粘结材料，称。
1 总则 1.0.1为贯彻“精心施工，质量第一”的针，保证沥青路面的施工质量，特制定本规。1.0.2 本规适用于各等级新建和改建公路的沥青路面工程。 1.0.3沥青路面施工必须符合环境和生态保护的规定。 1.0.4沥青路面施工必须有施工组织设计，并保证合理的施工工期。沥青路面不得在气温10℃(高速公路和一级公路)或5℃(其他等级公路)，以及雨天、路面潮湿的情况下施工。 1.0.5沥青面层宜连续施工，避免与可能污染沥青层的其他工序交叉干扰，以杜绝施工和运输污染。 1.0.6沥青路面施工应确保安全，有良好的劳动保护。沥青拌和厂应具备防火设施，配制和使用液体油沥青的全过程禁烟火。使用煤沥青时应采取措施防止工作人员吸入煤沥青或避免皮肤直接接触煤沥青造成身体伤害。 1.0.7沥青路面试验检测的实验室应通过认证，取得相应的资质，试验人员持证上岗，仪器设备必须检定合格。 1.0.8沥青路面工程应积极采用经试验和实践证明有效的新技术、新材料、新工艺。 1.0.9沥青路面施工除应符合本规外，尚应符合颁布的现行有关标准、规的规定。特殊地质条件和地区的沥青路面工程，可根据实际情况，制订补充规定。各省、市、自治区或工程建设单位可根据具体情况，制订相应的技术指南，但技术要求不宜低于本规的规定。
2 术语、符号、代号 2.1术语 2.1.1沥青结合料asphalt binder，asphalt cement 在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料(含添加的外掺剂、改性剂等)的总称。 2.1.2乳化沥青emulsified bitumen(英), asphalt emulsion，emulsified asphalt(美) 油沥青与水在乳化剂、稳定剂等的作用下经乳化加工制得的均匀的沥青产品，也称沥青乳液。 2.1.3液体沥青liquid bitumen(英), cutback asphalt(美) 用汽油、煤油、柴油等溶剂将油沥青稀释而成的沥青产品，也称轻制沥青或稀释沥青。 2.1.4改性沥青modified bitumen(英) , modified asphalt cement(美) 掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、天然沥青、磨细的橡胶粉或者其他材料等外掺剂（改性剂），使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。 2.1.5 改性乳化沥青modified emulsified bitumen (英), modified asphalt emulsion(美) 在制作乳化沥青的过程中同时加入聚合物胶乳，或将聚合物胶乳与乳化沥青成品混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青产品。 2.1.6 天然沥青natural bitumen (英)natural asphalt(美) 油在自然界长期受地壳挤压、变化，并与空气、水接触逐渐变化而形成的、以天然状态存在的油沥青，其中常混有一定比例的矿物质。按形成的环境可以分为湖沥青、岩沥青、海底沥青、油页岩等。 2.1.7透层prime coat 为使沥青面层与非沥青材料基层结合良好，在基层上喷洒液体油沥青、乳化沥青、煤沥青而形成的透入基层表面一定深度的薄层。 2.1.8粘层tack coat 为加强路面沥青层与沥青层之间、沥青层与水泥混凝土路面之间的粘结而洒布的沥青材料薄层。 2.1.9封层seal coat 为封闭表面空隙、防止水分侵入而在沥青面层或基层上铺筑的有一定厚度的沥青混合料薄层。铺筑在沥青面层表面的称为上封层，铺筑在沥青面层下面、基层表面的称为下封层。 2.1.10稀浆封层slurry seal 用适当级配的屑或砂、填料（水泥、灰、粉煤灰、粉等）与乳化沥青、外掺剂和水，按一定比例拌和而成的流动状态的沥青混合料，将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层。 2.1.11微表处micro-surfacing 用适当级配的屑或砂、填料（水泥、灰、粉煤灰、粉等）采用聚合物改性乳化沥青、外掺剂和水，按一定比例拌和而成的流动状态的沥青混合料，将其均匀地摊铺在路面上形成的沥青封层。
沥青混合料及其力学性能分析 摘要：目前我国高等级公路主要采用沥青路面结构形式，沥青混合料性能的好 坏直接影响到公路的服务功能和使用年限。现代重载交通要求沥青混合料具有优 良的高温稳定性和其它性能；为提高沥青混合料的性能、实现混合料性能的优化，近年来先后出现了大量的新材料和新理论。本文首先对沥青混合料的级配构成原 理进行了分析，其次对其力学性能做出了分析。 关键词：沥青混合料力学性能级配构成 1引言 随着生产力的发展，现代道路工程的特点反映出愈来愈鲜明的功能化。为了 满足日趋复杂、高效的现代化生产过程和日益上涨的生活水平所提出的各种功能 要求，道路工程的使命愈来愈艰难。从这个意义上看，现代道路工程面临着一场 革命作为道路工程中广泛使用的一种复合材料，沥青混合料是由沥青、矿粉、集料、等多种具有不同力学特性、不同几何形状尺寸的材料所构成的具有多相结构 的非各向同性材料。本文主要对沥青混合料及其力学性能进行了研究，希望能够 为沥青混合料的技术发展提供帮助。 2新型沥青混合料的级配构成原理分析 2.1沥青玛蹄脂碎石混合料（SMA） 沥青玛蹄脂碎石（简称SMA）是一种由沥青、矿粉及纤维稳定剂组成的沥青 玛蹄脂混合料填充于间断级配的矿料骨架中所形成的沥青混合料。其4.75mm以 上的集料含量在70%-80%左右，同时小于0.075mm的填料含量通常达到10%，而0.6-4.75mm的颗粒通常仅有10%左右，而AC-I型混合料的0.6-4.75mm的颗粒通 常达30%。因此SMA混合料是典型的由填料填充在粗集料形成的骨架空隙中形成的骨架密实结构。 2.2多碎石沥青混凝土（SAC） 多碎石沥青混凝土（SAC；）是由我国沙庆林院士于1988年提出的一种沥青 混凝土结构形式。其定义为；4.75mm以上的碎石含量占主要部分的密实级配沥 青混凝土。 SAC是在总结我国传统的工型和II型沥青混凝土的有缺点的基础上提出的。 我国传统的工型沥青混凝土空隙率为设计3-6%，因此耐久性好、透水性小，但表面构造深度较小；同时由于细集料试用较多，粗集料悬浮于沥青和细集料所组成 的密实体系中，因此混合料的稳定性随温度的增加下降明显，从而易出现车辙等 病害。 2.3大粒径沥青混凝土（LSAM） 根据以有的研究成果，LSAM的的典型特点是颗粒尺寸大、粗集料含量高、粗集料接触程度高和主骨架稳定性高。LSAM中粗集料的排列特征和级配对混合料 的体积特征有着较大的影响，甚至起着决定性的作用，也即粗集料间必须充分形 成石一石接触的骨架特征。对于LSAM的骨架特征有两个重要指标；骨架稳定度 和骨架接触度。 2.4SuperPAVE沥青混合料 SuperPAVE推荐的级配采用了0.45次方级配图，此级配图是以Fuller最大密 实度理论（n=0.45）为基础，即此图的对角线即为最大密实度线，级配曲线越靠 近对角线，混合料的密实度越大。为便于级配的选择和创新，SuperPAVE摒弃了 传统的对各个筛孔的通过率都严格控制的方法，而改为仅对关键筛孔（如公称最
改性沥青的研究进展 黄 彬,马丽萍,许文娟 (昆明理工大学环境科学与工程学院,昆明650093) 摘要 为了得到性能更优良的改性沥青,越来越多的材料被用作改性沥青改性剂,同时新的评价标准和方法及其他领域的新化学分析方法也被用来更完整准确地评价改性沥青的性能。总结了国内外改性沥青的研究现状及进展,从改性机理、性能影响因素及评价方法等方面来介绍各种改性沥青的概况,并概述了改性沥青的发展方向。 关键词 改性沥青 改性剂 机理 发展Rsearch Development of Modif ied Asphalt HUAN G Bin ,MA Liping ,XU Wenjuan (Faculty of Environmental Science and Engineering ,Kunming University of Science and Technology ,Kunming 650093) Abstract More materials ,as modifier ,are used to improve the properties of modified asphalt.Besides ,the new evaluation standards and methods ,new chemical analysis methods are used to evaluate the properties more com 2pletely and accurately.The situation and development of modified asphalt research at home and abroad are summa 2rized.From the aspcts of modification mechanism ,influencing factors and evaluation methods ,various modified as 2phalts are introduced ,and the development trend of modified asphalt technology is illustrated in the paper. K ey w ords modified asphalt ,modifier ,mechanism ,development 黄彬:女,1986年生,硕士研究生,主要研究方向为固体废物资源化 E 2mail :binbin_huang @https://www.doczj.com/doc/9d19093463.html, 马丽萍:女,1966年生,教 授,主要研究方向为工业废气污染控制、固废综合开发利用 E 2mail :lipingma22@https://www.doczj.com/doc/9d19093463.html, 0 前言 普通道路沥青由于自身的组成和结构决定了其感温性能差,弹性和抗老化性能差,高温易流淌,低温易脆裂。而且在过去的10年中,车轴负荷增加、车流量增加、气候条件恶劣,难以满足高级公路的使用要求,必须对其改性以改善使用性能。在沥青或沥青混合料中加入天然或合成的有机或无机材料,熔融或分散在沥青中与沥青发生反应或裹覆在沥青集料表面,可以改善或提高沥青路面性能。 1 改性沥青的分类 在沥青的改性材料中,高分子聚合物是应用最广泛、研究最集中的一种。其他改性材料还有两大类:矿物质填料和添加剂。矿物质填料,如硅藻土、石灰、水泥、炭黑、硫磺、木质素、石棉和炭棉等,对沥青进行物理改性,可提高沥青抗磨耗性、内聚力和耐候性。添加剂,包括抗氧化剂和抗剥落剂,如有机酸皂、胺型或酚型抗氧化剂或阴、阳离子型或非离子型表面活性剂,可提高沥青粘附性、耐老化或抗氧化能力。聚合物改性沥青(PMA 、PMB ),按照改性剂的不同一般可分为3类:①热塑性橡胶类,即热塑性弹性体,主要是嵌段共聚物,如SBS 、SIS 、SE/BS ,是目前世界上最为普遍使用的道路沥青改性剂,并以SBS 最多;②橡胶类,如NR 、SBR 、CR 、BR 、IR 、EP 2DM 、IIR 、SIR 及SR 等,以胶乳形式使用,其中SBR 应用最为广泛;③树脂类,如EVA 、PE 、PVC 、PP 及PS 。 2 各种改性沥青及其发展现状 通过SCI 和EI 分别检索近15年来改性沥青在交通、建筑、材料、能源及环境等学科方面研究的文献情况,检索结果如图1、图2及表1、表2所示。根据表1、表2数据和图1、图2情况可以看出,近几年国内外对改性沥青的研究越来越多,尤其以SBS 和胶粉最为突出,出现了多种新型改性剂。下面 将分别介绍各种改性沥青及其发展现状。 图1 SCI 检索统计表 Fig.1 SCI search results 2.1 矿物质材料改性沥青 矿物质材料作改性剂的研究较少,主要为硅藻土、纳米 碳酸钙、矿渣粉、白炭黑等,可与基质沥青形成均匀、稳定的 共混体系以改善沥青性能[1] 。
沥青路面施工技术要点 为确保中心城区市政道路建设项目如期完工，保证沥青路面施工质量，根据国家规范、规程提出如下要求： 一、开工条件及注意事项 1、对沥青路面所有原材料进行送样送检，将所有材料的品种（品牌）、数量、产地报监理单位、建设单位，提供产品合格证及试验合格报告。 2、应由具备试验资质的单位根据现场所有材料进行配合比试验，报监理审批。 3、配合比确定后，施工过程中不得随意更改，由建设单位、监理单位指派专人对拌合楼进行值守，并锁定油石比及出料温度，严格控制施工质量。 4、马歇尔试验等由市质安监站检测。 二、执行标准、规范 1、JTG F40-2004 《公路沥青路面施工技术规范》 2、JTG D50-2006 《公路沥青路面设计规范》 3、CJJ 1-2008 《城镇道路工程施工与质量验收规范》 4、GB50092-96 《沥青路面施工及验收规范》 5、JTG 052-2000 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 三、施工前的材料与设备检查 1、施工前必须检查各种材料的来源和质量。对购进的沥青、集料等重要材料，供货单位必须提交最新检测的正式试验报告。从国外进口的材料应提供该批材料的船运单。对首次使用的集料，应检查生产单位的生产条件、加工机械、覆盖层的清理情况。所有材料都应按规定取样检测。经质量认可后方可订货。 2、各种材料都必须在施工前以“批”为单位进行检查，不符合规范技术要求的材料不得进场。对各种矿料是以同一料源、同一次购入并运至生产现场的相同规格材料为一“批”；对沥青是指从同一来源、同一次购入且储入同一沥青罐的同一规格的沥青为一“批”。材料试样的取样数量与频度按现行试验规程的规定进行。 3、工程开始前，必须对材料的存放场地、防雨和排水措施进行确认，不符合规范要求时材料不得进场。进场的各种材料的来源、品种、质量应与提供的样品一致。不符要求的材料严禁使用。 4、使用成品改性沥青的工程，应要求供应商提供所使用的改性剂型号、基质沥青的质量检测报告。使用现场改性沥青的工程，应对试生产的改性沥青进行检测。质量不合格的不可使用。 5、施工前应对沥青拌和楼、摊铺机、压路机等各种施工机械和设备进行调试，对机械设备的配套情况、技术性能、传感器计量精度等进行认真检查、标定，并得到监理的认可。
改性沥青现状及发展前景 1、改性沥青应用现状 普通道路石油沥青，由于原油成分及炼制：工艺等原因，其含蜡量较高，导致其具有温度敏感性强，与石料的粘附性差，低温延度小等缺点。用其铺筑的沥青路面，夏季较软，易出现明显车辙壅包等病害；冬季较脆，易出现低温开裂等病害；混合料的抗疲劳性能，抗老化性能较差。同时，由于经济的快速发展，普通沥肯混合料已不能满足高等级道路和特殊地点的重交通，大轴载，快速安全运输的需要。 1．1 改性沥青的应用背景和现状 据相关资料，20世纪60年代以前，沥青路面仅用于城市道路和专用公路，沥青材料主要是煤沥青和用进口原油提炼的石油沥青。20世纪70年代前后，在全国范围内曾采用渣油吹氧稠化，掺配特立尼达(TLA)或阿尔巴尼亚稠沥青等改性的方法，提高结合料稠度，配制成200号沥青铺筑以表面处治为主的沥青面层。1985年国内开展 了沥青中掺丁苯，氯丁橡胶，废轮胎粉等改性沥青和掺金属皂等改善混合料性能的研究试验工作，取得了成功的经验。1992年NovophaltPE现场改性技术的引入，对改性沥青的推广应用起到了促进作用，使改性沥青从研究试验逐步发展到生产应用。 1．2影响改性沥青应用的因素 生产施工工艺在聚合物改性沥青的大规模应用中起到了关
键性的作用。无论是聚合物改性，物理改性还是采用不同的沥青加工工艺都会增加较大的工程成本，在国内经济不发达地区的应用会受到一定的制约。 2、改性沥青的研究现状 目前国内的研究重点在新的改性剂和沥青改性剂的加工工艺上还有一部分研究是面向工程应用的，即研究在沥青集料改性剂确定的情况下，找出合适的级配，最佳沥青用量和改性剂用量以满足实际工程的要求。我国研究改性沥青已有多年的历史，也取得了丰富的成果，但至今仍有两个问题没有很好地解决： (1)没有形成对改性沥青和改性性能统一的评价标准； (2)国内没有形成统一的研究体系。 改性沥青的研究是一项长期的复杂的系统工作，要想取得突破性成果必须综合各研究机构的优势，形成统一的研究体系，比如美国l987年～l992年的大型系统工程SHRP计划等等。而相对于国内，研究工作往往由各高等院校，科研院所独立完成，没有统一的研究规划，配套工作滞后。另外由于各部门的利益关系，沥青改性的关键技术往往是秘而不宣的，在一定程度上造成人财物的巨大浪费。 3、改性沥青的应用前景 由于普通沥青已不能适应现代化路面的要求，性能良好的改性沥青必将在高等级路面中起到越来越重要的作用 3．1 SBS改性沥青将获得更广泛的应用 研究表明，SBS改性的优越性突出表现在具有双向改性作用，
国外研究现状 早在1845年，英国就进行了往沥青中掺加橡胶以改善其性能的尝试，1901 年法国修筑了试验路段，1937年英国在波兰修筑了几段路面，1947年美国也采用合成橡胶粉和胶乳改性修筑路面，日本于1942年开始采用天然橡胶胶乳掺入沥青乳液中。1952年在东京，1945年北海道，都修筑了这种改性沥青的路段。以后，天然橡胶、合成橡胶或掺入乳胶的沥青于1960年左右就开始在日本其它地方的路面工程中使用，并且用量剧增。由此可见，在国外橡胶改性沥青已成为一种发展趋势。 从上世纪六、七十年代以来，美国、瑞典、英国、法国、比利时、澳大利亚、日本、南非、印度等国家先后开展了橡胶沥青和橡胶沥青混凝土的应用研究。 近20年来，美国、加拿大、韩国、日本等国成功的应用胶粉改性沥青修筑高速公路、高等级公路。 美国用废轮胎作为改性剂制造改性沥青用于修筑公路已经有了20年的历史。1982年~ 1986年间已试验铺筑210多个路段，共1.1万km，这种路面的热稳定性能和防冻性能都比较好，并可以减少维修费用。美国联邦法院在1991年颁布了在新修筑的沥青路上必须掺用20%的胶粉的立法，极大地促进了废旧胶粉的利用，橡胶粉改性沥青已在美国加州、佛罗里达州、俄亥俄州等广泛使用。据美国联邦统计局统计，到1997年废胶粉改性沥青已消耗了8000万t废轮胎。 德日耗200t废轮胎用于修筑公路、运动场及机场跑道。法国、比利时、奥地利在公路建设中亦广泛采用废胶粒、胶粉配料；俄罗斯伏尔加格勒公路交通部门将废轮胎粒用于铺设路面，可有效地预防冬季路面结冰而产生交通事故。他们的做法是在用沥青铺筑路面后，当沥青尚未干时在上面洒一层废轮胎胶粒。这样，冬季路面的冰块容易被压碎，车辆行驶就不会因为打滑而发生冲撞事件。为了减少车辆行驶时的噪音，英国在萨里郡交通繁忙的4条道路上用废轮胎胶粒铺设路面，测定胶粉配料路面与传统配料路面是否坚固耐用，如果结果令人满意，英国柯拉斯将获得这种方法的广泛使用权。据称，用这种方法可以使噪音减少70%。这种技术是将3mm粒径的废轮胎胶粉混入热沥青中并搅拌均匀，用量为沥青总量的3%。这种技术优点之一是胶粉粒取自于再回收利用的废旧轮胎，有利于环境保护。此外, 这些橡胶颗粒还具有吸收光线, 缓减强光刺眼的好处, 与传统的
沥青混凝土路面施工工艺流程及操作要点 1、施工工艺流程 施工准备→混合料拌→混合料运输→摊铺→碾压→接缝处理→开放交通→检验 1.2操作要点 1.2.1 施工准备 1) 根据批准的目标配合比对拌和机进行调试，确定各冷料仓的供料比例、进料速度。 2) 经检验，下承层各项指标均符合规范要求，即可进行普通沥青混合料路面的摊铺。 3) 沥青混合料改性添加剂沥青路面的施工，严禁在10℃以下以及雨天、路面潮湿的情况下施工。 4) 透层油宜采用高渗透性透层油，用量为1.0～1.2kg/m2(沥青含量50%)。 5) 粘层油宜采用SBS改性乳化沥青，应保证路面均匀满布粘层油，用量0.5～0.7 kg/m2(沥青含量50%)。 1.2.2实验室操作规定 所有操作规程完全按《JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行，有部分注意事项如下1)、混合料拌和注意事项： （1）按常规方法准备相应的各种集料、矿料、沥青；各种集料、矿料加热温度：180-195℃，基质沥青加 热温度155-165℃； （2）将加热后的集料倒入拌和锅中，加入按比例设计好的沥青混合料改性添加剂样品，干拌90s；再加入 （按级配设计最佳沥青用量的）设计好的沥青用量，一起湿拌90s；最后加入矿粉拌和90s； （3）用小铲将拌合好的混合料铲入容器内，进行简单的手工拌合，使混合料中各种粗细集料能均匀分布。 2)、马歇尔击实成型、车辙件成型及养护要求： （1）马歇尔击实成型温度170±5℃，车辙成型温度170±5℃； （2）在成型倒料时，请注意集料的均匀性，禁止直接倒入，应用小铲将混合料均匀沿试模由边至中铲入试 模内，然后按试验规程④进行夯实； （3）成型试件密度应符合马歇尔标准击实试样密度100±1%的要求； 一般情况下是先试压4次（8个来回），然后调转方向再压24次（48个来回）； （4）成型后，连同试模一起在常温条件下放置时间48h为宜； 备注： ①手工搅拌时请注意保持温度应不低于车辙或马歇尔试件成型温度； ②拌合时由于集料大小差别较大，机器拌完后大粒径的在拌合锅上面，为确保集料能均匀分布，请进行简 单拌合； ③指《JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程》。
改性沥青改性机理及其应用 与水泥混凝土路面相比，沥青混合料路面以其优良的性能在公路修筑中获得了广泛的应用，特别是在高等级路面中更足以沥青混合料路面为主。纵观沥青路面的发展历程，改性沥青得到了广泛的应用，而且这也是沥青混合料发展的必然趋势。 一．改性沥青的改性机理 普通道路沥青因其冬季易变硬发脆，夏季易变软流淌，其温度敏感性大，热稳定性和低温抗裂性差等缺点，易引起沥青路面严重车辙、拥包和开裂等破坏。在自然环境因素影响下，沥青路面老化严重、疲劳耐久性欠佳，导致其路用品质和使用年限很难达到预期的设计目标。研究表明，SBS是苯乙烯与丁二烯单体以丁基锂为引发剂，采用溶液聚合方法，制成的苯乙烯和丁二烯嵌段共聚物，在它的分子结构上具有软端和硬端，所以SBS兼有橡胶和塑料两种性能。物理共混——SBS微粒受到沥青组分中油分的作用发生溶胀而均匀分散在沥青中，SBS与沥青之间没有发生化学作用，只是一种分子间作用力；化学改性——加入添加剂使沥青和SBS之间发生加成、交联或接枝等化学反应，形成较强的共价键或离子键，改善沥青的化学性质。提出化学改性是提高SBS改性沥青路用性能的重要手段。SBS改性的优越性突出表现在具有双向改性作川，也就是使沥青软化点大幅度提高的同时，又使低温延度明显增加，感温性得到很大改善，而且弹性：恢复率特别大。所以理论上能极大地提高沥青混合料的整体性能。并且，根据改性沥青混合料的试验，车辙试验的动稳定度，冻融劈裂试验等指标也得出了SBS能大幅度提高沥青混合料性能的结果由于SBS改性沥青体现出其他改性剂无可比拟的优点，在将来较长的一段时间内国内改性沥青的发展方向应该以SBS作为主要方向。尤其是现在，SBS的价格比以前有了大幅度的降低，技术也已经成熟，非常有利于在国内广泛推广应用。 二．改性沥青的应用现状： 1．国内外SBS改性沥青的发展情况 （1）．发达国家SBS改性沥青在道路建设中的应用情况 SBS产品工业化生产始于20世纪60年代。1963年美国Philips石油公司首次用偶联法生产出线型SBS 共聚物，商品名Solprene。1965年美国Shell公司采用负离子聚合技术以三步顺序加料法开发出同类产品并实现工业化生产，商品名Kraton D。1967年荷兰Philips公司开发出星型SBS产品，1972年美国Shell 公司又开发出SBS的加氢产品（SEBS）。1980年，Firestone公司推出商品名为Streom的SBS产品，该产品的苯乙烯结合量为43%，产品有较高的熔融指数，主要用于塑料改性和热熔粘合剂。随后，日本的旭化成公司、意大利的Anic公司、比利时的Petrochim公司等出相继开发出SBS产品。目前世界上有美国、意大利、中国、中国台湾、比利时、法国、德国、日本、韩国等约12个国家和地区生产SBS产品。 北美和欧洲，SBS的最大应用领域是沥青改性，其次是粘合剂和鞋类。日本SBS主要用于聚合物改性和沥青改性。这些国家在公路建设中使用SBS进行沥青改性占SBS消费量的比例如下表。 消费领域北美西欧日本 沥青改性25% 44% 26% (2)．国内SBS改性沥青发展情况 我国从20世纪70年代中期开始对SBS进行研究开发，北京燕山石油化工公司研究院、兰州石油化工公司研究院、北京化工研究院、轻工业部制鞋所等单位均对SBS产品科研开发做了大量的工作。1984年4月燕山石化公司研究院千吨级SBS中试生产技术获得成功，随后又开发出万吨级成套工业技术。 1989年湖南岳阳巴陵石油化工公司合成橡胶厂采用燕山石化公司研究院的技术，建成国内第一套1万吨/年SBS生产装置，并于1990年全面投产，结束了我国SBS产品长期完全依赖进口的局面。1996年底，岳阳石油化工总厂将SBS装置生产能力扩建至3万吨/年，1998年又将装置生产能力扩建至5万吨/年。近年随着国内SBS市场的迅速扩大，2001年又再次将装置能力扩大到10万吨/年。北京燕山石化公
沥青混合料级配问题的分析 摘要：沥青混合料的级配是沥青路面施工过程中的重要环节。如何做好级配的管理工作，是提高沥青路面质量的关键。本文从级配要求、加工矿料要求、施工过程控制等多方面阐述控制好级配管理工作。 关键词：沥青混合料、级配、筛孔、矿料通过率。 一、前言 一个好的级配设计应该具有良好的使用性能，施工操作性好及变异性小、容易被压实，尤其是经得起车辆荷载的考验，确保沥青路面不过早产生损坏。工程上存在的一个普遍问题是施工使用的材料与配合比设计使用的材料不一致。导致混合料级配混乱，最终导致沥青混合料质量的下降，孔隙率、压实度均达不到设计的要求，造成路面破损过早出现。 二、级配问题分析及控制要求 从我省部分大中修公路养护检测中的级配数据情况看，大多数地区混合料抽提后的筛分的公称最大粒径、4.75mm、0.075mm基本符合要求，但是 2.36mm 筛孔的通过率则不是很理想，总的问题是2.36mm筛孔的通过率偏小，大致看来，问题并不大，4个重要的筛孔，只有2.36mm通过率存在一定问题。其实不然，综合整体的数据看，存在着一个共同的问题，那就是4.75mm以上的筛孔通过率普遍偏大，而且靠上限，4.75mm筛孔基本符合规范要求，4.75mm以下则通过率普遍偏小，而且靠下限。虽然曲线成S型，但是上限和下限的跨度过大，造成空隙率偏大。再在上述路段做渗水试验，几乎成了大孔隙排水式沥青混合料路面，这显然与沥青混凝土的路面的技术要求是不相符的。通车后，在车辆荷载的反复作用下，容易造成空隙被压缩，车辙变形等严重病害的过早出现。 如何实现沥青混合料的级配良好？首先严格执行规范的要求。由于它适用区域较广，适用于不同道路等级、不同气候条件、不同交通条件、不同层次等情况，所以这个范围已经规定的很宽。沥青混合料的矿料级配应符合工程规定的设计级配范围。密级配沥青混合料宜根据公路等级、气候及交通条件规范要求选择采用粗型(C型)或细型(F型)混合料，并在混合料矿料级配范围内确定工程设计级配范围，通常情况下工程设计级配范围不宜超出混合料矿料级配范围的要求。采用粗型(C型)或细型(F型)的混合料。对夏季温度高、高温持续时间长，重载交通多的路段，宜选用粗型密级配沥青混合料(AC-C型)，并取较高的设计空隙率。对冬季温度低、且低温持续时间长的地区，或者重载交通较少的路段，宜选用细型密级配沥青混合料(AC-F型)，并取较低的设计空隙率。 其次要重点控制关键的几个筛孔。沥青混合料矿料级配中公称最大粒径、
2011年第8期（总第210期） 黑龙江交通科技 HEILONGJIANG JIAOTONG KEJI No．8，2011（Sum No．210） 浅析沥青混合料的技术性能和标准 攸立准 （衡水公路工程总公司） 摘 要：在工程实践中，会出现各项性能要求之间的矛盾情况，有时会顾此失彼，因此在设计和施工过程中要因地制宜，抓住主要矛盾，深入细致地对各项性能指标的影响因素按照工艺施工阶段进行质量控制。下面简要对沥青混合料的技术性质和标准进行阐述。关键词：沥青混合料；技术性质；标准；要求中图分类号：U416.217 文献标识码：C 文章编号：1008－3383（2011）08－0069－01 收稿日期：2011－04－28 1高温稳定性 1.1车辙的形成机理及影响因素 （1）失稳型车辙 这类车辙是由于沥青路面结构层在车轮荷载作用下，内部材料流动，产生横向位移而发生，通称集中在轮迹处。 （2）结构型车辙 这类车辙是由于路面结构在交通荷载作用下产生整体 永久变形而形成， 主要是由于路基变形传递到面层而产生。（3）磨耗型车辙 由于沥青路面结构顶层的材料在车轮磨耗和自然环境匀 速下持续不断的损失而形成。分析以上原因， 影响沥青路面车辙的因素主要有集料、结合料、混合料类型、荷载、环境等。此 外，压实方法会直接影响混合料的内部结构，从而产生车辙。1.2混合料稳定性的评价方法 影响沥青混合料高温稳定性的主要因素有沥青的用量、沥青的粘度、矿料的级配、矿料的尺寸、形状等。提高路面的高温稳定性，可采用提高沥青混合料的粘结力和内摩擦阻力的方法，增加粗骨料含量可以提高沥青混合料的内摩阻力。适当提高沥青材料的粘度，控制沥青与矿料比值，严格控制 沥青用量，均能改善沥青混合料的粘结力。这样可以增强沥 青混合料的高温稳定性。 1.3沥青路面车辙的防治措施 对于失稳型车辙，可以通过以下方法减缓：确保沥青混合料中含有较高的经过破碎的集料；集料中要含有足够的矿粉；大尺寸集料要具有较好的表面纹理和粗糙度；集料级配中要含有足够的粗颗粒；沥青结合料要有足够的粘度；集料颗粒表面的沥青膜要具有足够厚度，确保沥青与集料间的粘聚力。 对于结构型车辙通过以下方法可以减缓：确保基层设计满足工程实践要求；基层材料满足规范要求，含有较多经破碎的颗粒；混合料内含有足够的矿粉；基底应充分的压实，工后不产生附加压密；路基压实后应满足规范要求；磨耗型车辙可通过交通管制、改善混合料级配来防治。2低温抗裂性 沥青混合料随着温度的降低，变形能力下降。路面由于低温而收缩以及行车荷载的作用，在薄弱部位产生裂缝，从而影响道路的正常使用。因此，要求沥青混合料具有一定的低温抗裂性。 沥青混合料的低温裂缝是由混合料的低温脆化、低温缩裂和温度疲劳引起的。混合料的低温脆化是指其在低温条 件下， 变形能力降低；低温缩裂通常是由于材料本身的抗拉强度不足而造成的；对于温度疲劳，因温度循环而引起疲劳破坏。 沥青路面低温开裂受多种因素制约，就沥青材料选择和 沥青混合料设计而言，应注意以下几点：注意沥青的油源，在 严寒地区采用针入度较大， 粘度较低的沥青，但同时也应满足夏季的要求；选用温度敏感性小的沥青有利于减少沥青路面的温度裂缝；采用吸水率低的集料，粗集料的吸水率应小于2%；采用100%轧制碎石集料拌制沥青混合料；控制沥青用量在马歇尔最佳用量0．5%范围内对裂缝影响小，但同时也应保证高温稳定性；采用应力松弛性能好的聚合物改性沥 青；掺加纤维， 使用改性沥青。3耐久性 3.1沥青路面的水稳定性 经常会看到，路面在水损害后会出现松散、剥离、坑洞等病害，严重影响路面的使用。沥青路面的耐久性主要依靠沥青与集料之间的粘附程度，水和矿料的作用破坏了沥青与集料之间的粘附性，是影响沥青路面耐久性的主要因素之一。而影响沥青与集料间粘结力的因素包括沥青与集料表面的界面张力、沥青与集料的化学组成、沥青粘性、集料的表面构造、集料的空隙率、集料的清洁度及集料的含水量、集料与沥青拌和的温度。 3.2沥青路面的耐老化性 另一个影响沥青混合料耐久性的是热老化。沥青材料在拌和、摊铺、碾压过程中以及沥青路面的使用过程中都存在老化问题。老化过程可分为施工中的短期老化和道路使用中的长期老化。 （1）沥青短期老化 沥青短期老化可分为三个阶段。 ①运输和储存过程的老化。沥青从炼油厂到拌和厂的热态运输一般在170?左右，进入储油罐，温度有所降低。 调查资料表明，这一过程中沥青老化非常小 。②拌和过程的热老化。加热拌和过程中，沥青是在薄膜 状态下受到加热，比运输过程中的老化条件严酷的多。沥青混合料拌和后，沥青针入度降低到拌和前沥青针入度的 80% 85%。因此，拌和过程引起的沥青老化是严重的，是沥青短期老化的最主要阶段。 ③施工期的老化。沥青混合料运到施工现场摊铺、碾压完毕，降温至自然温度，这一过程中裹覆石料的沥青薄膜仍处于高温状态。沥青混合料在摊铺、碾压和降温期间，沥青热老化进一步发展。 （2）长期老化 混合料中的沥青长期老化是一个漫长而复杂的过程，具有如下特点。 ①沥青路面在使用早期针入度急剧变小，随后变化缓慢，大体发生在 1 4年之间。②沥青老化主要发生在路表与大气接触部分，在深度0．5cm 左右的沥青针入度降低幅度相当大。 ③沥青混合料的空隙率是影响沥青老化的主要原因。④当路面中的针入度减小到35 50之间时，路面容易产生开裂，针入度小于25时路面容易产生龟裂。4抗滑性 用于高等级公路沥青路面的沥青混合料，其表面应具有一定的抗滑性，才能保证汽车高速行驶的安全性。 沥青混合料路面的抗滑性与矿质集料为表面性质、混合料的级配组成以及沥青用量等因素有关。为提高路面抗滑性，配料时应特别注意矿料的耐磨光性，应选择硬质有棱角 的矿料。沥青用量对抗滑性影响也非常敏感， 沥青用量超过最佳用量的0．5%， 即可使抗滑系数明显降低。另外，含蜡量对沥青混合料行滑性有明显影响，我国 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTJ052－93）的《重交通量道路路用石油沥青技术要求》提出，含蜡量应不大于3%，在沥青来源有困难时对下面层路面可放宽至4% 5%。 · 96·
国沥青路面施工技术规范规定，沥青混凝土路面面层压实度的检测方法，是从成型的面层中钻取芯样，按jtj052-93《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定 方法测定芯样密度 我国沥青路面施工技术规范规定，沥青混凝土路面面层压实度的检测方法，是从成型的面层中钻取芯样，按jtj052-93《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》规定方法测定芯样密度。沥青混合料的标准密度以沥青拌和厂取样试验的马歇尔 试件密度为准。路面中取出芯样密度测定方法应与马歇尔试件标准密度测定方法 相同。这样用沥青混合料马歇尔试件标准密度计算的压实度称为马歇尔密度的压 实度，我国规范对压实度要求规定为96%。本文结合工程实例，以马歇尔密度 的压实度为理论基础，对沥青混凝土路面的密实度检测方法与步骤进行了检验分 析研究，以供参考 检验沥青路面面层压实度是用沥青混合料最大理论密度标准进行计算，最 大理论密度是取松散沥青混合料用真空法测定，将混合料试样浸入水中，在真空度为97.3kpa下持续15±2min，解除负压后测定其最大理论密度。这样用最大 理论密度计算的压实度称为最大理论密度的压实度。本文结合规范有关条款及实际，就沥青路面压实度检测中的标准密度取值、实际密度测试方法及压实度标准 等问题进行探讨，提出以理论密度作为压实度检测的标准密度。对任意一种沥青路面而言，压实度都是施工工艺中最重要的施工质量管理项目，在路面质量评定中也是一个重要指标。《公路路基路面现场测试规程》（JTJ059－95）（以下简称“测试规程”）给出其定义式为：Ｋ＝ρs/ρox100（％）式中：Ｋ—沥青面层某一测定部位的压实度(％)，ρs—沥青混合料芯样试件的实际密度(g/cm３)，ρo—沥青混合料的标准密度(g/cm３)。在《公路工程质量检验评定标准》（JTJ071－98）（以下简称“评定标准”）中规定，沥青混合料的标准密度为拌和厂当天取样的马 歇尔试验标准制件密度ρｓ或试验路段路面芯样密度ρｏ，客观上实际密度和标准密度在一定条件下都是定值，因此，压实度也为定值。但由于标准密度取值方法、实际密度试验方法等不同，对检测结果的影响是显而易见的。 1 沥青混合料标准密度检测 按照现行规范，标准密度可以有两种取值方法，即试验路段路面芯样密度或当天 取样的马歇尔试验标准制件密度。结合多年的沥青路面施工以及质量管理经验， 我们发现此二种方法都存在一定的局限性，下面逐一进行分析： 1.1 试验路段路面芯样的密度我们知道，在正式摊铺之前都要铺筑试验 路段，其目的主要是：①确定生产采用的标准配合比；②确定松铺系数；③确定 碾压方法和碾压遍数。只要确定了上述参数，沥青混合料的生产即可正常进行。 在确定上述参数时，压实度也是评价指标之一。当然，如果实际施工过程中所有 的因素如油石比、级配和施工条件等都不发生变化的话，以试验路段密度作为标准密度也是可行的。但实际上，沥青混合料的生产是一个动态过程，实际摊铺的沥青混凝土面层的密度是一个不断变化的数值，它会因当时沥青混合料油石比以 及施工条件的不同而变化。以某路段的实际生产为例，所使用的沥青混合料型为AC－251，最佳油石比为 4.1％。在实际生产过程中，每天的生产状况与试验路 的生产状况很难保持一致，在一定范围内有着相对较大的变化。因此，以试验路段密度作为标准密度在大多数情况下是不可取的。实际应用中也很少以此作为标 准密度。 1.2 当天取样的马歇尔试验标准制件密度在很多工程实践中，常用当天取样的马歇尔密度作为标准密度ρｏ来计算压实度，当天马歇尔密度是从当天生
环氧沥青的发展及其运用 摘要：环氧沥青是一种新型改性沥青，它的热固性赋予沥青以优良的物理、力学性能。用环氧沥青拌制的沥青混合料，具有强度高、韧性好、优良的抗疲劳性能、温度稳定性、耐腐蚀性能。 本文主要讲述环氧沥青的发展历史、制备工艺、基本性能，以及环氧沥青混合料在路面铺装的使用状况。 关键词：环氧沥青；耐疲劳性；耐久性能；沥青混合料 The development and application of apoxy asphalt ABSTRACT :Epoxy resin asphalt is a new of modified asphalt. Thermosetting gives asphalt good physical and mechanical property. epoxy resin asphalt mixture have high strength, toughness, good fatigue resistance, temperature stability, corrosion resistance. This paper mainly tell that the development of epoxy resin asphalt and the method of preparation, basic properties, and the application in pavement. Key words: epoxy resin asphalt; fatigue property; durability; asphalt mixture 1前言 1.1 道路沥青发展概述 随着我国改革开放和国民经济的迅速发展，需要大规模的修建高等级公路。沥青路面是在柔性基层、半刚性基层上，铺筑一定厚度的沥青混合料作面层的路面结构。这种路面与砂石路面相比，其强度和稳定性都大大提高，与水泥混凝土路面相比，沥青路面表面平整无接缝，行车振动小，噪音低，开放交通快，养护简便，适宜于路面分期修建，是我国路面的重要结构形式[1,2]。 沥青具有黏性和弹性，其表现为流动性和抗流动性。低温下，弹性占主导地位，沥青表现出抗流动性；高温下，黏性占主导地位，沥青易流动[3]。现代高等级公路的交通的特点是：交通密度大、车辆轴载重、荷载作用间歇短，以及高速和渠化，导致用沥青铺设的路面，在冬天寒冷季节，易出现温缩裂缝，在夏天高温季节，重载荷作用下易出现车辙，这主要是由于沥青在低温条件下脆性大、柔韧性差，而在高温条件下抗拉强度较低。 为此人们开始使对沥青进行改性以提高其性能。所谓改性沥青，也包括改性沥青混合料是指掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外
公路沥青路面施工技术管理试题库 （含单选题126题、填空题53题、简答题20题) 一、选择题：（共126题） 1、高速公路沥青路面不得在气温低于(B)，以及雨天、路面潮湿的情况下施工。 A 5℃ B 10℃ C 0℃ 2、旧沥青路面的整平应按高程控制铺筑，分层整平的一层最大厚度不宜超过(C)mm。A150 B 200 C100 3、道路石油沥青必须按品种和标号分开存放，贮存温度不宜低于(C)℃，并不得高于170℃，桶装沥青应直立堆放，加盖苫布。 A 145 B 150 C 130 4、液体石油沥青在制作、贮存、使用的全过程中必须通风良好，并有专人负责，确保安全。基质沥青的加热温度严禁超过(A)℃，液体沥青的贮存温度不得高于50℃。 A 140 B 150 C 130 5、道路用煤沥青严禁用于热拌热铺的沥青混合料，作其他用途时的贮存温度宜为 (B)℃，且不得长时间贮存。 A 60～90 B 70～90 C 80～90 6、用作改性剂的SBR胶乳中的固体物含量不宜少于(A)，使用中严禁长时间暴晒或遭冰冻。 A 45% B 50% C 55% 7、改性沥青的剂量以改性剂占改性沥青总量的(A)计算，胶乳改性沥青的剂量应扣除水以后的固体物含量计算。 A 百分数 B 质量比 C 体积比
8、改性沥青宜在固定式工厂或在现场设厂集中制作，也可在拌和厂现场边制造边使用，改性沥青的加工温度不宜超过(A)℃。 A 180 B 170 C 200 9、用溶剂法生产改性沥青母体时，挥发性溶剂回收后的残留量不得超过(C)%。 A 1 B 3 C 5 10、改性沥青制作设备必须设有随机采集样品的取样口，采集的试样宜(B)在现场灌模。 A 当天 B 立即 C 不能超过第二天 11、沥青层用粗集料包括碎石、破碎砾石、筛选砾石、钢渣、矿渣等，高速公路和一级公路不得使用(B)和矿渣。 A 破碎砾石 B 筛选砾石 C 钢渣 12、用于高速公路、一级公路时，多孔玄武岩的视密度可放宽至(C)t/m3，吸水率可放宽至3%，但必须得到建设单位的批准，且不得用于SMA路面。 A 2.5 B 2.6 C 2.45 13、钢渣作为粗集料在使用前，应进行活性检验，要求钢渣中的游离氧化钙含量不大于(B)%，浸水膨胀率不大于2%。 A 2 B 3 C 4 14、SMA混合料中不宜使用(A)。 A 天然砂 B 机制砂 C 石屑 15、天然砂可采用河砂或海砂，通常宜采用粗、中砂，规格应符合级配规定。砂的含泥量超过规定时应水洗后使用，海砂中的贝壳类材料必须筛除。热拌密级配沥青混合料中天然砂的用量通常不宜超过集料总量的(B)%，OGFC混合料不宜使用天然