瀝青

近年來最常采用的方法是按L·W·科爾貝特的方法一將瀝青分離為飽和分、芳香分、膠質和瀝青質等四個組分。瀝青中各組分的含量與瀝青和技術性質之間存在一定的規(guī)律性, 如圖所示。

按膠體結構解釋, 隨著分散介質飽和分和芳香分含量的減少, 保護物質膠質和分散相瀝青質含量的增加, 瀝青由溶膠結構轉變?yōu)槿苣z結構以至凝膠結構。瀝青技術指標中的針入度隨之減小, 軟化點隨之升高。而當瀝青中各組分含量比例協(xié)調(diào)時, 可得到最佳的延度。但是上述規(guī)律只適用于相同油源和相同工藝獲得的瀝青如表一中瀝青均為大慶原油, 采用丙脫工藝獲得瀝青對于相同原油, 采用不同工藝, 或者不同原油相同工藝甚至不同原油和工藝獲得的瀝青, 它們即使具有相近的瀝青組分含量但是它們的技術性質指標可以相差很大。產(chǎn)生這些現(xiàn)象的原因是由于不同油源和工藝獲得的瀝青, 它們的各化學組分雖然可以很接近, 但是它們各個組分的化學結構并不相同, 各組分的溶度參數(shù)不同。亦即各組分的相溶性不同, 因而形成不同的膠體結構, 所以它們的技術性質亦不相同。

瀝青屬于憎水性材料，它不透水，也幾乎不溶于水、丙酮、乙醚、稀乙醇，溶于二硫化碳、四氯化碳、氫氧化鈉。

瀝青及其煙氣對皮膚粘膜具有刺激性，有光毒作用和致癌作用。我國三種主要瀝青的毒性：煤焦瀝青>頁巖瀝青>石油瀝青，前二者有致癌性。瀝青的主要皮膚損害有：光毒性皮炎，皮損限于面、頸部等暴露部分；黑變病，皮損常對稱分布于暴露部位，呈片狀，呈褐－深褐－褐黑色；職業(yè)性痤瘡；疣狀贅生物及事故引起的熱燒傷。此外，尚有頭昏、頭脹，頭痛、胸悶、乏力、惡心、食欲不振等全身癥狀和眼 、鼻、咽部的刺激癥狀。

在土木工程中，瀝青是應用廣泛的防水材料和防腐材料，主要應用于屋面、地面、地下結構的防水，木材、鋼材的防腐。瀝青還是道路工程中應用廣泛的路面結構膠結材料，它與不同組成的礦質材料按比例配合后可以建成不同結構的瀝青路面，高速公路應用較為廣泛。

2013年，國內(nèi)瀝青產(chǎn)量為1993.51萬噸，同比增長9.71%。相對于國產(chǎn)瀝青而言，進口瀝青價格偏高，進而提振國產(chǎn)瀝青需求，帶動國內(nèi)瀝青產(chǎn)能利用率提升。預計2014年國內(nèi)瀝青產(chǎn)量繼續(xù)增長，但隨著需求的好轉，總體過剩的局面將有所改觀。

瀝青行業(yè)上游為石油化工、煤炭和改性劑及乳化劑，下游為高速公路、防水建筑材料、機場建設和市政工程道路建設等。

在完整的石油化工產(chǎn)業(yè)鏈中，石油瀝青的前端產(chǎn)品為醚、烷、烴、苯等各大類產(chǎn)品，作為原油加工后端產(chǎn)品的石油瀝青經(jīng)過焦化工藝可得到石油膠。

對于瀝青行業(yè)來說，上游產(chǎn)業(yè)對其的影響主要體現(xiàn)在原油價格波動、原油加工能力變化帶來石油瀝青產(chǎn)量及產(chǎn)品價格的波動。

2014年全球經(jīng)濟溫和復蘇將帶動原油需求，且近兩年來美國原油交割地庫欣地區(qū)至墨西哥灣煉油廠輸油管道的擴張在一定程度上減輕了當?shù)氐膸齑鎵毫?，提振了WTI油價。因此，盡管受到美聯(lián)儲退出QE以及供應增加的影響，2014年國際原油價格重心仍有望小幅上移，預計WTI原油價格全年波動區(qū)間在90-115美元/桶，這對瀝青期貨價格形成支撐。

從下游需求來看，瀝青產(chǎn)品主要應用于高速公路、市政道路、橋梁及機場等場所的鋪設，其中公路建設對于瀝青的消耗量占到82%。在產(chǎn)能一定的情況下，下游需求的增加會進一步推動瀝青產(chǎn)品價格的增長，反之，則會帶來價格的下行。

2013年受貨幣政策中性偏緊、資金投放不足的影響，部分道路建設項目被擱淺，導致2013年瀝青需求增長有限。

不過，道路建設的施工周期一般在3-4年，且鋪設瀝青主要集中在施工建設尾聲，因此，“十二五”最后兩年，瀝青的需求狀況將逐步改善。

改革開放以來中國的經(jīng)濟一直保持著高速的增長，公路交通建設突飛猛進，我國道路瀝青生產(chǎn)企業(yè)也得到了迅猛發(fā)展。尤其是重交瀝青和改性瀝青實現(xiàn)了由無到有、由小到大、由少到多的質的飛躍，為我國道路建設做出了巨大貢獻。

其中，用瀝青來養(yǎng)護路面通常分為三種類型：預防性養(yǎng)護、矯正性養(yǎng)護、應急性養(yǎng)護。這三種養(yǎng)護型式可以根據(jù)路面的使用情況來進行選擇，每一種養(yǎng)護型式又需要選擇不同的養(yǎng)護方法和養(yǎng)護設備。三種養(yǎng)護措施的差異主要體現(xiàn)在路面狀況和通車時間長短上。當然，三者之間沒有明顯的界限。

預防性養(yǎng)護是路面出現(xiàn)破損前就進行養(yǎng)護；矯正性養(yǎng)護指修補路面的局部損害或對某些特定的病害進行處理；應急性養(yǎng)護是在緊急情況下的措施，例如，路面爆裂和嚴重坑槽需要立刻修補才能通車的。

現(xiàn)如今我國瀝青行業(yè)已進入規(guī)?；?、集中化的快速發(fā)展階段，人們對瀝青的了解也越來越熟悉，因為瀝青的用量不僅大，而且還非常的廣泛，不管是鄉(xiāng)村里的小街道，城市里的大道，還是高速都離不了瀝青的使用，所以瀝青回收則成了人們口中非?；鸨脑掝}。

然而瀝青的發(fā)展規(guī)模同我們國內(nèi)市場的需求相比較，中國瀝青市場仍然處于供不應求的狀態(tài)，尤其是那些高端的改性瀝青市場，在中國也是有待有才人士而發(fā)掘的，我國普通的道路瀝青生產(chǎn)廠家眾多，但是專業(yè)的瀝青生產(chǎn)廠家比較少，我們應該逐步提高專業(yè)瀝青的廠家，來彌補不斷增長的專業(yè)瀝青市場需求。

瀝青古典時期

考古研究發(fā)現(xiàn)，早在前1200年的古典時期的早期，人們已經(jīng)開始應用天然瀝青，在生產(chǎn)兵器和工具時用瀝青作為裝飾品，為雕刻物添加顏色。特別是在美索不達米亞地區(qū)，由于天然瀝青的充足的蘊涵量，瀝青被廣泛利用。生活在那里的蘇美爾人 用天然瀝青覆蓋在器皿和船的外面。另外，他們已經(jīng)開始在粘土磚中使用天然瀝青做結合劑。

這是巴比倫的一條華麗的道路的橫斷面示意圖。燒過的磚由瀝青涂抹過，最上層的石板平放在瀝青抹面上。這種華麗的道路可以算作是現(xiàn)代瀝青混凝土路的先驅。在那一千年的時間里，瀝青的應用范圍得到擴大，以至于在挨近美索不達米亞的印度和歐洲，天然瀝青作為密封材料用于浴池、船、水渠、廁所和河堤。在公元前第七世紀的亞述帝國和巴比倫帝國，瀝青已經(jīng)在道路工程中投入使用。那時，瀝青作為接縫材料和涂抹材料來裝飾和加固華道。此后，瀝青作為水泥一樣的結合劑被用于建造中國的長城和巴比倫空中花園的密封工程。

羅馬帝國時期，瀝青被稱為“猶太瀝青”(Bitumen Iudaicum, Judenpech)。公元前100年，龐貝古城的羅馬大道使用瀝青填充接縫和涂抹外層。

瀝青中世紀

羅馬帝國衰落后，中世紀時期開始。在此期間，瀝青失去了它曾經(jīng)的輝煌。人們在過去一千年中的積累的使用瀝青的經(jīng)驗幾乎遺失殆盡，直到十八世紀人們才開始重新開始學習使用瀝青。在公元1000年的阿拉伯人開始從天然瀝青 (Naturasphalt) 中提取瀝青 (Bitumen) 。方法是加熱天然瀝青 (Naturasphalt) 直到瀝青 (Bitumen) 從中析出。

與作為建筑材料不同，15世紀時在中南美洲的印加帝國，人們把瀝青用作醫(yī)藥用途。1595年3月22日，Walter Raleigh在探險途中于特立尼達島發(fā)現(xiàn)了一個天然瀝青湖。直到今天人們還在用這種自己從地下冒出的瀝青修筑道路。

瀝青近現(xiàn)代

Eirini d'Eyriny于1721年寫的博士論文的封面1712年，希臘醫(yī)生Eirini d'Eyriny在瑞士的Val de Travers發(fā)現(xiàn)了儲量巨大的瀝青礦。一開始他只是對瀝青的醫(yī)藥用途感興趣。但是由于瀝青作為工程材料的優(yōu)良特點，他最終于1721年寫成了他的論文《關于瀝青的博士論文》(Dissertation sur L'Asphalte ov Ciment Naturel）并開始為現(xiàn)代瀝青工藝的研究奠定基礎。之后的三百年間 （1712年-1986年），不知有多少瀝青通過位于Val de Travers的總長度超過100公里的如迷宮般錯綜復雜的礦井隧道，被開采出來并銷往世界各地。

在接下來的時間里，瀝青的豐富多彩的運用被擴大到屋頂防水層的密封。當時，用瀝青加固路面還很昂貴，以至于只有富人專用的道路才能使用瀝青加固面層。 瀝青第一次被使用在橋梁上是在Sunderland的一座木橋上用作瀝青路面安裝。

1810年，在里昂，瀝青瑪緹質鋪層被首次運用。十年以后在熱那亞發(fā)展出了現(xiàn)代瀝青油毛氈的前身并且獲得成功的運用?；趶V泛的嘗試，在1837年，瀝青工藝被證明可以運用在公路工程上。1839年在奧地利首都維也納發(fā)現(xiàn)通過重新加熱可以使瀝青再利用的方法。

1838年在普魯士的漢堡出現(xiàn)第一條被鋪上瀝青的道路。1851年，從 Travers 到巴黎的公路上有78米長的部分鋪上了瀝青面層。僅僅20年后，巴黎幾乎被完全鋪上瀝青，不久之后這種情況發(fā)展到差不多歐洲所有的大城市。

隨后，堅韌的瀝青瑪緹脂發(fā)明；1842年在奧地利的因斯布魯克，澆注瀝青被發(fā)明并于不久之后成功應用于道路工程施工中?；跒r青具有類似混凝土的特性，1853年由Léon Malo提出了瀝青混凝土的概念。為了得到足夠的壓縮比，1876年人們開始用碾壓的方法壓縮瀝青混凝土。

在20世紀初，伴隨著工程給材料價格的持續(xù)下降，瀝青展示出更多的意義。1907年，第一個瀝青混合料構件在美國投入使用。1914年，為了獲得更好的折射率，人們在柏林第一次看到了瀝青路面的賽車車道，

緊接著瀝青在道路工程中的應用，1923年，瀝青應用于水壩的密封。為了加速施工進度和改良構件，1924年在美國加利福尼亞州進行了第一次的道路完工驗收檢測。為了確定建筑材料的質量，接下來的幾年中很多測試程序得到發(fā)展。這些程序直到今天依然有效的運用于交通工程的研究、設計和具體施工當中。1936年發(fā)展發(fā)明了 Ring und Kugel-Versuch，一年后發(fā)明了Brechpunkt nach Fraa?，1941年發(fā)明了馬歇爾測試 （Marshall-Test）。

通過專門的添加劑，1950年起，在低溫狀態(tài)下進行瀝青施工成為可能 (被稱為冷瀝青)。為了確定合適的瀝青結構厚度，1959年，在奧地利發(fā)展了通過同位素進行無干擾研究的方法并得到成功驗證。

為了使機場的飛機跑道盡快投入使用，1963年在英國出現(xiàn)了干式瀝青施工工藝。不久后的1968年第一次出現(xiàn)了瑪緹質瀝青施工。 二十世紀七十年代在美國開始實踐瀝青回收再利用。為了更好的密封效果，1979年開始在垃圾堆場工程中使用瀝青。

瀝青主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青三種：

瀝青煤焦瀝青

煤焦瀝青是煉焦的副產(chǎn)品，即焦油蒸餾后殘留在蒸餾釜內(nèi)的黑色物質。它與精制焦油只是物理性質有分別，沒有明顯的界限，一般的劃分方法是規(guī)定軟化點在26.7℃（立方塊法）以下的為焦油，26.7℃以上的為瀝青。煤焦瀝青中主要含有難揮發(fā)的蒽、菲、芘等。這些物質具有毒性，由于這些成分的含量不同，煤焦瀝青的性質也因而不同。溫度的變化對煤焦瀝青的影響很大，冬季容易脆裂，夏季容易軟化。加熱時有特殊氣味；加熱到260℃在5小時以后，其所含的蒽、菲、芘等成分就會揮發(fā)出來。

瀝青石油瀝青

石油瀝青是原油蒸餾后的殘渣。根據(jù)提煉程度的不同，在常溫下成液體、半固體或固體。石油瀝青色黑而有光澤，具有較高的感溫性。由于它在生產(chǎn)過程中曾經(jīng)蒸餾至400℃以上，因而所含揮發(fā)成分甚少，但仍可能有高分子的碳氫化合物未經(jīng)揮發(fā)出來，這些物質或多或少對人體健康是有害的。

瀝青天然瀝青

天然瀝青儲藏在地下，有的形成礦層或在地殼表面堆積。這種瀝青大都經(jīng)過天然蒸發(fā)、氧化，一般已不含有任何毒素。

瀝青材料分為地瀝青和焦油瀝青兩大類。地瀝青又分為天然瀝青和石油瀝青，天然瀝青是石油滲出地表經(jīng)長期暴露和蒸發(fā)后的殘留物；石油瀝青是將精制加工石油所殘余的渣油，經(jīng)適當?shù)墓に囂幚砗蟮玫降漠a(chǎn)品。焦油瀝青是煤、木材等有機物干餾加工所得的焦油經(jīng)再加工后的產(chǎn)品。工程中采用的瀝青絕大多數(shù)是石油瀝青，石油瀝青是復雜的碳氫化合物與其非金屬衍生物組成的混合物。通常瀝青閃點在240℃~330℃之間，燃點比閃點約高3℃~6℃，因此施工溫度應控制在閃點以下。

密度

瀝青試樣在規(guī)定溫度下單位體積所具有的質量，以t/?計。

相對密度

在規(guī)定溫度下，瀝青質量與同體積的水質量之比值。

針入度

在規(guī)定溫度和時間內(nèi)，附加一定質量的標準針垂直貫入瀝青試樣的深度，以0.1mm表示。

針入度指數(shù)

一種瀝青結合料的溫度感應性指標，反應針入度隨溫度而變化的程度，有不同溫度的針入度按規(guī)定方法計算得到。

延度

規(guī)定形態(tài)的瀝青試樣，在規(guī)定溫度下以一定速度受拉伸至斷開時的長度，以cm表示。

軟化點

瀝青試樣在規(guī)定尺寸的金屬環(huán)內(nèi)，上置規(guī)定尺寸和質量的金屬鋼球，放于水或甘油中，以規(guī)定的速度加熱，至鋼球下沉達規(guī)定距離時的溫度，以℃表示。

溶解度

瀝青試樣在規(guī)定溶劑中可溶物的含量，以質量百分率表示。

蒸發(fā)損失

瀝青試樣在內(nèi)徑55mm、深35mm的盛樣皿中，在163℃溫度條件下加熱并保持5h后質量的損失，以百分率表示。

閃點

瀝青試樣在規(guī)定的盛樣器內(nèi)按規(guī)定的升溫速度受熱時所蒸發(fā)的氣體以規(guī)定的方法與試焰接觸，初次發(fā)生一瞬即燃時的試樣溫度，以℃表示。盛樣器對粘稠瀝青是克利夫蘭開口杯（簡稱COC），對液體瀝青是泰格開口杯（簡稱TOC）。

弗拉斯脆點

涂于金屬片上的瀝青試樣薄膜在規(guī)定條件下，因被冷卻和彎曲而出現(xiàn)裂紋時的溫度，以℃表示。

粘度

瀝青試樣在規(guī)定條件下流動時形成的抵抗力或內(nèi)部阻力的度量，也稱粘滯度。

瀝青石油瀝青

石油瀝青是原油加工過程的一種產(chǎn)品，在常溫下是黑色或黑褐色的粘稠的液體、半固體或固體，主要含有可溶于氯仿的烴類及非烴類衍生物，其性質和組成隨原油來源和生產(chǎn)方法的不同而變化。石油瀝青的主要組分是油分、樹脂和地瀝青質。還含2%~3%的瀝青碳和似碳物，還含有蠟。瀝青中的油分和樹脂能浸潤瀝青質。瀝青的結構以地瀝青質為核心，吸附部分樹脂和油分，構成膠團。

產(chǎn)品性能

石油瀝青色黑而有光澤，具有較高的感溫性。對石油瀝青可以按以下體系加以分類：

生產(chǎn)方法

（1）蒸餾法：是將原油經(jīng)常壓蒸餾分出汽油、煤油、柴油等輕質餾分，再經(jīng)減壓蒸餾（殘壓10~100mmHg）分出減壓餾分油，余下的殘渣符合道路瀝青規(guī)格時就可以直接生產(chǎn)出瀝青產(chǎn)品，所得瀝青也稱直餾瀝青，是生產(chǎn)道路瀝青的主要方法。

（2）溶劑沉淀法：非極性的低分子烷烴溶劑對減壓渣油中的各組分具有不同的溶解度，利用溶解度的差異可以實現(xiàn)組分分離，因而可以從減壓渣油中除去對瀝青性質不利的組分，生產(chǎn)出符合規(guī)格要求的瀝青產(chǎn)品，這就是溶劑沉淀法。

（3）氧化法：是在一定范圍的高溫下向減壓渣油或脫油瀝青吹入空氣，使其組成和性能發(fā)生變化，所得的產(chǎn)品稱為氧化瀝青。減壓渣油在高溫和吹空氣的作用下會產(chǎn)生汽化蒸發(fā)，同時會發(fā)生脫氫、氧化、聚合縮合等一系列反應。這是一個多組分相互影響的十分復雜的綜合反應過程，而不僅僅是發(fā)生氧化反應，但習慣上稱為氧化法和氧化瀝青，也有稱為空氣吹制法和空氣吹制瀝青。

（4）調(diào)合法：調(diào)合法生產(chǎn)瀝青最初指由同一原油構成瀝青的4組分按質量要求所需的比例重新調(diào)合，所得的產(chǎn)品稱為合成瀝青或重構瀝青。隨著工藝技術的發(fā)展，調(diào)合組分的來源得到擴大。例如可以從同一原油或不同原油的一、二次加工的殘渣或組分以及各種工業(yè)廢油等作為調(diào)合組分，這就降低了瀝青生產(chǎn)中對油源選擇的依賴性。隨著適宜制造瀝青的原油日益短缺，調(diào)合法顯示出的靈活性和經(jīng)濟性正在日益受到重視和普遍應用。

（5）乳化法：瀝青和水的表面張力差別很大，在常溫或高溫下都不會互相混溶。但是當瀝青經(jīng)高速離心、剪切、重擊等機械作用，使其成為粒徑0.1~5微米的微粒，并分散到含有表面活性劑（乳化劑——穩(wěn)定劑）的水介質中，由于乳化劑能定向吸附在瀝青微粒表面，因而降低了水與瀝青的界面張力，使瀝青微粒能在水中形成穩(wěn)定的分散體系，這就是水包油的乳狀液。這種分散體系呈茶褐色，瀝青為分散相，水為連續(xù)相，常溫下具有良好流動性。從某種意義上說乳化瀝青是用水來“稀釋”瀝青，因而改善了瀝青的流動性。

（6）改性瀝青：現(xiàn)代公路和道路發(fā)生許多變化：交通流量和行駛頻度急劇增長，貨運車的軸重不斷增加，普遍實行分車道單向行駛，要求進一步提高路面抗流動性，即高溫下抗車轍的能力；提高柔性和彈性，即低溫下抗開裂的能力；提高耐磨耗能力和延長使用壽命?，F(xiàn)代建筑物普遍采用大跨度預應力屋面板，要求屋面防水材料適應大位移，更耐受嚴酷的高低溫氣候條件，耐久性更好，有自粘性，方便施工，減少維修工作量。使用環(huán)境發(fā)生的這些變化對石油瀝青的性能提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。對石油瀝青改性，使其適應上述苛刻使用要求，引起了人們的重視。經(jīng)過數(shù)十年研究開發(fā)，已出現(xiàn)品種繁多的改性道路瀝青、防水卷材和涂料，表現(xiàn)出一定的工程實用效果。但鑒于改性后的材料價格通常比普通石油瀝青高2~7倍，用戶對材料工程性能尚未能充分把握，改性瀝青產(chǎn)量增長緩慢。改性道路瀝青主要用于機場跑道、防水橋面、停車場、運動場、重交通路面、交叉路口和路面轉彎處等特殊場合的鋪裝應用。歐洲將改性瀝青應用到公路網(wǎng)的養(yǎng)護和補強，較大地推動了改性道路瀝青的普遍應用。改性瀝青防水卷材和涂料主要用于高檔建筑物的防水工程。隨著科學技術進步和經(jīng)濟建設事業(yè)的發(fā)展，將進一步推動改性瀝青的品種開發(fā)和生產(chǎn)技術的發(fā)展。改性瀝青的品種和制備技術取決于改性劑的類型、加入量和基質瀝青（即原料瀝青）的組成和性質。由于改性劑品種繁多，形態(tài)各異，為了使其與石油瀝青形成均勻的可供工程實用的材料，多年來評價了各種類型改性劑，并開發(fā)出相應的配方和制備方法，但多數(shù)已工程實用的改性瀝青屬于專利技術和專利產(chǎn)品。

主要用途

主要用途是作為基礎建設材料、原料和燃料，應用范圍如交通運輸（道路、鐵路、航空等）、建筑業(yè)、農(nóng)業(yè)、水利工程、工業(yè)（采掘業(yè)、制造業(yè)）、民用等各部門。

包裝與貯存

瀝青在生產(chǎn)和使用過程中可能需要在貯罐內(nèi)保溫貯存，如果處理適當，瀝青可以重復加熱即可在較高溫度保持相當長的時間而不會使其性能受到嚴重損害。但是如果接觸氧、光和過熱就會引起瀝青的硬化，最顯著的標志是瀝青的軟化點上升，針入度下降，延度變差，使瀝青的使用性能受到損失

加熱輸出

瀝青存儲在大型儲罐中，當在使用輸出時，需要對儲罐中的瀝青進行加熱后，提高瀝青的流動性，方可順利、快速輸出。加熱輸出需要的熱源一般是導熱油。據(jù)石油化工技術推廣中心介紹，傳統(tǒng)加熱方式如下缺點：

1、加熱過程不經(jīng)濟。當只需要倒出少量瀝青時，也要對整個罐內(nèi)的瀝青全部進行加熱，加熱的瀝青量是該次使用量的幾倍，使大量的導熱油做了無用功。

2、罐內(nèi)各部分瀝青溫度不均衡?？拷訜崞鞯臑r青溫度較高，遠離加熱器的瀝青溫度較低，嚴重影響了出油的流動性。

3、影響瀝青質量。反復對罐內(nèi)瀝青進行加熱，加熱過程中產(chǎn)生大量細小的分解物，對瀝青色度質量產(chǎn)生一定的影響，增加了后期處理的成本。

局部加熱技術：導熱油進入“局部快速加熱器”后，對瀝青罐中的瀝青進行局部快速加熱，需要多少瀝青，加熱多少瀝青，不用整罐、反復加熱，在節(jié)省能源的同時，瀝青輸出更加迅速。

瀝青巖瀝青

瀝青路面的流動變形是國際上最常見的瀝青路面損壞現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計，在路面的維修統(tǒng)計中，約有80%是因為車轍引起的變形破壞。通過工程實踐發(fā)現(xiàn)，加入巖瀝青的改性瀝青在高溫穩(wěn)定方面有較大的優(yōu)勢，能夠很好地解決高等級瀝青路面由于大交通量，超重超載等引起的路面車轍，早期病害等現(xiàn)象。

巖瀝青是石油經(jīng)過長達億萬年的沉積、變化，在熱、壓力、氧化、觸媒、細菌等的綜合作用下生成的瀝青類物質。常用為基質瀝青改性劑。巖瀝青的物理特性趨近于“煤”。

國內(nèi)已經(jīng)探明的天然巖瀝青礦產(chǎn)資源主要分布于我國新疆，青海以及四川青川一帶。青川巖瀝青礦分布在我國有著天府之國美譽的四川北部龍門山地區(qū)，初步探明的儲量在300萬噸以上，遠景儲量1000萬噸，被專家譽為“中國乃至世界罕見的瀝青天然礦體”，儲藏量位居全國第一。川北的天然巖瀝青是以分子量高達一萬的瀝青質為主要組成成分，其化學構成為碳81.7%，氫7.5%，氧2.3%，氮1.95%，硫4.4%，鋁1.1%，硅0.18%及其他金屬0.87%。其中，碳、氫、氧、氮、硫的含量較高，幾乎每個瀝青質的大分子中都含有上述元素的極性官能團，使其在巖石的表面產(chǎn)生極強的吸附力。

瀝青國內(nèi)超級瀝青研發(fā)成果

2014年5月25日，中國軍隊首次在鄭民高速公路上進行第三代戰(zhàn)機跑道試飛。揚子晚報軍事專家孫小偉解讀說，可供飛機起降的高速路跑道要求非常嚴格，與一般高速公路鋪設的標準不一樣。其中一個關鍵點是這條高速公路的“材質”，鄭民高速公路的最上面鋪了一層特殊的改進瀝青混凝土。記者昨日從東南大學采訪獲悉，這種耐300℃高溫零下30℃低溫的“超級瀝青”由東南大學聯(lián)合句容寧武科技開發(fā)公司研制的。

“超級”瀝青

能耐300℃高溫，耐酸耐堿有彈性

“鄭民高速（鄭州至民權），是河南省高速公路網(wǎng)中重要的一條聯(lián)絡通道，全線采用雙向四車道高速公路技術標準。2008年，鄭民高速公路開始修建，由東南大學博士后張占軍擔任總負責，鋪設這條高速所用的國產(chǎn)‘超級瀝青’是由江蘇研發(fā)制造的?！睎|南大學校長助理朱建設研究員告訴記者，這種瀝青叫“環(huán)氧瀝青”。

與常見的瀝青不同，制造環(huán)氧瀝青是將環(huán)氧樹脂加入瀝青中，經(jīng)過與固化劑發(fā)生反應，使瀝青具有很高的強度及韌性，且在高低溫下變形很小。這種材料看起來簡單，只要把瀝青和環(huán)氧樹脂按照一定比例混合起來即可。然而，要想得到材料的合適配比卻比登天還難?？蒲袔缀跏窃谝黄瞻字姓归_。“就像人的血型一樣，輸血得找能配對的，瀝青和環(huán)氧樹脂，顯然相互不能融合，難就難在這里。

由江蘇自主研發(fā)的這種環(huán)氧瀝青究竟有多牛呢？朱建設介紹，在反復實驗室中，國產(chǎn)環(huán)氧瀝青保持在300℃高溫及零下30℃低溫下不變形，“噴氣式飛機起降時噴出的氣體溫度達1000℃，瞬間可‘融化’普通瀝青?！边@種瀝青還耐腐蝕，“我們曾做實驗，把環(huán)氧瀝青分別浸泡在酸、堿、鹽中一個多月，拿出來幾乎沒有變化?！边@種瀝青還有一個特點是有韌性，“過去我們的路面多是剛性，車開上去硬碰硬，噪音大，車輪和路面的磨損都嚴重。新型瀝青有一定彈性，為重型飛機起降時提供緩沖力，飛機不易磨損。”還有一個關鍵點，這種材質是吸水的，可滲透因雨雪導致的積水。

研發(fā)之路

長江二橋鋪的美國瀝青，國產(chǎn)造價便宜一半

不過在2006年前，這種耐高溫低溫、耐壓的環(huán)保瀝青的制造技術由美國壟斷，并實行技術封鎖。2001年，中國工程院院士、東南大學黃衛(wèi)教授領銜的團隊在鋪設長江二橋時，用了美國的“環(huán)氧瀝青”，如果用普通的瀝青鋪裝，在溫差大的季節(jié)，橋面容易出現(xiàn)裂縫并產(chǎn)生滑移，會陷入“屢壞屢修、屢修屢壞”的怪圈?！暗绹沫h(huán)氧瀝青價格高得嚇人，一噸要人民幣7萬多元。二橋鋪完了，黃衛(wèi)教授就說，必須開發(fā)中國自己的環(huán)氧瀝青鋪裝材料與成套技術，國家重大工程建設的核心技術，必須掌握在我們中國人手里！”

2001年，東南大學成立了“新型環(huán)氧瀝青制造設備及工程應用項目組”，黃衛(wèi)教授擔任組長，朱建設研究員是主要負責人，并選擇了句容寧武開展產(chǎn)學研合作?！皷|南大學交通學院、化學化工學院、自動化學院三大學院教授和寧武科技的技術人員攜手，一起努力了6年多，終于掌握了這種特殊瀝青的制造方法?！薄懊绹囊?萬多一噸，我們的價格只有它的一半，3萬多?！?

瀝青粘度很大但是具有流動性。2014年4月，世界上持續(xù)時間最長的實驗終于有了結果，但期待見證這一實驗50多年的澳洲物理學家梅斯通此時卻已經(jīng)過世8個月了，終其一生，這位教授也無緣見證守候數(shù)十年的實驗成果。

上世紀20年代，為了向學生展示固體也可以像液體一樣流動，澳大利亞昆州大學物理系教授帕奈爾進行了一項瀝青滴落實驗。瀝青在不同的條件下有固體和液體兩種形式，是一種常用于防水的粘性材料，粘度是水的2300億倍，固體可以抗擊錘子的敲打而不變形。但是一個漏斗就可以讓固體瀝青流動起來。

試驗中，研究人員把瀝青放入玻璃漏斗中，通過擠壓作用，已經(jīng)固化的瀝青還會像液體一樣向下流動，但這個過程非常緩慢。瀝青流動的有多慢呢？澳洲大陸由于板塊漂移作用，每年會向北移動約6厘米，而瀝青固化流動的速度要比地球板塊運動還要慢10倍。

物理學家梅斯通在帕奈爾去世后接手保管工作，此前瀝青已經(jīng)滴落了5滴。梅斯通本可以見證3次這一世界上持續(xù)時間最長的實驗，但天意弄人，梅斯通陰差陽錯地錯過了三次轉瞬即逝的滴落瞬間，直至去世也沒能看到守候數(shù)十載的實驗成果。

據(jù)悉，1977年梅斯通在瀝青即將滴落的時候整整守候了它一個周末，而偏偏瀝青卻在他筋疲力盡回到家的時候掉落了下來。1988年的時候一滴瀝青接近滴落狀態(tài)，而梅斯通離開房間僅5分鐘去喝了杯咖啡就再次錯過了這難得的一瞬間。2000年的時候，為了完整記錄瀝青滴落的瞬間，梅斯通安裝了一個網(wǎng)絡攝像頭，這樣即使自己當時遠在英國，也能夠看到并記錄下瀝青滴落的瞬間。然而，熱帶風暴造成當時停電20分鐘，等電力恢復的時候，梅斯通等待了逾10年之久的瀝青已經(jīng)滑落。2014年，第九滴瀝青終于再次滴落了，但梅斯通教授卻再也看不到它墜落的瞬間了。2013年8月，梅斯通教授因為中風去世，享年78歲。

梅斯通教授去世后，這個實驗器械被昆州大學的懷特保管。懷特說，實驗至少還可以再持續(xù)80年。按照2014年的速度，下一滴瀝青將在2027年滴落。據(jù)悉，這一實驗被吉尼斯世界紀錄認定為世界上持續(xù)時間最久的實驗，它還于2005年獲得“搞笑諾貝爾”獎(Ig Nobel Prize)——“研究，就是為了讓你們這些人笑并思考”。

瀝青是一種棕黑色有機膠凝狀物質，包括天然瀝青、石油瀝青、頁巖瀝青和煤焦油瀝青等四種。主要成分是瀝青質和樹脂，其次有高沸點礦物油和少量的氧、硫和氯的化合物。有光澤，呈液體、半固體或固體狀態(tài)，低溫時質脆，粘結性和防腐性能良好。如果衣服不小心染上瀝青，可用稀氫氧化鈉清洗。

四種瀝青中以煤焦油瀝青危害最大。在電極焙燒爐制作中要排出大量的瀝青煙。由于瀝青中含有熒光物質，其中含致癌物質3,4-苯并芘高達2.5%-3.5%，高溫處理時隨煙氣一起揮發(fā)出來。瀝青煙氣是黃色的氣體，其中試焦油細霧粒。經(jīng)測定電極焙撓爐排出的瀝青煙氣中含3，4苯并芘為1.3-2mg/立方米。

瀝青煙和粉塵可經(jīng)呼吸道和污染皮膚而引起中毒，發(fā)生皮炎、視力模糊、眼結膜炎、胸悶、腹病、心悸、頭痛等癥狀。經(jīng)科學試驗證明，瀝青和瀝青煙中所含的3，4苯并芘是引起皮膚癌、肺癌、胃癌和食道癌的主要原因。

在受瀝青污染的空氣中生活，易致免疫力下降。

瀝青及其煙氣中主要成分為酚類、化合物、蒽、萘、吡啶等對皮膚粘膜具刺激性，涂以30%煤焦油瀝青甲苯溶液涂皮3次，局部繼炎癥之后呈現(xiàn)角化過度與皸裂。

瀝青及其所含蒽、菲、吡啶等均系光毒物，在紫外線作用下可引起光化學反應。瀝青所致光化學反應系瀝青在有氧條件下通過光能作用所發(fā)生的光化學反應，反映生成的自由基、過氧化物引起細胞損傷，故是一種非免疫性疾病。

動物復制出瀝青癌。我國用小鼠涂皮實驗也見瀝青可致皮膚癌。多為磷狀上皮癌，少數(shù)為角化乳突瘤。一般認為煤油瀝青致癌性最強，天然瀝青不具致癌性，對石油瀝青的致癌性則有意見尚不一致。

煤焦瀝青涂皮對動物體重增長的影響比石油瀝青為明顯，而煤焦瀝青皮膚涂搽又比其煙霧吸入對動物的危害為大。提示煤焦瀝青對動物有一定的全身作用，其作用程度與吸收途徑有關。

皮膚損害

1．日光性皮炎 本病常于接觸瀝青粉塵或煙氣，并暴露于日光后發(fā)病。日曬后數(shù)分鐘到1-2d（多數(shù)為數(shù)小時）即可發(fā)病。皮損限于面部、頸后等暴露部位，尤以眼瞼與顴頰部為著。皮損呈曬斑型表現(xiàn)為界限清晰的紅鮮紅斑，常伴有水腫，嚴重時出現(xiàn)水皰、大皰，甚至糜爛、滲液。皮損于1-2d內(nèi)達到高峰，一般停止接觸3-5d迅速消退，局部附有輕度糠樣鱗屑，常繼發(fā)暫時性輕度色素沉著。自覺灼痛，個別輕度瘙癢。

2．黑變病 本病常對稱分布于面、頸部暴露部位，前臂也波及。特別好發(fā)于眼周、顳部、前額發(fā)際與內(nèi)皆角，鼻旁頰部與口周。皮損多呈片狀，色澤偏深，呈褐-深褐-褐黑色，有時稍帶褐紅或淡紫色。其大小，形狀不一，邊緣多數(shù)模糊。前臂的色素沉著常以毛孔為中心，受累毛孔輕度角化；有時淡褐帶灰紫色色素沉著斑與正常皮膚相間，交雜成云霧狀。發(fā)病時常有瀝青光毒性皮炎反復發(fā)作史，并常伴有瀝青痤瘡。本病呈慢性過程。日曬每使病情加重。脫離接觸可望好轉，乃致痊愈。

3．痤瘡 瀝青所致職業(yè)性痤瘡主要表現(xiàn)為黑頭粉刺、毫毛折斷與毛囊炎性丘診。本病好發(fā)于直接接觸。

部位，如面部、指背、手背和前臂，也常常波及被瀝青污染的衣褲的部位，如大腿伸面，偶發(fā)于軀干。黑頭粉刺為擴大的毛孔中的黑點，其下常有帶白色的小硬結。瀝青所致黑頭一般比氯化物所致者粗大些，分布也散在些，主要位于面部，特別是顳間、眉部、鼻旁兩側，眼瞼與耳廓也可波及。毛囊炎性紅色丘疹為毛囊性丘疹，頂端可有黃白色膿皰，嚴重時演變?yōu)榘X、硬結，可遺疤痕；常散在分布于面部與前臂。毳毛折斷、變粗，局部毛孔常見擴張，并有輕度角化，主要分布在首節(jié)指背與前臂橈伸面。本病發(fā)病不受年齡限制。自覺癥狀缺如，有時伴干燥感，出現(xiàn)毛囊炎、癤時有疼痛感。

4．疣狀贅生物 好發(fā)于手背、腕部與面部，也可波及陰囊等處。類似扁平疣，表面為膚色--淡褐--褐色扁平丘疹，針帽或綠豆大小，圓形或不規(guī)則形，表面粗糙或平滑，境界清楚。散在或密集分布。無自覺癥狀或微癢。一般工齡愈長，發(fā)病率愈高，皮損愈多。疣狀贅生物可自然消退?？赡苎葑?yōu)槠つw癌。

5．燒傷 多由潑濺、跌滑等事故引起。高熱的液態(tài)瀝青對皮膚造成熱力燒傷。臨床表現(xiàn)與一般熱燒傷相似。皮膚表面可覆以黑色瀝青，與創(chuàng)面緊緊粘附，不易清除。

眼、鼻、咽癥狀

瀝青粉塵與煙氣對眼的損害以瞼結膜炎為主，有時伴有淺表性斑點狀角膜炎，工齡較長者翼狀胬肉占有一定比例。鼻咽部常有干燥、灼熱感，也可引起鼻炎、咽炎等。

全身癥狀

聞及瀝青嗅味后，可出現(xiàn)頭昏、頭脹、頭痛、胸悶、乏力、惡心或咳嗽、心悸、耳鳴等不適，尤其在烈日下操作時。脫離接觸（如下班后）癥狀常迅速緩解。嚴重時（如重癥光毒性皮炎）可伴發(fā)熱。

瀝青固化是以瀝青類材料作為固化劑，與有害廢物在一定的溫度下均勻混，產(chǎn)生皂化反應，使危險廢物包容在瀝青中形成穩(wěn)定的固化體，瀝青屬于憎水性物質，完整的瀝青固化體具有優(yōu)良的防水性能。瀝青還具有良好的黏結性和化學穩(wěn)定性，而且對大多數(shù)酸和堿具有較高的耐腐蝕性，所以長期以來被用作低水平放射性廢物的主要固化材料之一。它一般被用來處理具有中、低放射性的蒸發(fā)殘渣，廢水化學處理產(chǎn)生的污泥，焚燒爐產(chǎn)生的灰分、塑料廢物，以及毒性較大的電鍍污泥和砷渣等有毒有害廢物 。

瀝青主要來源于天然的瀝青礦和原油煉制行業(yè)。我國目前使用的瀝青大部分為石油蒸餾殘渣，其化學成分復雜，以脂肪烴和芳香烴為主，包括瀝青質、油分、游離碳、膠質、瀝青酸和石蠟等。從固化的要求出發(fā)，較理想的瀝青應含有較高的瀝青質和膠質以及較少的石蠟質。如果石蠟質含量過高，則固化體在環(huán)境應力作用下容易開裂。可用于固化處理危險廢物的瀝青包括直餾瀝青、氧化瀝青和乳化瀝青等。2100433B