瀝青組成結(jié)構(gòu)

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(zhì)和瀝青質(zhì)等四個(gè)組分。瀝青中各組分的含量與瀝青和技術(shù)性質(zhì)之間存在一定的規(guī)律性, 如圖所示。

按膠體結(jié)構(gòu)解釋, 隨著分散介質(zhì)飽和分和芳香分含量的減少, 保護(hù)物質(zhì)膠質(zhì)和分散相瀝青質(zhì)含量的增加, 瀝青由溶膠結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z結(jié)構(gòu)以至凝膠結(jié)構(gòu)。瀝青技術(shù)指標(biāo)中的針入度隨之減小, 軟化點(diǎn)隨之升高。而當(dāng)瀝青中各組分含量比例協(xié)調(diào)時(shí), 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(shù)性質(zhì)指標(biāo)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(xué)組分雖然可以很接近, 但是它們各個(gè)組分的化學(xué)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu), 所以它們的技術(shù)性質(zhì)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(yīng)用廣泛的防水材料和防腐材料，主要應(yīng)用于屋面、地面、地下結(jié)構(gòu)的防水，木材、鋼材的防腐。瀝青還是道路工程中應(yīng)用廣泛的路面結(jié)構(gòu)膠結(jié)材料，它與不同組成的礦質(zhì)材料按比例配合后可以建成不同結(jié)構(gòu)的瀝青路面，高速公路應(yīng)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(jìn)口瀝青價(jià)格偏高，進(jìn)而提振國產(chǎn)瀝青需求，帶動(dòng)國內(nèi)瀝青產(chǎn)能利用率提升。預(yù)計(jì)2014年國內(nèi)瀝青產(chǎn)量繼續(xù)增長，但隨著需求的好轉(zhuǎn)，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(jī)場建設(shè)和市政工程道路建設(shè)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(jià)格波動(dòng)、原油加工能力變化帶來石油瀝青產(chǎn)量及產(chǎn)品價(jià)格的波動(dòng)。

2014年全球經(jīng)濟(jì)溫和復(fù)蘇將帶動(dòng)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(kuò)張?jiān)谝欢ǔ潭壬蠝p輕了當(dāng)?shù)氐膸齑鎵毫?，提振了WTI油價(jià)。因此，盡管受到美聯(lián)儲退出QE以及供應(yīng)增加的影響，2014年國際原油價(jià)格重心仍有望小幅上移，預(yù)計(jì)WTI原油價(jià)格全年波動(dòng)區(qū)間在90-115美元/桶，這對瀝青期貨價(jià)格形成支撐。

從下游需求來看，瀝青產(chǎn)品主要應(yīng)用于高速公路、市政道路、橋梁及機(jī)場等場所的鋪設(shè)，其中公路建設(shè)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(jìn)一步推動(dòng)瀝青產(chǎn)品價(jià)格的增長，反之，則會帶來價(jià)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(shè)項(xiàng)目被擱淺，導(dǎo)致2013年瀝青需求增長有限。

不過，道路建設(shè)的施工周期一般在3-4年，且鋪設(shè)瀝青主要集中在施工建設(shè)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(jì)一直保持著高速的增長，公路交通建設(shè)突飛猛進(jìn)，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(shí)現(xiàn)了由無到有、由小到大、由少到多的質(zhì)的飛躍，為我國道路建設(shè)做出了巨大貢獻(xiàn)。

其中，用瀝青來養(yǎng)護(hù)路面通常分為三種類型：預(yù)防性養(yǎng)護(hù)、矯正性養(yǎng)護(hù)、應(yīng)急性養(yǎng)護(hù)。這三種養(yǎng)護(hù)型式可以根據(jù)路面的使用情況來進(jìn)行選擇，每一種養(yǎng)護(hù)型式又需要選擇不同的養(yǎng)護(hù)方法和養(yǎng)護(hù)設(shè)備。三種養(yǎng)護(hù)措施的差異主要體現(xiàn)在路面狀況和通車時(shí)間長短上。當(dāng)然，三者之間沒有明顯的界限。

預(yù)防性養(yǎng)護(hù)是路面出現(xiàn)破損前就進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；矯正性養(yǎng)護(hù)指修補(bǔ)路面的局部損害或?qū)δ承┨囟ǖ牟『M(jìn)行處理；應(yīng)急性養(yǎng)護(hù)是在緊急情況下的措施，例如，路面爆裂和嚴(yán)重坑槽需要立刻修補(bǔ)才能通車的。

現(xiàn)如今我國瀝青行業(yè)已進(jìn)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?yàn)闉r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(yīng)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(yīng)該逐步提高專業(yè)瀝青的廠家，來彌補(bǔ)不斷增長的專業(yè)瀝青市場需求。

瀝青古典時(shí)期

考古研究發(fā)現(xiàn)，早在前1200年的古典時(shí)期的早期，人們已經(jīng)開始應(yīng)用天然瀝青，在生產(chǎn)兵器和工具時(shí)用瀝青作為裝飾品，為雕刻物添加顏色。特別是在美索不達(dá)米亞地區(qū)，由于天然瀝青的充足的蘊(yùn)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(jié)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(qū)。在那一千年的時(shí)間里，瀝青的應(yīng)用范圍得到擴(kuò)大，以至于在挨近美索不達(dá)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(jì)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(shí)，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(jié)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(shí)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(jì)

羅馬帝國衰落后，中世紀(jì)時(shí)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(yàn)幾乎遺失殆盡，直到十八世紀(jì)人們才開始重新開始學(xué)習(xí)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(jì)時(shí)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(xiǎn)途中于特立尼達(dá)島發(fā)現(xiàn)了一個(gè)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(diǎn)，他最終于1721年寫成了他的論文《關(guān)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(chǔ)。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(cuò)綜復(fù)雜的礦井隧道，被開采出來并銷往世界各地。

在接下來的時(shí)間里，瀝青的豐富多彩的運(yùn)用被擴(kuò)大到屋頂防水層的密封。當(dāng)時(shí)，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(zhì)鋪層被首次運(yùn)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(yùn)用。基于廣泛的嘗試，在1837年，瀝青工藝被證明可以運(yùn)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(jiān)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(yīng)用于道路工程施工中。基于瀝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(jì)初，伴隨著工程給材料價(jià)格的持續(xù)下降，瀝青展示出更多的意義。1907年，第一個(gè)瀝青混合料構(gòu)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(yīng)用，1923年，瀝青應(yīng)用于水壩的密封。為了加速施工進(jìn)度和改良構(gòu)件，1924年在美國加利福尼亞州進(jìn)行了第一次的道路完工驗(yàn)收檢測。為了確定建筑材料的質(zhì)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(yùn)用于交通工程的研究、設(shè)計(jì)和具體施工當(dāng)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(jìn)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(jié)構(gòu)厚度，1959年，在奧地利發(fā)展了通過同位素進(jìn)行無干擾研究的方法并得到成功驗(yàn)證。

為了使機(jī)場的飛機(jī)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(zhì)瀝青施工。 二十世紀(jì)七十年代在美國開始實(shí)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(zhì)。它與精制焦油只是物理性質(zhì)有分別，沒有明顯的界限，一般的劃分方法是規(guī)定軟化點(diǎn)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(zhì)具有毒性，由于這些成分的含量不同，煤焦瀝青的性質(zhì)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(shí)有特殊氣味；加熱到260℃在5小時(shí)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?jiān)８鶕?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?xì)浠衔镂唇?jīng)揮發(fā)出來，這些物質(zhì)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(dāng)?shù)墓に囂幚砗蟮玫降漠a(chǎn)品。焦油瀝青是煤、木材等有機(jī)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(fù)雜的碳?xì)浠衔锱c其非金屬衍生物組成的混合物。通常瀝青閃點(diǎn)在240℃~330℃之間，燃點(diǎn)比閃點(diǎn)約高3℃~6℃，因此施工溫度應(yīng)控制在閃點(diǎn)以下。

密度

瀝青試樣在規(guī)定溫度下單位體積所具有的質(zhì)量，以t/?計(jì)。

相對密度

在規(guī)定溫度下，瀝青質(zhì)量與同體積的水質(zhì)量之比值。

針入度

在規(guī)定溫度和時(shí)間內(nèi)，附加一定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)合料的溫度感應(yīng)性指標(biāo)，反應(yīng)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(jì)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(shí)的長度，以cm表示。

軟化點(diǎn)

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(zhì)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(dá)規(guī)定距離時(shí)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(zhì)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(zhì)量的損失，以百分率表示。

閃點(diǎn)

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(shí)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(shí)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(diǎn)

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(shí)的溫度，以℃表示。

粘度

瀝青試樣在規(guī)定條件下流動(dòng)時(shí)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(zhì)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(zhì)。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(zhì)。瀝青的結(jié)構(gòu)以地瀝青質(zhì)為核心，吸附部分樹脂和油分，構(gòu)成膠團(tuán)。

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(zhì)餾分，再經(jīng)減壓蒸餾（殘壓10~100mmHg）分出減壓餾分油，余下的殘?jiān)系缆窞r青規(guī)格時(shí)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(shí)現(xiàn)組分分離，因而可以從減壓渣油中除去對瀝青性質(zhì)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(shí)會發(fā)生脫氫、氧化、聚合縮合等一系列反應(yīng)。這是一個(gè)多組分相互影響的十分復(fù)雜的綜合反應(yīng)過程，而不僅僅是發(fā)生氧化反應(yīng)，但習(xí)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(gòu)成瀝青的4組分按質(zhì)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(gòu)瀝青。隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，調(diào)合組分的來源得到擴(kuò)大。例如可以從同一原油或不同原油的一、二次加工的殘?jiān)蚪M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(jì)性正在日益受到重視和普遍應(yīng)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(dāng)瀝青經(jīng)高速離心、剪切、重?fù)舻葯C(jī)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(zhì)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(dòng)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(dòng)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(yùn)車的軸重不斷增加，普遍實(shí)行分車道單向行駛，要求進(jìn)一步提高路面抗流動(dòng)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。現(xiàn)代建筑物普遍采用大跨度預(yù)應(yīng)力屋面板，要求屋面防水材料適應(yīng)大位移，更耐受嚴(yán)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(yán)峻的挑戰(zhàn)。對石油瀝青改性，使其適應(yīng)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(shí)用效果。但鑒于改性后的材料價(jià)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(jī)場跑道、防水橋面、停車場、運(yùn)動(dòng)場、重交通路面、交叉路口和路面轉(zhuǎn)彎處等特殊場合的鋪裝應(yīng)用。歐洲將改性瀝青應(yīng)用到公路網(wǎng)的養(yǎng)護(hù)和補(bǔ)強(qiáng)，較大地推動(dòng)了改性道路瀝青的普遍應(yīng)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(xué)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，將進(jìn)一步推動(dòng)改性瀝青的品種開發(fā)和生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。改性瀝青的品種和制備技術(shù)取決于改性劑的類型、加入量和基質(zhì)瀝青（即原料瀝青）的組成和性質(zhì)。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(shí)用的材料，多年來評價(jià)了各種類型改性劑，并開發(fā)出相應(yīng)的配方和制備方法，但多數(shù)已工程實(shí)用的改性瀝青屬于專利技術(shù)和專利產(chǎn)品。

主要用途

主要用途是作為基礎(chǔ)建設(shè)材料、原料和燃料，應(yīng)用范圍如交通運(yùn)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(dāng)，瀝青可以重復(fù)加熱即可在較高溫度保持相當(dāng)長的時(shí)間而不會使其性能受到嚴(yán)重?fù)p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(biāo)志是瀝青的軟化點(diǎn)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(dāng)在使用輸出時(shí)，需要對儲罐中的瀝青進(jìn)行加熱后，提高瀝青的流動(dòng)性，方可順利、快速輸出。加熱輸出需要的熱源一般是導(dǎo)熱油。據(jù)石油化工技術(shù)推廣中心介紹，傳統(tǒng)加熱方式如下缺點(diǎn)：

1、加熱過程不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)只需要倒出少量瀝青時(shí)，也要對整個(gè)罐內(nèi)的瀝青全部進(jìn)行加熱，加熱的瀝青量是該次使用量的幾倍，使大量的導(dǎo)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(yuǎn)離加熱器的瀝青溫度較低，嚴(yán)重影響了出油的流動(dòng)性。

3、影響瀝青質(zhì)量。反復(fù)對罐內(nèi)瀝青進(jìn)行加熱，加熱過程中產(chǎn)生大量細(xì)小的分解物，對瀝青色度質(zhì)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(shù)：導(dǎo)熱油進(jìn)入“局部快速加熱器”后，對瀝青罐中的瀝青進(jìn)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(fù)加熱，在節(jié)省能源的同時(shí)，瀝青輸出更加迅速。

瀝青巖瀝青

瀝青路面的流動(dòng)變形是國際上最常見的瀝青路面損壞現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在路面的維修統(tǒng)計(jì)中，約有80%是因?yàn)檐囖H引起的變形破壞。通過工程實(shí)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(dá)億萬年的沉積、變化，在熱、壓力、氧化、觸媒、細(xì)菌等的綜合作用下生成的瀝青類物質(zhì)。常用為基質(zhì)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(yù)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(yuǎn)景儲量1000萬噸，被專家譽(yù)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(dá)一萬的瀝青質(zhì)為主要組成成分，其化學(xué)構(gòu)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(gè)瀝青質(zhì)的大分子中都含有上述元素的極性官能團(tuán)，使其在巖石的表面產(chǎn)生極強(qiáng)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(duì)首次在鄭民高速公路上進(jìn)行第三代戰(zhàn)機(jī)跑道試飛。揚(yáng)子晚報(bào)軍事專家孫小偉解讀說，可供飛機(jī)起降的高速路跑道要求非常嚴(yán)格，與一般高速公路鋪設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)不一樣。其中一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)是這條高速公路的“材質(zhì)”，鄭民高速公路的最上面鋪了一層特殊的改進(jìn)瀝青混凝土。記者昨日從東南大學(xué)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(xué)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(quán)），是河南省高速公路網(wǎng)中重要的一條聯(lián)絡(luò)通道，全線采用雙向四車道高速公路技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。2008年，鄭民高速公路開始修建，由東南大學(xué)博士后張占軍擔(dān)任總負(fù)責(zé)，鋪設(shè)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(xué)校長助理朱建設(shè)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(yīng)，使瀝青具有很高的強(qiáng)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(shè)介紹，在反復(fù)實(shí)驗(yàn)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(jī)起降時(shí)噴出的氣體溫度達(dá)1000℃，瞬間可‘融化’普通瀝青?！边@種瀝青還耐腐蝕，“我們曾做實(shí)驗(yàn)，把環(huán)氧瀝青分別浸泡在酸、堿、鹽中一個(gè)多月，拿出來幾乎沒有變化?！边@種瀝青還有一個(gè)特點(diǎn)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(yán)重。新型瀝青有一定彈性，為重型飛機(jī)起降時(shí)提供緩沖力，飛機(jī)不易磨損?！边€有一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，這種材質(zhì)是吸水的，可滲透因雨雪導(dǎo)致的積水。

研發(fā)之路

長江二橋鋪的美國瀝青，國產(chǎn)造價(jià)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(shù)由美國壟斷，并實(shí)行技術(shù)封鎖。2001年，中國工程院院士、東南大學(xué)黃衛(wèi)教授領(lǐng)銜的團(tuán)隊(duì)在鋪設(shè)長江二橋時(shí)，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(jià)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(shù)，國家重大工程建設(shè)的核心技術(shù)，必須掌握在我們中國人手里！”

2001年，東南大學(xué)成立了“新型環(huán)氧瀝青制造設(shè)備及工程應(yīng)用項(xiàng)目組”，黃衛(wèi)教授擔(dān)任組長，朱建設(shè)研究員是主要負(fù)責(zé)人，并選擇了句容寧武開展產(chǎn)學(xué)研合作。“東南大學(xué)交通學(xué)院、化學(xué)化工學(xué)院、自動(dòng)化學(xué)院三大學(xué)院教授和寧武科技的技術(shù)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(jià)格只有它的一半，3萬多。”

瀝青粘度很大但是具有流動(dòng)性。2014年4月，世界上持續(xù)時(shí)間最長的實(shí)驗(yàn)終于有了結(jié)果，但期待見證這一實(shí)驗(yàn)50多年的澳洲物理學(xué)家梅斯通此時(shí)卻已經(jīng)過世8個(gè)月了，終其一生，這位教授也無緣見證守候數(shù)十年的實(shí)驗(yàn)成果。

上世紀(jì)20年代，為了向?qū)W生展示固體也可以像液體一樣流動(dòng)，澳大利亞昆州大學(xué)物理系教授帕奈爾進(jìn)行了一項(xiàng)瀝青滴落實(shí)驗(yàn)。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(gè)漏斗就可以讓固體瀝青流動(dòng)起來。

試驗(yàn)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(dòng)，但這個(gè)過程非常緩慢。瀝青流動(dòng)的有多慢呢？澳洲大陸由于板塊漂移作用，每年會向北移動(dòng)約6厘米，而瀝青固化流動(dòng)的速度要比地球板塊運(yùn)動(dòng)還要慢10倍。

物理學(xué)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(shí)間最長的實(shí)驗(yàn)，但天意弄人，梅斯通陰差陽錯(cuò)地錯(cuò)過了三次轉(zhuǎn)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(shí)驗(yàn)成果。

據(jù)悉，1977年梅斯通在瀝青即將滴落的時(shí)候整整守候了它一個(gè)周末，而偏偏瀝青卻在他筋疲力盡回到家的時(shí)候掉落了下來。1988年的時(shí)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(cuò)過了這難得的一瞬間。2000年的時(shí)候，為了完整記錄瀝青滴落的瞬間，梅斯通安裝了一個(gè)網(wǎng)絡(luò)攝像頭，這樣即使自己當(dāng)時(shí)遠(yuǎn)在英國，也能夠看到并記錄下瀝青滴落的瞬間。然而，熱帶風(fēng)暴造成當(dāng)時(shí)停電20分鐘，等電力恢復(fù)的時(shí)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?yàn)橹酗L(fēng)去世，享年78歲。

梅斯通教授去世后，這個(gè)實(shí)驗(yàn)器械被昆州大學(xué)的懷特保管。懷特說，實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)被吉尼斯世界紀(jì)錄認(rèn)定為世界上持續(xù)時(shí)間最久的實(shí)驗(yàn)，它還于2005年獲得“搞笑諾貝爾”獎(jiǎng)(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(jī)膠凝狀物質(zhì)，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(zhì)和樹脂，其次有高沸點(diǎn)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(shí)質(zhì)脆，粘結(jié)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(zhì)，其中含致癌物質(zhì)3,4-苯并芘高達(dá)2.5%-3.5%，高溫處理時(shí)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(xì)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(jié)膜炎、胸悶、腹病、心悸、頭痛等癥狀。經(jīng)科學(xué)試驗(yàn)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(xué)反應(yīng)。瀝青所致光化學(xué)反應(yīng)系瀝青在有氧條件下通過光能作用所發(fā)生的光化學(xué)反應(yīng)，反映生成的自由基、過氧化物引起細(xì)胞損傷，故是一種非免疫性疾病。

動(dòng)物復(fù)制出瀝青癌。我國用小鼠涂皮實(shí)驗(yàn)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(rèn)為煤油瀝青致癌性最強(qiáng)，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(dòng)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(dòng)物的危害為大。提示煤焦瀝青對動(dòng)物有一定的全身作用，其作用程度與吸收途徑有關(guān)。

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(shí)）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(yán)重時(shí)出現(xiàn)水皰、大皰，甚至糜爛、滲液。皮損于1-2d內(nèi)達(dá)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(shí)性輕度色素沉著。自覺灼痛，個(gè)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(shí)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(shí)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(shí)常有瀝青光毒性皮炎反復(fù)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(zhuǎn)，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(kuò)大的毛孔中的黑點(diǎn)，其下常有帶白色的小硬結(jié)。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(cè)，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(yán)重時(shí)演變?yōu)榘X、硬結(jié)，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(kuò)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(shí)伴干燥感，出現(xiàn)毛囊炎、癤時(shí)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(jié)膜炎為主，有時(shí)伴有淺表性斑點(diǎn)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(shí)。脫離接觸（如下班后）癥狀常迅速緩解。嚴(yán)重時(shí)（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(yīng)，使危險(xiǎn)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(zhì)，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(jié)性和化學(xué)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?jiān)?，廢水化學(xué)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?jiān)浠瘜W(xué)成分復(fù)雜，以脂肪烴和芳香烴為主，包括瀝青質(zhì)、油分、游離碳、膠質(zhì)、瀝青酸和石蠟等。從固化的要求出發(fā)，較理想的瀝青應(yīng)含有較高的瀝青質(zhì)和膠質(zhì)以及較少的石蠟質(zhì)。如果石蠟質(zhì)含量過高，則固化體在環(huán)境應(yīng)力作用下容易開裂?？捎糜诠袒幚砦ｋU(xiǎn)廢物的瀝青包括直餾瀝青、氧化瀝青和乳化瀝青等。2100433B