路用柏油

煤瀝青（俗稱柏油）是用煤乾餾煉焦和制煤氣的副產品煤焦油煉製而成。根據煤乾餾的溫度不同而分為高溫煤焦油(700℃以上)和低溫煤焦油(450～700℃)兩類。路用煤瀝青主要是由煉焦或製造煤氣得到的高溫煤焦油加工而得。

基本介紹

• 中文名：路用柏油
• 外文名：Road asphalt
• 定義：用柏油鋪的道路
• 別名：煤瀝青
• 學科：土木工程

成份介紹

煤瀝青俗稱“柏油”。焦油瀝青的一種。蒸餾煤焦油，分餾出輕油、中油、重油和蒽油後的殘留物。按蒸餾程度，分軟煤瀝青和硬煤瀝青。色黑而有光澤，味臭，熔化時易燃燒並有毒。其塑性、溫度穩定性和大氣穩定性比石油瀝青差，但防腐蝕性較好。價廉易制，常作為石油瀝青的代用品鋪築路面，製作油氈和木材防腐蝕等。使用時需注意防毒和防火。

化學組成和結構特點

化學組成

煤瀝青的組成主要是芳香族碳氫化合物及其氧、硫和氮的衍生物的混合物，其元素組成主要為C，H，O，S和N。煤瀝青的化學結構極其複雜，有環結構上帶有側鏈，但側鏈很短。

煤瀝青化學組分的研究，與石油瀝青研究方法相同，也是採用選擇性溶解等方法將煤瀝青劃分為幾個化學性質相近且與路用性能有一定聯繫的組。我國採用葛氏法按如圖1所示流程劃分煤瀝青組分。

圖1

①游離碳。又稱自由碳，是高分子的有機化合物的固態碳質微粒，不溶於任何有機溶劑。在煤瀝青中含有游離碳能增加瀝青的黏度和提高其熱穩定性。隨著游離碳含量的增加，低溫脆性亦隨之增加。煤瀝青中游離碳相當於石油瀝青中的瀝青質。

②樹脂。硬樹脂呈固態晶體結構，在瀝青中能增加其黏滯性，類似石油瀝青中的瀝青質；軟樹脂呈赤褐色黏塑狀物質，溶於氯仿能使煤瀝青具有塑性，類似於石油瀝青中的樹脂。

③油分。主要由液體未飽和的芳香族碳氫化合物所組成，使煤瀝青具有流動性。在油分中包含有萘油、葸油和菲油等。當油含量<15%時，可溶於油分中；當油含量>15%，溫度低於10℃時變成晶體，使煤瀝青的稠度增加。萘在常溫下易揮發。原油含量低於15%時，降低煤瀝青的黏滯性，若超過此含量，油結晶，也使煤瀝青黏度增加。

此外，煤瀝青中含少量鹼性物質（吡啶，喹啉等）和酸性物質（酚），酚有毒且能溶於水。煤瀝青中的酸鹼物質都屬表面活性物質，相當於石油瀝青中的瀝青酸與瀝青酸酐，但其活性物質含量高於石油瀝青。所以煤瀝青表面活性比石油瀝青高，與石料的黏附力較好。

如表所示，為軟煤瀝青T-9各化學組分含量。

結構

煤瀝青和石油瀝青相類似，也是複雜的膠體分散系，游離碳和硬樹脂組成的膠體微粒為分散相，油分為分散介質，而軟樹脂為保護物質，它吸附於固態分散膠粒周圍，逐漸向外擴散，並溶解於油分中，使分散系形成穩定的膠體物系。

技術性能與技術標準

性能差異

煤瀝青與石油瀝青相比，在技術性能上有下列差異：

①溫度穩定性差。由於可溶性樹脂含量較多，受熱易軟化，故溫度穩定性差。

②氣候穩定性差。由於煤瀝青中含有較多不飽和碳氫化合物。在熱、陽光、氧氣等長期綜合作用下，煤瀝青的組分變化較大，易老化變脆。

③塑性較差。因含有較多的游離碳，所以在使用時易因受力變形而開裂。

④煤瀝青與礦質材料表面黏附性能好。煤瀝青組分中含有酸鹼等表面活性物質，故與礦質材料表面黏滯力較強。

⑤防腐性能好。由於煤瀝青中含有酚、葸、萘油等成分，所以防腐性好，故可用做地下防水層及防腐材料等。

技術指標

①黏度。黏度表示煤瀝青的稠度。煤瀝青組分中油分含量減少、固態樹脂及游離碳量增加時，煤瀝青的黏度增高。煤瀝青的黏度測定方法與液體瀝青相同，亦是用道路瀝青標準黏度計測定。

②蒸餾試驗餾出量及殘渣性能。煤瀝青中含有各沸點的油分，這些油分的蒸發將影響其性能。因而煤瀝青的起始黏滯度並不能完全表達其在使用過程中黏滯性的特徵。為了預估煤瀝青在路面中使用過程的性能變化，在測定其起始黏度的同時，還必須測定煤瀝青在各流程中所含餾分及其蒸餾後殘留物的性能。

煤瀝青蒸餾試驗應測定試樣受熱時，在規定溫度範圍內蒸出的餾分含量，以質量百分率表示。除非特殊需要，各餾分蒸餾的標準切換溫度為170℃，270℃，300℃。

餾分含量的限定控制了煤瀝青由於蒸發而發生老化的情況，殘渣性能試驗保證了煤瀝青殘渣具有適宜的黏滯性。

③煤瀝青焦油酸含量。煤瀝青的焦油酸(亦稱酚)含量是通過測定試樣總的蒸餾餾分與鹼性溶液作用形成水溶性酚鹽物質的含量求得，以體積百分率表示。

焦油酸溶解於水，易導致路面強度降低，同時它有毒，因此對其在瀝青中的含量必須加以限制。

④含萘量。萘在煤瀝青中低溫時易結晶析出，使煤瀝青產生假黏度而失去塑性，而在常溫下易升華，並促使“老化”加速，同時萘也有毒，故對其含量應加以限制。煤瀝青的萘含量是試樣餾分中萘的含量，以質量百分率表示。

⑤甲苯不溶物。煤瀝青的甲苯不溶物含量，是試樣在規定的甲苯溶劑中不溶物（游離碳）的含量，用質量百分率表示。

⑥水分。與石油瀝青一樣，在煤瀝青中含有過量的水分會使煤瀝青在施工加熱時發生許多困難，甚至導致材料質量的劣化或造成火災。煤瀝青含水量的測定方法與石油瀝青相同。