“岩沥青”是什么?

岩沥青

岩沥青是石油经过长达亿万年的沉积、变化,在热、压力、氧化、触媒、细菌等的综合作用下生成的沥青类物质。常用为基质沥青改性剂。岩沥青的物理特性趋近于“煤”。

材料简介

岩石沥青生成于岩石夹缝中,缝宽很窄,仅数十厘米到几米,深可达几百米以上。我国克拉玛依地区及青海省西部有所开采,但用于道路改性沥青还较少。岩沥青属于天然沥青改性剂,应用于沥青混合料当中具有优良的路用性能,因而应用较为广泛。天然沥青作为沥青改性剂的发展状况要从它的形成说起,岩沥青等天然沥青是石油经过历史上长期的、长达亿万年的沉积、变化,在热、压力、氧化、触媒、细菌的综合作用下生成的沥青类物质。由于它常年与环境共存,性质特别稳定,但含有较多的土砂类杂质。根据生成矿床的不同,可以分为浸润型、涌出型、缝隙填充型等,通常称为湖沥青、岩石沥青、海底沥青等等。

种类

北美岩沥青

位于美国北部犹太州东部Uintah盆地的UINTAITE(美国商品名Gilsonite)北美硬沥青,是近年来引人注目的代表性品种,它应用于道路已有10余年,在欧美许多国家的高速公路都使用了UINTAITE改性沥青,还大量用于需要抗车辙的重车车道、停车场、车站、弯道、坡道、桥面铺装,用以替代特立尼达湖沥青。

元素分析结果为:碳84.9%,氢10%,氮33%,硫0.3%,氧1.4%,微量元素0.1%。由于它的高含氮量(一般沥青中很少含氮),所以沥青粘度太大,抗氧化性强,特别是与集料有很好的黏附性及抗剥离性。化学结构与沥青相近,故与沥青的相容性非常好,与沥青平均分子量3000相比,它的分子量高达9000,故高温黏度也大。因此,UINTAITE沥青总体上有抗剥离、耐久、高温抗车辙、抗老化四大特点。此产品为粉末状,施工时可以小包装(5kg)直接投入拌和锅,但需增加干拌时间10s~15s;也可以施工前在高温条件下与沥青预拌预混。

布敦岩沥青(BMA)

产于南太平洋印度尼西亚苏拉威西岛东南部布敦岛,其形成是由于石油不断地从地壳中冒出,存在于山体、岩石裂隙中,经长期蒸发凝固而形成的天然沥青。布敦岩沥青经过挖掘粉碎后形成微细颗粒,呈浅褐色,一般沥青含量在20%~22%之间,其余为石灰岩类矿物质。布教岩沥青中的矿物质很细,具有很好的吸收沥青的能力,能够加强沥青与矿料的黏附作用,在印尼称为活性剂。用布敦岩沥青作改性剂的改性沥青具有良好的高温稳定性及低温抗裂性能,且耐久性好,故在印尼高速公路、机场跑道和桥面铺装中有着广泛的使用。它主要具有含氮量高、具有半聚合作用、优良的耐久性、不含蜡等特点,布敦岩沥青具有发达的网状结构,与普通重交道路沥青掺混在一起时,将其带入到石油沥青中,改善了分子间作用力,增强了极性键,转化了蜡、萘等分子或官能团,并产生化学交联、聚合生成大分子网状结构,大颗粒沥青聚集体的低密度表面电荷使得它与矿物石料表面的吸附力增强、润湿性改善,因而获得良好的路用性能。针对布敦岩沥青的特点,因此可以认为天然岩沥青是一种天然的化学综合改性剂。

国内外存储

岩沥青的形成是石油在自然条件下,经过千百万年在温度、压力、气体、无机物触媒、微生物及水的综合作用下氧化聚合而成的沥青类物质。由于它常年与自然环境共存,故其性质特别稳定,其代表性产品有位于南太平洋印度尼西亚苏拉威西岛东南部布敦岛的布敦岩沥青(BMA)及美国犹太州的北美岩沥青(Gilsonite)。北美岩沥青是一种有名的天然沥青,它具有抗剥离、耐久、高温抗车辙、抗老化四大特点,用于道路工程已有10余年的历史。我国新疆、青海及四川一带也有储量丰富的天然岩沥青。新疆生产建设兵团农7师137团于2001年在新疆克拉玛依乌尔禾发现天然沥青矿。该矿是中国目前发现最早的天然沥青矿。乌尔禾的天然沥青具有耐高温、色泽好、防腐抗酸碱、防老化等特性。随后2003年四川省青川县境内也发现了储鱼丰富的天然岩沥青矿,目前已探明储量140万t以上,远景储量超过了3000万t,被专家誉为“中国乃至世界罕见的沥青天然矿体”,储藏盘位居全国第一。

川北的天然岩沥青是以分子量高达一万的沥青质为主要组成成分,其化学构成为碳81.7%,氢7.5%,氧2.3%,氮1.95%,硫4.4%,铝1.1%,硅0.18%及其他金属0.87%。其中,碳、氢、氧、氮、硫的含量较高,几乎每个沥青质的大分子中都含有上述元素的极性官能团,使其在岩石的表面产生极强的吸附力。

优点

沥青路面的流动变形是国际上最常见的沥青路面损坏现象。据统计,在路面的维修统计中,约有80%是因为车辙引起的变形破坏。通过工程实践发现,加入岩沥青的改性沥青在高温稳定方面有较大的优势,能够很好地解决高等级沥青路面由于大交通量,超重超载等引起的路面车辙,早期病害等现象。其具体优点如下:

1.抗车辙

试验和路用实践证明,岩沥青改性剂可以有效提高沥青路面的抗车辙能力,推迟路面车辙的产生,降低车辙深度和疲劳剪切裂纹的出现。

2.抗剥落

青川岩沥青中,氮元素以官能团形式存在,这种存在使岩沥青具有很强的浸润性和对自由氧化基的高抵抗性,特别是与集料的粘附性及抗剥离性得到明显的改善。

3.抗老化抗高温

天然岩沥青本身的软化点达到300℃以上,加入到基质沥青后,使其具有良好的抗高温、抗老化性能。

4.耐候性

耐候性:以沥青为例,指应用于室外,经受如光照、风雨、细菌等的综合破坏,其耐受能力。

岩沥青的抗微生物侵蚀作用很强,并具有在自由表面形成致密光亮保护膜的特点。岩沥青的加入极大的改善了普通沥青的耐候性和抗紫外线能力,提高沥青路面的耐久性,减缓沥青老化速度,从而延长道路的使用寿命。

 

转载自Mai沥青微信公众号


2018-05-11

产品与案例