沥青的构成原料是什么?
沥青的原材料是什么?
沥青,作为一种在土木工程中广泛应用的材料,因其优异的防水、防潮和防腐性能而备受青睐。那么,沥青的原材料究竟是什么呢?本文将详细探讨沥青的原材料来源及其分类,使读者对这一复杂材料有更全面的了解。
一、沥青的原材料来源
沥青的原材料主要来源于三个方面:石油、天然沥青矿和煤。每一种原材料经过特定的加工处理,都能生产出具有不同性质和用途的沥青。
1. 石油
石油沥青是通过石油炼制过程中的残余物提炼得到的。在石油蒸馏过程中,轻质组分如汽油、煤油和柴油被提取后,剩余的重质组分含有较高的沥青质和胶质。这些重质组分经过减压蒸馏、溶剂脱油、沥青精炼等处理,可以得到石油沥青。石油沥青是最常见的沥青类型,广泛用于道路工程、屋面防水和地下防水工程等领域。
石油沥青的感温性较高,这意味着其物理性能随温度的变化较大。石油沥青在高温下具有较高的流动性,易于施工,而在低温下则变得坚硬,具有良好的耐久性。然而,由于石油沥青在生产过程中曾经蒸馏至400℃以上,尽管大部分挥发成分已被去除,但仍可能含有对人体健康有害的高分子碳氢化合物。
2. 天然沥青矿
天然沥青矿是一种含有大量沥青质的矿石,主要分布在美洲、非洲和亚洲等地的特定地区。这些矿石通常形成于地质历史中的油气藏,经过长期的地质作用,油气中的轻质组分挥发后,留下富含沥青质的残留物。
开采天然沥青矿主要有露天开采和地下开采两种方式。开采后的矿石经过粉碎、筛选等处理,可以得到天然沥青。天然沥青通常具有较低的毒性,因为其经过长期的天然蒸发和氧化作用,大部分有害物质已被去除。
天然沥青的颜色和质地因产地而异,有的呈黑色固体,有的则呈半固体或液体状态。其物理性能稳定,具有良好的防水和防腐性能,特别适用于对材料环保性能要求较高的工程。
3. 煤
煤沥青是通过煤的热解或溶剂脱油过程得到的。在热解过程中,煤在高温下分解生成气体、液体和固体产物。液体产物中的沥青质经过冷却凝固,可以得到煤沥青。而在溶剂脱油过程中,煤与特定溶剂在一定条件下反应,提取出煤中的沥青质。
煤沥青与石油沥青和天然沥青相比,具有较高的密度和较大的温度敏感性。在低温下,煤沥青容易变脆硬化,而在高温下则容易软化。此外,煤沥青还具有较强的毒性和臭味,因此在工程中的使用受到一定的限制。然而,煤沥青与矿质材料表面的结合紧密,防腐能力强,适用于地下防水工程和防腐工程。
二、沥青的分类
根据原材料和加工方法的不同,沥青可以分为多种类型。这些类型在物理性质、化学组成和应用领域上都有所不同。
1. 煤焦沥青
煤焦沥青是炼焦的副产品,即焦油蒸馏后残留在蒸馏釜内的黑色物质。它与精制焦油只是物理性质有分别,没有明显的界限。通常规定软化点在26.7℃以下的为焦油,26.7℃以上的为沥青。煤焦沥青中含有难挥发的蒽、菲、芘等物质,这些物质具有毒性。由于这些成分的含量不同,煤焦沥青的性质也因而不同。温度的变化对煤焦沥青的影响很大,冬季容易脆裂,夏季容易软化。加热时有特殊气味,加热到260℃在5小时以后,其所含的有毒成分就会挥发出来。
2. 石油沥青
石油沥青是原油蒸馏后的残渣,根据提炼程度的不同,在常温下呈液体、半固体或固体状态。石油沥青色黑而有光泽,具有较高的感温性。石油沥青的生产过程中曾经蒸馏至400℃以上,因此所含挥发成分甚少,但仍可能有高分子的碳氢化合物未经挥发出来,这些物质对人体健康有害。石油沥青是土木工程中最常用的沥青类型,广泛用于道路工程、屋面防水和地下防水工程等领域。
根据炼制过程的不同,石油沥青还可以分为直流沥青、溶剂脱油沥青和氧化沥青等。直流沥青是直接通过减压蒸馏得到的,含有较高的沥青质和胶质;溶剂脱油沥青是通过溶剂脱油过程得到的,含有较低的挥发成分;氧化沥青则是通过氧化过程得到的,具有较高的稳定性和耐久性。
3. 天然沥青
天然沥青是石油渗出地表经长期暴露和蒸发后的残留物。它储藏在地下,有的形成矿层或在地壳表面堆积。这种沥青大都经过天然蒸发、氧化,一般已不含有任何毒素。天然沥青的颜色和质地因产地而异,有的呈黑色固体,有的则呈半固体或液体状态。其物理性能稳定,具有良好的防水和防腐性能。
三、沥青的应用
沥青因其优异的防水、防潮和防腐性能,在土木工程中有着广泛的应用。不同类型的沥青因其物理性质和化学组成的不同,适用于不同的工程领域。
1. 道路工程
道路沥青多用于拌制沥青沙浆和沥青混凝土,用于道路路面及厂房地面等。沥青混凝土是现代道路工程最重要的路面材料之一,它由沥青、矿料和填料组成,具有高强度、耐久性和良好的抗水性能。热拌沥青碎石路面则具有较高的稳定性和较好的行车舒适性,适用于一般公路。
2. 防水工程
建筑沥青多用于屋面和地下防水工程以及作为建筑防腐材料。沥青防水材料具有良好的粘附性和耐水性,能够形成致密的防水层,有效防止水分渗透。在地下防水工程中,煤沥青因其与矿质材料表面结合紧密,防腐能力强,而被广泛应用。
3. 防腐工程
沥青还常用于防腐工程,特别是在需要防止化学腐蚀和电化学腐蚀的环境中。沥青涂料和沥青油毡等材料能够有效地隔离腐蚀介质,保护基材不受腐蚀损害。
结语
沥青作为一种复杂的混合物,其原材料来源多样,包括石油、天然沥青矿和煤。不同类型的沥青因其物理性质和化学组成的不同,具有不同的应用领域和性能特点。通过深入了解沥青的原材料和分类,我们可以更好地选择和使用沥青材料,以满足不同工程的需求。希望本文能够帮助读者全面了解沥青的原材料及其相关知识。