沥青

沥青( 英文：Asphalt或Bitumen）的CAS号为8052-42-4，是一类黑色或深色的混合物，来源于天然或人工制造，主要由高分子量碳氢化合物组成，在常温下呈固体、半固体或黏稠液体的形态。沥青及其烟气对皮肤黏膜具有刺激性，有光毒作用和致肿瘤作用。沥青几乎不溶于水，完全溶解于二硫化碳，具有良好的防水性。沥青可抵抗一般酸、碱、盐类等侵蚀性液体和气体的侵蚀，具有较强的抗腐蚀性。沥青能紧密黏附于矿物材料的表面，具有很好的黏结力。此外，沥青还具有一定的塑性，能适应基材的变形。因此，沥青被广泛应用于防水、防潮、防腐工程、道路工程及水工建筑等方面。

沥青，英文名为asphalt，来源于希腊语，具有硬而稳固结实的意思。沥青的另一英文名称为bitumen来源于梵语，即涂铺沥青的意思。在欧洲，一般用于铺路的沥青称bitumen，美国则称asphalt。约在公元前3000年，苏美尔人用沥青镶嵌贝壳作为木船的防水涂料，那时采用的是天然沥青。罗马帝国时期，沥青被称为“犹太沥青”。约在公元前600年，古巴比伦铺筑了第一条沥青路面，公元前100年，庞贝古城的罗马大道使用沥青填充接缝和涂抹外层。之后该技艺失传，直至1833年在英国开始铺筑煤沥青碎石路面。1874年左右特立尼达湖沥青首次在美国用于铺路。在20世纪初，它被广泛用于铺设公路。世界各地都能看见天然沥青的身影。当今最有名的沥青矿之一便是美国加州洛杉矶的拉布雷亚沥青坑。与石油等碳氢化合物相似，沥青来源于经高压作用的有机物质。在古代，沥青既是胶黏剂，又是一种灰浆，还是一种防水剂，被应用在船只、容器以及受洪水威胁的建筑上。在现代，中国使用沥青混凝土铺设普通道路、高速公路以及人行道的路面。而沥青只是其中的成分之一。

天然沥青资源在全球的分布极不均衡。天然沥青资源较丰富的国家主要有加拿大、印度尼西亚、特立尼达和多巴哥、美国、委内瑞拉、俄罗斯。我国只在四川和新疆有赋存。世界上两大著名的天然沥青产地是印度尼西亚的布敦岛及特立尼达和多巴哥的特立尼达沥青湖。

中国新疆克拉玛依地区和青海西部均有开采岩沥青，但用于道路沥青改性的还较少；近年在四川青川、山东潍坊等地也进行了岩沥青的开采，现在已经用于道路沥青改性。

沥青材料具有多种不同的类型，根据其在自然界获得的方式可分为地沥青和焦油沥青两大类。

地沥青是指天然存在或由石油经人工提炼而得到的沥青，按其产源又可分为天然沥青和石油沥青。其中天然沥青是指以细骨料和细矿物骨料等天然材料混合制成，在25 ℃和175 ℃下的状态分别为固体和粘性流体，同时，地沥青可按形成环境分为岩沥青、湖沥青、海底沥青等。沥青材料的主要来源为石油沥青，是地壳中的原油经开采加工后获得的沥青，且应用较广。其中石油沥青具有多种组分和性质，根据原油成分可分为石蜡基沥青、沥青基沥青和混合基沥青；按生产方法，可分为直馏沥青、氧化沥青和溶剂沥青；按用途不同，可分为道路石油沥青、建筑石油沥青和普通石油沥青。石油沥青具有粘滞性、塑性、温度敏感性、大气稳定性和安全性等多种特点。

焦油沥青是经过干馏有机燃料所收集的焦油在加工后得到的一种沥青材料。按干馏原料的不同，焦油沥青可分为煤沥青、页岩沥青、木沥青和泥炭沥青，煤沥青的防腐和粘结性能优于石油沥青。煤沥青中有油分、树脂和游离碳成分，其中油分主要是由未饱和的液态芳香族碳氢化合物组成，使煤沥青具有流动性；树脂中的硬树脂为固态晶体结构，增加了煤沥青的黏滞性；游离碳又称自由碳，是高分子有机化合物的固态碳质微粒，增加煤沥青的黏度和热稳定性。此外，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。主要含有难挥发的蒽[ēn]、菲、芘等。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。

沥青不是由单一的化学物质组成的，它是一种复杂的有机分子混合物，有机分子之间的组成成分差异很大，主要是由非极性的饱和烃到高度极性的芳香环的化合物组成。沥青分子主要由碳和氢组成，大多数分子含有一种或多种异构体氮、硫和氧，以及微量金属（主要是钒和镍[niè]）。通常，大多数沥青的C含量为79–88 wt%，H含量为7–13 wt%，S含量为8 wt%，O含量为2–8 wt%，N含量为3 wt%，微量金属如铁、镍钒、钙、钛、镁、钠、钴、铜、锡和锌都存在于原油中。沥青的分子量范围很广，范围在500到2500，它只在非极性溶剂的稀释溶液中发生缔合，分子量高于单个分子的实际情况。沥青按照不同的分析方法可分为不同的组分，按照二组分分析法，沥青分为沥青质和可溶质（软沥青质）两种组分； 按照三组分分析法，沥青分为沥青质、油分和树脂三种组分；按照四组分分析法，沥青分为沥青质、饱和分、芳香分和胶质四种组分；按罗斯特勒提出的分离法，沥青可分为沥青质、氨基、第一酸性分、第二酸性分和链烷[wán]分五种组分。在石油沥青中，油分、树脂和地沥青质是三大主要组分，其中油分和树脂可以互相溶解，树脂能浸润地沥青质，而在地沥青质的超细颗粒表面形成树脂薄膜，因而石油沥青的结构是以地沥青质为核心，周围吸附部分树脂和油分，构成胶团，无数胶团分散在油分中而形成的胶体结构。

沥青的最大用途是制造路面沥青混凝土。沥青混凝土是美国回收利用最广泛的材料。每年从路面上清除的沥青中，99%以上被重新用作新路面、路基、路肩和路堤的一部分。沥青混凝土由于具有耐用和容易恢复原状的特点也被用于机场跑道。在环保应用中，沥青用于建造垃圾填埋场的内衬和覆盖层。

直馏沥青的油分和树脂的总量多于沥青质的含量时，其粘度会比吹制沥青低，浸透性、延伸性也比较大。但是弹性则比较小，感温性也比较大。主要是作为铺路用拌合物的胶结材料用。

吹制沥青的油分和树脂分减少而沥青质的含量增多时，则其粘度比直馏沥青的高，浸透性却比较差。但是它富于弹性，感温性也比较小。主要用于铺路时的填缝、防水工程以及各种垫衬材料。

氧化沥青又称吹制沥青，它是将各种低标号沥青或渣油在250E一300℃的高温下吹入空气，通过氧化提高其粘滞度而得到的产品。氧化沥青可以用于生产冷涂屋顶涂层、粘合剂、隔音剂、铁路保护涂层和汽车底涂层等各种保护涂层和涂料。

液体沥青主要包括稀释沥青和乳液，具有不同等级的粘度。在铺设沥青面层之前，低粘度产品用于铺设灰尘和作为粘结层。较重等级用于混合型道路混合料。速凝等级用于表面处理和封层或需要覆盖骨料的表面处理。中凝级在与表面接触时具有更高的断裂稳定性，可用于现场混合碎石骨料。

乳液沥青由较硬等级的沥青制成，含有粘土、酪蛋白、明胶或血白蛋白作为胶凝剂，主要被用于沥青路面的表面涂层、组合屋顶和其他防风雨覆盖物。

熔煤沥青主要用于铺筑路面，可提高对石料的粘附性、耐磨性和抗裂性；用于制造建筑防水材料时，可提高防水材料的耐热性和低温柔性。脱去煤粉渣及杂质的熔煤沥青可用于橡胶原材料的代用品。

常温下，沥青会发生凝固，一般呈固体或半固体，少数呈黏性液体形态，易发生沸腾和喷溅。沥青相对密度为1.15～1.25g/cm，比重1.00，闪点204.4 ℃，自燃点270～300 ℃，爆炸下限30g/m，IDLH700mg/m。沥青几乎不溶于水，构造致密，具有良好的防水性，可溶于二硫化碳、吡啶、芳烃、氯化烃和四氢呋喃。沥青具有很好的粘结力能紧密黏附于矿物材料的表面；沥青具有良好的热塑性，可在储存、移动和混合等阶段控制其温度和粘度；沥青的流动性、温度敏感性、低温柔韧性和延展性使沥青在使用过程具有具有较长的时间。

沥青含有少量有机酸和皂化物质，沥青的酸值为每克沥青0.1–2.8 mg氢氧化钾，与乳化条件和分散性有关。酸含量在很大程度上取决于原油中最初存在的高分子量环烷酸的百分比。随着硬度的增加，由于在蒸馏过程中去除了更多的环烷酸，颗粒原油中的沥青的酸值通常会降低。

沥青通常被描述为一种热塑性材料，加热时可以反复软化，冷却时可以硬化。沥青是一种粘弹性物质，在环境温度和较高温度下作为粘性液体，在较低温度下作为弹性固体。

沥青因热、氧化和风化而硬化的速度较慢，具有一定耐久性。

沥青能与腐蚀性化学品反应，与浓硫酸、硝酸和盐酸反应形成替代产品。

沥青在电极焙烧炉制作中要排出大量的沥青烟。由于沥青中含有荧光物质，其中含致癌物质3-4苯并芘高达2.5%～3.5%，高温处理时随烟气一起挥发出来，从而产生一定的危害。

沥青主要来源于原油，通常被称为石油或原油。它天然存在于某些地质构造的岩层中，通过钻探生产，经过自然流动或泵送回收后，进行精炼蒸馏即可产出含有沥青的残余部分。在原油精炼的过程中，将340–400℃的原油注入分馏柱，较轻的压裂液作为塔顶产物分离，得出的残渣即为还原的沥青。沥青也可以通过丙烷脱沥青法进行分馏，原料从萃取塔顶部附近引入，液态丙烷在底部进入，通过溶剂进行分馏后，脱沥青油-丙烷溶液从塔顶排出，沥青从底部排出，最后从渣油中沉淀出沥青。此外还可以通过蒸馏法得到，主要是将原油经常压蒸馏分出汽油、煤油、柴油等轻质馏分，再经减压蒸馏分出减压馏分油，余下的残渣符合道路沥青规格时就可以直接生产出沥青产品，所得沥青也称直馏沥青，是生产道路沥青的主要方法。

石油沥青的黏滞性是指沥青在外力或自重的作用下抵抗变形的一种能力，也反映了沥青软硬、稀稠的程度。黏滞性是划分沥青牌号的主要技术指标，其大小与石油沥青的组分含量和温度有关。当石油沥青中地沥青质含量多、树脂适量、油分含量较少时，黏滞性就大。在一定温度范围内，温度升高，黏滞性就下降，反之黏滞性升高。

石油沥青的塑性用延度来表示。延度越大，塑性越好。塑性好的沥青随建筑物的变形而变形，而且沥青在开裂后，因其特有的黏塑性可以使裂缝自行愈合，塑性差的沥青，在低温或负温下易产生开裂，塑性好是沥青作为柔性防水材料的原因之一。

温度敏感性是指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能。变化程度小，则沥青温度敏感性小，反之则温度敏感性大。此外，沥青在低温时常表现为脆性破坏，因此，沥青的脆点是反映其温度敏感性的另一个指标，它是指沥青从高弹态转变到玻璃态过程中的某一规定状态的相应温度，该指标主要反映沥青的低温变形能力。寒冷地区应考虑所用沥青的脆点。沥青的软化点越高，脆点越低，其温度敏感性越小。

沥青内含有一定挥发性物质，吸入或接触会导致中毒，其中煤油沥青中含挥发物质最多，危险性最大，石油沥青和页岩沥青中所含挥发性物质较少，故毒性较小。天然沥青一般不含挥发性物质，几乎无毒性。

沥青中含有吖啶、葱、菲等光感物质，皮肤接触后，能增强皮肤的光感作用；同时在日光下作业，数小时后就可发生急性皮炎、夜间作业则不会发生。

少数人接触沥青后会发生变态反应，发生反应的部位不仅仅在暴露在沥青环境的部位，也可能发生在身体的其他部位。

皮肤接触沥青后数小时到1～2 天，身体暴露部分如面、颈、肩、四肢的伸面开始出现刺痒、灼痛症状，随后出现大块红斑，情况较为严重的将出现水肿、水疤及渗液的症状。长期接触后会导致皮肤湿润、变厚、毛囊炎、毛囊口角化、黑头粉刺、座疮及棕黑色色素沉着，也可能会发生多数扁平隆起赞疣。常见的症状主要为上皮癌及乳头状瘤，少数可出现皮肤萎缩和毛细血管扩张。眼部接触沥青后会发生急性结膜炎、两眼红肿、流泪、眼内自觉干燥、具有灼烧感或异物感的症状。少数人在吸人沥青蒸气后，发生过敏现象，会出现气喘、偏头痛、嗜酸性粒细胞增多等症状。也有一部分人会发生广泛性皮炎，如果长期反复发生，则会演变为湿疹样反应。人体接触沥青烟雾后，可发生鼻炎、喉炎、支气管炎，并有上呼吸道刺痛或胸骨后灼痛感，甚至有暂时性呼吸困难，偶有发生鼻黏膜萎缩。

煤焦油沥青中毒 ：可同时出现全身性反应。如乏力、发热、恶心、呕吐等情况严重者出现有血尿、黄疽[jū]、虚脱和昏迷等现象。慢性中毒：会出现头晕，头痛、无力、食欲缺乏、恶心，伴有神经衰弱症候群现象，并可出现视力障碍和接触性皮炎。

当接触沥青时应让患者处在阴暗处，避免阳光照射。当皮肤接触时可用碳酸氢钠液洗去残余的沥青斑点。如出现红斑，水肿，可用雷炉合剂或风油精进行擦拭；如有糜烂、渗液，可用莫匹罗星软膏等进行外涂。当眼部接触时，可用生理盐水或硼酸水等进行适当的清洗。

直接还原沥青、水泥、助熔剂或成分的制造和使用都不会造成空气污染或工作场所暴露的问题。沥青在热混合物的制造过程中，所排放的物质都在环境保护局的空气标准范围内。在温度低于80℃时，沥青的排放量较低，即使在150℃下，可能只有低于1mg/小时的排放量，只有在230℃以上的温度下排放量才可能增加。沥青的生产和施工能耗低、温室气体排放低和节约自然资源的特点使沥青成为环保路面的首选。沥青路面的生产和施工所需的能源比其他路面少20 %，并且路面类型可以直接促进一些LEED绿色建筑评级系统学分。此外，浅色沥青可以缓解热量，减少城市热岛效应。

消防：沥青遇明火、高热后会发生燃烧，燃烧后会放出有毒的刺激性烟雾。常用的灭火剂主要包括泡沫、雾状水、干粉和沙土等。通常根据不同的情况采取不同的灭火措施，当发生大面积油池火，可采取多支水枪“水流切封”灭火法。小面积油池火，可利用浸湿的棉被、麻袋和石棉毡进行“覆盖窒息法”灭火，并且禁止向池内注水。泄漏处置：沥青泄露时，人员应立即撤离泄露区域，并限制人员的出入。同时注意泄露区域的通风条件，给予充分的通风环境。及时切断火源和泄漏源，防止液体流入下水道和排洪沟等空间。少量泄漏时，应用大量水进行冲洗，洗水稀释后放入废水系统。大量泄漏时，应使用泵将其转移到槽车或专用的收集器中进行回收。当固体泄漏时，可将泄露的沥青收集到密闭的容器中。

沥青泵送、运输和储存时需要考虑流动性和粘度。储存沥青时应远离火种、热源，置于阴凉和通风处，避免与氧化剂一起存放。

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