特种沥青的研究进展

doi:10.19894/j.issn.1000-0518.230040

摘要/Abstract

摘要：

特种沥青具有高附加值、应用场景专一和开发难度大等特点。本文综述了特种沥青的研究进展，包括改质沥青、浸渍剂沥青、包覆沥青、中间相沥青及其它种类沥青。在研发特种沥青的过程中，研究人员应加强表征手段的应用，进一步明确沥青产品生产过程中的原子、分子及化合物等多尺度的变化规律，从而调控研发和生产过程中的关键工艺条件。针对不同原料特性，建议采取适合的加工工艺，生产不同种类的特种沥青，实现沥青资源的精细化、标准化和高附加值化利用。

关键词: 特种沥青, 改质沥青, 浸渍沥青, 包覆沥青, 中间相沥青

Abstract:

Special asphalt has the characteristics of high added value， specificity of application scenarios and great difficulty in development. The research progress of special asphalt including modified asphalt， impregnating asphalt， coated asphalt， mesophase asphalt and other types of asphalt is reviewed. Researchers should strengthen the application of characterization methods to further clarify the multi-scale variation rules of atoms， molecules and compounds in the production process of asphalt products， so as to regulate the key technological conditions in the development and production process. According to the characteristics of different raw materials， it is suggested to adopt suitable processing technology to produce different kinds of special asphalt， so as to realize the fine and high value-added utilization of asphalt resources.

Key words: Special asphalt, Modified asphalt, Impregnating asphalt, Coated asphalt, Mesophase asphalt

中图分类号:

O625.1

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图/表 11

图1 沥青抽提组分示意图

Fig.1 Schematic diagram of asphalt extraction components

图2 我国进口沥青中不同国家占比情况

Fig.2 The proportion of different countries in imported pitch

表1 改质沥青国家标准（YB/T 5194-93）

Table 1 National standard for modified asphalt （YB/T 5194-93）

Standard	I Grade	II Grade
Softening point/℃	100~115	100~120
Toluene insoluble/%	28~34	≥26
Quinoline insoluble/%	8~14	6~15
β resin/%	≥18	≥16
Coking value/%	≥54	≥50
Ash content/%	≤0.3	≤0.3
Water content /%	≤5	≤5

图3 富铁生物炭表面的分子模型示意图。含有N-Fe官能团的活性区，包括酰胺区、胺区、吡啶区和吡咯区，用多边形表示［21］

Fig.3 Schematic molecular model representation of the Fe-rich biochar surface. Active zones containing N-Fe functionals， including amide， amine， pyridine and pyrrole zones， are shown with polygons［21］

表2 浸渍沥青厂家的产品指标与相关国家标准［26］

Table 2 Product specifications of impregnated asphalt manufacturers and relevant national standards［26］

Manufacturers	Softening point/℃	Quinoline insoluble content/%	Toluene insoluble content/%	Fixed carbon content/%	Ash content/%	Density/（g·cm^-3）
Nippon steel	86	0.1	14.8	51	0.05	—
Sumitomo	108	<0.1	14	48	<0.1	1.23
Mitsubishi heavy industries	80	0.01～0.02	15~17	50~52	0.01	1.29
1#-GB/T 35074-2018	80~95	≤0.5	≥8.0	—	≤0.05	—
2#-GB/T 35074-2018	80~95	≤1.0	≥9.0	—	≤0.1	—
3#-GB/T 35074-2018	80~95	≤3.0	≥10.0	—	≤0.2	—

表3 包覆沥青的产品标准

Table 3 Product standard for coated asphalt

Product standard	Softening point/℃	Coking value/%	Quinoline insoluble/%	Ash content/%
Low temperature coated asphalt	110≤SP<170	25~49.9	≤0.5	≤0.08
Medium temperature coated asphalt	170≤SP<220	50.0~63.0	≤0.5	≤0.08
Medium and high temperature coated asphalt	220≤SP<270	63.1~73.9	≤0.5	≤0.08
High temperature coated asphalt	270≤SP<280	74.0~80.0	≤0.5	≤0.08

图4 （a）乙烯焦油的气相色谱质谱图，（b）建议的乙烯焦油有效利用路线，（c）不同温度下轻质油的蒸馏收率［39］

Fig.4 （a） Gas chromatography mass spectrometry spectrum of ethylene tar，（b） proposed route for effective utilization of ethylene tar and （c） distillation yield of light oil under different temperatures［39］

图5 沥青中不同组分的相对分子质量分布随反应时间变化情况［41］

Fig.5 The relative molecular mass distribution of different components in asphalt varies with reaction time［41］

表4 粘结剂沥青相关产品标准

Table 4 Standards for products related to binder asphalt

Manufacturers	Softening point/℃	Quinoline insoluble content/%	Toluene insoluble content/%	Coking value/%	Ash content/%
Grade I	100~115	8~14	28~34	≥54	≤0.3
Grade II	100~120	6~15	26	≥50	≤0.3
Angang asphalt	105~125	5~15	＞25	46~65	<0.3
Kaifeng carbon plant	103~107	12~15	28~31	＞57	<0.3
Rutgers Germany	80~90	6~14	25~36	＞50	<0.3
Mitsubishi Corporation of Japan	90~115	8~14	31~38	＞52	<0.3
Great Lakes Corporation of America	102	13.2	27	—	<0.3

图6 木质素基富酚物质改性沥青的抗老化性示意图［44］

Fig.6 Schematic diagram of aging resistance of lignin-based phenol-rich material modified asphalt［44］

图7 从煤焦油沥青制备层状堆叠结构的多孔碳示意图［57］

Fig.7 Schematic diagram showing the transformation of coal tar pitch into layer-stacked porous carbons［57］

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