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沥青蜡含量标准

关于道路沥青标准要不要列人蜡含量指标,蜡含量应该限制为多少,一直是我国道路部门 和石油化工部门关注的焦点。大量的研究说明,蜡对沥青的影响,尽管还应包括蜡的品种和结 晶形式的影响,但是蜡的数量同样是非常重要的。对标准规范及生产应用而言,测定其数量本 身已是比较困难的了,决定蜡的品种和结晶形式更不可能更多要求了。因此,首先提出含蜡量 的数量指标是非常重要的。要重视蜡的品种和结晶形式,并不能成为否定蜡含量指标的理由。 在我国的沥青标准中,含蜡量是一个至关重要的指标,保留含蜡量指标是必要的。 



在图2-7-3中,分析蒸馏法测定的总蜡含量与各项性质的关系可见,蜡含量对沥青性质的 影响有一个拐点,在此拐点含量之下,影响比较小,超过此拐点后,影响急剧增大。这个拐点大 概在3%~4%左右。显然,将重交通道路沥青的允许含蜡量限制在此突变值以内,限制重交 通道路沥青的含蜡量为3%是适宜的。而且这是照顾到我国某些国产沥青的能力确定的低水 平指标。近年来在许多高速公路的招标文件中,考虑到进口沥青的能力和水平,普遍将沥青的 蜡含量指标提高到2%,相当于欧洲大部分国家的水平。这无疑对保证我国进口沥青的质量 是十分有益的。 


第16、17、18届世界道路会议报告都列举了蜡使高温时路面软化及限制含蜡量的必要性 问题,第17届世界道路会议还指出丙烷脱沥青与稀油混合得到的沥青会有少量结晶石蜡,这 些石蜡的滴落点范围为60~70℃,路面温度达到60~65℃时,会引起沥青混合料的软化。尽 管如此,在国外的沥青标准中规定有含蜡量的国家并不多,第16届世界道路会议报告指出,有 三分之一的国家规定了含蜡量,主是西致一些国家,且大都是几十年前规定的,例如德国工业 标准(DIN 1995-1980) 及奥地利、比利时要求不大于2.0%(蒸馏法) , 法国标准(NFT 65-001- 1979) 要求不大于4.5%(LCPC法) 。波兰定为2%, 而对次等沥青放宽到3.5%。蜡含量指标 一直是印度道路科学研究的重点。

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 欧洲许多国家认为结晶石蜡无粘结性,认为肯定存在一个可以容许的蜡含量极限值。 R heim在1933年就提出蜡分使沥青与集料粘结力变小, 蜡含量应予限制。近年来欧洲统一组织CEN沥青标准对是否列人了含蜡量也一直在争论, 第七稿沥青标准中考虑把含蜡量作为一 项指标,在含蜡量处打了一个问号,但第九稿已将其作为选用指标正式列人标准,尤其是原要 求列有含蜡量的法国、德国一直坚持要列人该指标。


 壳牌石油公司中央研究所(KSLA) 曾于1975年对蜡的影响作了研究, 也认为沥青中的蜡 大都属微晶蜡。将其提取后又回配到沥青中(掺量高达12%),针人度在15℃以上开始增加, 而粘度在整个测定范围都减小, 于是BTDC图上, 针人度区之间便有一个过渡段, 在这一温度 段内沥青的试验数据有变化,反映了沥青中结晶蜡的含量。他们于1966年在阿姆斯特丹铺筑 了一些小试块, 观测8年后并末发现有明显的影响。尽管如此, KSLA后来提出的QUAL AGON 的质量管理系统九面图中,反映蜡含量的渗析试验仍然是一个主要指标,在他们提出的沥青质 量评价体系中规定,道路沥青必须是S级沥青,这就等于限制了沥青中蜡的含量。实际上欧洲 各国的沥青含蜡量一般都不超过2%(蒸馏法)。


 1985年第三次欧洲沥青研讨论会重申了对含蜡量应予限制,指出测定沥青延度的真正意 义就在于限制含蜡量[4]。第16届世界道路会议报告提到之所以含蜡量指标很少使用是因为 大多数国家估计到含蜡量的影响可由温度敏感性试验得以说明,苏联规定0℃延度及针人度 指数的目的也是为了限制石蜡基沥青的使用。


 在美国,尽管大部分地区的沥青中蜡含量很低,不少学者还认为蜡与沥青质量之间并无直 接关系。但在中部的北方地区也由于原油品质的原因,沥青的蜡含量也较高,所以有关部门对 此也比较重视。美国联帮公路总署(FHWA) 在1988年曾向运输部正式提出建议, 明确指出蜡 的存在影响低温开裂, 并提出用规定4℃低温延度(速率1cm/min) 的方法对含蜡量进行限制。 


日本在二次大战后由于原油品种不稳定,一度沥青中的蜡含量较高,影响了路面的耐久 性,所以日本道路协会在1957年制订的石油沥青标准中按蜡含量的高低将沥青质量分成了 A、B、C三个等级,在沥青指标上主要是低温延度要求不同,如表2-7-6所示7。此标准一直使 用到1967年废止。其间建设省土木研究所对沥青中蜡的影响作了深入的研究,后来各炼厂对 炼制沥青的油源进行了仔细的选择,基本上稳定地采用有限的几种中东的环烷基和中间基原 油,沥青中的蜡含量大为下降,蜡含量指标也就不需要了。


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因此,建筑在目前的研究深度基础上,我们认为,保留规定含蜡量在3%以下是合理的。 国产的单家寺、欢喜岭、克拉玛依等稠油沥青,只要不混入稀油,都能达到此要求。


 在与国外学者交流蜡含量标准问题时,不少学者强调,沥青的质量首先取决于原油,现在 工业发达国家的道路沥青大都对油源进行认真选择,只从有限的几种原油炼制道路沥青。日 本在大量的进口原油中,固定采用伊朗稠油、阿拉伯稠油、卡夫奇、科威特四家油源。美国进口 大量印度尼西亚的米纳斯原油,属石蜡基,不用来炼制道路沥青。西欧北海油田的含蜡量也较 多,也不用来生产道路沥青。 



总的来说,许多国家由于已经不再采用含蜡量高的原油炼制沥青,油源及工艺大体固定, 所以很少发生沥青中含蜡量过高的问题,所以认为在沥青标准中没有必要列人含蜡量指标。 即使在一些规定有蜡含量指标的国家,由于已经注意到了这个问题,在油源选择和炼油阶段就 限制了石蜡基原油,所以实际上会有一部分含蜡量高于规定的沥青蒙混过关。例如从日本进 口的沥青样品,测定的含蜡量达4.38%。新加坡壳牌沥青也有过超过3%的情况。


 环烷基原油与中间石蜡基原油的直馏沥青虽然在宏观化学组成上相差不大,但在含蜡量、 蜡的种类和分布上有着显著的不同。有些国家不规定蜡含量指标,正是因为强调了生产沥青 原油的基属。 



不过, 类似于美国SHRP沥青结合料路用性能规范的做法, 即只规定路用性能的指标、并 不规定化学成分, 也是引人注目的。SHRP计划开始阶段, 曾花了较大的力气来研究化学成分, 但后来发现要找出化学成分与路用性能之间的关系是很困难的,很难确定化学成分的限制范 围,这才逐渐形成了完全是路用性能的规范。在路用性能规范里并不没有排除化学成分,而是 间接地反映了化学成分的影响。规范恰恰充分反映了蜡的影响,包括蜡的品种、结晶、数量的 影响。在美国中北部的蒙太那州等地区,有一部分是石蜡基原油,所生产的沥青便很难满足 SHRP规范的要求。 



在国内也有一种意见,认为可以用延度间接反映含蜡量而取消含蜡量的指标。根据国内 不少单位的研究和“七五”、八五”国家科技攻关课题的研究,低温延度与含蜡量确实有相当好 的相关性,这一结论也就说明了含蜡量的指标非常重要,它直接反映了路用性能,同时也说明 有可能用延度来代替。但是,由于含蜡量综合反映高温、低温等各方面的性能,而延度也可以 通过其他途径得以提高。故取消蜡含量指标是不合适的。相当一段时间以来,一些部门一直 反对将蜡含量指标列人沥青标准,未必是不承认含蜡量指标的重要。仅仅是因为本系统的炼 油厂生产的沥青质量达不到这个指标,我们认为这种为了行业保护而不顾用户需要的做法是 错误的。实际上也是起不到保护的目的的,取而代之的是大量进口沥青涌人国内。这一点说 明一个国家的产品质量标准是多么重要,它应该充分考虑用户的需要,生产单位达不到要求 时,正确的态度应该是创造条件努力去满足标准的要求,而不是降低标准,这样才能促进产品 质量的提高。含蜡量之所以成为首当其冲的指标,成为一个综合反映各方面路用性能的指标, 怡恰说明它的重要。所以,在我国还没有一整套路用性能的沥青标准之前,采用含蜡量与路用 性能指标共存的做法是符合我国实际情况的。


 在现阶段保留含蜡量指标,还有一个保证进口沥青的质量目的。众所周知,重交通道路沥 青要求蜡含量不大于3%的要求是考虑了国产沥青的实际情况放宽了的。对周边国家如新加 坡、日本、韩国、泰国以及伊朗阿联酋等国的沥青,只有真正是采用了中东环烷基或中间基原 油炼制,含蜡量一般都可在2%以下,因此在订购国外沥青时,限制2%含蜡量指标是适宜的。对 国内的一些炼油厂,已经开始采用进口原油,要求所炼制的沥青的蜡含量小于2%也是适宜的。

此文关键词: 蜡含量