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瀝青感溫性指標

國際上用以表示瀝青感溫性能的指標有許許多多表達方式,現在普遍采用的有針人度指 數PI、針人度粘度指數PVN及粘溫指數VIS等。由于計算方法的不同, 實際的表達方法更多。 不過,無論采用哪一個指標,都是以兩個或兩個以上不同溫度的瀝青指標的變化幅度來衡量 的。表2-1-1表示這些指標所反映的溫度范圍。 


 1.瀝青試驗數據圖(BTDC) 1969年, 殼牌石油公司研究所W-He uk el om提出了一種瀝青試驗數據圖(Bitumen Test Data Chart) , 簡稱BTDC, 用以表征石油瀝青常規試驗性質的相互關系[5.6。這些性質包括針入度、 軟化點、粘度、脆點、滴點等,將這些試驗值作縱坐標,溫度為橫坐標,按一定的坐標尺度繪成如 圖2-1-5的形式。它由兩個部分組成,上部為針人度區,下部為粘度區。脆點Fr相當于針入度 1.2處,軟化點相當于針人度800或粘度1200Pa*s處。


 BTDC曲線的最大特點是能反映瀝青全溫度域的性質指標的變化情況, 很明顯, 曲線的斜 率表示瀝青性能受溫度影響變化的幅度,所以是表示瀝青感溫性的最好辦法。表2-1-1中各項 指標實際上都是BTDC圖中某一段曲線的斜率。 利用BTDC, 可以區分三種類型的瀝青:

瀝青感溫性指標(圖1)

 (1)S級瀝青:對大批直餾瀝青來說,各項試驗數據基本上位于一條直線上,它能包括絕大表1-3-15中美國SHRP道路瀝青結合料規范是根據路用性能分別規定高溫及低溫時的性 能要求的,這就從根本上規定了瀝青感溫性的要求。規范規定了從PG52-10的溫度范圍62℃ 到PG82一34的116℃的不同要求,實際上美國各地的溫度范圍大體為68℃~98℃,一般的非 改性瀝青的道路瀝青針入度指數PI在-0.5~-1.0之間,所能承受的溫度范圍最高約為 90°.對一般的道路而言,基本上能夠滿足使用要求。而對更為殘酷的氣候條件或交通條件的 道路, 則必須使用改性瀝青[14] 。在美國, 對建筑瀝青類的標準, ASTM D 312-89及AASHTO M 239-73規定的屋面防水瀝青標準, ASTM D 449-89及AASHTO M 115-78規定的防潮防水瀝 青標準, ASTM D 2521-89規定的溝渠襯砌瀝青標準等都采用0℃(200g, 60s) 、25℃(100g, 5s) 、 46℃(50g,5s)等三個溫度的針入度要求控制感溫性。根據流變性能的時間溫度換算法則, 0℃、200g、60s的條件與5℃或10℃、100g、5s大體相近,而46℃、50g、5s的條件與30℃、100g、5s 大體相近。所有這些都說明在瀝青性能或瀝青標準中,感溫性指標的重要性。 


部分蠟含量較少的瀝青,同一種原油煉制的不同稠度的瀝青,在圖上成為一組大致平行的直 線,說明感溫性很相近;不同的原油和品種的瀝青,在圖上直線的斜率將會有所不同,從而區分 出瀝青的感溫性的大小。從理論上講,對S級瀝青,由于所有試驗數據都在一直線上,所以由 不同溫度域測定的數據計算得到的感溫性指標應該是相同的,實際上計算的感溫性指標不同是 由于計算方法的誤差和試驗數據的誤差所造成的。其最簡單的方法是由針人度和軟化點確定。


 (2) B級瀝青:經過吹氧(Brown) 煉制的瀝青試驗數據圖不能成為一條直線, 而成為圖中的 由兩條直線相交組成的一折線,在高溫區域即粘度區,直線的斜率與同一種原油煉制的直餾瀝 青(不吹氧)的斜率大體相同,而在較低溫度域即針人度區,氧化工藝使直線的斜率大大變小, 即瀝青的感溫性得到改善。對B級瀝青,確定不同溫度域的感溫性必須采用該溫度域的試驗 數據計算確定。 

瀝青感溫性指標(圖2)

(3) W級瀝青:蠟質瀝青(Waxy bitumen) 的最大特點是瀝青的蠟含量高, 而蠟與瀝青本身 的無定形物質是不同的,蠟在低溫時成為結晶,在高溫時融化為液體,它有明顯的融點,不過瀝青蠟的品種和組成非常復雜,從微晶蠟、地蠟到石蠟,融點可以從30℃~100℃不等,因而蠟 質瀝青的BTDC成為上下兩條大體平行的直線, 中間有一段過渡段, 在此過渡段溫度范圍內測定的數據由于受到瀝青中蠟的融化和結晶的影響,將會偏離曲線,上下兩條直線的斜率多少會 有些不同,它反映了蠟對感溫性的影響。對W級瀝青,確定不同溫度域的感溫性也必須采用 該溫度域的試驗數據計算確定,而且必須避開過渡段溫度范圍內的試驗數據。 


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