瀝青軟化點與路用性能探討

【摘 要】軟化點作為瀝青評價的三大指標之一，對路用性能有多重影響。文章從瀝青組分分析入手，探討了軟化點對高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能、抗老化性能、粘附性能、耐久性、水穩(wěn)定性和抗滑性的影響，并提出相應的措施，提高路面施工水平。 

【關鍵詞】瀝青；軟化點；路用性能 

　　瀝青路面鋪筑或者修復期間， 對瀝青軟化點的測定是必不可少的常規(guī)項目。我國在八五國家科技攻關的專題研究報告中，“重交通道路石油瀝青技術”研究成果表明， 瀝青的 PI 值能很好反應瀝青的感溫性， 采用由其推得的當量軟化點 T 80（排除瀝青中蠟對軟化點的影響） 作為瀝青的高溫穩(wěn)定性質的關鍵性指標。 

　　瀝青是感溫性材料，在不同的溫度區(qū)間內瀝青呈現各向異性，人們通常用瀝青的軟化點來表征瀝青由固態(tài)向液態(tài)轉變的溫度，也就是瀝青在運動作用下失去抗變形能力的溫度。軟化點試驗方法有很多種，為了表征瀝青的感溫性質，各國學者分別提出了不同的感溫性參數，我國采用世界上.廣泛的環(huán)球法作為標準測定方法。
1、瀝青各組分對軟化點的影響 

　　為研究瀝青各個組分對軟化點的影響，通常采用美國的L.W.科爾貝特四組分分析法：瀝青質、樹脂、芳香烴和飽和烴。其不同比例組成了不同的膠體結構，以瀝青質為中心，膠質吸附在瀝青質上形成膠束，整體作為分散相分散在分散介質中（芳香分和飽和分）。 

　　眾所周知，存在于飽和烴中的蠟（正構烷烴）對瀝青的路用性能影響很大，特別是我國富產石蠟基原油的情況下，更是眾所關注。蠟在高溫時會使瀝青發(fā)軟，導致瀝青路面的高溫穩(wěn)定性降低，出現車轍。同樣，在低溫時會使瀝青變得脆硬，導致路面低溫抗裂性降低，出現裂縫。此外，蠟會使瀝青與石料粘附性降低，在水分的作用下，會使路面石子與瀝青產生剝落現象，造成破壞，含蠟瀝青會使瀝青路面抗滑性降低，影響路面行車安全性。 

　　組成瀝青膠體體系的核心物質是瀝青質，瀝青質含量高，軟化點高，針入度小，延度低。
2、路用性能影響 

　　瀝青路面的路用性能要求主要有：高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能、抗老化性能、粘附性能、耐久性、水穩(wěn)定性和抗滑性。

1）軟化點對車轍的影響 

　　由于行車荷載引起的車轍有兩種，壓密變形和塑性流動變形。 

　　壓密變形主要是由于行車的壓力作用引起，瀝青混凝土被壓碎，通常伴隨著體積垂直變化。塑性流動變形沒有體積變化，只表現為瀝青混凝土的橫向流動，表現為輪跡帶下陷兩側隆起。 

　　為減少瀝青路面的車轍，工程施工中應控制所選用瀝青的軟化點，一定要高于路面可能達到的.高溫度，或者采取適當措施降低路面溫度的方法。利用高軟化點的瀝青進行合理摻配，是提高瀝青路面抗車轍能力的有效途徑。 

2）軟化點對路面老化的影響 

　　瀝青老化時組分之間發(fā)生轉化，部分芳香烴會轉化為樹脂，同時部分樹脂轉化為瀝青質，致使瀝青質含量增加，瀝青整體的平均分子量和芳香性增大，軟化點上升。 

　　瀝青老化后，在物理力學性質方面，表現為針入度減小，延度降低，軟化點升高，絕對黏度提高，脆點降低等。在化學組分含量方面，表現為飽和分變化甚少，芳香分明顯轉變?yōu)槟z質，而膠質又轉變?yōu)闉r青質，由于芳香分轉變?yōu)槟z質，不足以補償膠質轉變?yōu)闉r青質，所以.終是膠質顯著減少，而瀝青質顯著增加，表現為軟化點提高。 

3）軟化點對高溫穩(wěn)定性的影響 

　　瀝青材料的高溫敏感性用軟化點表示。瀝青材料在硬化點至滴落點之間的溫度階段時，是一種粘滯流動狀態(tài)，在實際工程中，為保證瀝青不致由于溫度升高而產生流動的狀態(tài)，所以取溫度間隔的87.21%為軟化點。根據《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》，環(huán)球軟化點儀測定，將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內，試樣上放置標準鋼球浸入水或甘油中，以每分鐘5℃加熱升溫，使瀝青軟化下垂至規(guī)定距離時的溫度。軟化點越高，瀝青的耐熱性越好，即溫度穩(wěn)定性越好。 

　　試驗表明，當路面溫度高于瀝青混合料的軟化點時， 瀝青的粘結力會顯著下降， 動穩(wěn)定度隨之下降。值得注意的是，當環(huán)境溫度在瀝青軟化點附近時，瀝青混合料的動穩(wěn)定度將出現突變，即穩(wěn)定值突然下降崩坍。路面溫度是影響高溫穩(wěn)定性的主要因素，軟化點起決定性作用，隨著路面溫度的提高，高溫穩(wěn)定性明顯降低。 

4）軟化點對路面黏彈性影響 

　　瀝青路面在低溫瞬時荷載作用下，以彈性形變?yōu)橹?，在高溫長時間荷載作用下，以黏性形變?yōu)橹?。勁度模量是表示瀝青的黏性和彈性聯合效應的指標。根據實際工程的勁度模量諾模圖，需要有荷載作用時間或頻率、針入度指數、溫度差，即路面實際溫度與環(huán)球法軟化點之間的溫差3個參數?？梢?，在適當范圍內提高軟化點，有利于路面彈性保持。 

3、結論 

　　正構烷瀝青質含量與瀝青軟化點之間存在簡單的線形關系，其含量與抗老化性相關度很高，適當提高瀝青質中的正戊烷含量可改善路用性能。 

　　在瀝青四組分中，瀝青質對軟化點影響.為顯著，因為它具有更大的極性、平均分子量、雜原子含量和芳香性。 

　　當溫度超過瀝青混合料高溫抗變形的臨界溫度后， 路面抗變形能力急劇下降。所以， 可以根據工程項目的路面.高設計溫度選擇瀝青混合料， 也就是說，采用的瀝青混合料的臨界溫度必須高于路面.高設計溫度，通過摻配的方法改善工程現場的瀝青軟化點。