瀝青軟化點與路用性能探討
2017-09-23 14:41:57 評論:0 點擊:
【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
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
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。
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