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瀝青軟化點(diǎn)與路用性能探討

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2017-09-23 14:41:57   評(píng)論:0 點(diǎn)擊:
【摘 要】軟化點(diǎn)作為瀝青評(píng)價(jià)的三大指標(biāo)之一,對(duì)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(diǎn)對(duì)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(yīng)的措施,提高路面施工水平。 

【關(guān)鍵詞】瀝青;軟化點(diǎn);路用性能 
  瀝青路面鋪筑或者修復(fù)期間, 對(duì)瀝青軟化點(diǎn)的測(cè)定是必不可少的常規(guī)項(xiàng)目。我國(guó)在八五國(guó)家科技攻關(guān)的專(zhuān)題研究報(bào)告中,“重交通道路石油瀝青技術(shù)”研究成果表明, 瀝青的 PI 值能很好反應(yīng)瀝青的感溫性, 采用由其推得的當(dāng)量軟化點(diǎn) T 80(排除瀝青中蠟對(duì)軟化點(diǎn)的影響) 作為瀝青的高溫穩(wěn)定性質(zhì)的關(guān)鍵性指標(biāo)。 
  瀝青是感溫性材料,在不同的溫度區(qū)間內(nèi)瀝青呈現(xiàn)各向異性,人們通常用瀝青的軟化點(diǎn)來(lái)表征瀝青由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度,也就是瀝青在運(yùn)動(dòng)作用下失去抗變形能力的溫度。軟化點(diǎn)試驗(yàn)方法有很多種,為了表征瀝青的感溫性質(zhì),各國(guó)學(xué)者分別提出了不同的感溫性參數(shù),我國(guó)采用世界上.廣泛的環(huán)球法作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法。
1、瀝青各組分對(duì)軟化點(diǎn)的影響 
  為研究瀝青各個(gè)組分對(duì)軟化點(diǎn)的影響,通常采用美國(guó)的L.W.科爾貝特四組分分析法:瀝青質(zhì)、樹(shù)脂、芳香烴和飽和烴。其不同比例組成了不同的膠體結(jié)構(gòu),以瀝青質(zhì)為中心,膠質(zhì)吸附在瀝青質(zhì)上形成膠束,整體作為分散相分散在分散介質(zhì)中(芳香分和飽和分)。 
  眾所周知,存在于飽和烴中的蠟(正構(gòu)烷烴)對(duì)瀝青的路用性能影響很大,特別是我國(guó)富產(chǎn)石蠟基原油的情況下,更是眾所關(guān)注。蠟在高溫時(shí)會(huì)使瀝青發(fā)軟,導(dǎo)致瀝青路面的高溫穩(wěn)定性降低,出現(xiàn)車(chē)轍。同樣,在低溫時(shí)會(huì)使瀝青變得脆硬,導(dǎo)致路面低溫抗裂性降低,出現(xiàn)裂縫。此外,蠟會(huì)使瀝青與石料粘附性降低,在水分的作用下,會(huì)使路面石子與瀝青產(chǎn)生剝落現(xiàn)象,造成破壞,含蠟瀝青會(huì)使瀝青路面抗滑性降低,影響路面行車(chē)安全性。 
  組成瀝青膠體體系的核心物質(zhì)是瀝青質(zhì),瀝青質(zhì)含量高,軟化點(diǎn)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(diǎn)對(duì)車(chē)轍的影響 
  由于行車(chē)荷載引起的車(chē)轍有兩種,壓密變形和塑性流動(dòng)變形。 
  壓密變形主要是由于行車(chē)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(dòng)變形沒(méi)有體積變化,只表現(xiàn)為瀝青混凝土的橫向流動(dòng),表現(xiàn)為輪跡帶下陷兩側(cè)隆起。 
  為減少瀝青路面的車(chē)轍,工程施工中應(yīng)控制所選用瀝青的軟化點(diǎn),一定要高于路面可能達(dá)到的.高溫度,或者采取適當(dāng)措施降低路面溫度的方法。利用高軟化點(diǎn)的瀝青進(jìn)行合理?yè)脚?,是提高瀝青路面抗車(chē)轍能力的有效途徑。 
2)軟化點(diǎn)對(duì)路面老化的影響 
  瀝青老化時(shí)組分之間發(fā)生轉(zhuǎn)化,部分芳香烴會(huì)轉(zhuǎn)化為樹(shù)脂,同時(shí)部分樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為瀝青質(zhì),致使瀝青質(zhì)含量增加,瀝青整體的平均分子量和芳香性增大,軟化點(diǎn)上升。 
  瀝青老化后,在物理力學(xué)性質(zhì)方面,表現(xiàn)為針入度減小,延度降低,軟化點(diǎn)升高,絕對(duì)黏度提高,脆點(diǎn)降低等。在化學(xué)組分含量方面,表現(xiàn)為飽和分變化甚少,芳香分明顯轉(zhuǎn)變?yōu)槟z質(zhì),而膠質(zhì)又轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青質(zhì),由于芳香分轉(zhuǎn)變?yōu)槟z質(zhì),不足以補(bǔ)償膠質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青質(zhì),所以.終是膠質(zhì)顯著減少,而瀝青質(zhì)顯著增加,表現(xiàn)為軟化點(diǎn)提高。 
3)軟化點(diǎn)對(duì)高溫穩(wěn)定性的影響 
  瀝青材料的高溫敏感性用軟化點(diǎn)表示。瀝青材料在硬化點(diǎn)至滴落點(diǎn)之間的溫度階段時(shí),是一種粘滯流動(dòng)狀態(tài),在實(shí)際工程中,為保證瀝青不致由于溫度升高而產(chǎn)生流動(dòng)的狀態(tài),所以取溫度間隔的87.21%為軟化點(diǎn)。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》,環(huán)球軟化點(diǎn)儀測(cè)定,將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(nèi),試樣上放置標(biāo)準(zhǔn)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(shí)的溫度。軟化點(diǎn)越高,瀝青的耐熱性越好,即溫度穩(wěn)定性越好。 
  試驗(yàn)表明,當(dāng)路面溫度高于瀝青混合料的軟化點(diǎn)時(shí), 瀝青的粘結(jié)力會(huì)顯著下降, 動(dòng)穩(wěn)定度隨之下降。值得注意的是,當(dāng)環(huán)境溫度在瀝青軟化點(diǎn)附近時(shí),瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度將出現(xiàn)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(diǎn)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(diǎn)對(duì)路面黏彈性影響 
  瀝青路面在低溫瞬時(shí)荷載作用下,以彈性形變?yōu)橹?,在高溫長(zhǎng)時(shí)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(lián)合效應(yīng)的指標(biāo)。根據(jù)實(shí)際工程的勁度模量諾模圖,需要有荷載作用時(shí)間或頻率、針入度指數(shù)、溫度差,即路面實(shí)際溫度與環(huán)球法軟化點(diǎn)之間的溫差3個(gè)參數(shù)。可見(jiàn),在適當(dāng)范圍內(nèi)提高軟化點(diǎn),有利于路面彈性保持。 
3、結(jié)論 
  正構(gòu)烷瀝青質(zhì)含量與瀝青軟化點(diǎn)之間存在簡(jiǎn)單的線形關(guān)系,其含量與抗老化性相關(guān)度很高,適當(dāng)提高瀝青質(zhì)中的正戊烷含量可改善路用性能。 
  在瀝青四組分中,瀝青質(zhì)對(duì)軟化點(diǎn)影響.為顯著,因?yàn)樗哂懈蟮臉O性、平均分子量、雜原子含量和芳香性。 
  當(dāng)溫度超過(guò)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(jù)工程項(xiàng)目的路面.高設(shè)計(jì)溫度選擇瀝青混合料, 也就是說(shuō),采用的瀝青混合料的臨界溫度必須高于路面.高設(shè)計(jì)溫度,通過(guò)摻配的方法改善工程現(xiàn)場(chǎng)的瀝青軟化點(diǎn)。 

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