用沥青三大指标判定蜡含量对道路沥青的影响五篇

第一篇：用沥青三大指标判定蜡含量对道路沥青的影响

用沥青三大指标判定蜡含量对道路沥青的影响

文章来源： 发布人：匿名投稿浏览：96发布时间：2011-08-04

孙永忠

山东郓城中海沥青有限公司（山东:255425）

【摘 要】：本文从道路沥青中蜡含量的存在与道路沥青结构组成的关系说明了沥青中蜡含量对路用性能的影响，从而寻找一种简便方法判定沥青质量。

【关键词】：道路沥青、蜡含量、路用性能。

一、前言：国家拉动内需加大对农村公路的投资建设，沥青混凝土路面也越来越被得到了县乡公路的广泛应用，经调查研究发现有许多地方道路建设管理部门却是以交通地方道路管理处组建临时机构负责对县乡道路建设的统筹安排，在道路沥青材料采购上主要委托一些道路沥青经销商采购，由于缺少必要的化验设备，只是按照经验习惯对沥青的三大指标化验分析，经化验三大指标合格的沥青应用于沥青混凝土路面施工现场就出现了车辙、拥抱、露骨、松散、隆起现象更无法谈起其抗车辙及老化性能了，因此我们寻找一条简便的化验方法，尽量保证道路沥青的质量，减少对道路沥青的化验设备投资，确保道路沥青的路用性能是非常有必要的。虽然它不能完全十分准确的判定道路沥青的全部路用性能，但对道路沥青的内在质量许能够提供较准确的依据。为沥青混凝土路面施工质量得到有效保证。

二、道路沥青的选择：

1：随着社会的发展，沥青生产企业的原料已进入一个多资源、多渠道性，由于道路沥青本身内部结构的复杂性，单凭过去的对沥青经验性化验三大指标已不能够完全直接体现沥青本身在路上应用的全部性质、针入度25℃时有同样性能的沥青，在高温或低温下可能有很大差别，不能反映沥青在使用温度之间内的性能。由于道路的沥青的针入度合格范围较宽，70#、90#道路沥青低值与高值接近，再加上化验误差，经实验证明，非牛顿流体沥青的粘度与剪切速率有关，沥青针入度不同，在测定过程中剪切速率也不同，通过这些规格指标不能得到与石料拌和时的温度和路面压实温度。沥青用量虽然约占沥青混合料的5%但沥青的作用显著，对于沥青混凝土路面抗疲劳断裂沥青的贡献约占60%，对抗车辙变形约占40%对抗低温干裂约占85%，因此，沥青的用量对提高路面抗疲劳寿命十分重要，但是过多的沥青用量会导致热稳定性不足，因此，提高沥青混凝土中有限的沥青用量，沥青质量是延长路面寿命的一个关键。2：如何评定道路沥青的质量。

评定道路沥青的质量如何，关键在于道路沥青的胶体体系性质，而胶体的稳定性又与沥青的化学组成密切相关，按照胶体结构理论，认为沥青质是液态组分的增稠剂，胶质对改善沥青质的延伸度有显助效果，芳香分对沥青质有较好的胶溶作用形成稳定的胶体结构，而饱和分则是软化剂归拿起来，各组分对沥青性质影响大致比例： 饱和分13%-31%，芳香分32%-60%，胶质19%-39%，沥青质是6%-15%。一般认为AH-70#道路沥青四组分较理想搭配大致是，饱和分10%-12%，芳香分48%-55%，胶质25%-30%，而沥青质在6%-10%。沥青中芳香分含量提高对沥青的适度有很大帮助，尤其对保证薄膜烘箱后有足够的延伸度起的作用很大。

虽然沥青的四组分没有蜡含量的存在和要求，从国内外的研究可以看出，蜡对沥青性能的影响，不仅仅是蜡的含量，更主要的是蜡在沥青中的结晶形态和蜡的类型。由于蜡对道路沥青使用性能的影响看法不一，只有欧洲部分国家，如德国、意大利、法国、欧盟最新道路沥青标准中，蜡含量为必侧项目之一。其限值最低要求小于2%。我国只是对重交通道路沥青质量标准增设蜡含量指标。之所以一些县乡道路建设工程中选择道路沥青时，对沥青其三大指标（软化点、针入度、延伸度）都是依据70#或9#质量标准当做普通道路沥青应用路面工程而忽略蜡含量其主要原因是全面分析道路沥青的质量指标，实验仪器复杂、实验时间长、实验条件控严格等原因。3：蜡对沥青性能影响

沥青工作者长期以来对沥青蜡问题做了一系列深入的研究,经实验证明，当沥青中的蜡含量较低（小于2%-3%）时，蜡一般不含形成结晶而是溶解在油分中，由于蜡本身的粘度较小，因而能降低分散相的粘度有利于使沥青呈现溶胶型，这种处于溶解状态的蜡对沥青的性能没有显著影响。当沥青中蜡含量较高时，蜡结晶形成网络结构使沥青向凝胶型发展，这种胶体体系很不稳定，具有明显触变性。由于蜡形成了结晶骨架，会使沥青具有屈服应力结构，在一定的稳定区域内可能提高沥青的强度，随着温度降低，蜡结晶形成的网络结构会阻碍胶质的玻璃化，增加沥青的刚性，使沥青弹性模量和粘度增大。如果继续降温蜡的结晶网络会增加沥青的脆性。蜡的存在会增加沥青的温度敏感性。当沥青与集料拌合时蜡存在会降低沥青对集料的粘附性，冷却后蜡易扩散到沥青表面出现泛油现象。4：蜡对沥青软化点的影响。

含蜡沥青受蜡含量和熔点的影响对沥青软化点有较大影响，含有高熔点蜡的沥青软化点会有所上升。蜡对沥青软化点的影响相当复杂，其影响程度不仅取决于制备沥青的油源和生产工艺，同时也取决于蜡的种类及蜡在沥青中的形态。沥青中蜡从结构上可分为饱和蜡和芳香蜡，不同形成的蜡对沥青的性能和影响是不一样的。

石油大学重质油研究所对4种不同基属原油生产的道路沥青中蜡影响研究发现，无论是饱和蜡或芳香蜡，随着蜡含量增加，沥青的针入度增加，15℃延伸度减小。饱和蜡的影响大于芳香蜡。抚顺石油化工研究院对大庆和辽河两家沥青中蜡的影响研究发现，饱和蜡对两种沥青针入度影响呈相同规律性，但芳香蜡影响相反，两种蜡对10℃时的延伸度影响规律虽然相同，但是影响程度则不同。对高温性能影响规律也呈现相反趋势。可见不同原油或不同工艺方法生产的沥青其中蜡对其性能影响与蜡的化学结构、含量等密切相关，决不能一概而论。

沥青中蜡大部分是以微晶蜡和无定形蜡，按照蜡的点滴分类，沥青中的蜡可分为低点滴蜡，即滴点小于45℃软蜡，和高点滴蜡，即滴点为45℃-60℃硬蜡。当近60℃硬蜡存在于沥青中时，沥青的软化点和针入度质量指标在测定时，从数值上无多大影响。5：蜡在沥青混合料中对路用性能影响。

沥青路面要经受一年四季的考验和车载不同、车速行驶，我国南北方温差较大，沥青混凝土路面随着温度的高低而发生性质变化。高温稳定性始终是沥青路面最基本的路用性能，车辙变形仍然是沥青路面最主要的损坏形式。沥青做为黏弹性材料，在高温条件下沥青由于弹性体向塑性体转化，抗变性能急剧下降，尤其对许多密实型的密级配沥青混凝土来说，粗集料是呈悬浮性结构状态，相互嵌挤作用相当有限，沥青结合材料的高温劲度就起到更为重要作用，由于蜡含量存在高温季节路面60℃以上的温度下，沥青的软化点和粘度寿命会下降，就会出现车辙、拥抱等永久变形。

蜡在低温下结晶析出，增加了沥青的不均匀性导致沥青的极限拉伸密度和延度减小，容易造成低温发脆开裂。

蜡的结晶及熔化过程会使一些测定指标出现假象，使沥青性质发生突变。

三：利用简便方法判定蜡含量及沥青质量。高温法测定软化判定法：

1：由于蜡在受温度影响而变化。沥青软化点是反映沥青的高温稳定性的重要指标，沥青的软化点和60℃的粘度及针入度密切相关，软化点越高60℃运动粘度就越大，针入度就随着下降，因此在选择沥青时在质量指标范围内选择高化点、高粘度、低针入度的沥青。

2：当量软化点判定法：

由于我国原油生产的沥青中蜡含量偏高，影响了软化点测定，主要是软化点的测定值与试样的预处理方法，时间、水溶的搅拌、加热速率、测温方法及升温速度密切相关，而蜡含量偏高在溶解过程中会吸收一部分热量，从而测定的软化点不够准确，一般是偏高，因此，针对这一问题，对软化点进行了修正，并提出了用修正的软化点T800代替软化点，而将修正的软化点称为当量软化点，所谓当量软化点是指针入度800（0.1mm）时温度，用T800表示。当量软化点是“八五”攻关成果中提出的一项评价沥青结合料高温性能的指标。采用当量软化点的目的主要是为了消除沥青结合料中的蜡对其软化点测定所带来的偏差。

2.9031-K 1g800-K

在计算当量软化点时，分别测定沥青式样在15℃、25℃和30℃时的针入度，把3个针入度数值按1gP=At+k进行线性回归（式中P为温度t时的针入度，A为温度敏感系数，K为常数），求出A和K：代入式：

A A

T800= =

即可求出当量软化点T800，回归系数r要求不小于0.997，如果r小于0.997，重新分析沥青针入度直至回归系数r不小于0.997。

因此，当量软化点T800可以根据几个温度下的针入度求得，而针入度实验是基础实验，可较为精确测定。实际当量软化点发挥了软化点功能，具有软化点表示沥青高温性能的全部优点又克服了蜡含量高对于沥青的影响，因为测定30℃及30℃以下温度的针入度时，沥青中绝大部分的蜡尚处于结晶状态，不会影响实验结果，用T800代替软化点表示沥青高温时路用性能是比较好的。3：利用当量软化点与PI值计算式判定。

明确采用T800作为道路沥青高温性能指标后，我国根据各地气候对最小PI的要求提出了最低T800值的要求，而最低T800值由所使用的沥青针入性和所在地区的最小PI值的按下式计算。50×（2.9031-1gP25）×(PI-10)20-PI

T800=

+25

当量软化点是为了减小蜡对评价道路沥青的指标的影响提出来的，虽然它能很好的评价道路沥青的高温性能，但也应该注意当量软化点并不完全代替软化点，它的本质仍然是针入度指数。例如：当量软化点的高低能够充分地反映其高温抗车辙性能，但是如果两种沥青的针入度不同，仅仅比较当量软化点就得出结论，就说那种沥青的高温性能好是不合适的。实际上软化点附近沥青的流动行为很复杂，虽然没有明显的熔融相变温度点，但是在软化点以下沥青表现出的胶体结构特征即在软化点附近。胶体结构不稳定易受外力破坏，而放置后有恢复，称为触变性。在软化点以上，沥青表现出牛顿流体的性质。据研究表明，沥青软化点与其四组分存在如下关系：

Tsp=1.19At-0.671R-0.682Ar-0.00838s+83.6 式中At、R、Ar和S分别是沥青中的沥青质，胶质、芳香分和饱和分的百分数，由式中可以看出，沥青质是提高沥青软化点的主要组分，而其它三个组分却是负影响，其中饱和分最小，但是含蜡沥青受蜡含量和熔点影响，含有高熔点蜡的沥青的软化点会有所升高。4：高、中、低温延伸判定法。

沥青延伸度检验是一项常用的检验沥青质量的实验方法，延伸实验的结果反映了沥青各组成部分的内在联系，因此，是决定沥青性能的重要因素，人们认为低温延度和针入度是裂缝和剥落的直接因素，当延度下降时，路面裂缝就增加，同时针入度相同的材料延度大的明显使用效果好。延度实验基本上是反映在一定温度条件下，沥青受一定应力作用所产生的塑性变形是沥青内聚力的衡量，而实用上又常把延度作为沥青与其他材料（集料）粘附力相关的指标，普遍认为，延度反映了沥青感温性，PI大的沥青高温延度不一定大，但低温延度可能较大，相反PI小的沥青高温延度大，随温度降低延度丧失的越快，沥青延度与沥青的感温性剪切敏感性，胶体结构、粘弹性筹有密切联系。简单化验方法判定如下：

制取多个沥青延度化验试样，分别在25℃、15℃、10℃、5℃、0℃5种不同温度下拉伸实验延度，当25℃或15℃时一般多数沥青的延伸度变化不大，都能大于100cm或150cm是合格的，当降到10℃时沥青延度下降很快，有的试样会降到20cm以下甚至不到10cm，沥青试样在不同的温度下拉伸断裂时通常如下图所示4种形状 图中A型为常温下沥青试件拉伸断裂时常见的形状在拉伸过程中、试件中央部位呈现均匀的细丝状，最终拉伸部在中央附近断裂延度大于10cm，此种类型B型拉伸时中央部位变细成为尖端状并在尖部断裂，延度小于5cm呈此种类型。C和D试件拉伸很短即在中部或端部断裂断面与拉伸方向几乎垂直其不同点是：C型断裂用延度实验仪几乎测不出来，伸长量通常小于2mm，D型伸长量较C型长，可达10mm。

A型和B型属于粘性破坏，这是沥青在较高温度区域沥青分子间可以自由流动，当实验温度大于10℃拉伸速度速率为5cm/min时除极个别蜡含量高的沥青外；几乎所有沥青都会呈现A型或B型破坏，而在5℃实验时，只有少数沥青呈现A型破坏，大部分沥青呈现B型破坏。C型是在“硬玻璃态”温度范围内的破坏，此时分子链被冻结，拉伸时应力迅速增加到最大值，立即发生断裂，而D型是“软玻璃态”温度范围内（接近于玻璃态脆化点）内的应力破坏。此时，沥青分子链断裂前可以发生微小的流动，破坏仍以脆性为主。当拉伸温度降低到0℃时，只有少数沥青呈现D型破坏。大部分沥青表现为C型破坏。

通过大量实验证明在10℃时，延伸度大于20cm时沥青蜡含量基本都在3%以下，在5℃时延伸度越长的沥青薄膜烘箱试验后抗老化实验却比较好。

五、结束语：

沥青中的组分很多，其结构也不同性质各异，不同的组分随着温度的变化在沥青中的变化是不同的，通过以上的实验和分析利用经验性的化验沥青三大指标，只是在缺少必要的化验仪器或回避其它化验复杂的情况下，浅尝辄止的探索了一条路子，在实际工作中我们以优质沥青试样做参照，以高温软化和超低温延伸来限制沥青中蜡含量对判定沥青性能或许为某些沥青化验人员工作中提供部分借鉴。