瀝青材料感溫性

1、道路瀝青路用性能瀝青材料的感溫性一、瀝青的感溫性概述二、瀝青感溫性指標(biāo)三、改善道路瀝青感溫性的措施本章重點：瀝青感溫性概述表征瀝青隨溫度變化而發(fā)生性質(zhì)變化幅度的指標(biāo)就是感溫性指標(biāo)瀝青總是“冬硬夏軟”瀝青感溫性概述瀝青勁度模量主曲線勁度模量S（對數(shù)坐標(biāo))彈性行為“低溫開裂”粘彈性行為粘性行為“疲勞開裂”“永久變形”溫度、荷載作用時間瀝青感溫性概述瀝青在不同溫度下的性質(zhì)瀝青感溫性概述瀝青為粘彈性材料，其性狀為世間和溫度的函數(shù)。瀝青感溫性概述不同感溫性的瀝青2560135-15稠度(pen)hardsoftpen溫度, C感溫性不僅是瀝青流變學(xué)的核心，也是瀝青使用性能的核心。瀝青感溫性概述感溫性指標(biāo)

2、PIp反映偏離牛頓流體的程度反映偏離牛頓流體的程度pPI+2 有明顯凝膠特性，耐久性差，抗裂性差p-1PI+1 有較好的路用性能有較好的路用性能瀝青感溫性概述其他國家的規(guī)定p前蘇聯(lián)前蘇聯(lián) 除規(guī)定PI外，還要求0和25針入度。p加拿大加拿大 將溫度敏感性作為主要指標(biāo) 25針入度，60粘度和135粘度，并以此將瀝青分為A、B、C三級。瀝青感溫性概述其他國家的規(guī)定p美國美國SHRP計劃計劃 根據(jù)性能按照使用溫度分級，分別在高溫和低溫下進行瀝青路用性能的檢驗，從根本上規(guī)定了感溫性的要求。ACB瀝青感溫性指標(biāo)國際上的感溫性指標(biāo)p常用的有針入度指數(shù)常用的有針入度指數(shù)PI、針入度粘度指數(shù)、針入度粘度指數(shù)PV

3、N、粘溫、粘溫指數(shù)指數(shù)VTS等等 不同點：計算方法不同 相同點：都是用兩個或兩個以上不同溫度的瀝青指標(biāo)變化幅度來表示瀝青感溫性指標(biāo)感溫性指標(biāo)與溫度范圍感溫性指標(biāo)計算依據(jù)溫度范圍針入度指數(shù)PIpen，TR&B25針入度及軟化點25 軟化點針入度指數(shù)PIpen，F(xiàn)r25針入度及弗拉斯脆點25 弗拉斯脆點針入度指數(shù)PIpen15、25、30（或5）針入度15 30 或5 25 針入度指數(shù)PIVIS軟化點及0.2Pas等粘溫度軟化點施工溫度針入度粘度指數(shù)PVN25針入度及60粘度2560 針入度粘度指數(shù)PVN25針入度及135粘度25135 粘度指數(shù)VTS60 及135 粘度60135 瀝青等

4、級指數(shù)CI25 針入度、軟化點、60 粘度、135 粘度25135 瀝青感溫性指標(biāo)瀝青試驗數(shù)據(jù)圖（BTDC）p由來：由來：1969年，由殼牌石油公司研究所年，由殼牌石油公司研究所WHeukelom提出一種瀝青試驗數(shù)據(jù)圖（提出一種瀝青試驗數(shù)據(jù)圖（Bitumen Test Data Chart），簡稱），簡稱BTDC，用以表征石油瀝青常規(guī)試驗性，用以表征石油瀝青常規(guī)試驗性質(zhì)的相互關(guān)系。質(zhì)的相互關(guān)系。p涵蓋指標(biāo)范圍：以針入度、軟化點、粘度、脆點、滴涵蓋指標(biāo)范圍：以針入度、軟化點、粘度、脆點、滴點。點。瀝青試驗數(shù)據(jù)圖（BTDC）瀝青感溫性指標(biāo)瀝青感溫性指標(biāo)瀝青試驗數(shù)據(jù)圖（BTDC）p特點：能夠反映瀝青

5、全溫度域的性質(zhì)指標(biāo)的變化情況。特點：能夠反映瀝青全溫度域的性質(zhì)指標(biāo)的變化情況。p能夠區(qū)分出三種瀝青：能夠區(qū)分出三種瀝青： S級瀝青 B級瀝青 W級瀝青瀝青感溫性指標(biāo)針入度指數(shù)PIp1936年，年，Pfeiffer和和J Phand VanDoormaal通過大量的通過大量的瀝青試驗，將不同溫度下的針入度點在對數(shù)坐標(biāo)上，得瀝青試驗，將不同溫度下的針入度點在對數(shù)坐標(biāo)上，得出了瀝青針入度（對數(shù)）溫度直線關(guān)系出了瀝青針入度（對數(shù)）溫度直線關(guān)系：KATPlog其中，其中，T不同的試驗溫度（不同的試驗溫度（）；）； P相應(yīng)試驗溫度下的針入度（相應(yīng)試驗溫度下的針入度（0.1mm）；）； A回歸常數(shù)，為針入度

6、溫度關(guān)系直線的斜率，表示了瀝青回歸常數(shù)，為針入度溫度關(guān)系直線的斜率，表示了瀝青 的溫度敏感性，在的溫度敏感性，在0.0150.06范圍內(nèi)波動；范圍內(nèi)波動； K回歸參數(shù)?；貧w參數(shù)。瀝青感溫性指標(biāo)針入度指數(shù)PIpPfeiffer和和J Phand VanDoormaal定義了針入度指定義了針入度指數(shù)（數(shù)（Penetration Index，簡稱，簡稱PI）的概念，并以常）的概念，并以常用的墨西哥用的墨西哥200#道路瀝青的溫度敏感性為標(biāo)準(zhǔn)，假道路瀝青的溫度敏感性為標(biāo)準(zhǔn)，假定其針入度指數(shù)為定其針入度指數(shù)為0，由此制定標(biāo)準(zhǔn)的，由此制定標(biāo)準(zhǔn)的PI值為：值為：APIPI501020瀝青感溫性指標(biāo)針入度指數(shù)

7、PIp將上式變換為：將上式變換為：AAPI501)251 (20p也就是說，也就是說，PIPI通常由針入度與溫度的對數(shù)關(guān)系求取通常由針入度與溫度的對數(shù)關(guān)系求取溫度系數(shù)溫度系數(shù)A A：2121lglgTTPPATT針入度指數(shù)PI的計算方法p25針入度和軟化點針入度和軟化點TR&B 僅適用于S級瀝青，對于我國大量使用的多蠟瀝青，由于軟化點下針入度未必是800，以此不適用。25lg800lg&25&BRBTRTPA1050130&BTRBTRAPI瀝青感溫性指標(biāo)瀝青感溫性指標(biāo)針入度指數(shù)PI的計算方法p25針入度和弗拉斯脆點針入度和弗拉斯脆點 在弗拉斯脆點溫度下測定針入

8、度，其值約為1.2.采用P25和TF計算針入度指數(shù)PIF。25lg2 . 1lg25FFTPA1050130FFAPI瀝青感溫性指標(biāo)針入度指數(shù)PI的計算方法p不同溫度的針入度不同溫度的針入度 通常用15、25和30（或5）三個溫度下的針入度，經(jīng)過回歸得到溫度敏感性系數(shù)AKATPlgpenpenpenAAPIlglglg50150020針入度指數(shù)PI的計算方法p0.2PaS等溫粘度和軟化點等溫粘度和軟化點 在BTDC圖上，0.2PaS等溫粘度被認(rèn)為是最適宜瀝青在集料表面裹覆的溫度，即拌和溫度。 Heukelom提出利用0.2PaS粘度等粘溫度T0.2PaS及環(huán)球法軟化點TR&B求取針入度

9、指數(shù)PIvis。瀝青感溫性指標(biāo)22211120&2 . 0&2 . 0BRSPaBRSPavisTTTTPI瀝青感溫性指標(biāo)針入度指數(shù)PI的計算方法p切夫隆公司的針入度指數(shù)諾謨圖切夫隆公司的針入度指數(shù)諾謨圖p其他針入度溫度感應(yīng)性的表示方法其他針入度溫度感應(yīng)性的表示方法瀝青感溫性指標(biāo)其他感溫性指標(biāo)p針入度粘度指數(shù)針入度粘度指數(shù)PVN 利用25針入度和60（或135）粘度決定針入度指數(shù)，稱為針入度粘度指數(shù)PVN。)5 . 1(lglglglgMLXLPVNL、M分別為分別為25針入度與針入度與PVN=0和和PVN=-1.5線的交點在粘度上的坐標(biāo)線的交點在粘度上的坐標(biāo)X為實際的為實際的

10、60粘度粘度60或或135粘度粘度135。瀝青感溫性指標(biāo)其他感溫性指標(biāo)p粘溫指數(shù)粘溫指數(shù)VTS 式中1和2為不同溫度T1和T2（0時的粘度（PaS），通常采用的溫度是60和135。)13.273lg()13.273lg()10lg(lg)10lg(lg213231TTVTS瀝青感溫性指標(biāo)其他感溫性指標(biāo)p瀝青等級指數(shù)瀝青等級指數(shù)C.I 美國聯(lián)邦公路局（FHWA）在Gvan Gssowilligen等人研究成果基礎(chǔ)上，提出的一種區(qū)分瀝青類型的指標(biāo)，即瀝青等級指數(shù)C.I（Class Index），與BTDC圖意義相同。 計算方法：800&TTTBR)13000/10lg(6060V)1300

11、0/10lg(135135V瀝青感溫性指標(biāo)其他感溫性指標(biāo)p瀝青等級指數(shù)瀝青等級指數(shù)C.I 計算方法： 瀝青等級指數(shù)C.I能較好的反應(yīng)瀝青的感溫性，C.I越小，感溫性也越小。75/)()(5 . 825.72)(07.461356013560135601VVVVVVA68.17)5 .12()5 .12(.212AATIC瀝青感溫性指標(biāo)溫度敏感性指標(biāo)的選擇p多種指標(biāo)并存，必然存在選擇及各種指標(biāo)實用性問題。多種指標(biāo)并存，必然存在選擇及各種指標(biāo)實用性問題。p每一種指標(biāo)所反映的溫度域不同，各種瀝青的不同的每一種指標(biāo)所反映的溫度域不同，各種瀝青的不同的感溫性指標(biāo)值有明顯的差異。感溫性指標(biāo)值有明顯的差異。

12、p就各個指標(biāo)所使用的溫度范圍而言，就各個指標(biāo)所使用的溫度范圍而言，PI值由值由040溫溫度的針入度變化確定，更能說明在路面實用溫度區(qū)間度的針入度變化確定，更能說明在路面實用溫度區(qū)間的溫度敏感性，且測定方法簡單。的溫度敏感性，且測定方法簡單。瀝青感溫性指標(biāo)針入度測定值對針入度指數(shù)PI的影響p針入度試驗的精度對針入度試驗的精度對PI值由較大影響值由較大影響 采用的試驗溫度不同，計算的PI值也不同。 通常情況下，應(yīng)采用15、25和30三個溫度的針入度計算，只有在30下針入度過大，無法測定時，才采用5 溫度的針入度計算。瀝青感溫性指標(biāo)針入度測定值對針入度指數(shù)PI的影響p影響針入度試驗精度的因素：影響針

13、入度試驗精度的因素： 試驗人員的素質(zhì)差； 溫度控制精度差，包括溫度計不標(biāo)準(zhǔn)； 針入度儀質(zhì)量不好，主要是標(biāo)準(zhǔn)針的形狀、質(zhì)量部標(biāo)準(zhǔn)； 針入度模灌制時混入氣泡，試驗保溫時間不夠等。瀝青感溫性指標(biāo)不同地區(qū)PI要求的建議值p其他國家：其他國家： 西班牙、瑞士：-1+1 荷蘭對80-100級瀝青規(guī)定：-1.2+1 前蘇聯(lián)OCT 22245-90規(guī)定： 普通石油瀝青：普通石油瀝青：-1.5+1 改性瀝青：改性瀝青：-1+1瀝青感溫性指標(biāo)不同地區(qū)PI要求的建議值p 我國相關(guān)規(guī)定我國相關(guān)規(guī)定 我國幅員遼闊，氣候差異性大，根據(jù)不同的氣候情況，PI值應(yīng)有不同的要求。 我國現(xiàn)行規(guī)范要求：針入度指數(shù)PIA-1.5+1.

14、0B-1.8+1.0道路石油瀝青改性瀝青指標(biāo)SBS（I類）SBR（類）EVA類、PE類（類）-A-B-C-D-A-B-C-A-B-C-DPI，不小于-1.2-0.8-0.40-1.0-0.8-0.6-1.0-0.8-0.6-0.4改善道路瀝青感溫性的措施常用途徑p從瀝青的生產(chǎn)部門，認(rèn)真的選擇原油，煉制溫度敏感從瀝青的生產(chǎn)部門，認(rèn)真的選擇原油，煉制溫度敏感性低的瀝青，使其具有更好的路用性能。性低的瀝青，使其具有更好的路用性能。 我國陸續(xù)開發(fā)出新的原油儲備及好的進口原油，可以作為好的道路石油瀝青的生產(chǎn)原料。 調(diào)整生產(chǎn)工藝，有利于道路石油瀝青感溫性指標(biāo)的改善。改善道路瀝青感溫性的措施常用途徑p從瀝青的應(yīng)用部門，通過采用各種類型的改性措施改從瀝青的應(yīng)用部門，通過采用各種類型的改性措施改善瀝青（或瀝青混合料）的感溫性。善瀝青（或瀝青混合料）的感溫性。 全世界范圍內(nèi)，改性瀝青的使用比例迅速增長。 改性瀝青對于瀝青的溫度敏感性、低溫穩(wěn)定性和流變性對提高混合料的高溫和低溫力學(xué)性質(zhì)效果非常顯著，瀝青性能改善對提高路面長期使用性能有著非常重要的作用。改善道路瀝青感溫性的措施p常見改性瀝青常見改性瀝青 SBS改性瀝青 SBS 改性瀝青無論從高溫、低溫性能，彈性恢復(fù)性能、改性瀝青無論從高溫、低溫性能，彈性恢復(fù)性能、感溫