沥青材料的感温性.ppt

沥青材料的感温性 交通工程学院 张再侠 沥青材料的感温性 第一节概述第二节沥青感温性指标第三节改善道路沥青感温性的措施 沥青材料的感温性 第一节概述 感温性指标 表征沥青随温度而发生性质变化幅度的指标 沥青材料的感温性 弹性行为 低温开裂 粘弹性行为 永久变形 抗疲劳性能 粘性行为 沥青材料的感温性 沥青在不同温度下的这些性质可以用图2 1 2描述 在低温 低于玻璃化温度Tg 状态下是玻璃状的弹性态 弹性模量 高温时为流动态 粘度 在大部分道路的使用期是类似于橡胶的粘弹性态 劲度模量 沥青材料的感温性 由于沥青材料的粘弹性 它的任何性质都是温度和时间的函数 图2 1 3表示沥青在60 下流淌1h 相当于25 下流淌了10h 沥青材料的感温性 从图中可以看出 变化相同的温度 A沥青的针入度或粘度的变化小于B沥青 而B沥青的变化小于C沥青 这种受温度影响沥青性质变化的程度就叫做沥青的温度敏感性 简称感温性 最常用的描述沥青感温性的指标是针入度指数PI值 沥青材料的感温性 第二节沥青感温性指标 国际上用以表示沥青感温性能的指标有许许多多表达式 现在普遍采用的有针入度指数PI 针入度粘度指数PVN及粘温指数VTS等 表2 1 1表示这些指标所反映的温度范围 沥青材料的感温性 1 沥青试验数据图 BTDC 1969年 壳牌石油公司研究所W Heukelom提出了一种沥青试验数据图 BitumenTestDataChart 简称BTDC 用以表征石油沥青常规试验性质的相互关系 这些性质包括针入度 软化点 粘度 脆点 滴点等 BTDC曲线的最大特点是能反映沥青全温度域的性质指标的变化情况 曲线的斜率表示沥青性能受温度影响变化的幅度 所以是表示沥青感温性的最好办法 沥青材料的感温性 利用BTDC 可以区分三种类型的沥青 1 S级沥青 2 B级沥青 3 W级沥青 沥青材料的感温性 2 针入度指数PI 早在1936年 Pfeiffer和JPhandVanDoormaal就通过大量的沥青试验 得出了沥青针入度 对数 温度直线关系 Pfeiffer和JPhandVanDoormaal定义了针入度指数的概念 并以通常使用的一种墨西哥200号道路沥青的温度敏感性为标准 假定其针入度指数PI为0 由此制定的针入度指数PI为 由此概念出发 便得到了一系列计算针入度指数PI的方法 lgP AT K 沥青材料的感温性 1 由25 针入度及软化点计算PI 此式仅适用于蜡含量很少的S级沥青 对我国大量使用的多蜡沥青 在软化点温度下 针入度不一定是800 因而是不适用的 沥青材料的感温性 2 由25 针入度及脆点计算PI 沥青材料的感温性 3 由不同温度的针入度计算PI 通常采用15 25 30 或5 的针入度 沥青材料的感温性 4 由0 2Pa s等粘温度及软化点计算PI 此式对于蜡质沥青不适用 因为TR B有假象 应予修正 方法是将针入度区直线延长与T800线相交 该温度TN即修正软化点 沥青材料的感温性 5 切夫隆公司的针入度指数诺谟图 沥青材料的感温性 6 其他针入度温度感应性的表示方法 沥青材料的感温性 3 沥青的针入度粘度指数PVN Mcleod提出了用25 针入度与135 粘度决定针入度指数的方法 并把此法求得的针入度指数称为针入度粘度指数 简称PVN Mcleod还提出了利用PVN反算出基准软化点 再由VanderPoel诺谟图计算沥青劲度的方法 沥青材料的感温性 4 粘温指数VTS 沥青粘度随温度而变化的程度直接反映了沥青的感温性 因此沥青的粘温关系是流变学的基本内容之一 各国学者对此进行的研究甚多 大致有以下几种表达形式 1 Audrade的纯理论公式此式也可以用对数形式表示 2 Lee的试验式 3 Sohweyer的试验式 沥青材料的感温性 4 Cornelissen的试验式 5 Walther与Saal的试验式 沥青材料的感温性 5 沥青等级指数C I 沥青等级指数C I实际上是一种沥青类型指数 与壳牌石油公司提出的BTDC图的意义相同 它是利用沥青在较高温度下 即粘度区的性质与沥青软化点的关系建立的 C I的计算方法如下 令 沥青材料的感温性 6 温度敏感性指标的选择 既然沥青的感温性指标的表达方式多种多样 就必然存在一个选择及各种指标的适用性的问题 尤其是对PI及PVN两个指标哪个更能反映沥青的感温性 不同的研究者有不同的看法 沥青材料的感温性 沥青材料的感温性 沥青材料的感温性 7 针入度测定值对针入度指数PI的影响 由试验可知 针入度试验的精度对PI值有较大的影响 尽管相关系数大于0 995 但由于试验温度不同 计算的PI值也不同 沥青材料的感温性 8 不同地区PI要求的建议值 沥青材料的感温性 第三节改善道路沥青感温性的措施 既然道路沥青的感温性对沥青的路用性能至关重要 而且把道路沥青的针入度指数作为沥青标准中的最核心的指标看待 那么改善沥青感温性就显得非常重要 目前 通常改善道路沥青的感温性的措施都集中在两个途径上 在沥青的生产部门 认真选择原油 炼制温度敏感性低的沥青 使其具有更好的路用