沥青老化性能评价指标研究_王芳

青的长期老化性能。
关键词: 延度比; 老化性能; 评价指标; 沥青
文章编号: 1009- 6477( 2005) 02- 0057- 03
中图分类号: U416. 217
文献标识码: A
Study on Asphalt Aging Performance Evaluation Index
WANG Fang , YUAN Wan-jie, CHEN Zhong-da
( 下转第 99 页)
2005 年 第 2 期
李艳哲, 蔡红珍: 关于移动模板支架系统的设计探讨
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3 结语 移动支架法是施工桥梁的先进文明方法, 特别
是在城市桥梁和公路、铁路引桥上采用较 多。MSS 的应用前景广阔, 其总体设计和构造处理, 以及新技 术、新设备、新材料等的综合应用在国内还亟需进一 步探讨。在 MSS 的应用中, 应不断改进, 优化设计, 以提高其实用性和更方便施工为宗旨, 朝着产品化、
公路交通技术 2005 年 4 月 第 2 期
Technology of Highway and Transport Apr. 2005 No. 2
沥青老化性能评价指标研究
王 芳1, 袁万杰2 , 陈忠达1
( 1. 长安大学特殊地区公路工程教育部重点实验室, 陕西 西安 2. 广东虎门技术咨询有限公司, 广东 广州 510630)
青老化试验后的评价指标之一, 无法定量的确定沥 分的挥发量小于氧化反应与氧的结合量, 说明沥青
青在长期老化过程中与氧气发生化学反应程度的发 展趋势, 只能定性地判断沥青发生老化的原因, 即由 轻质油分挥发损失造成或与大气中氧气的反应造成 的, 前者使沥青质量减小, 质量损失为正值; 后者使 沥青质量增大, 质量损失为负值。
化过程后, 在路面的长期使用过程中轻质油分的挥 度比最大差值达 61% , 说明采用延度比来评价沥青
发损失已不再是沥青老化的主要原因, 而与大气中 氧的反应及分子结构的变化将是沥青路面长期使用 过程中老化的主要原因。因此采用质量损失作为沥
老化性能的衰减具有更好的分辨率。而延度比与沥
青的质量 损失之间存在良 好的相关性, 如 1# 、3# 、 4# 和 5# , 其中 1# 和 5# 的质量损失为负值, 轻质油
沥青的老化通常是指沥青在存储、运输、拌和、 施工及长期使用过程中发生的一系列挥发、氧化、聚 合乃至沥青内部结构发生变化并导致性质的变化, 致使路用性能劣化的过程。沥青的短期老化是在存
收稿日期: 2004- 09- 14 作者简介: 王 芳( 1979- ) , 女, 山西省平遥人, 在读硕士 1
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Abstract: In order to effect ively evaluate the long- term aging performance of asphalt, this paper studies the short - term aging tests and evaluat ion index of asphalt , puts forward the ductility ratio which is used to quantify the low temperature performance decay of asphalt after aging and predicts the trend of long- term aging decay of asphalt. The results show that the penetration ratio is in conflict with the variation law of mass loss, which can not truly reflect the aging resistance of asphalt, but ductility ratio has a sound relativity with the variat ion law of mass loss, which can properly evaluate the long- term aging performance of asphalt . Key words: ductility ratio; aging performance; evaluation index; asphalt
气发生氧化反应时相对比较缓慢, 因此具有良好的 抗老化性能。而 3# 的质量损失正值又小于 4# , 即 3# 的轻质油分较之 4# 更不易挥 发, 性能更加 不稳 定, 3# 的延度比 80. 4% 大于 4# 的延度比 49. 5% 也 与之吻合, 相反 3# 的针入度比 57% 反而小于 4# 的
柔韧性越好, 如在低温下延度越大, 则沥青的抗裂性 的质量损失为正值, 轻质油分的挥发量大于氧化反
越好。而沥青在老化过程中则逐渐变硬变脆, 柔韧 应与氧的结合量, 说明沥青在长期使用过程中与氧
性降低, 粘度增大, 其延度则随之减小, 与沥青粘度 的变化有良好 的相关性。虽然其 针入度也 随之变 小, 由于它不能反映沥青的真实粘度, 因此也无法确 切表征沥青的老化发展趋势。但是仅通过短期老化 前后的低温延度来衡量沥青的低温性能, 尚不能有
老化性能进行便捷、合理的评价。
1 沥青短期老化性能评价指标 为了有效控制沥青在使用时的工作性能及沥青
混合料的使用性能, 通常把不同温度下沥青的针入 度变化表现出的温度感应性作为评价沥青技术性质 的一个重要指标。然而采用针入度表示沥青的粘度 多年来一直存在争议, 这是因为 2 种针入度相近的 沥青, 它们的粘度可能相差很大。已有研究表明, 沥 青在路面使用过程中, 经过长期老化后有的沥青针 入度减小到 20 时路面才开始出现裂缝, 也有的针入 度在 20~ 30 时 就已有裂缝产生。因此针入度并不 表征沥青的真实粘度, 而采用针入度比同样不能反 映沥青经短期老化后粘度的长期变化规律。
表 1 基质沥青老化前后技术指标实测结果
指
标
序号 沥 青 类 型
延度( 15 e )
延度比
针入度比 质量损失
1# 兰炼 AH- 90 2# 兰炼 AH- 130 3# ESSO AH- 90 4# 克拉玛依 AH- 90 5# 克拉玛依 AH- 70 6# 西石化 AH- 90 7# 茂名 AH- 90 8# 伊朗 AH- 90 9# KOCH AH- 90
质量损失
( %) - 0. 13 - 0. 14 0. 26 0. 15 - 0. 04
0. 30 0. 20
公路交通技术
2005 年
储、运输、拌和和施工过程中发生的, 表现为沥青受
从表 1 中试验结果看, 沥青老化性能的衰减与
热过程中轻质油分的不断挥发使沥青变硬变脆、粘 结性降低; 沥青与空气接触并与空气中的氧气发生 一定程度的聚合反应,Fra Baidu bibliotek产生老化。沥青经过短期老
沥青标号没有直接联 系, 主要由 沥青的性质决 定。 针入度比相近的沥青, 延度比存在较大差别, 如 1# 、 4# 、5# 和 7# , 针入度比最大相差 5. 4% , 其 15 e 延
延度反映的是沥青的柔韧性, 延度越大, 沥青的
在长期使用过程中更容易与氧气发生氧化反应, 抗 老化性能也相对较弱。而 1# 的质量损失负值又小 于 5# , 即 1# 较之 5# 更不稳定, 1# 的延度比 23. 3% 小于 5# 的延度比 35% 也恰好反映了这一规律, 相反 1# 的 针 入 度 比 69. 8% 反 而 大 于 5# 的 针 入 度 比 68. 8% , 与沥青质量损失的情况相矛盾。而 3# 、4#
效评价沥青经过长期老化 后其低温性能 的衰变趋 势, 而采用延度比来评价沥青老化前后的延度损失 情况, 可量化沥青老化后低温性能的衰变规律, 进而
针入度比 66% , 与沥青质量损失的情况相矛盾。同 时质量损失为正值的沥青( 如 3# 、4# ) 的延度比普遍 大于质量损失为负值的沥青( 如 1# 、5# ) , 这也与沥
目前国内对沥青的老化性能研究仍主要集中在 沥青拌和和铺筑这一短期老化过程, 而沥青在路面 使用过 程中的老化实际 上是一个漫 长的过程。20 世纪 90 年代美国 SHRP 成果 SUPERPAVE 提出了压 力老化试验并以此作为沥青长期老化的标准试验方 法, 同时也研发了一整套相应的加速老化设备。但 是由于该试验的老化时间长( 老化时间为 20 h) 、试 验设备昂贵, 虽然国内已有一些单位从国外引进了 该套设备, 也仅限于科学研究和在这一领域的探索, 对于在工程实践中的普及应用还为时尚早。因此针 对我国普遍采用的短期老化试验方法, 通过沥青老 化后性能的衰变趋势, 提出能够预测沥青长期老化 性能的评价指标, 对于指导实际工程中沥青的合理 选用具有重要的现实意义。本文通过对不同类型的 沥青老化前后性能变化规律的研究, 提出了改性沥 青采用 5 e 延度比、基质沥青采用 15 e ( 或 10 e ) 延度比来评价沥青老化前后的延度损失情况, 预测 沥青长期老化性能衰变趋势, 以期能对沥青的长期
自动化程度高和通用性强的方向发展。
参考文献
[ 1] GB3811- 83, 起重机设计规范 [ S]1 [ 2] GB50017- 2003, 钢结构设计规范 [ S] 1 [ 3] JTJ 023- 85, 公路 钢筋 混凝土 及预 应力 混凝 土桥 涵设
计规范[ S]1 [ 4] 5公路施工手册6 桥涵[M]1 北京: 人民交通出版社,20011
延度( 15 e )
老化前 老化后
21. 8
8. 0
12. 4
8. 1
65. 0
39. 1
31. 8
30. 4
16. 6
2. 0
66. 7
31. 5
60. 0
27. 5
34
24
延度比
( %) 36. 7 65. 3 60. 2 95. 6 12. 0 47. 2 45. 8 70. 6
针入度比
(%) 80. 5 82. 3 71. 9 75. 6 81. 9 62. 2 93. 6 71
710064;
摘 要 : 为了有效评价沥青的长期老化性能, 通过对 沥青短 期老化 试验和 评价指 标的研究 , 提 出了延 度比指 标并以 此来量化沥青老化后低温性能的衰减, 预测沥青的 长期老化衰变趋势。结果表 明: 针 入度比与质 量损失的 变化规律 相矛盾 , 无法真实体现沥青的耐老化性能, 而延度比 与质量 损失的 变化规 律具有 良好的相 关性, 可以 较好地 评价沥
( 26. 9) 80. 4 49. 5
35 ( 33. 5)
77 13. 5 ( 18. 7)
(%) 69. 8 77. 6 57 66 68. 8 50. 6 69 56. 4 67. 1
( %) - 0. 86
0. 07 0. 13 - 0. 06 -
注: 括号中内容为沥青老化前后 10 e 延度值和相应的延度比。
( 上接第 58 页)
表 2 改性沥青老化前后技术指标实测结果
序号
Ñ# Ò# Ó# Ô# Õ# Ö# ×# Ø#
沥青类型
道改二号+ 兰炼 AH- 90 YH- 791+ 兰炼 AH- 90 道改二号+ ESSO AH- 90 YH- 791+ ESSO AH- 90 YH- 791+ 伊朗 AH- 90 YH- 791+ 伊朗 AH- 110 YH- 791+ 壳牌 AH- 90 科氏改性沥青( Ñ - C)
评价沥青的长期老化性能。
青发生氧化反应的难易程度相一致, 而延度比则与
之相反, 这也再次说明了采用延度比反映沥青长期
2 试验结果及分析
老化性能的合理性。
2. 1 基质沥青
2. 2 改性沥青
采用不同产地和标号的重交通道路石油沥青,
采用了成品改性沥青和现场改性沥青, 其技术
其技术指标见表 1。
指标见表 2。
老化前
82. 4( 24. 7) ( 74. 8) 197. 3 16 0 127. 3 ( 74. 3) 155. 9 100. 9 ( 41. 7)
老化后
19. 2( 6. 9) ( 20. 1) 158. 7 79. 2 44. 5 ( 24. 9) 120 13. 6 ( 7. 8)
( %) 23. 3( 27. 9)