沥青关键技术指标的分析与评价

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计划的三分之一。而Superpave胶结料性能规范则是沥青研究项目的主要成果之 一,它的提出引起了全世界道路工作者的极大兴趣。表1.2为SHRP沥青胶结料
性能等级标准规范(MPl)的一部分。
表1.2 SHRP沥青胶结料标准节选(1994年3月)“
沥青性能等级
PG52.
10
16
22
28
34
40
46
,F均七天最高路面设计温度/'C 最低路面设计温度/℃
instruments ofthe cooperation unit,and finds some useful conclusions.
Keywords:asphalt;forepart destroy;index;performance;PI;thermal analysis
estimation
在国际上沥青作为公路建设最主要的材料,一直受到大家的重视。特别是自 从90年代以来,国外对沥青材料的研究进入了前所未有的热潮,许多国家和组 织都针对本地区的实际情况相继出台了各种道路石油沥青技术标准。
各国现行的沥青标准主要分为三大类:一类是针入度级标准,一类是粘度级 标准,还有一类就是美国晟新提出的Superpave性能级标准。Superpave胶结料
m值.最小,0.300.试验温度@60s.

一6
.1 2
一l 8
.24
.30
—36

直接拉仲,TP3:破坏应变,最小,l O%。
试验温度@1 0mnmin,℃

.6
.12
.1 8
.24
,30
—36
规范按沥青适用的温度区间将沥青分为7个等级和37个亚级。适用的最高
路面温度从46℃到82。C,按6 0C一档分为7档,最低路面温度从.10。C到.46。C,
延度随温度变化时存在一个转折点温度。不同沥青在大于lO℃测得的延度 与小于10"C时的延度大小排序不一致。就本次试验数据来说,lO℃、5cm/min 时的—延_度。能_很。好_地--反。映-沥__青_。 的低。温。性-能~。
(由于现行某些老化指标随老化时间的变化规律性强,所以不但可以用它们评
价沥青的短期抗老化能力,还可以预测长期使用性能。这样的指标有针入度比、 60℃粘度比、老化指数和针入度指数。
本文还利用课题合作单位的设备优势,尝试着运用热分析仪器对沥青的性能 做了有益的分析。^
关键词:沥青;。早期破坏;指标;性能;针入度指数_热分析;。评价
Abstract
Many project practices indicate that the forepart destroy still come out on pavement,such as track and craze,where the asphalt used completely accords with
丌裂、松散、坑洞、唧浆等等。表1.1列出了部分高速公路或其代表段到1998
年底的路面破坏状况。虽然导致这些破坏的因素很多,但作为沥青混合料重要组
成部分的沥青胶结料对此有着重要的影响。如沥青偏软,在高温及荷载作用下混
合料容易产生流动变形,路面也就出现车辙破坏。而过硬的沥青在低温下,由于
交通荷载和温度荷载的共同作用下容易产生开裂,表现为路面裂缝较多。所以选
尘塑叁堂堡±兰生丝奎
翌!兰堡垒
第1章绪论
近几年随着国家对交通基础设施投入的增加,我国的公路建设进入了前所未
有的高速发展阶段。已建成的公路对地方和区域的经济发展及文化交流起到了积
极的促进作用。但是在工程实践中也发现了许多问题,其中路面的早期破坏就是
最突出也是最令人头疼的一个。路面早期破坏的主要形式有:车辙、泛油、沉陷、
according to the content ofparaffin in asphalt. There is a turning temperatllre as the ductility increasing with temperature.The
compositor of ductility between asphalts under lO。C is not consistent with that above 10℃.According to the data of this article,the test,under condition of lO'C and 5cm/min,call tmly express the performance of asphalt at low temperature.

64
1996.12
1072
704


13
1995.12
126l 8
615

849 2 13976
133300 674
13522l 43869
>9 83 15 70

7l 3
1996 9
339l
466
154
109
1370
>4.870
>0 32

47
1995 9
2490
63000
66175
6 55
1.1国外沥青指标体系
performance during the long serving term.They are penetration ratio、viscosity ratio
at 60℃、C,IandPI.
The article attempts to analyze the performance of asphalt with thermal analysis
东南大学 硕士学位论文 沥青关键技术指标的分析与评价 姓名:汪东杰 申请学位级别:硕士 专业:道路与铁道工程 指导教师:黄晓明
2002.1.1
摘要
f许多工程实践表明,即使采用完全满足现行技术要求的沥青,路面仍然出现
了车辙和开裂等早期破坏。其主要原因是评价沥青质量的指标起不到区分性能优
劣的作用。为此,十/本文对沥青的关键技术指标进行了分析和评价。
尔南人学硕十学位论文
第1章绪论
性能规范主要是在美国的部分州应用,粘度级规范以加拿大的沥青新标准为代
表,而其它大部分国家还主要应用针入度级标准。 1.1.1 SHRP沥青性能规范
美国SHRP是一项为期五年、耗资一亿五千万美元的高度集中和定向成果的
研究计划。其中的沥青研究项目是整个SHRP计划的第一大项,研究经费占整个
>一lO
>.16
>.22
<52 >.28
>,34
>.40
>.46
原样沥青
闪点温度,T48:最低,℃
230
粘度,ASTM D4402:最大,3Pa s,试
135
验温度,℃
动态剪切。TP5:G’/sin 6,最小,
52
1 00kPa,试验温度@10rad/s,℃
RTFOT(T240)或TFOT(T179)残留沥青
The variety of some aging indexes with aging time behaves well regulated,SO the
indexes Can not only estimate short·-term age··resistant ability,but also forecast the
the demand of present technical standard.The main reason is that indexes,used for appraising the quality of asphalt,carl’t differentiate the performance actually.
质量损失,最大,%
l 00
动态剪切,TP5:G"/sin 6,最小,
52
2 20kPa.试验温度@IOrad/s,℃
PAV残留沥青(PPl)
PAV老化温度/℃
90
动态剪切,TP5:G‘sin 6,最大, 5000kPa,试验温度@10rad/s,℃
25
22
19
16
13
10

物理硬化指数


蠕变劲度,TPl:S.最大,300MPa,
也按6℃一档分为7档,除去一些不可能的温度组合外共有37种类别。等级名
称直接采用沥青适用的温度区间表示。例如PG58—28,表示该沥青适用于路面最
尔南人学硕十学位论文
第1章绪论
高温度不超过58。C、最低不低于一28。C的地区。这种按适用温度对沥青进行分级 是前所未有的。原先使用气温,后改为路面温度。高温设计温度以一年中连续7 天最高路面温度平均值为指标,低温设计温度以年最低路面温度为指标。
规范一反往常试验方法相同、不同等级沥青取不同标准值的做法,而采用各 项指标的要求值为一常数,不同等级沥青采用不同试验温度的做法。
SHRP新沥青规范最根本的特点是明确了各项指标与路用性能的直接相关 性。规范规定对原样沥青、旋转薄膜烘箱试验(RTFOT)残留沥青、旋转薄膜烘 箱试验/压力老化试验(RTFOT/PAV)残留沥青进行动态剪切试验(DSR)和简 支梁弯曲试验(BBR)或直接拉伸试验(DTT)。用动态剪切试验测得的动态剪 切模量G’和相位角6评价沥青的高温稳定性和耐疲劳性能,用简支梁弯曲试验 或直接拉伸试验来评价沥青的低温抗裂性。此规范还有一个特点就是首次考虑了 沥青在路面使用过程中的长期老化,并且此规范还适用于改性沥青。
表1.1部分高速公路或其代表段到1998年底的路面破坏状况简表n
编 长度

/km
通车年 月
坑洞修 补面积
/m2
横缝 条数
纵缝 条数
网裂和形
变修补面 积,m2
沉陷修 补面积
/m2
源自文库
总修补 面积,m2
补面积占 总面积的
百分率慨

74 l
199512
1236 6
48l

6197 8
29599
37783
>2 37
从SHRP规范对沥青性能的理解,我们可以重新认识沥青等级的含义。 沥青的等级应该包括两层含义:沥青的路用性能和其适用的温度区间。评价 沥青的路用性能必须是在一定的温度区间内进行。对于特定的工程,其交通量和 公路等级都已经确定,即对这条公路的路用性能要求也就确定。选用不同的沥青 材料,目的就是满足所要求的路用性能。具体说就是,在公路使用期限内高温下 沥青有足够的粘稠程度以抵抗荷载的剪切作用,低温时还应不能太脆以至于产生 开裂破坏。只要能满足这个条件的沥青都可以考虑选用。 “等级”一词容易引起误解,以为在任何温度环境下选择高等级的沥青一定 比等级低的沥青合理。这有两个问题,其一就是造成资源浪费和成本提高;其二 是等级高的沥青并不一定就能适用于原本低等级沥青就能满足的气候条件。这可 以由图1.1说明。
Therefore,the article analyzes and estimates the key technique indexes of asphalt. There are many indexes which express temperature sensitivity,such as PVN、
Because paraffin call affect asphalt tests,the indexes of TB00 and T1 2 ale put forward.But they accord with PI in essence.Tsoo is always higher than the real intenerate temperature of asphaR,SO the demand of T800 should be enhanced
VTS、Ca,bm PI iS the best choice.Both the error ofthe penetration test and different
test temperature can cause great fluctuation on PI.So PI only can reveal the temperature susceptibility of asphalt.
择适度粘稠的沥青是路面工程中的关键。美国公路战略研究计划(SHRP)研究
认为,在通常情况下,沥青结合料的性质提供了40%抗车辙能力、90%的低温抗
裂性能和60%的抗疲劳开裂的能力。为了减少路面的早期破坏,选择满足当地气
候和交通条件的沥青显得十分重要。同样,评价沥青质量优劣的各种指标是否能
真『E区分沥青性能的优劣也成了大家关注的焦点。
表征温度敏感性的指标有针入度粘度指数,粘度温度指数及沥青等级指数 等,但最合理的仍然是针入度指数。即便这样,针入度试验的误差和不同的试验 温度都能引起针入度指数的较大波动。所以针入度指数只能评价沥青的温度敏感 性能。
考虑到蜡对沥青试验的影响,提出了当量软化点和当量脆点两个指标,但它 们从本质上来说还是针入度指数。实测软化点一般要比沥青软化时的实际温度 高,所以必须根据含蜡量的不同提高实测软化点的标准值。
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