沥青针入度指数测定试验过程中遇到的问题及简单分析

沥青针入度指数测定试验过程中遇到的问题及简单分析

摘要：沥青针入度指数试验检测过程中经常碰到几次试验测定数据相差较大及相关系数不符合要求的现象,通过一些计算过程简单分析其产生的原因。通过分析PI测定及计算过程提出针入度指数评价沥青性能可能存在的问题。

关键词：针入度指数PI 温度敏感性

1 我国将PI作为沥青质量标准指标的情况

PI通常作为表达氧化沥青、屋面沥青、防潮、防水沥青等低针入度、高软化点沥青的感温性指标。目前将PI列入道路沥青质量标准的只有少数国家。交通部在“七五”、“八五”期间对我国当时生产的克拉玛依稠油沥青、欢喜岭稠油沥青、辽河混合油沥青、兰炼沥青、茂名沥青、单家寺混合油沥青、胜利直馏沥青进行了详细的使用性能对比较研究。认为采用PI指数作为沥青的感温性比较合理,并且由于我国沥青的蜡含量较高,软化点存在虚高的假象,PI不宜采用针入度、软化点计算求取,而应该采用针入度、温度回归方法计算。

2 计算方法

在JTJ052-2000《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》是测定沥青在15℃、25℃、30℃(或5℃)条件下的针入度,通过诺模图法或者计算法求得沥青针入度PI指标。由于计算法简单易用,实际检测工作

中常常才有计算法进行PI指标计算。下面简单说明下计算法计算PI 值的简单过程:测定不同温度T下的针入度P,令y=lgP,x=T,进行y=a+bx方程的直线回归,检查回归相关系数R不得小于0.997。令A=b,则:PI=(20-500×A)/(1+50×A)(1)。

3 实际检测过程中经常遇到的问题及分析

在实际检测沥青针入度指数PI值过程中经常会遇到同一沥青样品检测值相差较大,及检测结果进行线性回归时相关系数不符合要求的情况。由式(1)变形可得PI=30/(1+50×A)-10可见沥青针入度指数PI 与针入度对数值和温度线性关系的斜率相关。下面通过一组数据说明为什么会出现上述情况，如表1所示。

相关系数不符合要求,试验数据不可用。

由表一可以看出针入度测定值的微小变化会引起针入度指数的极大差别,即使各个针入度测定数据差值在试验方法允许范围内所得

到的针入度指数也是不可预测的。温度条件对于沥青试验检测的结果会产生很大的影响,在试验检测时温度条件是允许在一定范围内波动的,这样就会对沥青针入度测定值产生波动。再加上检测人员及试验仪器等各种因素产生不可避免的误差,所得到的沥青针入度结果虽然是可以接受的,但是由此所得到的针入度指数结果却是更加的不可预测的。由此才会产生试验检测过程中出现的测定的PI值相差较大或者是容易出现检测相关系数不符合要求的问题。

4 引申可能产生的一些问题

由于试验方法中并未给出针入度指数值容许差值的大小,试验数据是否可用只能通过测定针入度值是否符合要求来判定。在表一的试验数据中该沥青的针入度指数是符合JTG F40-2004的要求的(在JTG F40-2004中规定了公路上所用的沥青其针入度指数PI应在-2～2的范围内),但是检测的结果却有可能是不符合要求,从而引发质量纠纷。道路用沥青是一种粘弹性材料,在不同的温度区间中流变性也有差异,而对不同性质的沥青,其化学组成和胶体结构也有差异,所以会影响其温度敏感性和响应效果。针入度指数法是在建立在15℃～30℃(或者5℃～25℃)针入度对数值与温度呈线性关系的基础条件下的,对于温度区间范围外它们是否也呈线性关系或者感温系数是否相同并不能很好的描述。我国幅员辽阔,南北温差较大。沥青在沥青混合料中的工作温度可能分布在-15℃～60℃区间内,因此利用沥青针入度指数去

描述整个工作温度区间的性能指标也是比较困难的。以沥青针入度指数作为现场施工质量控制也存在着一些困难。新规范把PI列入道路石油沥青和改性沥青的技术要求中作为沥青质量等级的分级指标,相应的就要求沥青生产和沥青应用企业在生产或者沥青应用现场对PI 予以监控。但是新规范采用针入度和温度多点回归方法,将极大增加对针入度测量设备,特别是恒温设备的要求。增加工作量、人工成本、延长分析时间。另外由于PI测量误差的存在,测定沥青PI数据很难准确反映沥青的实际品质。试验检测,特别是现场施工质量控制的试验检测要求检测方法简便,稳定,控制条件尽可能简单。由于针入度测定值的微小差别对针入度测定指数计算值将产生很大影响,因此要准确测定针入度指数必须非常精确的测定沥青各个温度条件下的针入度值。这将给沥青施工质量控制带来不便。

5 结语

在实际的应用中,将感温性能加入到沥青的质量分级中是合理的思路,问题是沥青的感温性能如何具体的表达,并建立标准。在国际上通用的方式主要有:针入度、针入粘性、温度粘性等,因为计算方法的多样化,实际的表达和分级方法更是丰富。但是这些方法都有其局限性,公认的最佳方式还没有形成。温度敏感性是沥青的重要特征指标,现有的沥青温度敏感性指标是通过温度变化对沥青针入度的变化影响进行描述的而不是以沥青固有力学性能变化进行描述,其科学性有

待改进。由于误差大、检测工作量大、试验检测对仪器、人员及环境要求高等原因在施工检测实施中存在这诸多不便。