新爵 发表于 2024-10-14 16:23:15

沥青的高温敏感性、低温抗裂性及针入度指数

温度敏感性是指沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能。因沥青是一种高分子非晶态热塑性物质,故没有固定的熔点。当温度升高时,沥青由固态或半固态逐渐软化成黏流状态,当温度降低时,由粘流态逐渐凝固成固态,甚至变硬变脆,成为玻璃态。沥青的温度敏感性与沥青路面的施工(如拌和、摊铺、碾压)和使用性能(如高温敏感性和低温抗裂性)有着密切关系,在工程上使用的沥青,要求具有较好的温度稳定性。因此,在实际应用中,一是选用温度敏感性较小的沥青,二是通过加入滑石粉、石灰石粉等矿物填料,减小其温度敏感性。

(1)高温敏感性。沥青的高温敏感性采用软化点表示。软化点是沥青材料由固化点到滴落点的温度间隔的87.21%为软化点。我国现行标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》​(JTG E20—2011)规定:沥青软化点一般采用环球法软化点仪测定。测定时将沥青试样装入规定尺寸的内径为18.9mm的铜环内,试样上放置质量为3.5g的标准钢球,浸入水(软化点低于80℃)或甘油(软化点高于80℃)中,以5℃(水)或32℃(甘油)的起始温度,按规定的升温速度(5℃/min)加热,当沥青软化下垂至规定距离(25.4mm)时的温度即为软化点,以℃表示。软化点愈高,表明沥青的耐热性愈好,即温度稳定性愈好。针入度是在规定温度下沥青的条件黏度,而软化点则是沥青达到规定条件黏度时的温度。软化点即是反映沥青材料感温性的一个指标,也是沥青黏度的一种量度。以上所论及的针入度、延度、软化点是评价黏稠石油沥青路用性能最常用的经验指标,所以通称为沥青的“三大指标”​。

(2)低温抗裂性。沥青的低温抗裂性采用脆点表示。脆点是指沥青材料由粘塑状态转变为固体状态达到条件脆裂时的温度。我国现行标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》​(JTG E20—2011)规定:采用弗拉斯法测定沥青脆点。脆点试验是将0.4g沥青试样在一个标准的金属片上摊成薄层,之后将涂有沥青薄层的金属片置于有冷却设备的脆点仪内,摇动脆点仪的曲柄,使涂有沥青薄膜的金属片产生弯曲。随着冷却设备中制冷剂温度以1℃/min降低,沥青薄膜温度逐渐降低,当降至某一温度时,沥青薄膜在规定弯曲条件下,产生脆断时的温度,即为沥青的脆点。在工程实际应用中,要求沥青具有较高的软化点和较低的脆点,否则容易发生沥青材料夏季流淌或冬季变脆甚至开裂等现象。有研究表明,许多含蜡量较高的沥青弗拉斯脆点虽低,但冬天开裂情况严重,因此实测的弗拉斯脆点不能表征含蜡量较高沥青的低温性能。

(3)针入度指数。针入度指数(PI)是应用经验的针入度和软化点试验结果,提出一种能表征沥青的温度敏感性的指标,同时也可采用针入度指数(PI)判别沥青的胶体结构类型。

(4)针入度-黏度系数。针入度指数通常仅能表征低于软化点温度的沥青感温性,但在道路使用中或在施工中时,还需要把握高于软化点温度时的沥青感温性,故采用针入度-黏度系数(PVN)表征。沥青的PVN值越低,其温度敏感性越高,反之越低。
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