石油沥青的评价

时间：2024-09-03 04:34:48 公路造价师我要投稿

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关于石油沥青的评价

　　导语：因为沥青的化学组成复杂，对组成进行分析很困难，且其化学组成也不能反映出沥青性质的差异，所以一般不作沥青的化学分析。通常从使用角度出发，将沥青中按化学成分和物理力学性质相近的成分划分为若干个组，这些组就称为“组分”。石油沥青的组分及其主要物性如下：油分、树脂、地沥青质。

关于石油沥青的评价

　　与其他产品相同，石油沥青的产品质量是通过产品标准中所规定的技术内容和技术指标进行约束的，而产品标准中所包含的技术内容构成了产品的评价体系。

　　沥青的评价体系与沥青的用途有关，在沥青的评价体系中，所包含的技术内容应该直接或间接地反映沥青的使用性能。

　　道路沥青，根据它在施工过程和使用过程中的特点，应具备好的施工和易性和施工安全性，好的抗老化性能，好的抗疲劳耐久性能，好的抗高温永久变形能力，好的抗低温开裂能力及产品所含杂质(无效组分)的限制。因此，在道路沥青的评价体系中，应该包含能够反映以上性能的技术内容。

　　目前，在世界范围内具有代表性的道路沥青的评价体系有三种，即针入度分级体系、粘度分级体系和PG分级体系。

　　道路沥青的针入度分级体系是根据沥青针入度的大小确定沥青所适应的气候条件和载荷条件。针入度分级体系的主体是人们所熟悉的拉(延度)、扎(针入度)、落(软化点)，辅以沥青的安全性指标闪点、沥青的纯度指标溶解度、沥青的抗老化性能指标薄膜烘箱试验和对生产沥青所用原油的约束指标蜡含量等，构成了沥青的针入度分级体系。

　　在针入度分级体系中，沥青针入度试验是测定沥青稠度的标准方法。25℃的针入度给出了接近年平均使用温度下的沥青的稠度，研究结果表明，沥青在25℃的针入度下降至20以下时，会出现严重的路面开裂，当沥青的针入度大于30时，会具有高抗开裂性能。沥青的延度与其路用性能有关联关系，有研究表明当13℃时的延度小于5cm时，道路温缩裂缝大量增加。另有研究证实当沥青的针入度为30-50时，针入度相同的沥青，延度小的比延度大的使用性能差。还有人发现越来越多证据表明通过路面使用过程中回收沥青延度试验是判断沥青性能的重要方法。美国53条高速公路的路面回收沥青的性质发现，16℃时的延度下降至3cm或更低时，寒冷天气里将会发生严重的松散现象。由此可见沥青的延度，特别是沥青的低温延度，可以反映沥青的抗开裂性能。

　　在针入度分级体系中，沥青的高温性能是通过沥青的软化点表征的，在同样的针入度下，软化点越高，沥青的高温性能就越好。

　　即使针入度分级体系中许多指标是经验性的和条件性的，但由于方法和所使用的仪器相对简单，易于普及，在一定程度上可以满足对沥青质量控制的要求，目前美国、欧盟、澳大利亚、日本等国家的现行标准仍保留针入度分级体系。我国的道路沥青分级体系，是在以上针入度分级体系的基础上根据我国的具体情况制定的，基本能够满足对沥青质量的控制，特别是15℃的延度大于100和蜡含量小于3%的技术指标，有效的实现了对生产沥青的原油的限制，保证了沥青的潜在品质。

　　粘度分级体系是根据沥青或薄膜烘箱后的沥青在60℃时的粘度值确定沥青的使用环境和使用条件的。在粘度分级体系中，60℃的粘度表征沥青的高温性能，体系中还给出了其它试验要求如25℃的针入度，135℃的粘度，薄膜烘箱试验(TFOT)后剩余物60℃时的粘度与25℃时的延度以及闪点。25℃的针入度可控制沥青在接近平均使用温度时的稠度，135℃的粘度可控制沥青在接近拌合与压实温度时的稠度。这些规定的要求在一起就可以控制沥青的温度敏感性。粘度分级体系由于使用了具有一定物理意义的粘度作为分级指标，另外与针入度分级体系相比可以表征更高温度下沥青的性能，粘度试验仪器较简单，重复性较好，所以在北美国家和日本的高粘度沥青中采用了粘度分级体系。但粘度分级体系按照沥青的高温性能分级，对沥青在平均使用温度和低温下的性能的表征具有局限性。

　　PG分级体系的是美国联邦公路局历经5年的研究所进行的美国战略公路计划(简称SHRP)中有关沥青分级体系的研究成果，研究者们认为，现行的针入度分级体系和粘度分级体系存在很多局限性，如针入度和延度试验是经验性的，不能直接与HMA路面性能关联;在一个温度下(如25℃的针入度或60℃的粘度，而没有考虑工程现场或地理区域不同的气候条件;没有考虑低温下对控制温缩开裂的沥青劲度限制;只考虑了沥青的短期老化，并没有考虑沥青在使用过程中的长期老化等。

　　在PG分级体系中，用路面最高设计温度下的动态剪切模量表征沥青的高温性能，用最低路面设计温度下的劲度和劲度随变形的变化速率表征沥青的低温性能，用疲劳温度下的动态剪切模量表征沥青的抗疲劳性能，用旋转薄膜烘箱试验和压力老化罐试验分别表征沥青的短期老化和长期老化性能。

　　很明显，PG分级体系要求沥青在三个关键阶段进行试验，第一个阶段对原样沥青的要求，需要的是沥青在运输、储存及集料混合时的性能，反映的是沥青的施工和易性;第二个阶段短期老化后沥青的要求，需要的是沥青在拌和和碾压后沥青所具有的性能，反映的是沥青的抗车辙性能;第三个阶段是长期老化后对沥青的要求，需要的是路面在使用8-10年后沥青的性能，反映的是沥青的抗疲劳性能和抗低温开裂性能。由于PG分级体系使用时间较短，并且仪器价格贵，操作相对复杂，技术性高，这种分级体系虽然在北美比较普及，但其他国家正在研究和认识中。

　　从科学意义上讲，从最早的针入度分级体系，到粘度分级体系、PG分级体系，都起因于原体系的不足或局限性和分析技术的进步。三种体系都从不同的侧面反映了沥青的使用性能，三种体系都能在不同程度上对沥青的使用性能进行约束，从简易程度和技术的先进性比较，各有优缺点。但重要的是，用三种体系评价的沥青是否有质的差别，答案是条件性的。

　　石油大学(华东)重质油研究所在近两年多的时间里，对属于重交通道路沥青系列的代表性国产沥青和进口沥青进行的大量统计分析结果表明，对于用环烷基原油生产的沥青，在生产工艺可调整的范围内，均可生产按针入度分级、粘度分级系列产品和PG分级中PG64-22，PG58-28，PG70-16的产品，并且三种分级体系有一定的对应关系。对于用中间-环烷基原油生产的沥青，不能生产满足我国重交通道路沥青标准的沥青，但可生产符合ASTM针入度分级体系、粘度分级体系的部分牌号和PG分级的PG58-22，PG64-16产品。

　　在选用沥青的评价体系时，应根据工程的具体需要，关心的是高温性能还是低温性能，或选用适合自己的评价体系，或在选定的评价体系中增加关键的技术内容，但不可把所有的评价体系的技术内容集合为一个标准体系，因为沥青的技术指标之间是互相制约的。

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