公路造價(jià)師:石油瀝青的評(píng)價(jià)體系與瀝青的質(zhì)量(2)

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粘度分級(jí)體系是根據(jù)瀝青或薄膜烘箱后的瀝青在60℃時(shí)的粘度值確定瀝青的使用環(huán)境和使用條件的。在粘度分級(jí)體系中,60℃的粘度表征瀝青的高溫性能,體系中還給出了其它試驗(yàn)要求如25℃的針入度,135℃的粘度,薄膜烘箱試驗(yàn)(TFOT)后剩余物60℃時(shí)的粘度與25℃時(shí)的延度以及閃點(diǎn)。25℃的針入度可控制瀝青在接近平均使用溫度時(shí)的稠度,135℃的粘度可控制瀝青在接近拌合與壓實(shí)溫度時(shí)的稠度。這些規(guī)定的要求在一起就可以控制瀝青的溫度敏感性。粘度分級(jí)體系由于使用了具有一定物理意義的粘度作為分級(jí)指標(biāo),另外與針入度分級(jí)體系相比可以表征更高溫度下瀝青的性能,粘度試驗(yàn)儀器較簡(jiǎn)單,重復(fù)性較好,所以在北美國(guó)家和日本的高粘度瀝青中采用了粘度分級(jí)體系。但粘度分級(jí)體系按照瀝青的高溫性能分級(jí),對(duì)瀝青在平均使用溫度和低溫下的性能的表征具有局限性。
    PG分級(jí)體系的是美國(guó)聯(lián)邦公路局歷經(jīng)5年的研究所進(jìn)行的美國(guó)戰(zhàn)略公路計(jì)劃(簡(jiǎn)稱(chēng)SHRP)中有關(guān)瀝青分級(jí)體系的研究成果,研究者們認(rèn)為,現(xiàn)行的針入度分級(jí)體系和粘度分級(jí)體系存在很多局限性,如針入度和延度試驗(yàn)是經(jīng)驗(yàn)性的,不能直接與HMA路面性能關(guān)聯(lián);在一個(gè)溫度下(如25℃的針入度或60℃的粘度,而沒(méi)有考慮工程現(xiàn)場(chǎng)或地理區(qū)域不同的氣候條件;沒(méi)有考慮低溫下對(duì)控制溫縮開(kāi)裂的瀝青勁度限制;只考慮了瀝青的短期老化,并沒(méi)有考慮瀝青在使用過(guò)程中的長(zhǎng)期老化等。
    在PG分級(jí)體系中,用路面設(shè)計(jì)溫度下的動(dòng)態(tài)剪切模量表征瀝青的高溫性能,用最低路面設(shè)計(jì)溫度下的勁度和勁度隨變形的變化速率表征瀝青的低溫性能,用疲勞溫度下的動(dòng)態(tài)剪切模量表征瀝青的抗疲勞性能,用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)和壓力老化罐試驗(yàn)分別表征瀝青的短期老化和長(zhǎng)期老化性能。
    很明顯,PG分級(jí)體系要求瀝青在三個(gè)關(guān)鍵階段進(jìn)行試驗(yàn),第一個(gè)階段對(duì)原樣瀝青的要求,需要的是瀝青在運(yùn)輸、儲(chǔ)存及集料混合時(shí)的性能,反映的是瀝青的施工和易性;第二個(gè)階段短期老化后瀝青的要求,需要的是瀝青在拌和和碾壓后瀝青所具有的性能,反映的是瀝青的抗車(chē)轍性能;第三個(gè)階段是長(zhǎng)期老化后對(duì)瀝青的要求,需要的是路面在使用8-10年后瀝青的性能,反映的是瀝青的抗疲勞性能和抗低溫開(kāi)裂性能。由于PG分級(jí)體系使用時(shí)間較短,并且儀器價(jià)格貴,操作相對(duì)復(fù)雜,技術(shù)性高,這種分級(jí)體系雖然在北美比較普及,但其他國(guó)家正在研究和認(rèn)識(shí)中。
    從科學(xué)意義上講,從最早的針入度分級(jí)體系,到粘度分級(jí)體系、PG分級(jí)體系,都起因于原體系的不足或局限性和分析技術(shù)的進(jìn)步。三種體系都從不同的側(cè)面反映了瀝青的使用性能,三種體系都能在不同程度上對(duì)瀝青的使用性能進(jìn)行約束,從簡(jiǎn)易程度和技術(shù)的先進(jìn)性比較,各有優(yōu)缺點(diǎn)。但重要的是,用三種體系評(píng)價(jià)的瀝青是否有質(zhì)的差別,答案是條件性的。
    石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油研究所在近兩年多的時(shí)間里,對(duì)屬于重交通道路瀝青系列的代表性國(guó)產(chǎn)瀝青和進(jìn)口瀝青進(jìn)行的大量統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,對(duì)于用環(huán)烷基原油生產(chǎn)的瀝青,在生產(chǎn)工藝可調(diào)整的范圍內(nèi),均可生產(chǎn)按針入度分級(jí)、粘度分級(jí)系列產(chǎn)品和PG分級(jí)中PG64-22,PG58-28,PG70-16的產(chǎn)品,并且三種分級(jí)體系有一定的對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)于用中間-環(huán)烷基原油生產(chǎn)的瀝青,不能生產(chǎn)滿足我國(guó)重交通道路瀝青標(biāo)準(zhǔn)的瀝青,但可生產(chǎn)符合ASTM針入度分級(jí)體系、粘度分級(jí)體系的部分牌號(hào)和PG分級(jí)的PG58-22,PG64-16產(chǎn)品。
    在選用瀝青的評(píng)價(jià)體系時(shí),應(yīng)根據(jù)工程的具體需要,關(guān)心的是高溫性能還是低溫性能,或選用適合自己的評(píng)價(jià)體系,或在選定的評(píng)價(jià)體系中增加關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容,但不可把所有的評(píng)價(jià)體系的技術(shù)內(nèi)容集合為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系,因?yàn)闉r青的技術(shù)指標(biāo)之間是互相制約的。