瀝青軟化點(diǎn)與路用性能探討

朱玉萍，李智慧，宋碧帛，于 勇

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

瀝青軟化點(diǎn)與路用性能探討

朱玉萍，李智慧，宋碧帛，于 勇

（齊齊哈爾工程學(xué)院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

軟化點(diǎn)作為瀝青評(píng)價(jià)的三大指標(biāo)之一，對(duì)路用性能有多重影響。文章從瀝青組分分析入手，探討了軟化點(diǎn)對(duì)高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能、抗老化性能、粘附性能、耐久性、水穩(wěn)定性和抗滑性的影響，并提出相應(yīng)的措施，提高路面施工水平。

瀝青；軟化點(diǎn)；路用性能

瀝青路面鋪筑或者修復(fù)期間，對(duì)瀝青軟化點(diǎn)的測(cè)定是必不可少的常規(guī)項(xiàng)目。我國在八五國家科技攻關(guān)的專題研究報(bào)告中，“重交通道路石油瀝青技術(shù)”研究成果表明，瀝青的PI值能很好反應(yīng)瀝青的感溫性，采用由其推得的當(dāng)量軟化點(diǎn)T80（排除瀝青中蠟對(duì)軟化點(diǎn)的影響）作為瀝青的高溫穩(wěn)定性質(zhì)的關(guān)鍵性指標(biāo)。

瀝青是感溫性材料，在不同的溫度區(qū)間內(nèi)瀝青呈現(xiàn)各向異性，人們通常用瀝青的軟化點(diǎn)來表征瀝青由固態(tài)向液態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度，也就是瀝青在運(yùn)動(dòng)作用下失去抗變形能力的溫度。軟化點(diǎn)試驗(yàn)方法有很多種，為了表征瀝青的感溫性質(zhì)，各國學(xué)者分別提出了不同的感溫性參數(shù)，我國采用世界上最廣泛的環(huán)球法作為標(biāo)準(zhǔn)測(cè)定方法。

1 瀝青各組分對(duì)軟化點(diǎn)的影響

為研究瀝青各個(gè)組分對(duì)軟化點(diǎn)的影響，通常采用美國的L.W.科爾貝特四組分分析法：瀝青質(zhì)、樹脂、芳香烴和飽和烴。其不同比例組成了不同的膠體結(jié)構(gòu)，以瀝青質(zhì)為中心，膠質(zhì)吸附在瀝青質(zhì)上形成膠束，整體作為分散相分散在分散介質(zhì)中（芳香分和飽和分）。

眾所周知，存在于飽和烴中的蠟（正構(gòu)烷烴）對(duì)瀝青的路用性能影響很大，特別是我國富產(chǎn)石蠟基原油的情況下，更是眾所關(guān)注。蠟在高溫時(shí)會(huì)使瀝青發(fā)軟，導(dǎo)致瀝青路面的高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍。同樣，在低溫時(shí)會(huì)使瀝青變得脆硬，導(dǎo)致路面低溫抗裂性降低，出現(xiàn)裂縫。此外，蠟會(huì)使瀝青與石料粘附性降低，在水分的作用下，會(huì)使路面石子與瀝青產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，造成破壞，含蠟瀝青會(huì)使瀝青路面抗滑性降低，影響路面行車安全性。

組成瀝青膠體體系的核心物質(zhì)是瀝青質(zhì)，瀝青質(zhì)含量高，軟化點(diǎn)高，針入度小，延度低。

2 路用性能影響

瀝青路面的路用性能要求主要有：高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗疲勞性能、抗老化性能、粘附性能、耐久性、水穩(wěn)定性和抗滑性。。

2.1 軟化點(diǎn)對(duì)車轍的影響

由于行車荷載引起的車轍有兩種，壓密變形和塑性流動(dòng)變形。

壓密變形主要是由于行車的壓力作用引起，瀝青混凝土被壓碎，通常伴隨著體積垂直變化。塑性流動(dòng)變形沒有體積變化，只表現(xiàn)為瀝青混凝土的橫向流動(dòng)，表現(xiàn)為輪跡帶下陷兩側(cè)隆起。

為減少瀝青路面的車轍，工程施工中應(yīng)控制所選用瀝青的軟化點(diǎn)，一定要高于路面可能達(dá)到的最高溫度，或者采取適當(dāng)措施降低路面溫度的方法。利用高軟化點(diǎn)的瀝青進(jìn)行合理摻配，是提高瀝青路面抗車轍能力的有效途徑。

2.2 軟化點(diǎn)對(duì)路面老化的影響

瀝青老化時(shí)組分之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，部分芳香烴會(huì)轉(zhuǎn)化為樹脂，同時(shí)部分樹脂轉(zhuǎn)化為瀝青質(zhì)，致使瀝青質(zhì)含量增加，瀝青整體的平均分子量和芳香性增大，軟化點(diǎn)上升。

瀝青老化后，在物理力學(xué)性質(zhì)方面，表現(xiàn)為針入度減小，延度降低，軟化點(diǎn)升高，絕對(duì)黏度提高，脆點(diǎn)降低等。在化學(xué)組分含量方面，表現(xiàn)為飽和分變化甚少，芳香分明顯轉(zhuǎn)變?yōu)槟z質(zhì)，而膠質(zhì)又轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青質(zhì)，由于芳香分轉(zhuǎn)變?yōu)槟z質(zhì)，不足以補(bǔ)償膠質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)闉r青質(zhì)，所以最終是膠質(zhì)顯著減少，而瀝青質(zhì)顯著增加，表現(xiàn)為軟化點(diǎn)提高。

2.3 軟化點(diǎn)對(duì)高溫穩(wěn)定性的影響

瀝青材料的高溫敏感性用軟化點(diǎn)表示。瀝青材料在硬化點(diǎn)至滴落點(diǎn)之間的溫度階段時(shí)，是一種粘滯流動(dòng)狀態(tài)，在實(shí)際工程中，為保證瀝青不致由于溫度升高而產(chǎn)生流動(dòng)的狀態(tài)，所以取溫度間隔的87.21%為軟化點(diǎn)。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》，環(huán)球軟化點(diǎn)儀測(cè)定，將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(nèi)，試樣上放置標(biāo)準(zhǔn)鋼球浸入水或甘油中，以每分鐘5℃加熱升溫，使瀝青軟化下垂至規(guī)定距離時(shí)的溫度。軟化點(diǎn)越高，瀝青的耐熱性越好，即溫度穩(wěn)定性越好。試驗(yàn)表明，當(dāng)路面溫度高于瀝青混合料的軟化點(diǎn)時(shí)，瀝青的粘結(jié)力會(huì)顯著下降，動(dòng)穩(wěn)定度隨之下降。值得注意的是，當(dāng)環(huán)境溫度在瀝青軟化點(diǎn)附近時(shí)，瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度將出現(xiàn)突變，即穩(wěn)定值突然下降崩坍。路面溫度是影響高溫穩(wěn)定性的主要因素，軟化點(diǎn)起決定性作用，隨著路面溫度的提高，高溫穩(wěn)定性明顯降低。

2.4 軟化點(diǎn)對(duì)路面黏彈性影響

瀝青路面在低溫瞬時(shí)荷載作用下，以彈性形變?yōu)橹?，在高溫長時(shí)間荷載作用下，以黏性形變?yōu)橹?。勁度模量是表示瀝青的黏性和彈性聯(lián)合效應(yīng)的指標(biāo)。根據(jù)實(shí)際工程的勁度模量諾模圖，需要有荷載作用時(shí)間或頻率、針入度指數(shù)、溫度差，即路面實(shí)際溫度與環(huán)球法軟化點(diǎn)之間的溫差3個(gè)參數(shù)?？梢姡谶m當(dāng)范圍內(nèi)提高軟化點(diǎn)，有利于路面彈性保持。

3 結(jié)論

正戊烷瀝青質(zhì)含量與瀝青軟化點(diǎn)之間存在簡單的線形關(guān)系，其含量與抗老化性相關(guān)度很高，適當(dāng)提高瀝青質(zhì)中的正戊烷含量可改善路用性能。

在瀝青四組分中，瀝青質(zhì)對(duì)軟化點(diǎn)影響最為顯著，因?yàn)樗哂懈蟮臉O性、平均分子量、雜原子含量和芳香性。

當(dāng)溫度超過瀝青混合料高溫抗變形的臨界溫度后，路面抗變形能力急劇下降。所以，可以根據(jù)工程項(xiàng)目的路面最高設(shè)計(jì)溫度選擇瀝青混合料，也就是說，采用的瀝青混合料的臨界溫度必須高于路面最高設(shè)計(jì)溫度，通過摻配的方法改善工程現(xiàn)場的瀝青軟化點(diǎn)。

［1］陳佩茹.關(guān)于瀝青感溫性指標(biāo)的討論［J］.交通運(yùn)輸工程學(xué)報(bào)，2002，2（2）：23-26.

［2］李洪峰，周子兵.對(duì)瀝青化學(xué)組分分析方法的研究［J］.黑龍江交通科技，2004，8：17-18.

［3］姜志青.道路建筑材料［M］.人民交通出版社，2013.6.

［4］丁傳寶，王蘋.瀝青軟化點(diǎn)和環(huán)境溫度對(duì)混合料高溫穩(wěn)定性的影響［J］.工程與建設(shè)，2009，23（3）：381-404.

朱玉萍（1984-），女，黑龍江牡丹江人，講師，碩士。研究方向：建筑材料。