分析道路石油沥青其他性质指标与技术要求

【任务描述】

本任务是分析道路石油沥青的其他技术性质及其评价指标，分析道路石油沥青的技术要求。

【学习目标】

①熟悉道路石油沥青的加热稳定性、耐老化性含义及其评价指标。

②能叙述道路石油沥青的安全性指标、含水量、溶解度定义。

③熟悉道路石油沥青的密度定义及其测定方法，熟悉道路石油沥青的管理存放要点。

④熟悉《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F20—2004)对道路石油沥青的技术要求，结合任务2.11(或教师给定)的试验数据，能完整、规范地编制试验检测报告。

1.道路石油沥青的其他技术性质指标

1）加热稳定性指标

沥青在加热或长时间的加热过程中，会发生轻馏分挥发、氧化、裂化、聚合等一系列物理及化学变化，使沥青的化学组成及性质相应地发生变化，这种性质称为沥青的加热稳定性。

《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)规定，沥青受热时性质的变化采用蒸发损失试验评定。沥青的蒸发损失试验是将50 g沥青试样装入盛样皿(筒状，内径55 mm，深35 mm)中，置于烘箱内，在163℃下保持受热时间5 h，冷却后测定其质量损失，并测定残留物的针入度，计算残留针入度比。

2）耐老化性指标

（1）沥青老化的含义及影响因素

沥青在自然因素(热、氧化、光和水等)的作用下，产生“不可逆”的化学变化，导致路用性能劣化，通常称为“老化”。

热能加速沥青内部组分的挥发变化，促进沥青的化学反应，最终导致沥青性能劣化；空气中的氧被沥青吸收后产生氧化反应，改变沥青的组成比例，引起老化；日光特别是紫外光照射沥青后，使沥青产生光化学反应，促进沥青的氧化过程；水在与光、氧、热共同作用时，起到加速老化的催化作用。此外，沥青的老化还与荷载的作用有关。所以，沥青的老化过程是诸多因素综合作用的结果。

（2）沥青耐老化性能的评价指标

《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)规定，沥青耐老化性能的评价方法采用薄膜加热试验(TFOT)或旋转薄膜加热试验(RTFOT)。

①沥青薄膜加热试验(TFOT)。将50 g沥青试样盛于内径140 mm、深为9.5～10 mm的铝皿中，使沥青成为厚度均匀的薄膜。沥青薄膜在163℃±1℃的薄膜烘箱中加热5 h。以加热前后的质量变化、针入度比和10℃及15℃的延度值作为评价指标。

②沥青旋转薄膜加热试验(RTFOT)。将35 g沥青试样注入盛样瓶中(盛样瓶为耐热玻璃制，高为139.7mm±15mm，外径为64 mm±1.2 mm，壁厚为2.4 mm±0.3 mm，口部直径为31.75 mm±1.5 mm)，将盛样瓶放入旋转薄膜烘箱的环形架各个瓶位中，在163℃±0.5℃的旋转薄膜烘箱中受热75 min，以加热前后的质量变化、针入度比和10℃及15℃的延度值作为评价指标。

老化的沥青三大指标的变化规律：针入度减小，软化点升高，延度减小。

3）安全性指标

沥青材料在使用时必须加热，当加热至一定温度时，沥青材料中挥发的油分蒸气与周围空气组成混合气体，此混合气体遇火焰则易发生闪火。若继续加热，油分蒸气的饱和度增加，由于此种蒸气与空气组成的混合气体遇火焰极易燃烧，从而引起溶油车间发生火灾或使沥青烧坏的损失。因此，必须测定沥青加热闪火和燃烧的温度，即闪点和燃点。闪点和燃点常用克利夫兰开口杯式闪点仪测定。

①闪点(闪火点)。闪点是指加热沥青挥发的可燃气体与空气组成混合气体在规定条件下与火接触，产生闪光时的沥青温度(℃)。闪点表明存在明火时沥青安全的加热温度，在该温度没有瞬时起火的危险，虽然沥青的闪点高于热拌沥青混合料生产正常使用温度，但从安全考虑对其进行量测与控制是必要的。

②燃点(着火点)。燃点是指沥青加热产生的混合气体与火接触能持续燃烧5 s以上时的沥青温度(℃)。

4）含水量

实践证明，在我国沥青从制造到使用的各个环节中都有可能混进水分，沥青中的水分不仅影响沥青用量，还由于施工中挥发慢，影响施工进度。如果水分过多，在加热过程中，容易产生“溢锅”现象，引起火灾，影响施工安全，所以在溶化沥青时应加快搅拌速度，促进水分蒸发。我国对石油沥青含水量的测定方法是将试样放入沥青含水量测定仪中，按规定方法加热至接收器中收集的水体积不再增加时，收集器中水的质量占试样质量的百分率。

5）溶解度

沥青的溶解度是指石油沥青在三氯乙烯中溶解的百分率，不溶物质会降低沥青的性能，必须加以限制。溶解度反映沥青的纯度，是沥青质量均匀性的指标。(www.xing528.com)

6）密度与相对密度

道路石油沥青的密度是指沥青在规定温度(25℃及15℃)下单位体积所具有的质量，以g/cm3计。相对密度是指在同一温度下，沥青质量与同体积的水质量之比，无量纲。

道路石油沥青15℃密度用于储油容器中沥青体积与质量的换算，25℃的相对密度用于沥青混合料配合比计算。

《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)规定，沥青密度和相对密度采用比重瓶法测定。

2.道路石油沥青的技术要求

1）沥青路面使用性能气候分区

沥青混合料的技术性质与使用环境(如气温和湿度)关系密切。因此，在选择沥青材料的等级、进行沥青混合料配合比设计、检验沥青混合料的使用性能时，应适应公路环境条件的需要，能经受高温、低温、雨(雪)水的考验。所以，应对本地区作出具体的气候区划分，以适应地区具体气候条件的需要。

（1）气候分区指标

①高温指标：采用近30年内最热月平均日最高气温的平均值作为反映高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子，并作为气候区划的一级指标，分为3个区(表2.20)。

②低温指标：采用最近30年的极端最低气温作为反映路面温缩裂缝的气候因子，并作为气候区划的二级指标，分为4个区(表2.20)。

③雨量指标：采用最近30年内的年降水量的平均值作为反映沥青路面受雨(雪)水影响的气候因子，并作为气候区划的三级指标，分为4个区(表2.20)。

表2.20　沥青路面使用性能气候分区

（2）气候分区的表示

每个气候分区用3个数字表示：第一个数字代表高温分区，第二个数字代表低温分区，第三个数字代表雨量分区，每个数字越小，表示气候因素对沥青路面的影响越严重。如我国上海市属1-3-1气候分区，为夏炎热冬冷潮湿区，对沥青混合料的高温稳定性和水稳定性要求较高。

2）道路石油沥青的技术要求

道路石油沥青按针入度划分为160号、130号、110号、90号、70号、50号和30号7个标号，并且按各项技术性质分为A，B，C3个等级，各个沥青等级的适用范围见表2.21。

表2.21　道路石油沥青的适用范围

道路石油沥青技术标准除针入度外，对不同标号各等级沥青的针入度指数、软化点、延度、闪点、密度等指标提出了相应的要求，道路石油沥青的技术要求见表2.22。

3）不同标号道路石油沥青的适用性

沥青路面采用的沥青标号，宜按照公路等级、气候条件、交通条件、路面类型及在结构层中的层位及受力特点、施工方法等，结合当地的使用经验，经技术论证后确定。

①对高速公路、一级公路，夏季温度高，高温持续时间长，重载交通，山区及丘陵区上坡路段，服务区、停车场等行车速度慢的路段，尤其是汽车荷载剪应力大的层次，宜采用稠度大、60℃黏度大的沥青，也可提高高温气候区的温度水平选用沥青等级。

②对冬季寒冷的地区和交通量小的公路、旅游公路，宜选用稠度小、低温延度大的沥青；对温度日温差、年温差大的地区宜注意选用针入度指数大的沥青。

③当高温要求与低温要求发生矛盾时，应优先考虑满足高温性能的要求。

4）道路石油沥青的管理及存放

沥青必须按品种、标号分开存放。除长期不使用的沥青可放在自然温度下储存外，沥青在储存罐中的储存温度不宜低于130℃，且不得高于170℃。桶装沥青直立堆放，加盖布。

道路石油沥青在储运、使用及存放过程中应有良好的防水措施，避免雨水或加热管道蒸汽进入沥青中。