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      瀝青分級體系詳解
      [2019/8/10]


      提起瀝青不得不說的是瀝青的牌號,也就是常說的70#、90#或者I-C、I-D,還有近年來常見的 PG76-28,關注美國市場的朋友可能還見過AC-10瀝青(AC可不是密級配哦?。?。那么這里的“牌號”到底是什么意思?瀝青的牌號是怎么劃分的?各牌號瀝青有什么指標要求?具體是怎么測出來的?不要著急,這些問題的答案都在本文中,慢慢往下看吧。

       

      可能很多人對“牌號”這個詞很陌生,不過我們可以舉一個簡單的例子,比如車用汽油根據抗爆性不同分為92#、95#、98#幾種,我們稱之為3個不同的牌號,牌號可以理解為一種編號或者類型,很多情況下以“#”作為后綴。

       

      瀝青跟汽油類似,我們根據具體用途不同,將瀝青的某項指標人為的劃分為若干個連續的范圍,對于指標落在該范圍內的產品,即為該牌號瀝青。如針入度分級體系中,我們將90#瀝青的針入度范圍設置為80-100,70#瀝青的針入度范圍為60-80,如果某種瀝青的針入度為95,則該瀝青為90#瀝青,如果另一種瀝青的針入度是74,則該瀝青的牌號即為70#。

       

       

      針入度分級體系中的分級是什么意思?

       

      分級體系是劃分不同牌號(不同級別)瀝青的方法,在不同的分級體系中,對于牌號的劃分有不同的規則。目前,世界范圍內主要有3種不同的瀝青分級體系:針入度分級、黏度分級、PG分級。70#瀝青、AC-20瀝青、PG76-28瀝青就是由這三種不同的分級體系得到的。

       

      前傳

       瀝青早在公元前6000年就開始得到應用,而針入度儀在1888年才被H.C. Bowen發明,在22年后的1910年后才得以普及。在此之前并無有效的指標分析方法,人們確定瀝青軟硬程度的方法非常原始:用嘴咀嚼,即使后來普及針入度儀之后,很多瀝青技術人員仍然以用嘴咀嚼的結果與儀器試驗結果相近而感到驕傲。

       

      針入度分級

      美國自1901年起,公共道路局、試驗和材料學會就致力于將針入度試驗作為控制瀝青軟硬程度的標準之一。1918年,公共道路局制訂了不同的氣候條件下適用的針入度范圍,稱之為瀝青針入度等級系統。AASHTO1931年出版了瀝青的針入度等級標準技術規范,自此針入度分析體系正式形成。

      所謂的針入度分級,是指以針入度(通常為25℃下)作為分級(劃分不同牌號)的依據。針入度分級體系目前在國內得到的了非常廣泛的應用,國內幾乎全部瀝青產品標準均采用針入度分級系統,如下圖的重交道路石油瀝青技術標準(GB/T 15180-2010、張玉貞等起草)中,就將重交瀝青劃分為了30#、50#、70#、90#、110#、130#幾個牌號,每個牌號瀝青都有不同的針入度范圍要求。

       

      被廣大瀝青試驗人員所熟知的“三大指標”:軟化點、延度、針入度即來源于針入度分級體系。

       

       

      黏度分級

      20世紀60年代起,很多人認為瀝青采用針入度分級存在一些缺陷,主要有:針入度為經驗性試驗不夠理性;難以反映路面在高溫狀態下服役狀態等,以FHWA為代表的人們提出,相比25℃針入度,60℃黏度更能反映出在高溫情況下瀝青的真實使用狀態,因此他們提出采用60℃黏度來代替針入度進行分級,后人稱之為黏度分級,簡稱AC。

      同期,美國加州公路局等認為經過RTFO(旋轉薄膜烘箱)老化瀝青的60℃黏度才能更為真實的反應瀝青的實際水平,提出了老化渣油黏度等級(簡稱AR),他們把RTFO后的瀝青參照AC的方法進行分級,這樣可以模擬拌合之后的效果。

       

       

      其實,以黏度為標準進行分級是潤滑油基礎油等油品常用的牌號劃分方式,另外這種劃分方式也在瀝青再生劑中得到了應用。

       

       

      PG分級

      美國自1987年開始了一個耗資1.5億美元的名為SHRP(戰略公路研究計劃)的研究工作,其中三分之一的經費用來開發基于性能的瀝青規范,包括路面性能試驗方法,并為瀝青及瀝青混合料制定相應的技術標準。

       

       

      SHRP研究的最終結果是得到了Superpave瀝青混合料設計和分析體系,提出了瀝青的PGperformance grading)分級。PG分級體系是一種全新的分析和評價方法,它吸納了針入度分級、黏度分級的優點,將瀝青在儲運、拌合并碾壓后、長期使用后三個階段的性能進行了詳細的評價。

      PG分級評價完成后,可以得到如PG XX-YY格式的等級(如PG76-28),它主要包含XX、YY兩個指標,其中XX是路面最低設計溫度,YY7d平均最高溫度,PG分級的最終目的即通過試驗確定XXYY的值。

      PG分級的主要設備及試驗項目:

      動態剪切流變儀(DSR):測試車轍因子,在制定溫度下分別要求新鮮及RTFO樣品大于1.0KPa2.2KPa。另外還測試PAV后的疲勞因子,要求小于5000KPa。

      彎曲梁流變儀(BBR):測試蠕變勁度S和參數m,在制定溫度下要求分別小于300,大于0.3。

      旋轉粘度計(RV):評估高溫黏度,要求135℃黏度小于3Pa·S。

      旋轉薄膜老化烘箱(RTFO):進行163℃,85min的短期老化試驗,模擬拌合后瀝青狀態。

      壓力老化箱(PAV):進行2.1MPa空氣,100℃,20h的長期老化試驗,模擬長期使用后瀝青狀態。

       

       

      PG分級的缺點似乎只有一個,那就是設備價格過于昂貴,目前一整套PG分級設備價格在百萬元人民幣以上。我國自1995年由蘇交科引入Superpave技術后,瀝青的PG分級也得到了廣泛的應用,特別是在南方地區應用較為普遍,截止目前,Superpave技術在我國應用里程已經超過1萬公里。但受硬件設備的限制,國內瀝青仍以針入度分級為主。

       

      (文章源自網絡)

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