2009年8月 石油沥青 PETROLEUMASPHALT 第23卷第4期
・交流与探讨・
从沥青的温度与密度关系预测沥青的低温性质
张小英 钱沧源 周 磊 张玉贞
中国石油大学重质油国家重点实验室(东营257061)
摘要 沥青的密度是沥青的一个基础性质,息与其宏观性质都有内在联系。,沥青的脆点和低温蠕变性质的数据,。研究得出:沥青的,,密度与温度的关系判断沥青路面的低温收缩裂缝更。
关键词 橡胶粉改性沥青 溶解度 复合模量 相位角 蠕变劲度
沥青是交通、建筑及防水方面重要的石油化工产品,尤其是在交通方面,由于沥青路面的舒适性及沥青作为路面材料给石油加工带来相对高的经济效益,所以沥青的应用和生产以及研究得到了前所未有的发展。
目前国际上对沥青产品性质的主分级体系主要有三种:针入度评级体系、粘度分级体系和SHRP分级体系。其中针入度分级体系应用历史
紧凑,密度最大。其次是环烷烃,烷烃的密度最小,而对于沥青因其中含有较多的胶质和沥青质,而这些物质的分子比芳香烃的结构更紧凑,所以密度更大。任何物质的结构信息与其宏观性质都有内在联系,在石油产品中,通过石油产品的比重指数、相对分子量、氢碳原子比、特性因数、苯胺点中平均沸点中的任三个指标均可以通过图标集求出其它性质,沥青也属于石油产品,因此从沥青的密度应该也能预测沥青产品的性质。研究就是通过沥青产品的密度预测沥青产品的低温性质。1 试验内容111 试验原料
最长,我国一直沿用这种分级体系。目前大多数资料显示针入度是一个经验参数,它不像粘度等具有科学的意义。尤其是SHRP分级体系,几乎完全摒弃了针入度分级体系,而重新建立了一套分级体系,这对沥青研究的发展注入了新鲜血液,从而引起更多的科研兴趣。但是因为SHRP指标的不成熟性,更重要的是设备昂贵,试验复杂,很难在沥青的生产部门和交通场地推广使用。下面就针入度分级指标与沥青性质的关联性做进一步分析研究。
密度是石油产品的一项重要指标,密度是物质的质量与其体积的比值,油品的体积随着温度的升高而膨胀,随着温度的降低体积减少。在沥青的评价方法中15℃或25℃密度通常只用来进行质量与体积的换算。交通部门在混合料配比设计时经常使用密度。事实上,沥青的密度中包含着沥青分子的结构信息,在石油产品中,芳香烃的芳香环中的碳—碳之间的键长最短,其结构最
研究主要采用国内两种重要原油生产的沥青,原油A生产的沥青牌号为AH-50、AH-70、AH-90、AH-110、AH-130;原油B生
产的沥青牌号为AH-30、AH-50、AH-70、AH-90、AH-110、AH-130。112 试验仪器及方法
试验采用恒温水浴以及自制的硅油浴,用于达到各试验温度点的控制。
收稿日期:2009-05-06。
作者简介:张小英,女,硕士,2003年毕业于中国石油大学分析化学专业。现在中国石油大学重质油研究所主要从事沥青工艺研究、新产品开发、标准化工作,共发表文章10余篇,参加起草10多个国家标准和石化行业标准。
68
石油沥
青 2009年第23卷
表2 沥青高温温度和密度方程及相关系数
试样名称
温度与密度方程
y=-010007x+110430
y=-010006x+110216y=-010006x+110210y=-010006x+110161=-016x+1R2
研究测定沥青在不同温度下的密度、沥青的脆点、沥青在-12℃下的蠕变劲度和蠕变劲度斜率。试验采用相应的国际标准或中石化行业标准试验方法。密度的测定方法为GB/T8928及GB/T1884及GB/T1885。脆点采用GB/T4510进口
AH-50AH-70AH-90AH-110AH-130
[***********][1**********]2
仪测得,沥青的蠕变劲度和蠕变劲度斜率用SH/T0774—2005
方法在弯曲梁流变仪进行试验测
定。
2 试验结果讨论
原油A生产的沥青密度与温度关系见表1表2、图1、图2,表中R2
1、表2可以看出,对A5种沥青,不管是在中温或低温下(10～60℃),还是在高温(110～190℃)下,
温度与密度都呈直线关系,并且相关系数均大于98%,对A中原油生产的沥青,温度与密度的
斜率除了AH-50在中低温下为-010006,而在高温下为-010007外,其余几种沥青不管在中低温下还是在高温下,温度与密度值下的斜率不变,均为-010006。
对A原油生产的沥青,温度从摊铺温度到室温AH-50号沥青的密度由019485g/cm增
图1 沥青中温低温温度与密度关系曲线
表1 沥青中温低温温度和密度方程及相关系数试样名称
AH-50AH-70AH-90AH-110AH-130
3
加到110145g/cm,因为沥青的密度的倒数就是单位质量沥青的体积,密度随温度变化值越大。低温下,路面越容易产生裂缝,对于AH-50温度从135℃降到15℃单位质量沥青的体积
3
温度与密度方程
y=-010006x+110235y=-010006x+110209y=-010006x+110196y=-010006x+110175y=-010006x+110158
R2
[***********][1**********]0
由110563g/cm变为019859g/cm,因为路面压实温度一般为135℃左右,因此可以认为135℃沥青的体积即为压实时沥青的体积,也就
33
是15℃体积变为压实时体积的93121%。而对于AH-110,从135℃变为15℃则体积将与压实温
度下体积的92194%。这些数据及分析说明,即使没有载荷存在,沥青膜内部也会因为沥青体积的收缩产生内聚应力,这也是温度突然显著降低时沥青路面低温收缩裂缝的一个原因。通过沥青性质知道,25℃针入度较低的沥青的性能相对于同一种原油生产的针入度较高的原油抗低温收缩裂缝的能力要差些,这与AH-130的抗低温收缩裂缝能力明显好于AH-50沥青的判断相一致。因此从密度数据上是可以进行低温收缩裂缝性能的预测的。
沥青中温及低温与高温温度与密度方程截矩
图2 沥青高温温度与密度的关系曲线
差及斜率差见表3。
第4期 张小英等・从沥青的温度与密度关系预测沥青的低温性质
表3 温度与密度方程截矩差及斜率差 试样名称
AH-50AH-70AH-90AH-110AH-130
69
斜率差
0100010000
截矩差
-010195-010007-010014
010014-010012
通过表3可以看出,化是一个固定不变的值,变化。如果在低温区,,。从,沥青的密度随着温度的增加而降低,也就是温度与密度的关系直线的斜率总是负值,而截矩总是正值。但是一种沥青高低温的斜率差和截距差有时为正有时为负。对同一牌号的沥青,一般高温区的斜率的绝对值较大,截矩较高,而低温区的斜率的绝对值较小,但截矩较小。如果低温与高温的斜率绝对值越小,截矩差越小,这说明沥青的密度随温度的变化小,而温度降低时,沥青的体积收缩性就较低,沥青的温度敏感性就越小,抗低温收缩裂缝能力就越强。而对于同一种原油生产的沥青,相同温度段不同牌号沥青的温度与密度的关系直线的斜率差别越小,说明这种原油生产的沥青的抗低温收缩裂缝能力越强。
一般情况下,同一种原油生产的沥青虽然牌号不同,但是温度与密度关系的斜率相同或很相近,见图3、图4。B原油生产的沥青中、低温温度与密度及相关系数见表4～6。
4表4 沥青中低温温度与密度方程及相关系数 试样名称
AH-30AH-50AH-70AH-90AH-110
温度与密度方程
y=-010006x+110013y=-010006x+019962y=-010007x+019935y=-010007x+019913y=-010007x+019895
R2
[***********][1**********]9
表5 沥青高温温度与密度方程及相关系数 试样名称
AH-30AH-50AH-70AH-90AH-110
温度与密度方程
y=-010006x+110131y=-010006x+019970y=-010005x+019944y=-010005x+019868y=-010005x+019807
R2
[***********][1**********]0
表6 沥青中低温与高温温度与密度方程截矩差及斜率差 试样名称
AH-30AH-50AH-70AH-90AH-110
斜率差
00-010002-010002-010002
截矩差
-010118-010008-[***********]
对于B原油生产的沥青,与A原油生产的沥青进行对比发现,在中低温段B原油生产的
图3 沥青中低温温度与密度关系曲线
沥青温度与密度的斜率的绝对值均高于A原油
70
石油沥
青 2009年第23卷
相应牌号的沥青,而在高温段均低于A原油相应牌号的沥青,相同牌号的沥青温度与密度关系的截矩均小于A原料沥青密度与温度关系的截矩;这说明在相同温度下,B原油生产的沥青具有较低的密度。也就是相同的沥青质量,B原油的沥青具有更大的体积。对于B原油生产的AH-50、AH-110沥青,温度由135℃降为15℃,
原油生产的110号沥青的低温性质优于A原油生产的110号沥青。通过相似分析A号原油生产的70号、90号沥青的抗低温收缩裂缝能力要优于B号原油生产的70号和90号沥青的低温抗收缩裂缝能力。这是从沥青随温度的变化体积缩小的程度进行判断的。
,例如脆点、SHRP、直接拉伸试
体积分别降为135℃体积的92187%和93134%。
通过A、B原油生产的相同牌号的沥青密度可以看出,在相同的碾压温度下,当温度降至15℃时,B原油生产的50验℃[2]
。但是目前
裂缝能力要低于A,-12℃下的蠕变劲度和斜率数据见表7。
表7 A、B两种原油生产不同牌号沥青的低温性质
沥青牌号
[1**********]130
-10-12-17-18-19
[***********]38711
[***********]3801454
A原油
B原油
m
脆点/℃S/MPa脆点/℃
-11-15-19-19-21
S/MPam
[***********]75517
[***********]4701481
从表7中的数据看出,相同牌号的沥青B号原油生产的沥青具有较低的脆点、较低的蠕变劲度和较高的蠕变劲度斜率。由此从脆点和蠕变性质可以判断,相同牌号的沥青B原油生产的沥青的低温性质要好于A号原油生产的沥青的性质。因为在较低的温度下,脆点越低,说明沥青在较低的温度下越不容易开裂。蠕变劲度越低,说明沥青越容易释放应力;蠕变劲度斜率越高,说明沥青在较低的温度下释放应力越快。从表7中还可以得出B号原油生产的沥青与相应A号原油生产的相同牌号的沥青的低温性能越好,抗低温收缩裂缝能力越强。
表7中的数据看出,低温收缩裂缝能力与从密度及温度关系判断的低温收缩裂缝能力得到的规律相反,这是因为,低温收缩裂缝实际上是由于温度的突然降低对沥青和集料产生的影响,这个影响可以发生在沥青膜内部也可以发生在沥青与集料的界面上。在这个过程中通常不需要外力作用,只是靠温度降低产生的温度应力起作用。
从密度与温度的关系判断低温收缩裂缝能力就是基于这个原理。而脆点和沥青的低温蠕变性质都是人为地施加了外界的力量,使沥青膜产生破坏或蠕变,从而判断沥青的低温性质,而且低温蠕变劲度和蠕变劲度斜率是沥青经历了PAV老化试验后的数据,也就是相当于沥青老化10～15a沥青的低温性质数据,实际上在温度突然变化较大的情况下,即使沥青发生老化程度较低依然可能会产生低温收缩裂缝,因此从这个意义上分析,温度与密度的关系从沥青体积收缩来判断沥青的抗低温收缩裂缝能力更接近于真实情况,更接近沥青产生低温收缩裂缝的原理。因此采用密度和温度的关系来判断沥青低温收缩裂缝能力,可提高结果的准确性。
但是还需要说明的是,沥青的低温收缩裂缝并不是完全取决于沥青的体积变化,还需要取决于集料的体积变化。当集料的体积变化较小时,并且沥青与集料的粘附力大于沥青内部由于温度的降低产生的温度应力时,路面的低温收缩裂缝
第4期 张小英等・从沥青的温度与密度关系预测沥青的低温性质
71
产生在沥青膜的内部,这种情况当路面温度升高时沥青路面还有裂缝愈合的能力。而当温度降低集料的体积变化较大,同时集料与沥青的粘附力不足以抵消集料和沥青由于温度产生的各自应力时,路面的低温收缩裂缝产生在沥青与集料的界面上,这时即使路面温度升高,路面的低温收缩裂缝基本上就没有恢复能力。此时沥青与集料收缩系数的匹配就显得尤为重要。3 结论
沥青抗低温收缩裂缝的能力。
c)与脆点和沥青的低温蠕变性质相比,密度与温度的关系判断沥青路面的低温收缩裂缝更接近路面产生低温收缩裂缝的原理。
d)当路面产生相同的温度变化时,沥青的体积变化越小,集料的体积变化就越小,沥青与集料的粘附性越强,。
通过上述研究表明:
a)数高于99%,。
b)算由于温度变化产生沥青的体积变化,从而判断
、谭忆秋、董泽蛟等1应用玻璃化转变温度
评价SBS改性沥青低温性能1中国公路学报,2006,
19(2):1～6
2 谭忆秋,邵显智,张肖宁1基于低温流变特性的沥
青低温性能评价方法研究1中国公路学报,2002,15
(3):11～16
Predictlow-temperaturepropertiesofasphalt
fromtherelationshipbetweendensityandtemperature
ZhangXiaoying QianCangyuan ZhouLei ZhangYuzhen
StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing,ChinaUnivercityofPetroleum(Dongying257061,China)
Abstract:Densityisabasicpropertyofasphalt,itreflecttheinformationofasphaltstructure.Thestructureofanymaterialinformationwiththeirmacroscopicpropertiesisintrinsicallylinkedto.Relationshipbetweendensityandtemperature,brittlepointofasphalt,lower-temperaturecreeppropertywerestudied,andfromthesedatawepredictthevalidityofusingtherelationshipofdensityandtemperaturetopredictthea2bilityofresistinglow-temperaturecracking.Theresultsshowedthattherelationshipbetweenthedensityandtemperatureislinear;itisdoabletopredicttheabilityofresistinglow-temperaturecrackingbythechangingruleofdensitywithtemperature.Theprincipleofpredictingtheabilityofresistinglow-temperaturecrackingbytherelationshipbetweendensityandtemperatureofasphaltisclosetotheprincipleofthelow-temperaturecrackingofpavementcomparingwithbrittlepointofasphaltandlower-temperaturecreepproperty.
Keywords:Rubberpowderimprovedbituminous;Solubility;Complexmodulus;Phaseangle;Creepstiffness
・短讯・
桂林至兴安高速全线开工
2009年6月,广西桂林至兴安高速公路已全线开工
建设,公路全长53km,起于兴安县北部的梅村洞,终于灵川县西南面的粟家,全程铺设沥青路面,设计时速
120km/h,双向四车道,项目总投资26亿元。
(沥青情报站供稿)
2009年8月 石油沥青 PETROLEUMASPHALT 第23卷第4期
・交流与探讨・
从沥青的温度与密度关系预测沥青的低温性质
张小英 钱沧源 周 磊 张玉贞
中国石油大学重质油国家重点实验室(东营257061)
摘要 沥青的密度是沥青的一个基础性质,息与其宏观性质都有内在联系。,沥青的脆点和低温蠕变性质的数据,。研究得出:沥青的,,密度与温度的关系判断沥青路面的低温收缩裂缝更。
关键词 橡胶粉改性沥青 溶解度 复合模量 相位角 蠕变劲度
沥青是交通、建筑及防水方面重要的石油化工产品,尤其是在交通方面,由于沥青路面的舒适性及沥青作为路面材料给石油加工带来相对高的经济效益,所以沥青的应用和生产以及研究得到了前所未有的发展。
目前国际上对沥青产品性质的主分级体系主要有三种:针入度评级体系、粘度分级体系和SHRP分级体系。其中针入度分级体系应用历史
紧凑,密度最大。其次是环烷烃,烷烃的密度最小,而对于沥青因其中含有较多的胶质和沥青质,而这些物质的分子比芳香烃的结构更紧凑,所以密度更大。任何物质的结构信息与其宏观性质都有内在联系,在石油产品中,通过石油产品的比重指数、相对分子量、氢碳原子比、特性因数、苯胺点中平均沸点中的任三个指标均可以通过图标集求出其它性质,沥青也属于石油产品,因此从沥青的密度应该也能预测沥青产品的性质。研究就是通过沥青产品的密度预测沥青产品的低温性质。1 试验内容111 试验原料
最长,我国一直沿用这种分级体系。目前大多数资料显示针入度是一个经验参数,它不像粘度等具有科学的意义。尤其是SHRP分级体系,几乎完全摒弃了针入度分级体系,而重新建立了一套分级体系,这对沥青研究的发展注入了新鲜血液,从而引起更多的科研兴趣。但是因为SHRP指标的不成熟性,更重要的是设备昂贵,试验复杂,很难在沥青的生产部门和交通场地推广使用。下面就针入度分级指标与沥青性质的关联性做进一步分析研究。
密度是石油产品的一项重要指标,密度是物质的质量与其体积的比值,油品的体积随着温度的升高而膨胀,随着温度的降低体积减少。在沥青的评价方法中15℃或25℃密度通常只用来进行质量与体积的换算。交通部门在混合料配比设计时经常使用密度。事实上,沥青的密度中包含着沥青分子的结构信息,在石油产品中,芳香烃的芳香环中的碳—碳之间的键长最短,其结构最
研究主要采用国内两种重要原油生产的沥青,原油A生产的沥青牌号为AH-50、AH-70、AH-90、AH-110、AH-130;原油B生
产的沥青牌号为AH-30、AH-50、AH-70、AH-90、AH-110、AH-130。112 试验仪器及方法
试验采用恒温水浴以及自制的硅油浴,用于达到各试验温度点的控制。
收稿日期:2009-05-06。
作者简介:张小英,女,硕士,2003年毕业于中国石油大学分析化学专业。现在中国石油大学重质油研究所主要从事沥青工艺研究、新产品开发、标准化工作,共发表文章10余篇,参加起草10多个国家标准和石化行业标准。
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石油沥
青 2009年第23卷
表2 沥青高温温度和密度方程及相关系数
试样名称
温度与密度方程
y=-010007x+110430
y=-010006x+110216y=-010006x+110210y=-010006x+110161=-016x+1R2
研究测定沥青在不同温度下的密度、沥青的脆点、沥青在-12℃下的蠕变劲度和蠕变劲度斜率。试验采用相应的国际标准或中石化行业标准试验方法。密度的测定方法为GB/T8928及GB/T1884及GB/T1885。脆点采用GB/T4510进口
AH-50AH-70AH-90AH-110AH-130
[***********][1**********]2
仪测得,沥青的蠕变劲度和蠕变劲度斜率用SH/T0774—2005
方法在弯曲梁流变仪进行试验测
定。
2 试验结果讨论
原油A生产的沥青密度与温度关系见表1表2、图1、图2,表中R2
1、表2可以看出,对A5种沥青,不管是在中温或低温下(10～60℃),还是在高温(110～190℃)下,
温度与密度都呈直线关系,并且相关系数均大于98%,对A中原油生产的沥青,温度与密度的
斜率除了AH-50在中低温下为-010006,而在高温下为-010007外,其余几种沥青不管在中低温下还是在高温下,温度与密度值下的斜率不变,均为-010006。
对A原油生产的沥青,温度从摊铺温度到室温AH-50号沥青的密度由019485g/cm增
图1 沥青中温低温温度与密度关系曲线
表1 沥青中温低温温度和密度方程及相关系数试样名称
AH-50AH-70AH-90AH-110AH-130
3
加到110145g/cm,因为沥青的密度的倒数就是单位质量沥青的体积,密度随温度变化值越大。低温下,路面越容易产生裂缝,对于AH-50温度从135℃降到15℃单位质量沥青的体积
3
温度与密度方程
y=-010006x+110235y=-010006x+110209y=-010006x+110196y=-010006x+110175y=-010006x+110158
R2
[***********][1**********]0
由110563g/cm变为019859g/cm,因为路面压实温度一般为135℃左右,因此可以认为135℃沥青的体积即为压实时沥青的体积,也就
33
是15℃体积变为压实时体积的93121%。而对于AH-110,从135℃变为15℃则体积将与压实温
度下体积的92194%。这些数据及分析说明,即使没有载荷存在,沥青膜内部也会因为沥青体积的收缩产生内聚应力,这也是温度突然显著降低时沥青路面低温收缩裂缝的一个原因。通过沥青性质知道,25℃针入度较低的沥青的性能相对于同一种原油生产的针入度较高的原油抗低温收缩裂缝的能力要差些,这与AH-130的抗低温收缩裂缝能力明显好于AH-50沥青的判断相一致。因此从密度数据上是可以进行低温收缩裂缝性能的预测的。
沥青中温及低温与高温温度与密度方程截矩
图2 沥青高温温度与密度的关系曲线
差及斜率差见表3。
第4期 张小英等・从沥青的温度与密度关系预测沥青的低温性质
表3 温度与密度方程截矩差及斜率差 试样名称
AH-50AH-70AH-90AH-110AH-130
69
斜率差
0100010000
截矩差
-010195-010007-010014
010014-010012
通过表3可以看出,化是一个固定不变的值,变化。如果在低温区,,。从,沥青的密度随着温度的增加而降低,也就是温度与密度的关系直线的斜率总是负值,而截矩总是正值。但是一种沥青高低温的斜率差和截距差有时为正有时为负。对同一牌号的沥青,一般高温区的斜率的绝对值较大,截矩较高,而低温区的斜率的绝对值较小,但截矩较小。如果低温与高温的斜率绝对值越小,截矩差越小,这说明沥青的密度随温度的变化小,而温度降低时,沥青的体积收缩性就较低,沥青的温度敏感性就越小,抗低温收缩裂缝能力就越强。而对于同一种原油生产的沥青,相同温度段不同牌号沥青的温度与密度的关系直线的斜率差别越小,说明这种原油生产的沥青的抗低温收缩裂缝能力越强。
一般情况下,同一种原油生产的沥青虽然牌号不同,但是温度与密度关系的斜率相同或很相近,见图3、图4。B原油生产的沥青中、低温温度与密度及相关系数见表4～6。
4表4 沥青中低温温度与密度方程及相关系数 试样名称
AH-30AH-50AH-70AH-90AH-110
温度与密度方程
y=-010006x+110013y=-010006x+019962y=-010007x+019935y=-010007x+019913y=-010007x+019895
R2
[***********][1**********]9
表5 沥青高温温度与密度方程及相关系数 试样名称
AH-30AH-50AH-70AH-90AH-110
温度与密度方程
y=-010006x+110131y=-010006x+019970y=-010005x+019944y=-010005x+019868y=-010005x+019807
R2
[***********][1**********]0
表6 沥青中低温与高温温度与密度方程截矩差及斜率差 试样名称
AH-30AH-50AH-70AH-90AH-110
斜率差
00-010002-010002-010002
截矩差
-010118-010008-[***********]
对于B原油生产的沥青,与A原油生产的沥青进行对比发现,在中低温段B原油生产的
图3 沥青中低温温度与密度关系曲线
沥青温度与密度的斜率的绝对值均高于A原油
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相应牌号的沥青,而在高温段均低于A原油相应牌号的沥青,相同牌号的沥青温度与密度关系的截矩均小于A原料沥青密度与温度关系的截矩;这说明在相同温度下,B原油生产的沥青具有较低的密度。也就是相同的沥青质量,B原油的沥青具有更大的体积。对于B原油生产的AH-50、AH-110沥青,温度由135℃降为15℃,
原油生产的110号沥青的低温性质优于A原油生产的110号沥青。通过相似分析A号原油生产的70号、90号沥青的抗低温收缩裂缝能力要优于B号原油生产的70号和90号沥青的低温抗收缩裂缝能力。这是从沥青随温度的变化体积缩小的程度进行判断的。
,例如脆点、SHRP、直接拉伸试
体积分别降为135℃体积的92187%和93134%。
通过A、B原油生产的相同牌号的沥青密度可以看出,在相同的碾压温度下,当温度降至15℃时,B原油生产的50验℃[2]
。但是目前
裂缝能力要低于A,-12℃下的蠕变劲度和斜率数据见表7。
表7 A、B两种原油生产不同牌号沥青的低温性质
沥青牌号
[1**********]130
-10-12-17-18-19
[***********]38711
[***********]3801454
A原油
B原油
m
脆点/℃S/MPa脆点/℃
-11-15-19-19-21
S/MPam
[***********]75517
[***********]4701481
从表7中的数据看出,相同牌号的沥青B号原油生产的沥青具有较低的脆点、较低的蠕变劲度和较高的蠕变劲度斜率。由此从脆点和蠕变性质可以判断,相同牌号的沥青B原油生产的沥青的低温性质要好于A号原油生产的沥青的性质。因为在较低的温度下,脆点越低,说明沥青在较低的温度下越不容易开裂。蠕变劲度越低,说明沥青越容易释放应力;蠕变劲度斜率越高,说明沥青在较低的温度下释放应力越快。从表7中还可以得出B号原油生产的沥青与相应A号原油生产的相同牌号的沥青的低温性能越好,抗低温收缩裂缝能力越强。
表7中的数据看出,低温收缩裂缝能力与从密度及温度关系判断的低温收缩裂缝能力得到的规律相反,这是因为,低温收缩裂缝实际上是由于温度的突然降低对沥青和集料产生的影响,这个影响可以发生在沥青膜内部也可以发生在沥青与集料的界面上。在这个过程中通常不需要外力作用,只是靠温度降低产生的温度应力起作用。
从密度与温度的关系判断低温收缩裂缝能力就是基于这个原理。而脆点和沥青的低温蠕变性质都是人为地施加了外界的力量,使沥青膜产生破坏或蠕变,从而判断沥青的低温性质,而且低温蠕变劲度和蠕变劲度斜率是沥青经历了PAV老化试验后的数据,也就是相当于沥青老化10～15a沥青的低温性质数据,实际上在温度突然变化较大的情况下,即使沥青发生老化程度较低依然可能会产生低温收缩裂缝,因此从这个意义上分析,温度与密度的关系从沥青体积收缩来判断沥青的抗低温收缩裂缝能力更接近于真实情况,更接近沥青产生低温收缩裂缝的原理。因此采用密度和温度的关系来判断沥青低温收缩裂缝能力,可提高结果的准确性。
但是还需要说明的是,沥青的低温收缩裂缝并不是完全取决于沥青的体积变化,还需要取决于集料的体积变化。当集料的体积变化较小时,并且沥青与集料的粘附力大于沥青内部由于温度的降低产生的温度应力时,路面的低温收缩裂缝
第4期 张小英等・从沥青的温度与密度关系预测沥青的低温性质
71
产生在沥青膜的内部,这种情况当路面温度升高时沥青路面还有裂缝愈合的能力。而当温度降低集料的体积变化较大,同时集料与沥青的粘附力不足以抵消集料和沥青由于温度产生的各自应力时,路面的低温收缩裂缝产生在沥青与集料的界面上,这时即使路面温度升高,路面的低温收缩裂缝基本上就没有恢复能力。此时沥青与集料收缩系数的匹配就显得尤为重要。3 结论
沥青抗低温收缩裂缝的能力。
c)与脆点和沥青的低温蠕变性质相比,密度与温度的关系判断沥青路面的低温收缩裂缝更接近路面产生低温收缩裂缝的原理。
d)当路面产生相同的温度变化时,沥青的体积变化越小,集料的体积变化就越小,沥青与集料的粘附性越强,。
通过上述研究表明:
a)数高于99%,。
b)算由于温度变化产生沥青的体积变化,从而判断
、谭忆秋、董泽蛟等1应用玻璃化转变温度
评价SBS改性沥青低温性能1中国公路学报,2006,
19(2):1～6
2 谭忆秋,邵显智,张肖宁1基于低温流变特性的沥
青低温性能评价方法研究1中国公路学报,2002,15
(3):11～16
Predictlow-temperaturepropertiesofasphalt
fromtherelationshipbetweendensityandtemperature
ZhangXiaoying QianCangyuan ZhouLei ZhangYuzhen
StateKeyLaboratoryofHeavyOilProcessing,ChinaUnivercityofPetroleum(Dongying257061,China)
Abstract:Densityisabasicpropertyofasphalt,itreflecttheinformationofasphaltstructure.Thestructureofanymaterialinformationwiththeirmacroscopicpropertiesisintrinsicallylinkedto.Relationshipbetweendensityandtemperature,brittlepointofasphalt,lower-temperaturecreeppropertywerestudied,andfromthesedatawepredictthevalidityofusingtherelationshipofdensityandtemperaturetopredictthea2bilityofresistinglow-temperaturecracking.Theresultsshowedthattherelationshipbetweenthedensityandtemperatureislinear;itisdoabletopredicttheabilityofresistinglow-temperaturecrackingbythechangingruleofdensitywithtemperature.Theprincipleofpredictingtheabilityofresistinglow-temperaturecrackingbytherelationshipbetweendensityandtemperatureofasphaltisclosetotheprincipleofthelow-temperaturecrackingofpavementcomparingwithbrittlepointofasphaltandlower-temperaturecreepproperty.
Keywords:Rubberpowderimprovedbituminous;Solubility;Complexmodulus;Phaseangle;Creepstiffness
・短讯・
桂林至兴安高速全线开工
2009年6月,广西桂林至兴安高速公路已全线开工
建设,公路全长53km,起于兴安县北部的梅村洞,终于灵川县西南面的粟家,全程铺设沥青路面,设计时速
120km/h,双向四车道,项目总投资26亿元。
(沥青情报站供稿)