瀝青針入度指數測定試驗過程中遇到的問題及簡單分析

摘 要：瀝青針入度指數試驗檢測過程中經常碰到幾次試驗測定數據相差較大及相關系數不符合要求的現象，通過一些計算過程簡單分析其產生的原因。通過分析PI測定及計算過程提出針入度指數評價瀝青性能可能存在的問題。

關鍵詞：針入度指數PI 溫度敏感性

中圖分類號：U416文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)06(c)-0043-01

1 我國將PI作為瀝青質量標準指標的情況

PI通常作為表達氧化瀝青、屋面瀝青、防潮、防水瀝青等低針入度、高軟化點瀝青的感溫性指標。目前將PI列入道路瀝青質量標準的只有少數國家。交通部在“七五”、“八五”期間對我國當時生產的克拉瑪依稠油瀝青、歡喜嶺稠油瀝青、遼河混合油瀝青、蘭煉瀝青、茂名瀝青、單家寺混合油瀝青、勝利直餾瀝青進行了詳細的使用性能對比較研究。認為采用PI指數作為瀝青的感溫性比較合理，并且由于我國瀝青的蠟含量較高，軟化點存在虛高的假象，PI不宜采用針入度、軟化點計算求取，而應該采用針入度、溫度回歸方法計算。

2計算方法

在JTJ052-2000《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》是測定瀝青在15℃、25℃、30℃(或5℃)條件下的針入度，通過諾模圖法或者計算法求得瀝青針入度PI指標。由于計算法簡單易用，實際檢測工作中常常才有計算法進行PI指標計算。下面簡單說明下計算法計算PI值的簡單過程:測定不同溫度T下的針入度P，令y=lgP，x=T，進行y=a+bx方程的直線回歸，檢查回歸相關系數R不得小于0.997。令A=b，則:PI=(20-500×A)/(1+50×A)(1)。

3 實際檢測過程中經常遇到的問題及分析

在實際檢測瀝青針入度指數PI值過程中經常會遇到同一瀝青樣品檢測值相差較大，及檢測結果進行線性回歸時相關系數不符合要求的情況。由式(1)變形可得PI=30/(1+50×A)-10可見瀝青針入度指數PI與針入度對數值和溫度線性關系的斜率相關。下面通過一組數據說明為什么會出現上述情況，如表1所示。

相關系數不符合要求，試驗數據不可用。

由表一可以看出針入度測定值的微小變化會引起針入度指數的極大差別，即使各個針入度測定數據差值在試驗方法允許范圍內所得到的針入度指數也是不可預測的。溫度條件對于瀝青試驗檢測的結果會產生很大的影響，在試驗檢測時溫度條件是允許在一定范圍內波動的，這樣就會對瀝青針入度測定值產生波動。再加上檢測人員及試驗儀器等各種因素產生不可避免的誤差，所得到的瀝青針入度結果雖然是可以接受的，但是由此所得到的針入度指數結果卻是更加的不可預測的。由此才會產生試驗檢測過程中出現的測定的PI值相差較大或者是容易出現檢測相關系數不符合要求的問題。

4 引申可能產生的一些問題

由于試驗方法中并未給出針入度指數值容許差值的大小，試驗數據是否可用只能通過測定針入度值是否符合要求來判定。在表一的試驗數據中該瀝青的針入度指數是符合JTG F40-2004的要求的(在JTG F40-2004中規定了公路上所用的瀝青其針入度指數PI應在-2～2的范圍內)，但是檢測的結果卻有可能是不符合要求，從而引發質量糾紛。道路用瀝青是一種粘彈性材料，在不同的溫度區間中流變性也有差異，而對不同性質的瀝青，其化學組成和膠體結構也有差異，所以會影響其溫度敏感性和響應效果。針入度指數法是在建立在15℃～30℃(或者5℃～25℃)針入度對數值與溫度呈線性關系的基礎條件下的，對于溫度區間范圍外它們是否也呈線性關系或者感溫系數是否相同并不能很好的描述。我國幅員遼闊，南北溫差較大。瀝青在瀝青混合料中的工作溫度可能分布在-15℃～60℃區間內，因此利用瀝青針入度指數去描述整個工作溫度區間的性能指標也是比較困難的。以瀝青針入度指數作為現場施工質量控制也存在著一些困難。新規范把PI列入道路石油瀝青和改性瀝青的技術要求中作為瀝青質量等級的分級指標，相應的就要求瀝青生產和瀝青應用企業在生產或者瀝青應用現場對PI予以監控。但是新規范采用針入度和溫度多點回歸方法，將極大增加對針入度測量設備，特別是恒溫設備的要求。增加工作量、人工成本、延長分析時間。另外由于PI測量誤差的存在，測定瀝青PI數據很難準確反映瀝青的實際品質。試驗檢測，特別是現場施工質量控制的試驗檢測要求檢測方法簡便，穩定，控制條件盡可能簡單。由于針入度測定值的微小差別對針入度測定指數計算值將產生很大影響，因此要準確測定針入度指數必須非常精確的測定瀝青各個溫度條件下的針入度值。這將給瀝青施工質量控制帶來不便。

5 結語

在實際的應用中，將感溫性能加入到瀝青的質量分級中是合理的思路，問題是瀝青的感溫性能如何具體的表達，并建立標準。在國際上通用的方式主要有:針入度、針入粘性、溫度粘性等，因為計算方法的多樣化，實際的表達和分級方法更是豐富。但是這些方法都有其局限性，公認的最佳方式還沒有形成。溫度敏感性是瀝青的重要特征指標，現有的瀝青溫度敏感性指標是通過溫度變化對瀝青針入度的變化影響進行描述的而不是以瀝青固有力學性能變化進行描述，其科學性有待改進。由于誤差大、檢測工作量大、試驗檢測對儀器、人員及環境要求高等原因在施工檢測實施中存在這諸多不便。