瀝青軟化點與路用性能探討

朱玉萍，李智慧，宋碧帛，于 勇

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

瀝青軟化點與路用性能探討

朱玉萍，李智慧，宋碧帛，于 勇

（齊齊哈爾工程學院，黑龍江 齊齊哈爾 161000）

軟化點作為瀝青評價的三大指標之一，對路用性能有多重影響。文章從瀝青組分分析入手，探討了軟化點對高溫穩(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；路用性能

瀝青路面鋪筑或者修復期間，對瀝青軟化點的測定是必不可少的常規(guī)項目。我國在八五國家科技攻關(guān)的專題研究報告中，“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，采用由其推得的當量軟化點T80（排除瀝青中蠟對軟化點的影響）作為瀝青的高溫穩(wěn)定性質(zhì)的關(guān)鍵性指標。

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，也就是瀝青在運動作用下失去抗變形能力的溫度。軟化點試驗方法有很多種，為了表征瀝青的感溫性質(zhì)，各國學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)球法作為標準測定方法。

1 瀝青各組分對軟化點的影響

為研究瀝青各個組分對軟化點的影響，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。蠟在高溫時會使瀝青發(fā)軟，導致瀝青路面的高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍。同樣，在低溫時會使瀝青變得脆硬，導致路面低溫抗裂性降低，出現(xiàn)裂縫。此外，蠟會使瀝青與石料粘附性降低，在水分的作用下，會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 軟化點對車轍的影響

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。塑性流動變形沒有體積變化，只表現(xiàn)為瀝青混凝土的橫向流動，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，一定要高于路面可能達到的最高溫度，或者采取適當措施降低路面溫度的方法。利用高軟化點的瀝青進行合理摻配，是提高瀝青路面抗車轍能力的有效途徑。

2.2 軟化點對路面老化的影響

瀝青老化時組分之間發(fā)生轉(zhuǎn)化，部分芳香烴會轉(zhuǎn)化為樹脂，同時部分樹脂轉(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，軟化點上升。

瀝青老化后，在物理力學性質(zhì)方面，表現(xiàn)為針入度減小，延度降低，軟化點升高，絕對黏度提高，脆點降低等。在化學組分含量方面，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)為軟化點提高。

2.3 軟化點對高溫穩(wěn)定性的影響

瀝青材料的高溫敏感性用軟化點表示。瀝青材料在硬化點至滴落點之間的溫度階段時，是一種粘滯流動狀態(tài)，在實際工程中，為保證瀝青不致由于溫度升高而產(chǎn)生流動的狀態(tài)，所以取溫度間隔的87.21%為軟化點。根據(jù)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》，環(huán)球軟化點儀測定，將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(nèi)，試樣上放置標準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)定距離時的溫度。軟化點越高，瀝青的耐熱性越好，即溫度穩(wěn)定性越好。試驗表明，當路面溫度高于瀝青混合料的軟化點時，瀝青的粘結(jié)力會顯著下降，動穩(wěn)定度隨之下降。值得注意的是，當環(huán)境溫度在瀝青軟化點附近時，瀝青混合料的動穩(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 軟化點對路面黏彈性影響

瀝青路面在低溫瞬時荷載作用下，以彈性形變?yōu)橹鳎诟邷亻L時間荷載作用下，以黏性形變?yōu)橹鳌哦饶Ａ渴潜硎緸r青的黏性和彈性聯(lián)合效應(yīng)的指標。根據(jù)實際工程的勁度模量諾模圖，需要有荷載作用時間或頻率、針入度指數(shù)、溫度差，即路面實際溫度與環(huán)球法軟化點之間的溫差3個參數(shù)。可見，在適當范圍內(nèi)提高軟化點，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)對軟化點影響最為顯著，因為它具有更大的極性、平均分子量、雜原子含量和芳香性。

當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)工程項目的路面最高設(shè)計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)計溫度，通過摻配的方法改善工程現(xiàn)場的瀝青軟化點。

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朱玉萍（1984-），女，黑龍江牡丹江人，講師，碩士。研究方向：建筑材料。