锐风浅析沥青针入度的指标影响
针入度的指标是评价沥青性质的关键指标之一，在沥青路面施工的过程当中，沥青要经过运输、储存、拌和成沥青混合料等各施工环节，不可避免地需要进行加热。沥青在加热过程当中必然伴随着老化的发生，使沥青的性质逐渐降低。通过室内试验的方法寻求沥青热老化的规律，对科学的指导施工具有重大意义。石油沥青是用石油经各种炼制工艺和加工而得到的产品。石油沥青在常温下是黑色或黑褐色的粘稠液体、半固体或固体。粘结性和防水性是沥青被广泛用作道路材料的主要原因。道路沥青是一种典型的温度敏感性材料，其稠度、劲度以及粘度性质随温度变化的而变化。关于沥青感温性能评价方法的研究，世界各国科研工作者已经作了大量的工作，并提出了许多表示沥青感温性能的评价指标，例如针入度指数指标、沥青针入度-粘度指数指标、粘温指数指标和等级指数指标，但是这些方法主要以针入度、软化点等经验性指标为基础。在热、氧、光辐射、雨水等的作用下，沥青的性质就会发生质量衰减，把这种沥青的质量发生的不可逆的变化叫做沥青的老化。在老化过程中，沥青的轻组分会在逐渐减少，重组分在增加，导致沥青稠度增加，针入度下降，其胶体结构也在变差。老化后沥青的粘性、柔性等性质也会出现劣化，导致沥青的混合料耐久性、水稳定性和低温抗裂性也在逐渐降低。1、沥青老化的原因引起沥青老化的原因很多，1963年Traxler曾列出了沥青老化的15条原因。根据Vallerga和Finn等人的长期研究，沥青在沥青混合料拌和、摊铺、压实及使用过程中的老化被认为主要与以下原因有关：1) 氧化氧化是沥青与空气中的氧发生反应，反应速度取决于沥青的化学组成特性与受热温度，温度越高，发生氧化反应的可能性和程度越大，反应结果使沥青中的轻组分向重组分转化；2) 挥发挥发是沥青中的轻质组分在高温情况下从沥青中蒸发出来，沥青的组分构成和胶体结构发生变化，结果使沥青中轻组分减少，重组分虽然数量并没有减少，但比例却在升高，挥发现象多出现在施工阶段；3) 聚合聚合为同类分子组合形成较大分子，引起不断老化，结果使轻组分减少，重组分增加；4) 触变性触变性是由于在一定时间后沥青胶结料内形成结构而发上的硬化，一般发生在路面使用过程中；5) 沥青组分离析由于某些多孔性集料会选择性地吸收沥青中的某些成分，使沥青的油分、树脂或者沥青质的组分迁移。影响沥青老化的因素主要有：大气、日照、温度、雨雪、环境以及交通等这些因素。沥青路面施工过程中的沥青老化主要是热老化。热能加速沥青分子的一个运动，除了引起沥青的蒸发外，并且能够促进沥青化学反应的加速，最终导致了沥青技术性能降低。尤其在施工加热时，由于有空气中的氧参与来共同作用，可使沥青性质产生严重恶化。2、针入度试验2.1 沥青单质试验在进行关于沥青纸入度指标的老化试验之前，首先取大连西太平洋公司生产的90号沥青根据《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》(JTJ052-2000)中规定的试验方法进行沥青单质材料试验2.2 沥青热老化试验为了验证沥青在一定温度下的老化特性，试验采用大连西太平洋公司生产的90号沥青盛放在敞口的容器中，分别在130℃和170℃的烘箱中进行加热保存，并在不同时间取出经加热的部分试样进行沥青老化后针入度指标试验，验证沥青在高温情况下的老化情况，并建立老化温度、时间和老化程度的相关关系。2.3 试验结果分析基质沥青针入度为93时，在130℃温度条件下经过68h，针入度降到59，此时针入度比为63.4%，在170℃温度条件下经过68h，针入度降到32，此时针入度比为34.4%，根据上述公式，130℃温度条件下经过33h，针入度可下降到53，此时针入度比降到《规范》要求的A等级沥青的57%;在130℃温度条件下，在试验历时范围内，针入度仍未下降到53，若针入度降到53，根据针入度下降的趋势还需几十个小时，证明在低于130℃温度条件下，90号沥青可适当延长的储存时间。1) AH-90沥青在高温状态下储存时，伴随着储存时间的延长，沥青老化越来越严重，开始阶段老化较快，伴随着储存时间的延长，老化趋于缓慢。2) AH-90沥青在高温状态下储存时，伴随着储存温度的升高，沥青老化越来越严重。3) AH-90沥青在130℃高温状态下储存时，针入度在储存11h时出现拐点，老化趋于缓慢。4) AH-90沥青在130℃高温状态储存时，可储存较长时间沥青仍可使用。5) AH-90沥青在170℃高温状态下储存时，针入度在储存10h时出现拐点，老化趋于缓慢。6) AH-90沥青在170℃高温状态下储存时，不应超过15h。3、结论沥青老化的原因主要有三条：沥青中轻组分(油分)的挥发;与空气中的氧反应，使得沥青的组分发生变化;沥青分子结构产生触变为组导致沥青硬化。虽然施工过程中沥青一般在较密闭的容器中高温储存，与氧气接触有限，但是沥青中轻组分的挥发和沥青分子结构产生触变导致沥青硬化仍不可避免，因此应尽量缩短高温储存时间并减少重复加热的次数。沥青的高温储存温度最好不要超过150℃，时间宜不超过15h。上海锐风仪器制造有限公司是一家专业制造生产及销售为一体的企业 主营产品：粘度仪、取芯机、恒温水箱、抗渗仪、抽提仪、砂当量、液压脱模器、延伸度仪、沥青搅拌机、烘箱、低温水箱、运动粘度计、道路粘度计、克利夫兰闪点仪本企业设在了素有国际大都市之称的&&上海，上海是中国大陆的经济，金融，贸易和航运中心，拥有中国最大的工业基地，公司正利用了上海的地理优势，汇集了大量高技术人才，雄厚的技术力量，精湛的制造工艺技术及不断开拓创新的精神和优势，正一步步勇往直前，一点点发展壮大。
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店内其它产品沥青混合料施工温度控制研究--《吉林大学》2011年博士论文
沥青混合料施工温度控制研究
【摘要】：目前,我国交通事业快速发展,改革开放以来,我国公路水路交通事业取得了举世瞩目的成就。路面铺装率迅速提高,路面结构以沥青路面为主要型式,但在运营初期,沥青路面出现车辙、坑槽(松散)、推拥、泛油等早期损坏一直困扰着公路建设者,成为亟待解决的技术难题。为解决沥青路面早期病害,科研工作者进行了大量的研究,多数侧重于改善沥青混合料的性能(如混合料的级配、改性沥青、SMA等方面),在沥青混合料施工温度方面研究甚少。
沥青路面的早期损坏与沥青混合料的施工温度有关。在沥青路面施工过程中,沥青的加热温度、储存温度,矿料的加热温度以及沥青混合料的拌合温度、出料温度、摊铺温度、碾压温度均与沥青路面的性能和耐久性息息相关。施工温度过高,会导致沥青老化严重,缩短沥青路面的寿命,施工温度过低,会导致沥青路面压实度不够,水损害过早的发生,车辙也会过早的出现。影响沥青混合料施工温度的要素有:沥青混合料得出料温度、气温、风速、日光照射、下乘层温度、压路机洒水情况等,为了规范施工,提出适宜的施工控制温度,提高沥青路面的耐久性,有必要对沥青路面的施工温度加以研究。
本文结合吉林省交通科技项目“沥青混合料施工温度控制研究”(合同编号)开展研究,从工程实际出发,以室内试验为基础,通过沥青试验和沥青混合料试验,并进行了沥青路面施工温度调查,研究了温度对沥青混合料性能的影响,对如何提高沥青路面耐久性进行了一些研究,开展了以下几方面的研究工作:
1.选取典型的采石场和矿粉生产厂进行取样,并选取了两种90号沥青和一种改性沥青进行了材料性质的试验研究,并运用组分分析和化学分析等手段分析了沥青混合料的组成材料的性质。将从各采石场选取的集料在不同加热温度条件进行保温,然后检测集料的各项试验指标,从而对典型集料的热稳定性进行研究,提出了石灰岩的加热控制温度限制。
2.对选取的沥青进行试验研究,将沥青在不同温度条件下进行保存,并在不同时间间隔的条件下进行沥青的性质试验,主要是三大指标试验和粘度试验,检验不同加热时间、不同储存温度条件下沥青的性质变化,研究了加热温度对沥青老化的影响,建立了沥青性质和储存温度之间的关系,并推导出沥青的适宜的加热温度,对沥青的加热温度进行了限制。
3.沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性和抗水害性能受施工温度影响较大。通过车辙试验、弯曲试验、冻融劈裂试验和劈裂试验等试验研究,进行了沥青混合料不同拌和温度下沥青混合料性质的试验研究,建立了沥青混合料高温稳定性、低温抗裂性和抗水害性能与加热温度之间的关系,推导出沥青混合料的适宜拌和温度和压实温度,对沥青混合料的拌和温度和碾压温度进行了限制。同时,对沥青混合料的高温储存时间也进行了初步研究。
4.通过对确定沥青混合料集料比表面积的传统方法进行研究,并对矿粉和集料的表面积进行了实测,以及对沥青混合料的集料表面积系数进行推导,结合沥青混合料的集料比表面积的实测结果,提出了一种新的沥青混合料的集料比表面积的确定方法,并给出了集料比表面积的计算公式和沥青混合料沥青膜厚度计算公式,根据沥青膜厚度的要求,提出了沥青混合料的最低拌合温度。
5.利用热电偶数显温度计、红外测温枪、水银温度计等多种方法,测量了沥青混合料在拌和、运输、摊铺、碾压等各环节的温度变化情况,测定了沥青混合料在运输车中不同位置的温度,以及碾压过程中热拌沥青混合料的不同位置的温度及变化,同时测量了其他结构层的温度变化,结合气象条件测试数据,建立了沥青混合料温度预测模型。应用这一模型,可以预测不同气象条件、不同摊铺厚度的沥青混合料降温速度,有利于指导施工。
6.沥青混合料的温度离析会导致沥青路面耐久性显著降低。利用红外热像仪进行了沥青混合料拌和、运输、摊铺、碾压等各施工环节的温度离析检测,分析了沥青混合料产生温度离析的原因,提出了温度离析的控制指标。
【关键词】：
【学位授予单位】：吉林大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2011【分类号】：U414【目录】：
摘要5-7Abstract7-12第1章 绪论12-21 1.1 研究背景12-13 1.2 国内外研究现状及分析13-18
1.2.1 沥青混合料研究现状13-14
1.2.2 国外的研究现状14-16
1.2.3 国内的研究现状16-18 1.3 本论文的研究目的与研究内容18-21
1.3.1 研究的目的和意义18-19
1.3.2 研究内容19-21第2章 沥青路面材料组成21-36 2.1 沥青混合料组成简析21 2.2 沥青组分简析21-24
2.2.1 沥青化学成分21-22
2.2.2 沥青组分分析22-24 2.3 矿料组分简析24-32
2.3.1 岩石24-26
2.3.2 集料26-30
2.3.3 矿粉30-32 2.4 集料受热分析32-35
2.4.1 温度对集料性质的影响32-33
2.4.2 温度对石灰岩强度的影响33-34
2.4.3 沥青混合料拌和温度34-35 2.5 本章小结35-36第3章 沥青路面施工温度的要求36-41 3.1 沥青路面的压实性能36-37 3.2 沥青的老化37 3.3 沥青混合料施工温度要求37-40
3.3.1 现有沥青混合料施工温度37-39
3.3.2 沥青混合料施工温度研究重点39-40 3.4 本章小结40-41第4章 沥青的老化性能41-55 4.1 沥青老化分析41-43 4.2 沥青老化试验研究43-52
4.2.1 沥青性质试验43-44
4.2.2 沥青热老化试验44-52 4.3 沥青粘度特性52-54 4.4 本章小结54-55第5章 沥青混合料的温度特性55-78 5.1 单质材料试验55-58
5.1.1 粗集料试验检验55-56
5.1.2 细集料试验检验56
5.1.3 矿粉试验检验56-57
5.1.4 纤维试验检验57-58 5.2 沥青混合料试验分析58-73
5.2.1 SMA-16 试验研究58-66
5.2.2 AC-16 试验研究66-73 5.3 补充试验分析73-76 5.4 本章小结76-78第6章 温度对沥青混合料沥青膜厚度的影响78-94 6.1 集料的比表面积分析78-89
6.1.1 密级配沥青混合料79-80
6.1.2 OGFC 混合料80-81
6.1.3 表面积系数推导81-83
6.1.4 理论计算法83
6.1.5 矿粉比表面83-84
6.1.6 集料实测比表面积84-89 6.2 集料的比表面积计算89-90
6.2.1 集料表面积系数的确定89
6.2.2 集料比表面积的计算89-90 6.3 沥青混合料的沥青膜厚度90-92
6.3.1 传统计算方法90-91
6.3.2 推荐计算方法91-92 6.4 温度对沥青膜厚度的影响92 6.5 本章小结92-94第7章 沥青混合料温度离析94-105 7.1 温度离析现象94 7.2 温度离析原因94-95 7.3 温度离析检测95-102
7.3.1 拌和离析97-98
7.3.2 运输离析98-99
7.3.3 摊铺离析99-101
7.3.4 碾压离析101-102 7.4 温度离析的防治102-104 7.5 本章小结104-105第8章 沥青混合料施工温度模型105-128 8.1 温度场105-107 8.2 模型要素107-109
8.2.1 影响因素107-108
8.2.2 程序中的参数108
8.2.3 目的108-109 8.3 数据采集109-110 8.4 数据说明110-112 8.5 模型简介112-115
8.5.1 模型版本112-113
8.5.2 模型对比113-115 8.6 温度预测模型115-123
8.6.1 模型介绍115-116
8.6.2 模型操作116-123 8.7 温度预测模型的应用123-126
8.7.1 沥青面层结构123-124
8.7.2 温度预测124-126 8.8 本章小结126-128第9章 结论128-131 9.1 主要结论128 9.2 施工温度建议128-129 9.3 主要成果129-130 9.4 展望130-131参考文献131-138附录138-143攻读学位期间发表的学术论文及取得的科研成果143-144致谢144
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