瀝青軟化點是試樣在測定條件下,因受熱而下墜達25mm時的溫度。軟化點既是反映瀝青材料溫度穩(wěn)定性的-項指標,又是瀝青黏度的-種量度,我國乃至許多國家均把瀝青軟化點作為-項重要的性能指標。
2014年施行的瀝青軟化點測定標準GB/T4507-2014以及交通部標準JTGE20-2011中T0606-2011均規(guī)定,對于軟化點在30~80℃范圍內(nèi)的瀝青采用蒸餾水做加熱介質(zhì),軟化點在80~157℃范圍內(nèi)的瀝青采用甘油做加熱介質(zhì)。冬天使用甘油做加熱介質(zhì)時,由于環(huán)境溫度較低,甘油黏度增加,使其不易傾倒且攪拌阻力增加,并且當所測試樣軟化點在80℃附近時,需要進行測試結(jié)果的校正或者使用水做加熱介質(zhì)重新進行試驗,不僅費時費力,影響科研或生產(chǎn)進度。美國材料試驗協(xié)會標準ASTMD36-95中曾使用乙二醇做加熱介質(zhì),乙二醇作為測定瀝青軟化點的加熱介質(zhì),其測試范圍為30~110℃,涵蓋了常用瀝青的軟化點范圍,而且目前國內(nèi)也有一些企業(yè)在非出廠產(chǎn)品的軟化點試驗中采用乙二醇代替甘油作為加熱介質(zhì)。
但是,加熱介質(zhì)替代對軟化點測試結(jié)果的影響以及影響程度,是一個值得探討的問題。本文分別采用水與乙二醇、甘油與乙二醇兩種體系進行對比,得出加熱介質(zhì)對瀝青軟化點測定值的影響及其變化規(guī)律。
試驗部分
試驗原料
試驗選用4種不同型號的瀝青,分別為70#道路瀝青、密封膠瀝青、SBS改性瀝青和高黏度改性瀝青。
試驗儀器
試驗采用德國Petrotest公司的RKA5全自動瀝青軟化點測定儀。
試驗方法
本試驗為了探究加熱介質(zhì)對軟化點測試結(jié)果的影響,僅改變軟化點測試過程中的加熱介質(zhì),其他條件均嚴格按照交通部標準T0606-2011的要求執(zhí)行。
實驗結(jié)果與討論
水與乙二醇作為加熱介質(zhì)的軟化點對比
試驗選取軟化點小于80℃的70#道路瀝青以及SBS改性瀝青,分別采用水和乙二醇做加熱介質(zhì)進打軟化點測試,研究不同加熱介質(zhì)對軟化點測定值的影響。
對于這兩種瀝青,分別采用水與乙二醇做加熱介質(zhì)所得到的軟化點測試結(jié)果差值均在1℃左右。差值均為正值,這說明對于同-種瀝青,用乙二醇做加熱介質(zhì)比用水做加熱介質(zhì)測得的軟化點偏高,高出的部分雖然未超出GB/4507-2014及T0606-2011的重復性要求,但是應充分認識到這個差值不是隨機誤差,應歸為系統(tǒng)誤差。
乙二醇與甘油作為加熱介質(zhì)的軟化點對比
試驗選取軟化點在80~157℃之間的密封膠瀝青和高黏度改性瀝青,分別采用乙二醇和甘油做加熱介質(zhì)進行軟化點測試,研究不同加熱介質(zhì)對軟化點測定值的影響。
對于密封膠瀝青,分別采用乙二醇與甘油做加熱介質(zhì)所得到的瀝青軟化點測試結(jié)果差值在3.3℃左右;而對于高黏度改性瀝青,兩種加熱介質(zhì)所得軟化點測試結(jié)果差值在4.5℃左右,均超出了GB/T4507-2014及T0606-2011的重復性要求。而且通過對不同種瀝青分別采用乙二醇或甘油做加熱介質(zhì)所得軟化點值的差值進行作圖分析,可以看出,不同種瀝青采用兩種加熱介質(zhì)測得的軟化點差值相差較大,由此可得出采用乙二醇或甘油做加熱介質(zhì)測得的軟化點的差值是隨著瀝青種類的不同而不同的,即加熱介質(zhì)的改變對不同種瀝青軟化點的影響程度不同。
試驗結(jié)果分析
鑒于加熱介質(zhì)的替代所產(chǎn)生的測試值的差異,分析其中原因,認為主要有以下兩點:
a)由于水與乙二醇、乙二醇與甘油的導熱系數(shù)不同,導致在測試過程中的升溫速率不同,即使升溫速率達到了“3min后,升溫速度應達到5℃/min±0.5℃/min”的要求,但是不同介質(zhì)的升溫速率仍不盡相同,即不同的升溫速率影響了終的軟化點的測定值。
b)不同加熱介質(zhì)的密度不同,在測試過程中對試樣下降所產(chǎn)生的阻力不同,介質(zhì)密度大,則測出的結(jié)果就偏高;反之,所測結(jié)果偏低。加熱介質(zhì)的改變對不同種瀝青軟化點的影響程度不同,分析原因如下:
a)基質(zhì)瀝青不同。由于生產(chǎn)瀝青的原油及生產(chǎn)工藝不-致,使基質(zhì)瀝青的油分、樹脂、瀝青質(zhì)等物質(zhì)含量不-致,改性后的瀝青在改性劑與瀝青相溶性方面會出現(xiàn)差異,所有這些差異可能會導致不同瀝青對溫度的敏感性不同。
b)不同種瀝青所使用的改性劑的種類與數(shù)里有較大差別,而改性浙冃的軟化點與改性劑的性質(zhì)、改性劑在瀝青中的結(jié)構(gòu)、改性劑與瀝青的相互作用有關。
c)本試驗中軟化點在80℃以下的瀝青,沒有體現(xiàn)出加熱介質(zhì)的改變對不同種瀝青軟化點的影響不同的情況,分析其中原因可能是這些瀝青的軟化點較低,在出現(xiàn)該情況之前就已經(jīng)達到了軟化點。
結(jié)論
a)對于軟化點在80℃以下的瀝青,分別采用水與乙二醇做加熱介質(zhì)測得的軟化點差值較小,在1℃左右;對于同-瀝青試樣,采用乙二醇測得的軟化點值比用水測得的軟化點值高。
b)對于軟化點在80℃以上的瀝青,分別采用乙二醇與甘油做加熱介質(zhì)測得的軟化點差值較大,在3~5℃之間,均超出了GB/T4507-2014及JTGE20-2011中T0606-2011的重復性要求。建議使用乙二醇替代甘油做加熱介質(zhì)時對測得的結(jié)果做校正,且同時報告所采用加熱介質(zhì)的種類。
c)對于軟化點在80T以上的瀝青,加熱介質(zhì)的替代對瀝青軟化點測定值的影響隨著瀝青種類的不同而不同。
d)加熱介質(zhì)導熱系數(shù)及密度的差異,是造成不同加熱介質(zhì)下測得的軟化點值不同的主要原因。