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基于针入度等级与改性沥青性能评价指标相关性

导读:利用针入度等级和 PG 等级双技术指标评价体系,对基质沥青和不同掺量改性剂的改性沥青进行了试验,实测了各相关技术指标。采用数理统计方法建立了线性回归方程,对高温性能指标


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-11-06 15:27【
本文通过对制备的天然岩沥青( BRA) 改性沥 青进行针入度等级和 PG 性能等级双技术指标体系 的试验研究,实测了各相关技术指标,采用线性回 归数理统计方法建立了数学模型,并对高温性能指 标、低温性能指标、感温性能指标的路用性能相关 性进行了计算分析,确定了各评价指标之间的直接 相关性系数。

1 高温性能指标
上海昌吉针入度等级评价指标体系中,反映沥青高温性 能的指标有针入度、软化点、当量软化点、动力黏度 等; PG 性能等级评价指标体系中,沥青高温性能主 要采用车辙因子 G* /sinδ 作为评价指标。天然岩沥 青改性沥青针入度等级高温性能评价指标与 PG 性 能等级高温性能评价指标间关系。25℃ 针入度、软化点 TR&B、当量软 化点 T800 与 SHRP 高温性能评价指标车辙因子 G* /sinδ 相关性系数 R2 均在 0. 85 以上,指标间有 良好的线性相关性,这表明它们都是天然岩沥青改 性沥青高温性能的有效评价指标。

2 低温性能指标
上海昌吉针入度等级评价指标体系中反映沥青低温性能的指标主要有低温延度、脆点、当量脆点、黏韧 性、最大拉力值、拉伸柔量等; PG 性能等级评价指 标体系主要采用蠕变劲度 S 和蠕变速率 m 值来评 价沥青低温性能。 测力延度试验结果表明: 不同掺量的天然岩沥 青改性沥青低温延度值均很小,区分性不大,且试 验时会清晰地听到沥青被拉断时的崩断声,单一的 低温延度指标并不能客观评价天然岩沥青改性沥 青的低温性能。这是由于其中的矿物质导致沥青 内部产生许多不连续点且纯沥青又使得沥青油分 含量相对减少,沥青低温劲度增大而造成。测力延 度试验是基于力与变形的评价方法,能客观描述天 然岩沥青掺入前后低温性能的变化,黏韧性指标主 要适用于评价聚合物改性沥青,而本文采用的拉伸 柔量 f /L 克服了低温延度的缺陷,集拉力与变形两 方面于一体,能直观描述天然岩沥青改性剂对基质 沥青改性时带来的沥青内部劲度的变化特征,客观 评价天然岩沥青改性沥青的低温性能。天然岩沥 青改性沥青针入度等级低温性能评价指标与 PG 性 能等级低温性能评价指标间关系。

3 感温性能指标

3. 1 传统针入度指数 PI 沥青的感温性是指沥青在热量的作用下对温 度变化的敏感程度,它对沥青的路用性能有重要影 响。优质的沥青材料在夏季高温季节不致过分软 化,而保持足够的黏滞性; 在寒冷的冬季又能收缩 自如,具有足够的柔韧性。

3. 2 中、高温敏感指数 ATI 与低温敏感指数 STI PG 性能分级指标体系中的复数剪切模量 G* 和相位角 δ 是表征沥青弹性和黏性的本质指标。以 Asphalt 的首字母“A”代表沥青在中、高温条件下整 体的弹性分量 G* ·cosδ 和黏性分量 G* ·sinδ 的总 和,即 A = G* ·cosδ + G* ·sinδ。A 随温度的变化确 切反映了沥青在中、高温区间的感温性能; 基于流 变学原理的沥青低温蠕变劲度 S 的变化能确切反映 沥青在低温区间的温度敏感性。
1) 随着天然岩沥青改性剂掺量的增加,沥青的 中、高温敏感指数 ATI 从-0. 063 9 提高到-0. 046, 低温敏感指数 STI 从-0. 082 7 提高到-0. 043 5,ATI 和 STI 的绝对值均呈现减小趋势,即回归直线的斜 率逐渐 减 小,直 线 趋 于 平 缓,沥青的温度敏感性 减弱。
2) A,S 具有明确的物理意义,能准确反映沥青 中、高温及低温状态下的温度敏感性。不同掺量天 然岩沥青改性沥青的 lgA,lgS 与 T 间相关系数均在 图 6 不同掺量天然岩沥青改性沥青 lgA, lgS 与 T 关系 Fig.6 The relationship between T and natural rock asphalt modified asphalt with different dosage lgA,lgS 0. 96 以上,线性相关性良好,这表明 ATI 是天然岩 沥青改性沥青中、高温区间感温性能的有效评价指 标,STI 是其低温区间感温性能有效评价指标。

4 结语
1) 25℃针入度、软化点 TR&B、当量软化点 T800与 SHRP 高温性能评价指标车辙因子 G* /sinδ 相关性 系数 R2 均在 0. 85 以上,各技术指标间有良好的线 性相关性,它们都是天然岩沥青改性沥青高温性能 的有效评价指标。
2) 拉伸柔量 f /L、当量脆点 T1. 2与沥青 SHRP 低 温性能评价指标蠕变劲度 S、蠕变速率 m 值间相关 性系数 R2 均在 0. 8 以上,各技术指标间具有良好的 线性相关性,它们都是天然岩沥青改性沥青低温性 能的有效评价指标。
3) 上海昌吉针入度指数 PI 只能评价沥青在常温状态下 的感温性能,而针对沥青流变性能影响巨大的中、 高温区间和低温区间 PI 便失去意义。
4) 随着天然岩沥青改性剂掺量的增加,中、高 温敏感指数 ATI 从-0. 063 9 提高到-0. 046,低温敏 感指数 STI 从-0. 082 7 提高到-0. 043 5,ATI 和 STI 的绝对值均呈现减小趋势,回归直线的斜率逐渐减 小,直线趋于平缓,沥青的温度敏感性减弱。
5) A,S 具有明确的物理意义,克服了针入度指 数 PI 的不足,能准确反映沥青中、高温和低温状态 下的温度敏感程度。不同掺量天然岩沥青改性沥 青的 lgA,lgS 与 T 间相关系数均在 0. 96 以上,线性 相关性良好,ATI 是中、高温区间感温性能的有效评 价指标,STI 是低温区间感温性能有效评价指标。