沥青蜡含量试验仪(春风塔河90A沥青及沥青混合料性能评价分析)

Posted 2023-05-31

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沥青蜡含量试验仪(春风塔河90A沥青及沥青混合料性能评价分析)

陈芳蒋晓园杨秋菊马莲霞

新疆交通建设集团股份有限公司新疆维吾尔自治区交通建设管理局项目执行三处

摘要：通过沥青常规试验、延时老化试验及红外光谱分析等试验对春风塔河90A(CHTH90A)沥青及克拉玛依90A(KL90A)沥青进行性能评价，并对其沥青混合料性能进行对比分析。结果表明：CHTH90A高温稳定性较好、感温性能小，其抵抗低温变形能力较弱；随着老化时间的增加，CHTH90A低温性能趋于稳定，高温性能变化较为显著。CHTH90A的高温性能优于KL90A，建议在新疆地区大力推广应用CHTH90A。

关键词：春风塔河90A沥青;沥青混合料性能;延时老化;红外光谱测试;

基金：2019年度自治区交通运输行业科技项目（2019-ZD1-010）;2020年自治区创新环境（人才、基地）专项（天山雪松计划）（2020XS24）;

在“一带一路”发展战略推进下，伴随经济的快速增长，新疆公路建设事业也取得了瞩目的成就。在公路建设事业蓬勃发展的同时，许多新的问题也接踵而来，主要表现为以下几点：首先，新疆优质重交道路沥青产量不足[1]；其次，新疆气候环境复杂，夏季炎热，冬季寒冷，紫外线辐射强度大[2]，年温差较大，干湿交替，重载、超载现象突出，导致沥青路面病害突显；最后，目前新疆地区沥青产品单一，缺乏市场竞争。因此中石化联合新疆交建集团开展高性能道路沥青研发工作，本研究依托新疆高性能沥青研究的基础上，针对春风塔河沥青、克炼沥青进行大量试验分析，对两沥青品牌性能全面评价比较。

1 试验设计

对春风塔河90沥青（简称CHTH90A））进行试验研究，集料选用新疆阿勒泰某项目中面层所使用的集料卵石破碎石，通过马歇尔体积指标确定最佳油石比[3]，对沥青混合料性能进行评价，并与克拉玛依90A（简称KL90A））沥青及沥青混合料进行对比。在常规试验的基础上进行延时老化试验，并采用红外线光谱仪进行红外光谱测试，对沥青性能进行评价。试验方法参照《沥青及沥青混合料试验规程》[4](JTG E20—2011）中的相关试验方法进行常规试验。

2 沥青性能分析

2.1 常规指标分析

选用新疆地区常用的两种基质沥青KL90A、CHTH90A进行试验分析，按照《沥青及沥青混合料试验规程》[4](JTGE20—2011）相关试验方法进行沥青试验，其技术指标要求参照《公路沥青路面施工技术规范》[5](JTG F40—2004），试验结果见表1。

从表1可以看出，两种品牌基质沥青90A的技术指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》[5](JTG F40—2004）的要求，其25℃针入度、软化点差异并不明显，60℃动力粘度CHTH90A>KL90A，针入度指数PI CHTH90A>KL90A，通过以上对比分析可以得出，CHTH90A沥青的黏度及针入度指数PI大，说明其高温稳定性较好及感温性能小。经过RTFOT后，质量损失率CHTH90A>KL90A,10℃残留延度KL90A>CHTH90A,25℃残留针入度比KL90A>CHTH90A，说明其经过短期老化后，CHTH90A抵抗低温变形能力较弱，由于CHTH90A沥青蜡含量比较高，可能导致其抵抗低温变形能力比较弱。PG性能等级比较，CHTH90A与KL90A沥青适应同等气候温度区间。从沥青的组分分析来看，CHTH90A沥青组分构成在合理范围内。其他各项技术指标两种品牌的沥青几乎相当。

表1 新疆不同沥青品牌性能比较（90A) 下载原图

研究选用9.5～13.2mm粒径卵石破碎集料、95～13.2mm的花岗岩。试验方法采用水浸法。选用9.5～13.2mm粒径卵石破碎集料，从试验结果分析春风塔河90A沥青与矿料的粘附性与KL90A相比，没有明显差别，性能基本相当。但集料选用9.5～13.2mm的花岗岩，从实验结果看，CHTH90A沥青与集料的粘附性不如KL90A。

2.2 延时老化性能分析

延时老化试验参照《沥青及沥青混合料试验规程》[4](JTG E20—2011）中的相关试验方法进行试验，试验结果如表2及图1～图4所示。

表2 CHTH90A延时老化后各指标试验结果下载原图

采用薄膜烘箱延时老化试验后发现，CHTH90A沥青的25℃针入度、残留针入度比、15℃延度、软化点随着老化时间延长变化较为显著。CHTH90A沥青的25℃针入度、15℃延度、残留针入度比在0～180min时衰减的幅度很大，在180min之后变化趋于平缓；软化点在0～130min区段变化趋于平缓，在130min之后增幅比较大。表明随着老化时间的持续进行，CHTH90A沥青低温性能趋于稳定，高温性能随着老化时间的持续呈现较为显著的变化。

图1 针入度随RTFOT老化时间的变化规律下载原图

图2 15℃延度随RTFOT老化时间的变化规律下载原图

图3 软化点随RTFOT老化时间的变化规律下载原图

图4 残留针入度比随RTFOT老化时间的变化规律下载原图

2.3 红外光谱测试

采用红外线光谱仪进行沥青试验，2种90A沥青谱图对比结果发现差别较大，特征峰的位置基本上在相同的波数范围内。另外还发现KL90A沥青其在波数（cm-1)1500～1800之间的特征峰的峰形状较为锋利，而CHTH90A沥青在波数（cm-1)1500～1800之间的特征峰的峰形状较为平滑。这主要是因为沥青中官能团的含量相差较大，导致沥青对红外光的吸收是不一样。

3 沥青混合料性能分析

依据高低温及降雨因素，《新疆沥青路面设计指导手册》将新疆分为水稳及冻稳区、低温抗裂区、高低温过渡区、高温抗车辙区四个气候区。阿勒泰地区为低温抗裂区，根据新疆气候环境及自然条件，本研究选择沥青面层混合料级配类型AC-20C进行混合料性能分析，并与KL90A沥青混合料进行对比。

3.1 不同混合料类型最佳油石比确定

室内通过测定135～175℃条件的粘度，通过粘度-温度曲线法，确定沥青混合料拌和温度为165～170℃，击实温度为150～160℃。依据集料筛分结果，通过混合料配合比设计[4]，根据马歇尔体积指标确定AC-20C最佳油石比为4.0%，春风塔河90A沥青混合料各级配类型马歇尔体积指标见表3。

表3 春风塔河90A沥青混合料的马歇尔试验结果下载原图

从表3可以看出，不同级配类型最佳油石比下春风塔河90A沥青混合料马歇尔各项试验结果均符合《公路沥青路面施工技术规范》[5](JTG F40—2004）要求。

3.2 不同级配的沥青混合料性能验证

按照前述已经确定的最佳油石比及级配类型，参照《公路沥青及沥青混合料试验规程》[4](JTG E20—2011）中的相关试验方法进行沥青混合料试验，试验结果见表4，相关技术要求见表5。

表4 90号A级沥青混合料性能分析比较下载原图

表5《新疆沥青路面设计指导手册》低温抗裂区沥青混合料相关技术指标要求下载原图

从表4可以看出，沥青混合料指标均满足《公路沥青路面施工技术规范》[5](JTG F40—2004）、《新疆沥青路面设计指导手册》相关技术要求。新疆阿勒泰地区均为低温抗裂区，沥青混合料性能相比，残留稳定度、稳定度、动稳定度、破坏应变：AC-20CKL90A>AC-20CCHTH90A；冻融劈裂强度比、流值：AC-20CCHTH90A>AC-20CKL90A；在混合料性能方面两种沥青相差不大。

根据室内试验配合设计及验证，现场进行了试验路的铺筑，铺筑后进行了现场检测。通过检测评价，路面整体性能良好。

4 结论

(1）通过沥青常规指标分析，CHTH90A沥青高温稳定性较好，感温性小，抵抗低温变形能力较弱。PG性能等级比较，CHTH90A与KL90A沥青适应同等气候温度区间。

(2）通过延时老化试验分析得出，随着老化的持续进行，CHTH90A沥青低温性能趋于稳定，高温性能变化较为显著。

(3）通过红外光谱试验，在波数（cm-1)1500～1800之间，KL90A沥青特征峰的峰形状较为锋利，而CHTH90A沥青特征峰的峰形状较为平滑。

(4）通过不同级配类型混合料性能分析，CHTH90A沥青混合料马歇尔各项试验结果及混合料性能均符合《公路沥青路面施工技术规范》[5](JTG F40—2004）、《新疆沥青路面设计指导手册》要求，其性能两种沥青相差不大。

参考文献

[1] 高冰梅．春风塔河优质道路沥青性能评价[J]．石油炼制与化工，2020(6):108-113.

[2] 高冰梅，韩青英，李宏亮．春风塔河90A沥青在察都二标试验路的工程应用[J]．石油沥青，2020(2):54-57+63.

[3] 陈雍春，杨川文，于晓贺．基于Maxwell方程的沥青混合料介电模型研究[J]．武汉理工大学学报（交通科学与工程版）（网络首发），2021-08-05:1-8.

[4] 中华人民共和国交通运输部．公路工程沥青及沥青混合料试验规程：JTG E20—2011[S]．北京：人民交通出版社，2011.

[5] 中华人民共和国交通部．公路沥青路面施工技术规范：JTG F40—2004[S]．北京：人民交通出版社，2004.

沥青蜡含量试验仪(春风塔河90A沥青及沥青混合料性能评价分析)

沥青蜡含量试验仪(春风塔河90A沥青及沥青混合料性能评价分析)

陈芳 蒋晓园 杨秋菊 马莲霞

新疆交通建设集团股份有限公司 新疆维吾尔自治区交通建设管理局项目执行三处

1 试验设计

2 沥青性能分析

2.1 常规指标分析

2.2 延时老化性能分析

2.3 红外光谱测试

3 沥青混合料性能分析

3.1 不同混合料类型最佳油石比确定

3.2 不同级配的沥青混合料性能验证

4 结论

参考文献

陈芳蒋晓园杨秋菊马莲霞

新疆交通建设集团股份有限公司新疆维吾尔自治区交通建设管理局项目执行三处