储存温度和储存时间对石油沥青性能的影响

0 引言

沥青路面一般是指沥青面层与基层组成的路面结构形式，在运营过程中，经受着交通荷载、气温变化以及雨雪等的综合作用。沥青面层的主要材料是沥青混合料，是由起胶结作用的结合料（主要为石油沥青），并由一定级配组成的矿料粘结起来组成的。在施工和运营期间，沥青混合料的性能基本保持不变或变化较小的性能，称为沥青混合料抗老化性能[1-2]。沥青混合料的老化，主要来自于沥青的老化。石油沥青是一种比较典型的温度敏感性较强的材料，其稠度、劲度及粘度性质随着温度的变化而发生变化[3]。沥青路面在施工以及运营的过程中，会因为沥青的老化问题，导致沥青路面也会发生早期损坏的现象，一般表现为：松散、坑槽、开裂、车辙、泛油、平整度衰减等，从而导致沥青路面的行车舒适性等使用性能降低，难以达到交通参与者对使用的要求，从而不得不进行返修甚至重新罩面，严重地影响了公路建设的经济效益和社会效益。

目前，已有科研工作者在沥青的感温性能及其评价方法方面做了大量的研究工作，根据研究成果提出了沥青感温性能的相关评价指标，这些指标有：针入度指数[4]、沥青的针入度、粘度指数[5]、粘度温度指数[6]和沥青等级指数等指标[2]，但是，这些指标均以针入度和软化点等指标为主要依据。美国战略公路研究计划（SHRP）和我国的“八五”科技攻关专题[2]，以及王哲[7]、郝培文[8]等在沥青方面有较深造诣的学者，利用室内老化试验箱的短期老化模拟沥青的长期老化过程，以沥青动力学反应速率k作为评价指标，研究沥青的力学性能与沥青路面的实际老化进程的相关关系，从而分析石油沥青的抗老化性能及评价指标[9]。但是，这些研究仍局限于模拟沥青混合料在拌和、运输、铺筑等生产过程中的沥青抗老化性能[10]，并非沥青储存过程中的老化。

一干渠改造：将桩号17+629.7～20+903.5段的渠道两侧土堤加高为复式断面，过流能力15 m3/s，在现有渠顶左侧设4 m宽的泥结石路面，右侧设2 m宽平台。

1 试验方案设计

沥青在高温条件下，沥青中的部分饱和分会挥发掉，沥青中的部分芳香分，会因老化的因素而向胶质转化，最终会转化成为沥青质成分，结果将会导致沥青变硬和变脆。主要表现为针入度变小，粘度和软化点变大[11]。因此，试验方案设计采用工程上常用的90号石油沥青，试验方法采用《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)中规定的沥青试验，试验结果作为对沥青性质分析和沥青老化评价程度的评价指标，试验仪器采用控温精度很高的恒温箱，沥青的加热老化温度分别为130℃和170℃，加热时间为0h～68h，并在不同时间间隔取样，进行石油沥青的的针入度、软化点、延度、表观粘度等试验，研究沥青指标随着加热时间的变化情况。

绞好的肉、食盐和亚硝酸钠(用水溶解)放入搅拌机中搅拌为10min，肉出料温度控制在3～6℃。用塑料薄膜覆盖肉的表面进行腌制，腌制温度为2～6℃，腌制时间控制为20h。

2 试验研究与分析

2.1 石油沥青性质试验研究

90号石油沥青性质试验方法主要依据《公路工程沥青和沥青混合料试验规程》(JTG E20—2011)，试验结果见表1。

试验结果表明，石油沥青所测指标均符合《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40—2004）的2-2区对90号A级沥青的技术要求，也是北方地区沥青路面常用的沥青。

表1 90号沥青性质试验结果

指标 单位 试验结果 规范要求针入度 0.1mm 92 80～100软化点 ℃ 46.5 ≮44延度（15℃） cm ＞100 ≮100 T800℃44.7——T1.2℃-13.8——PI——-1.18-1.5～+1.0密度（15℃） ——1.015实测记录溶解度 % 99.6 ≮99.5闪点 ℃ ＞250 ≮245含蜡量 % 1.8 ≮2.2沥青薄膜质量损失 % 0.06 ±0.8针入度比 % 83.6 ≮57软化点增值 ℃1.6——延度(15℃) Cm ＞100 ≮20

2.2 沥青老化试验研究

沥青除了在拌和过程中发生老化外，储存过程中也会发生老化。拌和过程中的老化一般由薄膜加热试验或旋转薄膜加热来验证，而储存过程中发生的老化，一般不被重视。为了研究90号A级石油沥青在储存过程中发生的老化情况，进行了在130℃和170℃的条件下，储存时间为0h～68h，不同时间间隔下的沥青的针入度、软化点、延度、表观粘度等指标随着加热时间的变化情况，试验结果见表2，试验结果分析如图1～图4所示。

图1 储存时间与针入度的关系

图2 储存时间与软化点的关系

图3 储存时间与延度的关系

图4 储存时间与粘度的关系

表2 90号石油沥青加热老化试验结果

加热时间/h 130℃ 170℃针入度/0.1mm软化点/℃延度/cm粘度/（Pa·s）针入度/0.1mm软化点/℃延度/mm粘度/（Pa·s）0 92.5 46.5 >150 0.313 92.5 46.5 >150 0.316 2 83.047.5>150— 75.047.0>150—4 79.548.0>150— 72.548.5>150—6 75.049.0>150— 69.051.0>150—9 67.0 48.5 >150 0.465 56.5 53.0 >150 0.485 11 65.549.0>150— 67.053.5>150—15 63.050.5>150—60.553.596—23 63.0 52.5 >150 0.489 62.5 54.0 101 0.585 26 62.553.0>150—58.553.5106—34 65.0 52.0 >150 0.531 56.5 53.5 96 0.595 41 62.550.5>150—56.554.046—48 62.549.5>150—40.554.015—58 60.053.0>150—34.054.515.5—68 59.5 53.5 >150 0.635 32.0 54.5 9.5 1.282

3 试验结果分析

90号石油沥青在130℃温度条件下保存，由试验时间范围内的试验结果分析：沥青的延度指标老化程度不是很明显，均>100cm，但是，达到100cm时，沥青的丝的粗细程度明显；沥青的软化点指标老化程度比较明显，在保存4h后，软化点增值已经达2℃；沥青的针入度指标老化程度比较明显，在保存4h后，沥青的针入度指标已经不符合90号沥青的技术要求。

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90号石油沥青在170℃情况下保存，由试验时间范围内的试验结果分析，沥青的老化程度均很明显，其中，沥青在此温度下保存时间1h左右，沥青针入度指标已经不符合90号沥青的技术要求，沥青的软化点指标老化程度比较明显；在保存4h后，软化点增值已经达2℃，变化趋势明显；沥青在保存30h后，其延度指标已经不满足>100cm的技术要求；沥青在保存45h后，其粘度指标出现拐点，急剧劣化。

从试验结果进行分析，沥青技术指标的抗老化能力从从弱到强的排序为：软化点、粘度针入度、延度。

4 结论

沥青在高温条件下保存，均会出现不同程度的老化现象，不论保存温度是130℃还是170℃，石油沥青都会随着保存时间的延长而逐步老化，并且老化程度越来越严重，老化的结果导致沥青的软化点和粘度指标趋于增大，沥青的针入度和延度指标趋于减小，且保存初期，沥青的老化速率较快，随着时间的延长，老化速率趋于平缓。

90号石油沥青不应该在高温条件下长期保存，如果确需在高温条件下保存，应在施工允许的条件下，尽量选择温度低的条件进行保存。在130℃条件下，石油沥青的保存时间不应超过4h；在170℃条件下，石油沥青的保存时间不应超过1h；在低于130℃条件下保存，往往由于沥青的流动性能较差，反而容易造成沥青局部老化的现象。

本文通过选择2008年9月至2018年9月我训练基地参与视觉训练和建档未参与训练的285位 （3-15岁）青少年屈光不正（斜视、近视、远视、弱视、散光、眼颤）人群作为研究对象，就双眼合像仪（视觉训练仪）对以上人群的视觉发育情况及裸视提升的情况展开分析，具体情况如下：

沥青技术指标的抗老化能力从从弱到强的排序为：软化点、粘度、针入度、延度，所以，应该规定软化点增值作为储存老化检验指标，且规定值不宜＞2℃。

参考文献

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