王德藝 韓基一 于 元 王海峰
(秦皇島中石油燃料瀝青有限責(zé)任公司,河北 秦皇島 066000)
因為國家標(biāo)準(zhǔn)沒有旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱的試驗規(guī)程,所以本文只在交通部公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程JTG E 20—2011的框架下討論,以下簡稱“規(guī)程”。
引起瀝青老化的直接因素有:
1)熱的影響,熱能加速瀝青內(nèi)部組分的揮發(fā)變化,促進(jìn)瀝青化學(xué)反應(yīng),最終導(dǎo)致瀝青性能的劣化;
2)氧的影響,空氣中的氧被瀝青吸收后產(chǎn)生氧化反應(yīng),改變?yōu)r青的組成比例引起老化;
3)光的影響,日光特別是紫外光照射瀝青后,使瀝青產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng),促使瀝青的氧化過程加速;
4)水的影響,水在與光、熱和氧共同作用時,起到加速老化的催化作用。規(guī)程中的兩種加熱試驗都只是模擬熱和氧的影響而發(fā)生的短期老化。
規(guī)程中認(rèn)為,薄膜烘箱試驗(TFOT)與旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(RTFOT)都是現(xiàn)在通行的評價瀝青在拌和過程中熱老化程度的試驗方法。但是在實際對比中發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)相差較大。例如一個70號A級的重交瀝青老化后延度應(yīng)該是不小于6 cm。出廠封罐檢測數(shù)據(jù)為7.8 cm,質(zhì)量合格,但是到工地拌合樓檢測老化后延度為5.3 cm,判定為質(zhì)量不合格,經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研,工地為了節(jié)省時間使用旋轉(zhuǎn)烘箱進(jìn)行老化試驗。技術(shù)人員到工地后與工地檢驗員同時取三個樣品,在不同實驗室做老化后延度試驗,檢測數(shù)據(jù)分別是,工地實驗室5.5 cm,當(dāng)?shù)匾粋€有資質(zhì)實驗室數(shù)據(jù)7.6 cm,我公司實驗室薄膜烘箱數(shù)據(jù)7.5 cm,旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱數(shù)據(jù)5.8 cm??梢钥闯鰞煞N試驗方法存在較大差異。
因為一次試驗或者單一樣品不具有代表性,所以選取三個種類樣品多次試驗,找出其中規(guī)律。三種樣品分別是我公司70號A級瀝青,記作1組樣品;某公司90號A級瀝青,記作2組樣品;我公司改性瀝青SBS I-C瀝青,記作3組樣品。為了數(shù)據(jù)具有代表性,我公司生產(chǎn)的1組樣品和3組樣品,每次出廠產(chǎn)品質(zhì)檢同時做對比試驗,采集大量對比數(shù)據(jù),本文任選10組數(shù)據(jù),其余數(shù)據(jù)規(guī)律一致,2組樣品數(shù)量有限,只有10個樣品,采集10組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)結(jié)果如表1~表3所示。
表1 1組瀝青樣品(70號A級)對比數(shù)據(jù)
表2 2組瀝青樣品(90號A級)對比數(shù)據(jù)
表3 3組瀝青樣品(SBS I-C)對比數(shù)據(jù)
通過以上三種樣品數(shù)據(jù)對比可以看出,通過考察瀝青老化后的三個主要指標(biāo),質(zhì)量變化、針入度比、老化后延度,總體趨勢是旋轉(zhuǎn)烘箱瀝青的老化程度明顯高于薄膜烘箱老化程度,針入度比偏低,質(zhì)量變化偏大,老化后延度偏低。
如果指標(biāo)富余量較大,兩種試驗方法都合格沒有太大問題,如質(zhì)量變化和3組樣品的針入度比指標(biāo);有些指標(biāo)富余量小,使用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗方法就關(guān)系到產(chǎn)品是否合格的問題,如1組、2組瀝青的針入度比和3組瀝青的老化后延度。
兩種試驗方法質(zhì)量變化相差40%左右,針入度比相差5.6%左右,老化后延度相差大約2 cm~3 cm。
前文提到國家標(biāo)準(zhǔn)沒有旋轉(zhuǎn)烘箱試驗,使用旋轉(zhuǎn)烘箱老化試驗就等同于認(rèn)同交通部的試驗標(biāo)準(zhǔn)。為了消除大家的疑慮,整理出我公司近年送交通部檢測的70號A級瀝青用薄膜烘箱檢測的產(chǎn)品結(jié)果對比。數(shù)據(jù)如表4所示。
表4 70號瀝青樣品自測與交通部檢測對比數(shù)據(jù)
通過以上數(shù)據(jù)可以看出,我公司的薄膜烘箱老化試驗結(jié)果與交通部檢測結(jié)果差別不大,甚至延度等指標(biāo)交通部結(jié)果還好于自測。而且交通部出具的報告中均采用薄膜烘箱試驗。
雖然旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱的試驗時間遠(yuǎn)少于薄膜烘箱,但是由于旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗的瀝青膜更薄,還有強(qiáng)制送風(fēng)裝置,所以受熱和氧化的影響更劇烈。
其中薄膜烘箱及圓盤架形狀和尺寸如圖1所示,盛樣皿形狀和尺寸如圖2所示。
如圖所示薄膜烘箱試驗過程中瀝青盛樣皿雖然整體在烘箱中旋轉(zhuǎn),但是盛樣皿與瀝青樣品之間是相對靜止的,瀝青樣品的厚度是3.5 mm,只有表面一部分瀝青與空氣接觸。
旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱的形狀和尺寸如圖3所示,盛樣瓶形狀和尺寸如圖4所示。
如圖所示,旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗過程中盛樣瓶與瀝青樣品之間是相對運(yùn)動的,瀝青膜的厚度是5 μm~10 μm,所有瀝青樣品都充分與空氣接觸。
旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗對瀝青的老化程度明顯高于薄膜烘箱試驗老化程度,針入度比偏低,質(zhì)量變化偏大,老化后延度偏低。旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗較薄膜烘箱試驗,質(zhì)量變化相差40%左右,針入度比相差5.6%左右,老化后延度相差大約2 cm~3 cm。
規(guī)程中關(guān)于兩種試驗方法可以互相代替的論述值得商榷。仲裁試驗的時候必須使用薄膜烘箱試驗來檢測老化指標(biāo)。