按PG性能等级规范比较克拉玛依道路沥青和埃索道路沥青的性能
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摘要：本文主要通过pg性能等级规范来介绍克拉玛依道路沥青和埃索道路沥青的性质，进一步来评价对比两种沥青在各种条件下的路用性能。
关键词：性能分级；粘性；高温性；低温抗开裂；抗疲劳开裂；使用寿命
Abstract: this paper mainly through the PG performance level standard to introduce kelamayi road asphalt and esso nature of the road asphalt, and further to evaluate the contrast between two asphalt in various conditions with the road performance.
Keywords: performance classification; Sticky; High temperature sex; Low temperature resistance to cracking; The fatigue cracking resistance; Service life
中图分类号：TV442+.1 文献标识码：A 文章编号：
美国公路战略研究计划（SHRP）提出了“按性能分级（PG）的沥青胶结料标准规范”，这一规范将沥青材料的粘弹性能的本质用流变学指标进行量化，提出了在不同温度下与路面使用环境相关的流变特性指标。
SHAP计划中对沥青胶结料进行PG性能分级，将沥青的性质与路用性能联系起来，比较真实地反应沥青材料的实际使用性能，它不仅能够提供沥青所适用的施工区域，而且能够反映出沥青在载荷作用下及路面使用几年后的性质。因此，它是一种更为有效的评价沥青材料的分级方法。
1.1 主要评价内容
试验内容主要包括：首先对新鲜沥青测定闪点、粘度，用DSR测定剪切模量和相位角；然后对新鲜沥青进行薄膜烘箱TFOT或旋转薄膜烘箱RTFOT试验，测得沥青蒸发损失，再对老化后的沥青用DSR测定剪切模量和相位角；第三步是对薄膜烘箱TFOT或旋转薄膜烘箱RTFOT后的样品进行压力老化（PAV）试验，试验后的样品用DSR测定剪切模量和相位角，用弯曲梁流变仪（BBR）测定蠕变劲度和劲度对数与时间对数关系在60s的斜率，还要进行直接拉伸（DT）试验；最后根据实验结果，对照规范的要求确定沥青的PG等级。
PG性能分级实际上是在模拟沥青结合料寿命期的三个临界段做试验。第一阶段对原样沥青进行动态剪切流变（DSR）试验，试验结果以G*/sinδ表征；第二阶段再进行动态剪切流变（DSR）试验，试验结果以G*/sinδ表征；第三阶段是再对残留物进行动态剪切流变（DSR）试验，试验结果以G*.sinδ表征。
1.2 克拉玛依道路沥青和埃索道路沥青的粘性比较
沥青粘度是用旋转粘度计进行测定的。一般来说，在不影响沥青生产、泵送和拌和的情况下，沥青的粘度越大，其抗车辙能力越好，PG等级规范要求135℃的粘度不大于3.0MPa・s。
试验可知，克拉玛依道路沥青60℃、135℃粘度分别为克AH-70(356.2Pa.s, 0.685 Pa.s), 克AH-90(231.0 Pa.s, 0.525 Pa.s)，与埃索沥青在两种温度下的的粘度(161.1 Pa.s,0.428 Pa.s)基本相同。粘度的大小影响沥青的粘结性能，粘度大的沥青其粘结性能越好。因此克拉玛依沥青具有优良的粘结性能。
1.3 克拉玛依沥青和埃索沥青高温性能的比较
高温性能即抗车辙能力是通过动态剪切试验来检测的，试验结果以G*/sinδ来表示，称为高温下的车辙因子。G*为复数剪切模量，δ为应力与应变之间的时间滞后相位角。复数剪切模量G*是材料重复剪切变形时总阻力的度量。通常以新鲜沥青及薄膜烘箱TFOT或旋转薄膜烘箱RTFOT试验后的残留物G*/sinδ值的大小来恒量沥青材料的高温抗车辙性能。
对克拉玛依道路沥青AH-90、AH-70和埃索沥青进行动态剪切流变仪的复数剪切模量和相位角的测试，采用动态剪切试验。
根据Superpave规范，原样沥青G*/sinδ应大于1.00kPa，克AH-70、克AH-90、埃索沥青64℃的G*/sinδ分别为2.210 kPa、1.707 kPa、1.116 kPa均大于1.00kPa，其高温等级有可能达到PG64，其中以克AH-70、克AH-90的G*/sinδ为大；而克AH-70沥青70℃的G*/sinδ为1.119kPa大于1.00kPa，该沥青高温等级有可能达到PG70。
真正反映车辙性能的是旋转薄膜烘箱以后残留物的动态剪切流变试验结果，根据Superpave规范，RTFOT后残留物G*/sinδ应大于2.20kPa，其中克AH-70、克AH-90沥青64℃时分别为3.810 kPa、2.986 kPa，大于2.20kPa，埃索沥青为1.515 kPa，小于2.20kPa，而70℃时小于2.20kPa；埃索沥青58℃时为3.315 kPa，大于2.20kPa，64℃时为1.515kPa，小于2.20kPa。根据RTFOT残留物DSR的数据，可以判断确定克AH-70、克AH-90高温等级均为PG64，埃索沥青的高温等级为PG58。
1.4低温抗开裂性能
低温抗开裂性能试验之一是弯曲梁流变（BBR）试验，它能准确评价低温下沥青劲度和蠕变速率，它是用蠕变载荷模拟温度下降时路面中所产生的应力。通常有两个评价参数：第一个参数是蠕变劲度S，即沥青抵抗永久变形的能力；第二个参数是m值，即荷载作用时沥青劲度的变化率。SHRP认为变化率m值越大越好，规范要求m值大于或等于0.30。
根据SHAP计划的内容，需要对旋转薄膜烘箱后的残留物进行PAV压力老化试验，用PAV后的残留物进行弯曲梁流变(BBR)试验，试验可知，克AH-70、克AH-90两种沥青-18℃时的劲度模量分别为206 MPa、164 MPa，小于300MPa，蠕变速率m 值分别为0.357、0.354，大于0.30，因此，低温等级可达到-28℃；而埃索沥青-12℃时为0.372，可以符合此要求，-18℃时为0.286，达不到此要求，因此，低温等级为-22℃，所以在这两种道路沥青中克拉玛依道路沥青的低温抗开裂性能最好。
1.5 抗疲劳开裂性能
通常将TFOT或RTFOT后的残留物在100℃（或90℃、110℃）高温、2.2MPa的压力下进行PAV压力老化试验，模拟路面使用后期的性能。对试验后的残留物从高温到低温作DSR试验，测定其G*.sinδ的值，直到G*.sinδ值不大于5000KPa时为止，取满足规范的最小试验温度作为该沥青的路面疲劳设计温度，大致相当于路面最高和最低设计温度平均值以上4℃，一般来说，温度越低，抗疲劳开裂性能越好。
用经过压力老化的沥青在常温下进行复数剪切模量和相位角的测试，其试对于埃索沥青的性能等级可以确定为PG58-22，要求在22℃时的G**sinδ不大于5000kPa，实测的数据22℃时的G**sinδ值为3607 kPa，满足规范PG58-22的要求。克拉玛依道路沥青的性能等级可以确定为PG64-28，要求在22℃时的G*.sinδ不大于5000kPa，实测的数据22℃时的G*.sinδ分别为1571 kPa和1148 kPa，远远小于5000kPa，满足规范PG64-28的要求。19℃时，埃索沥青的G*.sinδ均大于5000kPa，而克AH-70、克AH-90的G*.sinδ值远远低于5000kPa，16℃时克AH-90的G*.sinδ值为3032kPa，仍然小于5000kPa，因此，在所列出的这几种沥青中，克拉玛依道路沥青的PG等级最高，因此，也是路用性能最好的道路沥青。
2 结论
通过对比可以看出：
（1）克拉玛依道路沥青通常具有很多优良的路用性能，粘度大，不仅具有优良的高温抗车辙能力，而且其抗疲劳开裂性能、低温抗开裂性能也非常强，产品性质稳定，性能优良。
（2）克拉玛依道路沥青性能适用于平均7天最高路面设计温度为64℃、最低路面设计温度为-28℃的道路路面,不仅适用于气候炎热、多雨的南方地区，而且适用于气候寒冷的北方地区，使用温区范围广，适应性强，是国内外优质的道路沥青。
（3）埃索道路沥青通过改性，既能最大限度的提高极端高温环境下沥青混合料的抗永久变形能力，又能降极端重载条件下沥青混合料的疲劳破坏，能够有效延长道路的使用寿命。
参考规范：
[1] Standard Practice for Determination of Low-Temperature Performance Grade (PG) of Asphalt Binders. AASHTO Designation: PP42-01.
[2] Standard Specification for Performance Graded Asphalt Binder. AASHTO Designation: MP1a-01. [3] 李志军，王仁辉．按ＰＧ性能等级规范评价国产重交通道路沥青的性能［J］．石油沥青，2002，16(3):23-26.
[4] 交通部公路科学研究所.道路沥青及沥青混合料路用性能的研究.1995.