粘度分級體系是根據(jù)瀝青或薄膜烘箱后的瀝青在60℃時的粘度值確定瀝青的使用環(huán)境和使用條件的。在粘度分級體系中,60℃的粘度表征瀝青的高溫性能,體系中還給出了其它試驗要求如25℃的針入度,135℃的粘度,薄膜烘箱試驗(TFOT)后剩余物60℃時的粘度與25℃時的延度以及閃點。25℃的針入度可控制瀝青在接近平均使用溫度時的稠度,135℃的粘度可控制瀝青在接近拌合與壓實溫度時的稠度。這些規(guī)定的要求在一起就可以控制瀝青的溫度敏感性。粘度分級體系由于使用了具有一定物理意義的粘度作為分級指標,另外與針入度分級體系相比可以表征更高溫度下瀝青的性能,粘度試驗儀器較簡單,重復(fù)性較好,所以在北美國家和日本的高粘度瀝青中采用了粘度分級體系。但粘度分級體系按照瀝青的高溫性能分級,對瀝青在平均使用溫度和低溫下的性能的表征具有局限性。
PG分級體系的是美國聯(lián)邦公路局歷經(jīng)5年的研究所進行的美國戰(zhàn)略公路計劃(簡稱SHRP)中有關(guān)瀝青分級體系的研究成果,研究者們認為,現(xiàn)行的針入度分級體系和粘度分級體系存在很多局限性,如針入度和延度試驗是經(jīng)驗性的,不能直接與HMA路面性能關(guān)聯(lián);在一個溫度下(如25℃的針入度或60℃的粘度,而沒有考慮工程現(xiàn)場或地理區(qū)域不同的氣候條件;沒有考慮低溫下對控制溫縮開裂的瀝青勁度限制;只考慮了瀝青的短期老化,并沒有考慮瀝青在使用過程中的長期老化等。
在PG分級體系中,用路面設(shè)計溫度下的動態(tài)剪切模量表征瀝青的高溫性能,用最低路面設(shè)計溫度下的勁度和勁度隨變形的變化速率表征瀝青的低溫性能,用疲勞溫度下的動態(tài)剪切模量表征瀝青的抗疲勞性能,用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗和壓力老化罐試驗分別表征瀝青的短期老化和長期老化性能。
很明顯,PG分級體系要求瀝青在三個關(guān)鍵階段進行試驗,第一個階段對原樣瀝青的要求,需要的是瀝青在運輸、儲存及集料混合時的性能,反映的是瀝青的施工和易性;第二個階段短期老化后瀝青的要求,需要的是瀝青在拌和和碾壓后瀝青所具有的性能,反映的是瀝青的抗車轍性能;第三個階段是長期老化后對瀝青的要求,需要的是路面在使用8-10年后瀝青的性能,反映的是瀝青的抗疲勞性能和抗低溫開裂性能。由于PG分級體系使用時間較短,并且儀器價格貴,操作相對復(fù)雜,技術(shù)性高,這種分級體系雖然在北美比較普及,但其他國家正在研究和認識中。
從科學(xué)意義上講,從最早的針入度分級體系,到粘度分級體系、PG分級體系,都起因于原體系的不足或局限性和分析技術(shù)的進步。三種體系都從不同的側(cè)面反映了瀝青的使用性能,三種體系都能在不同程度上對瀝青的使用性能進行約束,從簡易程度和技術(shù)的先進性比較,各有優(yōu)缺點。但重要的是,用三種體系評價的瀝青是否有質(zhì)的差別,答案是條件性的。
石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油研究所在近兩年多的時間里,對屬于重交通道路瀝青系列的代表性國產(chǎn)瀝青和進口瀝青進行的大量統(tǒng)計分析結(jié)果表明,對于用環(huán)烷基原油生產(chǎn)的瀝青,在生產(chǎn)工藝可調(diào)整的范圍內(nèi),均可生產(chǎn)按針入度分級、粘度分級系列產(chǎn)品和PG分級中PG64-22,PG58-28,PG70-16的產(chǎn)品,并且三種分級體系有一定的對應(yīng)關(guān)系。對于用中間-環(huán)烷基原油生產(chǎn)的瀝青,不能生產(chǎn)滿足我國重交通道路瀝青標準的瀝青,但可生產(chǎn)符合ASTM針入度分級體系、粘度分級體系的部分牌號和PG分級的PG58-22,PG64-16產(chǎn)品。
在選用瀝青的評價體系時,應(yīng)根據(jù)工程的具體需要,關(guān)心的是高溫性能還是低溫性能,或選用適合自己的評價體系,或在選定的評價體系中增加關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容,但不可把所有的評價體系的技術(shù)內(nèi)容集合為一個標準體系,因為瀝青的技術(shù)指標之間是互相制約的。
PG分級體系的是美國聯(lián)邦公路局歷經(jīng)5年的研究所進行的美國戰(zhàn)略公路計劃(簡稱SHRP)中有關(guān)瀝青分級體系的研究成果,研究者們認為,現(xiàn)行的針入度分級體系和粘度分級體系存在很多局限性,如針入度和延度試驗是經(jīng)驗性的,不能直接與HMA路面性能關(guān)聯(lián);在一個溫度下(如25℃的針入度或60℃的粘度,而沒有考慮工程現(xiàn)場或地理區(qū)域不同的氣候條件;沒有考慮低溫下對控制溫縮開裂的瀝青勁度限制;只考慮了瀝青的短期老化,并沒有考慮瀝青在使用過程中的長期老化等。
在PG分級體系中,用路面設(shè)計溫度下的動態(tài)剪切模量表征瀝青的高溫性能,用最低路面設(shè)計溫度下的勁度和勁度隨變形的變化速率表征瀝青的低溫性能,用疲勞溫度下的動態(tài)剪切模量表征瀝青的抗疲勞性能,用旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗和壓力老化罐試驗分別表征瀝青的短期老化和長期老化性能。
很明顯,PG分級體系要求瀝青在三個關(guān)鍵階段進行試驗,第一個階段對原樣瀝青的要求,需要的是瀝青在運輸、儲存及集料混合時的性能,反映的是瀝青的施工和易性;第二個階段短期老化后瀝青的要求,需要的是瀝青在拌和和碾壓后瀝青所具有的性能,反映的是瀝青的抗車轍性能;第三個階段是長期老化后對瀝青的要求,需要的是路面在使用8-10年后瀝青的性能,反映的是瀝青的抗疲勞性能和抗低溫開裂性能。由于PG分級體系使用時間較短,并且儀器價格貴,操作相對復(fù)雜,技術(shù)性高,這種分級體系雖然在北美比較普及,但其他國家正在研究和認識中。
從科學(xué)意義上講,從最早的針入度分級體系,到粘度分級體系、PG分級體系,都起因于原體系的不足或局限性和分析技術(shù)的進步。三種體系都從不同的側(cè)面反映了瀝青的使用性能,三種體系都能在不同程度上對瀝青的使用性能進行約束,從簡易程度和技術(shù)的先進性比較,各有優(yōu)缺點。但重要的是,用三種體系評價的瀝青是否有質(zhì)的差別,答案是條件性的。
石油大學(xué)(華東)重質(zhì)油研究所在近兩年多的時間里,對屬于重交通道路瀝青系列的代表性國產(chǎn)瀝青和進口瀝青進行的大量統(tǒng)計分析結(jié)果表明,對于用環(huán)烷基原油生產(chǎn)的瀝青,在生產(chǎn)工藝可調(diào)整的范圍內(nèi),均可生產(chǎn)按針入度分級、粘度分級系列產(chǎn)品和PG分級中PG64-22,PG58-28,PG70-16的產(chǎn)品,并且三種分級體系有一定的對應(yīng)關(guān)系。對于用中間-環(huán)烷基原油生產(chǎn)的瀝青,不能生產(chǎn)滿足我國重交通道路瀝青標準的瀝青,但可生產(chǎn)符合ASTM針入度分級體系、粘度分級體系的部分牌號和PG分級的PG58-22,PG64-16產(chǎn)品。
在選用瀝青的評價體系時,應(yīng)根據(jù)工程的具體需要,關(guān)心的是高溫性能還是低溫性能,或選用適合自己的評價體系,或在選定的評價體系中增加關(guān)鍵的技術(shù)內(nèi)容,但不可把所有的評價體系的技術(shù)內(nèi)容集合為一個標準體系,因為瀝青的技術(shù)指標之間是互相制約的。

