石油瀝青產品標準的分級

 摘要：介紹了石油瀝青產品的分類及用途，回顧了石油瀝青產品標準從針入度分級、粘度分級、BTDC圖到性能分級的發展過程，并對各個分級體系的優缺點進行分析，同時列出了我國現行的石油瀝青產品標準和方法標準。

產品標準是產品在供需矛盾一定條件下的統一，它反映了一個本行業生產技術的發展水平和對產品性能的認識程度。產品標準中的技術要求，既要基本滿足用戶對產品的使用要求，又要在生產上可行，經濟上合理。

石油瀝青產品主要用于道路、建筑、水利、防潮、防腐、電器絕緣等工程建設，是國民經濟建設的重要基礎材料。一般認為，石油瀝青按其用途可以分為四大類，即道路瀝青類、建筑瀝青類、瀝青類和乳化瀝青類，改性瀝青作為性能優良的粘結材料用于道路建設、建筑防水和其它用途。各類瀝青產品根據不同的技術指標分為不同的牌號。

石油瀝青針入度分級

大約從1900年開始，對瀝青這一產品有了具體的技術要求，1888年H.D.Bowen發明了Bowen針入度儀，經多次改進，發展成為通用的標準試驗儀器。1903年，ASTM制定了針入度的標準試驗方法，經多次改進已經成為大多數所采用的針入度測定法。

1918年，美國公路局制定了以瀝青針入度分級的瀝青標準。1931年，美國公路*組織也開始采用針入度分級這一分級體系。隨后，各國相繼制定了一直延續至今的按 25℃針入度分級的瀝青標準。瀝青的針入度反映了瀝青的粘稠程度，按25℃的針入度分級（P級）有以下優點：

◆ 25℃的溫度基本反映了瀝青路面常用的溫度，因此用25℃的針入度（反映了瀝青的粘度）比用60℃粘度更能反映瀝青的使用性能；

◆ 瀝青針入度測試方法簡單，儀器造價低，操作方便，方法比較完善；

◆ 通過測定不同溫度下的針入度，可以確定瀝青的感溫性。

但按針入度分級存在以下缺點：

◆ 針入度試驗是經驗性試驗，不能像粘度那樣能夠直接體現瀝青本身的稠度；

◆ 試驗過程中剪切速率很高，在非牛頓流體狀態下，瀝青的粘度與剪切速率有關，瀝青的針入度不同，在測定過程中剪切速率也不同；

◆ 在25℃具有同樣性能的瀝青，在高溫或低溫下可能存在較大的差別，沒有反映瀝青在不同使用溫度區間內的性能。通過這些規格指標，難以確定與石料拌和時的溫度和路面壓實溫度。

石油瀝青粘度分級

新鮮瀝青60℃粘度分級

由于按針入度分級存在許多缺點，二十世紀六十年代又出現了以60℃粘度分級的體系。以粘度分級代替針入度分級的原因有兩個，一是以理性的、科學的粘度試驗代替經驗性的針入度試驗；二是60℃的試驗溫度接近于炎熱夏季路面的zui高溫度，不同的粘度分級適應于不同的氣候條件和施工需要。

粘度分級（AC級）的優點如下：

◆ 粘度是物質固有的性質，而不是經驗數值；

◆ 60℃接近于瀝青路面的zui高使用溫度，能夠更好的反映瀝青的高溫性能；

◆ 用不同溫度下的粘度可以表征瀝青的感溫性；

◆ 試驗方法度較高，規格指標重疊少。

粘度分級存在以下缺點：

◆ 按60℃粘度分級，忽視了低溫和常溫下瀝青的性能；

◆ 試驗儀器較復雜，試驗時間較長，試驗條件控制嚴格，不宜在現場使用；

◆ 在同一個粘度級別中，薄膜烘箱后的粘度可能相差很大，這一分級體系沒有考慮拌和施工過程中瀝青的老化。

薄膜烘箱后瀝青的60℃粘度分級

因為在路面使用中的瀝青是新鮮瀝青經拌和老化后的瀝青，用新鮮瀝青分級而不考慮瀝青的老化顯然是不完善的，因此，又出現了以薄膜烘箱后瀝青的粘度分級體系（AR級）。

AR分級的先進性在于它能夠代表瀝青熱拌和后的性質，反映了實際鋪到路面上的瀝青的質量，它的缺點是需要較多的試驗設備，試驗時間較長，另外這一標準體系對新鮮瀝青沒有技術要求，無法檢測瀝青的老化程度，用薄膜烘箱后的瀝青粘度分級，產品標準同樣沒有考慮瀝青在常溫和低溫下的使用性能。

BTDC圖

六十年代后期，Heukelom把針入度、軟化點、脆點和粘度作為溫度的函數描繪在同一張坐標圖上，這就是人們目前所熟悉的瀝青試驗數據圖，即BTDC圖。此圖以溫度為橫坐標，以針入度和粘度為縱坐標。BTDC圖可以反映不同類型瀝青的粘度一溫度特性，因此又出現了依據BTDC圖的分級體系。BTDC可以區別三種不同類別的瀝青：S級瀝青，瀝青的試驗數據描繪在BTDC圖上成一條直線，它代表了蠟含量較低的一類瀝青。由同一種原油生產的具有不同針入度級別的瀝青在BTDC上表現為一組直線，直線越靠近坐標下方說明瀝青的針入度越大，它們的斜率相同說明它們具有相同的感溫性。由不同原油生產的瀝青一般具有不同的斜率，說明它們具有不同的感溫性。B級瀝青.即氧化瀝青，在BTDC圖上出現兩條相交的直線，在高溫范圍內與同一來源的非氧化瀝青斜率基本相同，在低溫區直線的斜率較小。W級瀝青，一般是含蠟較高的瀝青，在高溫區和低溫區出現兩條斜率基本相同但不能相交的直線。

石油瀝青的性能分級

BTDC圖比較綜合的反映了瀝青的高溫性能，但由于所使用的試驗方法對反映瀝青本身性能上的局限性。不能反映瀝青在路面使用過程中在荷載作用下的力學特性，特別是改性瀝青的出現對瀝青的評價方法提出了新的挑戰，因此，美國戰略公路研究計劃自1987年開始，經的研究工作，開發了以性能分級的標準體系（PG級）。這一標準體系只保留了傳統的安全指標閃點和施工指標135℃粘度，其它全部采用了流變性能指標，更確切的反映了瀝青的粘彈特性和瀝青在路用環境下的受力情況。目前該標準已引起各國瀝青領域的重視，試驗方法和產品技術規范正在推廣完善中。

結論

綜上所述，瀝青的產品標準和評價方法隨著人們對瀝青本身特性和使用環境認識的深入在不斷的完善，目前，各國都根據自己的具體情況和工作的延續性制定產品標準和評價方法標準，有的采用針入度分級，有的采用粘度分級，有的同時采用兩個分級體系，表1是中國現行石油瀝青產品標準和方法標準的標準代號及參照標準的代號。