石油沥青产品标准的分级

 摘要：介绍了石油沥青产品的分类及用途，回顾了石油沥青产品标准从针入度分级、粘度分级、BTDC图到性能分级的发展过程，并对各个分级体系的优缺点进行分析，同时列出了我国现行的石油沥青产品标准和方法标准。

产品标准是产品在供需矛盾一定条件下的统一，它反映了一个本行业生产技术的发展水平和对产品性能的认识程度。产品标准中的技术要求，既要基本满足用户对产品的使用要求，又要在生产上可行，经济上合理。

石油沥青产品主要用于道路、建筑、水利、防潮、防腐、电器绝缘等工程建设，是国民经济建设的重要基础材料。一般认为，石油沥青按其用途可以分为四大类，即道路沥青类、建筑沥青类、沥青类和乳化沥青类，改性沥青作为性能优良的粘结材料用于道路建设、建筑防水和其它用途。各类沥青产品根据不同的技术指标分为不同的牌号。

石油沥青针入度分级

大约从1900年开始，对沥青这一产品有了具体的技术要求，1888年H.D.Bowen发明了Bowen针入度仪，经多次改进，发展成为通用的标准试验仪器。1903年，ASTM制定了针入度的标准试验方法，经多次改进已经成为大多数所采用的针入度测定法。

1918年，美国公路局制定了以沥青针入度分级的沥青标准。1931年，美国公路*组织也开始采用针入度分级这一分级体系。随后，各国相继制定了一直延续至今的按 25℃针入度分级的沥青标准。沥青的针入度反映了沥青的粘稠程度，按25℃的针入度分级（P级）有以下优点：

◆ 25℃的温度基本反映了沥青路面常用的温度，因此用25℃的针入度（反映了沥青的粘度）比用60℃粘度更能反映沥青的使用性能；

◆ 沥青针入度测试方法简单，仪器造价低，操作方便，方法比较完善；

◆ 通过测定不同温度下的针入度，可以确定沥青的感温性。

但按针入度分级存在以下缺点：

◆ 针入度试验是经验性试验，不能像粘度那样能够直接体现沥青本身的稠度；

◆ 试验过程中剪切速率很高，在非牛顿流体状态下，沥青的粘度与剪切速率有关，沥青的针入度不同，在测定过程中剪切速率也不同；

◆ 在25℃具有同样性能的沥青，在高温或低温下可能存在较大的差别，没有反映沥青在不同使用温度区间内的性能。通过这些规格指标，难以确定与石料拌和时的温度和路面压实温度。

石油沥青粘度分级

新鲜沥青60℃粘度分级

由于按针入度分级存在许多缺点，二十世纪六十年代又出现了以60℃粘度分级的体系。以粘度分级代替针入度分级的原因有两个，一是以理性的、科学的粘度试验代替经验性的针入度试验；二是60℃的试验温度接近于炎热夏季路面的zui高温度，不同的粘度分级适应于不同的气候条件和施工需要。

粘度分级（AC级）的优点如下：

◆ 粘度是物质固有的性质，而不是经验数值；

◆ 60℃接近于沥青路面的zui高使用温度，能够更好的反映沥青的高温性能；

◆ 用不同温度下的粘度可以表征沥青的感温性；

◆ 试验方法度较高，规格指标重叠少。

粘度分级存在以下缺点：

◆ 按60℃粘度分级，忽视了低温和常温下沥青的性能；

◆ 试验仪器较复杂，试验时间较长，试验条件控制严格，不宜在现场使用；

◆ 在同一个粘度级别中，薄膜烘箱后的粘度可能相差很大，这一分级体系没有考虑拌和施工过程中沥青的老化。

薄膜烘箱后沥青的60℃粘度分级

因为在路面使用中的沥青是新鲜沥青经拌和老化后的沥青，用新鲜沥青分级而不考虑沥青的老化显然是不完善的，因此，又出现了以薄膜烘箱后沥青的粘度分级体系（AR级）。

AR分级的先进性在于它能够代表沥青热拌和后的性质，反映了实际铺到路面上的沥青的质量，它的缺点是需要较多的试验设备，试验时间较长，另外这一标准体系对新鲜沥青没有技术要求，无法检测沥青的老化程度，用薄膜烘箱后的沥青粘度分级，产品标准同样没有考虑沥青在常温和低温下的使用性能。

BTDC图

六十年代后期，Heukelom把针入度、软化点、脆点和粘度作为温度的函数描绘在同一张坐标图上，这就是人们目前所熟悉的沥青试验数据图，即BTDC图。此图以温度为横坐标，以针入度和粘度为纵坐标。BTDC图可以反映不同类型沥青的粘度一温度特性，因此又出现了依据BTDC图的分级体系。BTDC可以区别三种不同类别的沥青：S级沥青，沥青的试验数据描绘在BTDC图上成一条直线，它代表了蜡含量较低的一类沥青。由同一种原油生产的具有不同针入度级别的沥青在BTDC上表现为一组直线，直线越靠近坐标下方说明沥青的针入度越大，它们的斜率相同说明它们具有相同的感温性。由不同原油生产的沥青一般具有不同的斜率，说明它们具有不同的感温性。B级沥青.即氧化沥青，在BTDC图上出现两条相交的直线，在高温范围内与同一来源的非氧化沥青斜率基本相同，在低温区直线的斜率较小。W级沥青，一般是含蜡较高的沥青，在高温区和低温区出现两条斜率基本相同但不能相交的直线。

石油沥青的性能分级

BTDC图比较综合的反映了沥青的高温性能，但由于所使用的试验方法对反映沥青本身性能上的局限性。不能反映沥青在路面使用过程中在荷载作用下的力学特性，特别是改性沥青的出现对沥青的评价方法提出了新的挑战，因此，美国战略公路研究计划自1987年开始，经的研究工作，开发了以性能分级的标准体系（PG级）。这一标准体系只保留了传统的安全指标闪点和施工指标135℃粘度，其它全部采用了流变性能指标，更确切的反映了沥青的粘弹特性和沥青在路用环境下的受力情况。目前该标准已引起各国沥青领域的重视，试验方法和产品技术规范正在推广完善中。

结论

综上所述，沥青的产品标准和评价方法随着人们对沥青本身特性和使用环境认识的深入在不断的完善，目前，各国都根据自己的具体情况和工作的延续性制定产品标准和评价方法标准，有的采用针入度分级，有的采用粘度分级，有的同时采用两个分级体系，表1是中国现行石油沥青产品标准和方法标准的标准代号及参照标准的代号。