瀝青軟化點(diǎn)與耐熱度關(guān)系的研究

張 堅(jiān)

0 引言

我國(guó)地域遼闊，南北緯度跨度大，東西地勢(shì)落差大，氣候條件差別大，造成南北各地，東西各方的自然環(huán)境條件不一。在建筑防水和道路鋪筑上，所選用瀝青的耐熱度和軟化點(diǎn)也不相同，所選用瀝青的耐熱度和軟化點(diǎn)必須能滿足當(dāng)?shù)貧夂驐l件的要求。那么，瀝青的軟化點(diǎn)與其耐熱度有什么關(guān)系，仍是瀝青工作者的重要研究課題。

1 瀝青的耐熱度

在建筑防水和道路鋪筑上，因所用瀝青材料的耐熱度不同，其瀝青軟化點(diǎn)也不相同。瀝青材料的耐熱度是由當(dāng)?shù)啬陿O端最高氣溫決定的。我國(guó)地處北緯45°以南，夏季最高氣溫在30℃～45℃之間?？筛鶕?jù)當(dāng)?shù)啬陿O端最高氣溫，用式(1)進(jìn)行計(jì)算，確定屋面瀝青表面溫度(即耐熱度)，亦稱當(dāng)量室外溫度。

其中，te為當(dāng)量室外溫度，℃;t0為室外溫度，℃;asu為夏季日照吸收率，%;J為夏季白天日照量，W/(m·K);a0為放射系數(shù)，W/(m·K)。

對(duì)于瀝青防水材料屋面，夏季:asu=0.85～0.98，取 0.95，J=825.6 W/(m·K)，a0=23.3 W/(m·K)(風(fēng)速為零)。

如果室外溫度為35℃，t0=35℃，則te=68.7℃≈70℃;室外最高氣溫為43℃，t0=43℃，則te=76.7℃≈80℃。

從以上計(jì)算結(jié)果看，我國(guó)屋面瀝青材料的耐熱度為70℃(北方地區(qū))和80℃(南方地區(qū))。

2 屋面用石油瀝青軟化點(diǎn)

屋面瀝青材料的耐熱度比大氣溫度要高，二者之間的關(guān)系繪于圖1中。

圖1 1961年7月份武漢地區(qū)最高氣溫與屋面瀝青輻射溫度變化

從圖1中可以看出，屋面的輻射溫度隨氣溫的高低而變化，屋面瀝青表面的溫度要高出氣溫35℃左右，即屋面瀝青蓄熱為35℃左右。瀝青的軟化點(diǎn)可用式(2)計(jì)算:

其中，TR為屋面用瀝青軟化點(diǎn)，℃;te為屋面要求瀝青耐熱度，℃;k為系數(shù)，取1.5～1.6。

如果要求屋面瀝青材料的耐熱度為68.7℃時(shí)，則 TR=103.1 ℃～109.9 ℃。

如果要求屋面瀝青材料的耐熱度為76.7℃時(shí)，則 TR=115.1 ℃～122.7 ℃。

在屋面用瀝青中，一般都摻有25%的礦質(zhì)填料，隨著填料的增加，軟化點(diǎn)有較大提高。表1列出了填料摻量與軟化點(diǎn)的關(guān)系。

從表1中可以看出，摻滑石粉25%的瀝青材料軟化點(diǎn)升高5.5℃。則瀝青計(jì)算耐熱度為68.7℃時(shí)，瀝青軟化點(diǎn)應(yīng)為TR=99.5℃～106.5℃;瀝青計(jì)算耐熱度為76.7℃時(shí)，瀝青軟化點(diǎn)為TR=114.5 ℃～122.5 ℃。

表1 滑石粉不同摻量對(duì)瀝青軟化點(diǎn)的影響

3 道路用石油瀝青軟化點(diǎn)

道路瀝青路面受環(huán)境氣候條件的影響與屋面瀝青防水層相同，所用道路瀝青耐熱度可用式(1)進(jìn)行計(jì)算，所用瀝青軟化點(diǎn)可用式(2)進(jìn)行計(jì)算，只是修正系數(shù)不同。對(duì)晉中市公路瀝青路面的溫度測(cè)試結(jié)果見表2。

表2 2004年7月8日氣溫與瀝青路面溫度

從表2中可以看出，在13:50時(shí)輻射溫度為14℃，約為屋面瀝青輻射溫度的一半。再加上骨料和骨料表面粘附的粉料影響，其式(2)的系數(shù) k應(yīng)修正為1.1～1.2。

如果瀝青路面的表面溫度為70℃以下，道路石油瀝青軟化點(diǎn)為:TR=75.5℃～82℃;如果瀝青路面的表面溫度為80℃以下，道路石油瀝青軟化點(diǎn)TR=84.4℃～92℃。

根據(jù)表1礦物填料對(duì)瀝青軟化點(diǎn)的影響，在瀝青混合料中瀝青用量一般為5%，礦物填料為2%～6%。在瀝青與礦物填料混合物中，礦物填料含量為38.5%～54.5%。可提高道路石油瀝青軟化點(diǎn)為14℃～40℃。道路石油瀝青的軟化點(diǎn)應(yīng)為:

當(dāng)瀝青計(jì)算耐熱度為68.7℃時(shí):瀝青軟化點(diǎn)TR=61.5℃或TR=42℃;當(dāng)瀝青計(jì)算耐熱度為76.7℃時(shí):瀝青軟化點(diǎn)TR=70.4℃或TR=52℃。在瀝青路面撒布石屑可減少其蓄熱溫度。

4 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，利用屋面瀝青防水層的表面溫度計(jì)算公式，可計(jì)算出瀝青路面的表面溫度，可為當(dāng)?shù)卦O(shè)計(jì)瀝青路面時(shí)，作為選擇瀝青軟化點(diǎn)時(shí)參考。適當(dāng)增加粉料用量可提高瀝青路面的耐熱性能。

[1]劉尚樂.石油瀝青及其在建筑中應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1987.

[2]劉尚樂.聚合物瀝青及其建筑防水材料[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，2003.

[3]劉尚樂.乳化瀝青及其在道路、建筑工程中應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建材工業(yè)出版社，2008.

[4]王銀龍.淺談瀝青三大指標(biāo)[J].山西建筑，2011，37(5):102-103.