沥青软化点与耐热度关系的研究

张 坚

0 引言

我国地域辽阔，南北纬度跨度大，东西地势落差大，气候条件差别大，造成南北各地，东西各方的自然环境条件不一。在建筑防水和道路铺筑上，所选用沥青的耐热度和软化点也不相同，所选用沥青的耐热度和软化点必须能满足当地气候条件的要求。那么，沥青的软化点与其耐热度有什么关系，仍是沥青工作者的重要研究课题。

1 沥青的耐热度

在建筑防水和道路铺筑上，因所用沥青材料的耐热度不同，其沥青软化点也不相同。沥青材料的耐热度是由当地年极端最高气温决定的。我国地处北纬45°以南，夏季最高气温在30℃～45℃之间。可根据当地年极端最高气温，用式(1)进行计算，确定屋面沥青表面温度(即耐热度)，亦称当量室外温度。

其中，te为当量室外温度，℃;t0为室外温度，℃;asu为夏季日照吸收率，%;J为夏季白天日照量，W/(m·K);a0为放射系数，W/(m·K)。

对于沥青防水材料屋面，夏季:asu=0.85～0.98，取 0.95，J=825.6 W/(m·K)，a0=23.3 W/(m·K)(风速为零)。

如果室外温度为35℃，t0=35℃，则te=68.7℃≈70℃;室外最高气温为43℃，t0=43℃，则te=76.7℃≈80℃。

从以上计算结果看，我国屋面沥青材料的耐热度为70℃(北方地区)和80℃(南方地区)。

2 屋面用石油沥青软化点

屋面沥青材料的耐热度比大气温度要高，二者之间的关系绘于图1中。

图1 1961年7月份武汉地区最高气温与屋面沥青辐射温度变化

从图1中可以看出，屋面的辐射温度随气温的高低而变化，屋面沥青表面的温度要高出气温35℃左右，即屋面沥青蓄热为35℃左右。沥青的软化点可用式(2)计算:

其中，TR为屋面用沥青软化点，℃;te为屋面要求沥青耐热度，℃;k为系数，取1.5～1.6。

如果要求屋面沥青材料的耐热度为68.7℃时，则 TR=103.1 ℃～109.9 ℃。

如果要求屋面沥青材料的耐热度为76.7℃时，则 TR=115.1 ℃～122.7 ℃。

在屋面用沥青中，一般都掺有25%的矿质填料，随着填料的增加，软化点有较大提高。表1列出了填料掺量与软化点的关系。

从表1中可以看出，掺滑石粉25%的沥青材料软化点升高5.5℃。则沥青计算耐热度为68.7℃时，沥青软化点应为TR=99.5℃～106.5℃;沥青计算耐热度为76.7℃时，沥青软化点为TR=114.5 ℃～122.5 ℃。

表1 滑石粉不同掺量对沥青软化点的影响

3 道路用石油沥青软化点

道路沥青路面受环境气候条件的影响与屋面沥青防水层相同，所用道路沥青耐热度可用式(1)进行计算，所用沥青软化点可用式(2)进行计算，只是修正系数不同。对晋中市公路沥青路面的温度测试结果见表2。

表2 2004年7月8日气温与沥青路面温度

从表2中可以看出，在13:50时辐射温度为14℃，约为屋面沥青辐射温度的一半。再加上骨料和骨料表面粘附的粉料影响，其式(2)的系数 k应修正为1.1～1.2。

如果沥青路面的表面温度为70℃以下，道路石油沥青软化点为:TR=75.5℃～82℃;如果沥青路面的表面温度为80℃以下，道路石油沥青软化点TR=84.4℃～92℃。

根据表1矿物填料对沥青软化点的影响，在沥青混合料中沥青用量一般为5%，矿物填料为2%～6%。在沥青与矿物填料混合物中，矿物填料含量为38.5%～54.5%。可提高道路石油沥青软化点为14℃～40℃。道路石油沥青的软化点应为:

当沥青计算耐热度为68.7℃时:沥青软化点TR=61.5℃或TR=42℃;当沥青计算耐热度为76.7℃时:沥青软化点TR=70.4℃或TR=52℃。在沥青路面撒布石屑可减少其蓄热温度。

4 结语

根据当地的气候条件，利用屋面沥青防水层的表面温度计算公式，可计算出沥青路面的表面温度，可为当地设计沥青路面时，作为选择沥青软化点时参考。适当增加粉料用量可提高沥青路面的耐热性能。

[1]刘尚乐.石油沥青及其在建筑中应用[M].北京:中国建筑工业出版社，1987.

[2]刘尚乐.聚合物沥青及其建筑防水材料[M].北京:中国建材工业出版社，2003.

[3]刘尚乐.乳化沥青及其在道路、建筑工程中应用[M].北京:中国建材工业出版社，2008.

[4]王银龙.浅谈沥青三大指标[J].山西建筑，2011，37(5):102-103.