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针入度指数是评价道路石油沥青温度敏感性能的指标之一,在辽河油区低凝环烷基原油直馏沥青的生产过程中发现,针入度指数不能满足交通部颁布的JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中的要求。该标准中按照针入度指数高低将同一牌号沥青产品分为A、B、C三个级别,要求A级产品针入度指数介于-1.5~+1.0,B级产品介于-1.8~+1.0,而通常辽河油区低凝环烷基原油直馏沥青针入度指数低于-2.0,造成使用该沥青铺筑的公路粘稠度受环境温度变化影响比较严重,高温时易产生车辙、低温时易产生龟裂,增加了道路的维护成本及交通事故的发生几率,因此本文研究提高直馏沥青针入度指数的方法具有十分重要的意义。 本文首先对5个不同牌号20种国内外直馏沥青性能指标及组成性质进行了研究,认为国产直馏沥青针入度指数低的主要原因是沥青中沥青质含量偏低;其次针对目前辽河油区某种环烷基原油直馏沥青针入度指数明显低于规范要求值的现状,分别采用氧化、硫化工艺以辽河环烷基直馏沥青为原料考察了提高直馏沥青针入度指数的最佳工艺条件。 氧化试验结果表明:风量和温度是影响氧化试验结果的关键因素,反应时间及原料针入度等级决定产品牌号。试验以25℃针入度在120~160(0.1 mm)范围内的沥青为原料确定出在温度为210℃、风量为4L/min·kg、时间为0.5~1.5 h的反应条件下,可以得到满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的A级产品,采用该方法可以提高直馏沥青针入度指数,将70 A沥青提高0.5、90 A沥青提高0.7、110 A沥青提高0.7。通过氧化反应制得的沥青分别可以达到SHRP性能分级中的PG58-22与PG64-22等级。 硫化试验结果表明:温度决定反应机理,是影响沥青性能的关键因素。试验以25℃针入度在70~100(0.1 mm)范围内的沥青为原料确定出以温度为180~240℃、硫磺添加量为0.5%、时间为1 h的反应条件下,可以得到满足JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》的A级产品,采用该方法可以提高直馏沥青针入度指数,将50 A沥青提高0.3、70 A沥青提高0.8。 通过氧化、硫化试验后,直馏沥青中的沥青质得到提高,温度敏感性得到改善,对于辽河油区环烷基原油直馏沥青,采用上述两种方法能够达到提高针入度指数的目的。