BROOKFIELD粘度计在沥青行业中的应用.PDF

BROOKFIELD粘度计在沥青行业中的应用 一、实验室仪器的应用 沥青品种繁多，有自然形成的，但主要是由煤和油的炼制过程形 成的残渣组成，常被用作建筑材料，如铺设公路。未经改性的沥青是 一种复杂的高分子碳氢化合物，在一定温度与荷载作用下表现为典型 的弹-粘-塑性，并且在高温与紫外线照射下会产生老化现象，因此现 在常用的是改性沥青。改性是指通过往沥青中掺加橡胶、树脂、高分 子聚合物、磨细的橡胶粉或其它填料等外掺剂（改性剂）或采取对沥 青轻度氧化加工等措施，使沥青或沥青混合料的性能得到改善而制成 的沥青结合料。 沥青的性能直接影响到它铺在路面上的耐用性，如果太软，铺路 时会留下压路机的轮印，如果太硬，路面又很容易爆裂，所以要求沥 青必须具有合适的粘度范围。另外沥青的流变性能也决定了混合和施 工时的难易程度。沥青的粘度在很大程度上受到温度的影响，因此沥 青的性能受到当地气候的影响，所以在不同温度下沥青的流变特性成 为研究人员的主要课题，而施工人员也需要用粘度计检测沥青的粘度， 以确保沥青的质量和施工工艺的顺利进行。 但沥青是一种很难测量其流变特性的物质，因为温度对沥青的粘 度的影响非常大，每当温度改变 1℃，其粘度可能变化20%，另外在常 温下，沥青是一种固体，粘度非常大，具有很差的热传导性，很多改 性沥青还具有触变性。这些问题得到美国SHRP的重视，他们建议必须 在一个温度控制精确的系统里进行沥青的粘度测量，通过这种方法可 以确定沥青的级别。 一般的，沥青的混合温度越高，它的流动性越好，因此也更容易 在施工中被压紧密。然而对于不同品种的沥青来讲，温度的上限也是 不同的，不然温度太高会破坏沥青的结构和性能。以前测量最佳混合 温度是基于用毛细管粘度计来测量沥青的动态粘度(cSt)得到的，现在 这种测量方法因为改用了 Brookfield的旋转粘度计而得到了改进， Brookfield的旋转粘度计得到的粘度单位为厘泊(cP)，这两个单位之 间利用公式可以进行换算。 Brookfield粘度计，是通过一个弹簧或轴承带动一个转子在流体 中持续旋转，旋转扭矩传感器测得弹簧的扭变程度即扭矩，它与浸入 样品中的转子被粘性拖拉形成的阻力成比例，扭矩因而与液体的粘度 也成正比。 美国的ASTM标准D4402-87和2000年制定的沥青粘度测量行业标 准都详细地描述了如何使用 Brookfield的粘度计和加热系统来检测 1 铺路沥青在进行混合时的粘度以及测量压实温度的方法。沥青的流变 特性研究主要有两个问题，一个是需要在不同温度测量，另一个是在 不同剪切率下测量，使用Brookfield的实验室仪器可以得到很好的解 决。现在大多数的国内外沥青研究所和企业使用的是 Brookfield的 TM RV/HA/HB型DV-II+粘度计或DV-III+流变仪配合Thermose加热器进 行测量，可以连续地感应粘度变化值，实时显示温度、粘度、剪切率、 剪切应力、转速、转子等信息，仪器的RS232串行接口具有电脑自动 化控制和采集分析数据结果的强大能力。由于恒温加热器可控制样品 的温度从室温到最高+300℃，而且它使用的转子和样品杯只需要 8-13mL的样品量，所以能够快速地升温并进入恒温状态，并且由于控 温器可以编程，所以可以实现程序升温。另外多种转子的选择，以及 转速档次高达两千多种，粘度测量范围十分宽广，同时加热器配的圆 柱体形转子可以计算精确的剪切率值，所以特别适合于研究单位和生 产单位对沥青进行流变学研究和质量检测。 为了解决沥青在测量后难于清洁的问题，Brookfield还专门设计 了很特别的一次性转子和样品杯，给测量带来很大方便。 二、在线粘度计的应用 大多数沥青的形成主要是通过在煤和油的炼制过程形成柏油，在 油和气的一次精炼过程中，经过加热，天然气、汽油、柴油等馏出， 而留在塔底的是沥青和柏油残渣。沥青残渣在真空下加热经过二次精 馏，这样经进一步蒸馏形成不同等级的沥青，可与沙、石子或其它产 品混合进行铺路、浇顶等特殊应用。在油气加工行业上，Brookfield 公司的 TT100在线粘度计是监测和控制沥青生产过程的理想解决方 案，耐用、可靠，TT100在线粘度