浅析沥青流变性及其影响因素

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沥青三大指标检测影响因素分析

沥青三大指标检测影响因素分析

沥青三大指标检测影响因素分析沥青是一种由高分子碳氢化合物及其衍生物组成的憎水性有机材料,其构造致密,与石料等能牢固地粘结在一起。

中交路桥科技有限公司就沥青的三大指标:针入度、延度和软化点的检测影响因素做了如下分析。

沥青材料具有的主要技术性质包括:1)粘滞性:是沥青在外力作用下抵抗剪切变形的能力。

沥青的粘性(稠度)越大越好。

2)感温性:即温度敏感性,是沥青受温度影响性质发生变化的特性。

沥青对温度的敏感性越小越好。

3)粘附性:指沥青裹覆集料后抗水剥离的能力。

4)老化性质:指沥青在热、氧、光辐射、雨水等的作用下,沥青的性质会发生不可逆的质量衰减。

5)流变性质:包括沥青的弹性、塑性、脆性与韧性等。

1、针入度检测1.1 检测意义针入度是在规定温度和时间内,附加一定质量的标准针垂直贯入沥青试样的深度。

针入度是表征粘稠沥青条件粘度的一种指标,也是划分沥青标号的依据,标号小,针入度也小,沥青粘稠度大,适用于高温地区或重载交通,反之适用于低温地区或中轻交通。

1.2 主要影响因素1)浇模:沥青试样注入试皿时不应留有气泡,若有气泡,试样密度将变小,试验结果会偏大,此时可用打火机烧一下消除气泡。

2)室温:浇模完成后试样要在15-30℃室温中冷却至少1.5h,如室温过高试样将不能充分冷却,试样内部温度偏高,试验结果将偏大。

3)水浴中恒温时间:为保证试样充分冷却,试样应在25±0.1℃水浴中恒温至少1.5h,时间太短会导致结果偏大。

4)针尖与沥青是否接触:应调整针尖与试样表面刚好接触后才能开始试验,这一因素引起的误差属人为误差,应通过反复实践掌握经验去消除。

5)仪器因素:试验过程中应保证水温控制在±0.1℃范围内,水温偏高结果会偏大,反之偏小。

条件允许应使用具备自动控温功能的针入度仪。

6)针及连杆质量:针及连杆砝码质量经常校验,如质量变轻,结果将偏小,反之偏大。

7)测点间距:三个测点间及距试模边缘不小于10mm,好以盛样皿中心为圆心均分布,如间距过小会破坏沥青试样的致密结构,导致结果偏大。

老化对沥青常规及流变特性影响分析

老化对沥青常规及流变特性影响分析

2021.09科学技术创新老化对沥青常规及流变特性影响分析王浩胜马颜孙长江孙连宏(苏交科集团检测认证有限公司,江苏南京211112)经济社会的发展离不开基础设施建设的助推,自1988年政府工作报告将交通运输基础设施建设列为重点以来,中国公路建设高速期已经持续了30年的时间,中国公路更是经历了两次突飞猛进地发展[1-3]。

沥青路面在服役期间受荷载作用和自然环境(水、热、光照、氧化等因素)综合作用,会产生老化现象,其力学性能在使用过程中将呈现衰减趋势。

当沥青路面达到疲劳极限时其功能性将丧失,直接表现为路面裂纹、龟裂、坑槽、沉陷、松散、车辙等病害[4-5]。

因此沥青老化问题对于道路领域是一个重要的课题,基于此,本文研究老化对沥青常规物理性能和流变性能的影响。

1老化沥青常规物理性能三大指标和粘度是沥青胶结料的常规性能检测试验,因为其对设备要求较低,实验操作简便,是目前研究沥青胶结料物理性能的常用手段。

针入度实验能够反映沥青的粘滞性,针入度越大,表明沥青的粘滞性越差。

针入度试验标准条件为温度25℃,荷重100g,贯入时间5s。

在报告针入度试验结果时,要求同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在规定允许误差范围内,计算3次试验结果的平均值,取整数为针入度试验结果,以0.1m m计。

软化点试验可以测定沥青胶结料的高温性能,软化点大的沥青高温稳定性较好。

环球法是常用的软化点试验方法,同一试样进行两次平行试验,在允许误差范围内取其平均值作为软化点试验结果,单位为℃。

延度试验的目的主要是测定各类沥青胶结料可塑性,规范规定的试验环境下延度测试值越大,沥青的塑形则越好,反之越差。

本文选取的延度试验条件为温度25℃,拉伸速度5cm/m i n±0.25cm/m i n,在误差范围内取三次平行实验的平均值作为延度试验结果,单位为cm。

粘度试验能够反映沥青在实验温度下抵抗变形的能力,是说明沥青粘滞性的物理性能参数,与路用性能关系紧密,通过测试不同温度下的粘度建立粘温曲线可以确定沥青混合料的拌合和压实温度。

浅析沥青三大指标测定结果的影响因素

浅析沥青三大指标测定结果的影响因素

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20 0 9年第 2 3卷
看 出 ,三项试 验都 是严格 的条件 试验 ,因此试验
表 1 一表 l 出 了试 验 条 件对 试 验 结 果 的影 响 0列
数据 。
中任何偏离试验方法 的操作都会影响试验结果 。
表 1 实验 室温 度对 针入 度 的 影 响
表 2 室温冷却 时间对针入度的影响 室温/ ℃ 室温冷却 水浴 中冷 针入度/ (0- i 1 1T i m)
2 三项 指标 测定 影响 因素
进行 。其方 法概要 为 :以标 准针在 一定 荷载 、温 度 、时 间内垂 直 穿人沥青 试样 的深 度表示 ,单位 为 1 1 m。标准针 ,针 连杆 与附加 砝码 的总质 /0m 量 为 10 0 0 . 0g±0 0 , 度 为 ( 5 0±0 1 q .5 g 温 2. . )C, 时 间为 5S( 除非另行 规定 ) 。
20 09年 1 2月

石 油 沥 青
P T O E M S HA T ER L U AP L
第2 3卷第 6期
标准与检测 ・
浅 析 沥 青 三 大 指 标 测 定 结 果 的 影 响 因素
张东好 李君艳 张旭霞
24 0 ) 7 50
山东 东 明石 化 集 团 ( 明 东
摘要
乎道路 设计 规范 要 求 ,这批 沥青 都 判 为不 合格 , 可见其 重要性 。从而 也突 出 了检 验分析 结果准 确 性 的意 义 ,只 有 检测 数 据 准 确 ,可 靠 ,对 生 产 及应用 才具有 指导意义 ,但 因三 项技术 指标试验
青 的延度 是用 规定 的试件 ,在一定 温度 下 以一定 速度 拉伸 至断 裂 时 的长 度 ,以 c 表 示 。其 测 定 m

沥青流变性能的研究

沥青流变性能的研究

沥青流变性能的研究沥青是一种粘弹性物质,具有一定的流变性质要求,其流变性对沥青路面的性能具有重大影响。

抗流变性能差的沥青路面将会出现车辙、断裂等问题,严重缩短高速公路的使用寿命。

沥青流变研究的样品包括沥青、改性沥青和沥青混合料。

完整的沥青流变性研究,需要涵盖这三种样品。

沥青主要由烷烃(平均相对分子质量在500~800之间)、芳香烃(平均相对分子质量在800~1000之间)、胶质(平均相对分子质量在1300~1800之间)、沥青质(是高度缩合的芳香烃,平均相对分子质量在数千到一万之间)等成分混合而成。

原料沥青的流变性较差,因此在要求严格的高等级公路中,普遍使用改性沥青,如目前国内外应用最广泛的聚合物改性沥青- SBS改性沥青,由于能同时改善沥青的高低温性能且价格便宜,在道路改性沥青中占有很大的份额。

其他的还有PE、EV A、SBR 改性沥青等。

沥青及改性沥青都是流变性相当复杂的混合体系,相应的流变测试方法众多,本文仅就AASHTO和SHRP中的研究方法做一简单介绍。

1993年,美国联邦高速公路管理局(FHWA)的美国国家公路和运输协会(AASHTO)制定了“国家战略性公路研究计划(Strategic Highway Research Program,简称SHRP)”,该计划的研究成果称为Superpave TM,提出了一个按照沥青的路用性能分级(PG分级)的沥青结合料规范,该规范是SHRP计划研究成果的精髓。

PG分级直接采用沥青路面所能承受的高温和低温所形成的温度差作为设计温度范围。

在PG性能分级规范中,用路面最高设计温度下的动态剪切流变试验(DSR)所测的抗车辙因子(G*/sinδ)表征沥青的高温性能,车辙因子G*/Sinδ表明胶浆抵抗流动变形的能力,G*/Sinδ值越大, 则沥青胶浆抵抗高温车辙的能力越强。

在AASHTO《美国各州公路工作者协会设计方法》设计TP5-98 (AASHTO TP5-98,现已更新为T315-08)中明确规定了动态剪切流变测量方法。

道路沥青老化机理及其影响因素

道路沥青老化机理及其影响因素

道路沥青老化机理及其影响因素摘要:目前国内大部分道路路面使用的都是沥青混凝土,传统的水泥路面已经逐渐被淘汰。

相比传统水泥路面来说,沥青混凝土路面的优势比较突出,不仅拥有更长的使用时间,而且在性能方面更为突出,维修养护更为简便,因此近几年的应用率相当高。

不过沥青混凝土路面并非没有任何缺陷,比如经常遇到的沥青老化问题,对道路的正常使用带来了很大困扰,因此对道路沥青老化的机理及其影响因素进行分析非常有必要。

关键词:沥青老化;沥青混凝土;日常养护;影响因素作为基础设施不可或缺的组成部分,国家近几年在道路交通方面投入了大量的资金和物力,原因在于道路交通直接影响着居民的日常生活,同时也影响着社会主义现代化发展以及国家整体的金融实力。

目前道路交通使用的材料主要为沥青混凝土,在应用过程中很有可能出现沥青老化的现象,一旦不重视,很有可能对道路的正常使用以及维护带来很大的影响。

因此针对道路沥青老化的机理、影响因素等进行探究意义重大,可确保道路交通的正常运行。

一、道路沥青老化的机理道路在应用过程中出现沥青老化之后,最常见的外在表现为针入度持续下滑,同时软化点也随之不断增加,伴随着老化现象的持续加重,粘度也将随之不断增加。

在沥青搅拌以及后续施工的过程中很容易出现短期老化的现象,其中最重要的阶段在于沥青的拌,在该环节针入度很可能随之降低,幅度甚至能达到80%。

后续在沥青摊铺的时候因为操作为高温,很容易导致沥青薄膜的持续老化,导致沥青的分子结构出现改变,自身将变得更加脆弱,硬度将随之增加,黏结性将随之出现下滑,最终出现裂纹。

沥青老化归根结底属于自养化的过程,在沥青老化前和老化后IR光谱的吸收率将无限明显的改变,在这个过程中高分子量成分的占据比例持续加大,分散度也将随之增加。

二、道路沥青老化的影响因素(一)热氧老化沥青出现老化的一大影响因素在于热氧老化,在该过程沥青与氧气之间将出现化学反应,在此基础上将生成一定数量的含氧基团。

关于沥青混合料的流动性

关于沥青混合料的流动性

关于沥青混合料的流动性关于沥青混合料的流动性引言:沥青混合料是由沥青、骨料和填料等组成的复合材料,广泛应用于道路铺设、修复和建设项目中。

沥青混合料的流动性是评估其可加工性和工作性能的重要指标之一。

在施工过程中,如果沥青混合料的流动性不足或过大,都会对道路质量产生负面影响。

准确评估和控制沥青混合料的流动性至关重要。

一、沥青混合料流动性的影响因素1. 沥青的特性:沥青的黏度和温度密切相关,黏度越高,流动性越差;温度越高,黏度越低,流动性越好。

不同级别的沥青具有不同的流动性特点,常温下的矿物沥青具有较低的流动性,而改性沥青具有较好的流动性。

2. 骨料的性质:骨料的形状、粒度和表面特性会对沥青混合料的流动性产生影响。

骨料的形状越圆润,流动性越好;骨料的粒度分布越均匀,流动性越好;骨料表面的吸附物含量越少,流动性越好。

3. 混合料的配合比例:沥青与骨料的配合比例影响了沥青混合料的流动性。

当沥青含量过低时,混合料的流动性会下降;而当沥青含量过高时,混合料的流动性会增加,但可能会导致沥青流失和沥青骨料剥离现象的发生。

二、评估沥青混合料流动性的方法1. 黏度测试:通过测量沥青的黏度来评估混合料的流动性。

常用的黏度测试方法有旋转粘度计和滚筒粘度计。

黏度值越小,混合料的流动性越好。

2. 流动度测试:流动度测试常用的方法是马歇尔流度试验、扫频流变仪测定等。

这些测试方法可以测量混合料在一定条件下的流动性,通过不同条件下的流动度测试,可以评估混合料的可加工性和工作表现。

3. 拌和试验:通过拌和试验来评估混合料的流动性,包括分散度、均匀度和稳定性等指标。

拌和试验模拟了实际施工中的条件,能够更准确地评估混合料的流动性。

三、控制沥青混合料流动性的方法1. 沥青的选择:根据不同的施工需求和气候条件,选择合适的沥青类型和级别。

在高温地区可以选择黏度较低的沥青,以提高混合料的流动性。

2. 骨料的优化:优化骨料的形状、粒度和表面特性,以提高混合料的流动性。

沥青流变性能研究

沥青流变性能研究

沥青材究提供参考。 1 试验设计
试验中选用常用的70#基质沥青和SBS改性 沥青作为研究样本,通过动态剪切流变仪对沥青 样品分别进行应力扫描和温度扫描,分析两种沥 青流变曲线结果。
(1) 应力扫描:沥青路面在使用期间会经受 不同等级荷载的作用,为了能够模拟受力情况, 试验中通过连续动态改变应力参数来实现对沥青 样品应力扫描流变试验,应力范围0.05 ~ 20 000 Pa,剪切频率lOrad/s,试验温度为60七,沥青 样品采用未经老化过的基质沥青和SBS改性沥 青。动态应力扫描试验中可根据采集到的复数剪 切模量G*和相位角参数tan 8来确定沥青的屈服 应力,并以此来评价材料粘弹性结构稳定性,屈 服应力越大,表征沥青发生永久变形的荷载条件 越高。
(2) 温度扫描:由于沥青对温度条件较为敏
收稿日期:2019-07-23o 作者简介:卢健,女(1985.7-),江苏六合人,工程师, 专科学历,目前在新型道路材料国家工程实验室从事道路材 料检测研究工作。
第6期
卢健.沥青流变性能研究
39
感,因此通过连续改变试验温度来分析沥青剪切 模量和相位角变化情况,考虑到实际工程中沥青 老化是长期存在的问题,因此在该试验中采用经 老化后的沥青作为试验样本,通过压力老化实验 PAV对沥青模拟长期老化,老化时间分别为5, 10, 20ho温度扫描范围为10〜60七。 2试验结果分析 2.1应力扫描试验结果分析
2019年12月
石油沥青 PETROLEUM ASPHALT
第33卷第6期
沥青流变性能研究
卢健
(苏交科集团股份有限公司,南京210017)
摘要:通过应力扫描、温度扫描两种控制模式下的流变试验对70#基质沥青、SBS改性 沥青流变性能进行研究分析,结果表明:应力扫描试验中,70#基质沥青流变指标随应力变 化存在平稳阶段和屈服阶段,在平稳阶段中沥青处于线性粘弹区间,屈服阶段复数模量G* 减小,相位角增大,抵抗塑性变形能力逐渐丧失;而SBS改性沥青G*先增大后减小,相位 角增大,流变指标始终处于不稳定状态,整体上存在屈服变化趋势。温度扫描试验中,70# 基质沥青G*随温度递减,相位角增大,表明沥青弹性成份比例在减小,抵抗变形能力变弱; 试验温度35 9后,老化20 h的基质沥青相位角变化平缓,说明经过模拟长期老化后沥青在 高温段的温度敏感性严重降低;老化后SBS改性沥青在10 ~ 35 P相位角逐渐增大,而在 35 ~ 60 9相位角变化趋于平缓,可见SBS改性剂在温度较高状态时沥青内部结构变得稳定, 高温性能具有显著的优势。

《沥青结合料流变性能与低温性能研究》范文

《沥青结合料流变性能与低温性能研究》范文

《沥青结合料流变性能与低温性能研究》篇一一、引言沥青结合料是道路工程中重要的材料之一,其性能的优劣直接关系到道路的使用寿命和行车安全。

流变性能和低温性能是沥青结合料性能的重要指标,对于道路工程的建设和维护具有重要意义。

因此,本文旨在研究沥青结合料的流变性能和低温性能,为道路工程提供更加科学、可靠的依据。

二、沥青结合料流变性能研究流变性能是指沥青结合料在受力作用下的变形和流动特性。

沥青结合料的流变性能对于道路的施工和使用过程中的稳定性、耐久性等方面有着重要的影响。

因此,研究沥青结合料的流变性能具有重要意义。

2.1 实验方法本文采用旋转流变仪对沥青结合料的流变性能进行测试。

通过改变温度和剪切速率等参数,观察沥青结合料的流变行为,并记录相关数据。

2.2 实验结果实验结果表明,沥青结合料的流变性能受温度和剪切速率的影响较大。

在高温下,沥青结合料的粘度降低,流动性增强;在低温下,沥青结合料的粘度增加,流动性减弱。

此外,剪切速率也会影响沥青结合料的流变性能,剪切速率越大,沥青结合料的流动性越强。

2.3 结果分析通过对实验结果的分析,可以得出沥青结合料的流变性能与其组成、结构等有关。

合理的配合设计和施工工艺可以有效提高沥青结合料的流变性能,从而保证道路的稳定性和耐久性。

三、沥青结合料低温性能研究低温性能是指沥青结合料在低温环境下的抗裂性、抗疲劳性等性能。

对于北方地区的道路工程,沥青结合料的低温性能尤为重要。

因此,研究沥青结合料的低温性能具有重要意义。

3.1 实验方法本文采用低温弯曲试验和低温疲劳试验等方法对沥青结合料的低温性能进行测试。

通过观察试件的开裂情况和疲劳寿命等指标,评估沥青结合料的低温性能。

3.2 实验结果实验结果表明,沥青结合料的低温性能受其组成、结构以及外部环境等因素的影响。

合理的配合设计和施工工艺可以有效提高沥青结合料的低温性能,从而保证道路在低温环境下的使用性能。

3.3 结果分析通过对实验结果的分析,可以得出沥青结合料的低温性能与其分子结构、化学成分等有关。

硬质沥青流变特性及其应用研究

硬质沥青流变特性及其应用研究

硬质沥青流变特性及其应用研究硬质沥青流变特性及其应用研究摘要:硬质沥青是一种在路面工程中广泛应用的材料,具有较好的稳定性和耐久性。

本文主要研究硬质沥青的流变特性及其在实际应用中的表现,以期为相关工程领域提供参考和指导。

引言硬质沥青是一种以烷基苯和热解沥青为主要原料的复合材料,经过一系列工艺处理和调整制成。

其具有高稳定性、低温施工特性和良好的耐久性,被广泛应用于路面工程。

为了更好地理解硬质沥青的性能和应用,研究其流变特性变得尤为重要。

一、硬质沥青的流变特性硬质沥青的流变特性主要是指随着应力作用的变化,其应变量和应力量的关系。

常用的流变特性参数有黏度、剪切速率和温度等。

1. 黏度在硬质沥青中,黏度是一个重要的流变特性参数。

黏度越大,表明沥青的粘度越高,相应的阻力越大。

硬质沥青的黏度与温度呈现负相关关系,随着温度的降低,其黏度呈指数增加。

这是因为硬质沥青的主要成分是烷基苯和热解沥青,低温下分子间的相互作用增强,导致黏度升高。

2. 剪切速率剪切速率是指硬质沥青在受到外力剪切时,单位时间内发生的变形速率。

通过研究不同剪切速率下的硬质沥青流变特性,可以了解其变形性能和应力分布情况。

实验表明,当剪切速率增大时,硬质沥青的应力呈非线性增加。

3. 温度温度是影响硬质沥青流变特性的另一个重要因素。

随着温度的升高,沥青分子的热运动增加,黏度减小,流动性增强。

硬质沥青的流变特性与温度呈现非线性关系,即随着温度的升高或降低,其流变特性发生显著的变化。

二、硬质沥青的应用研究硬质沥青的流变特性对其在实际应用中的性能表现具有重要影响,以下分别从路面质量、施工与维护以及减振降噪方面进行讨论。

1. 路面质量硬质沥青的适应性和稳定性是影响路面质量的重要因素。

研究发现,硬质沥青的流变特性与道路的负荷、温度和使用频次等因素密切相关。

良好的流变特性能够保证硬质沥青在高温、高负荷和频繁使用的情况下保持稳定,提高道路的耐久性和承载能力。

2. 施工与维护硬质沥青的流变特性对路面施工工艺和维护周期有着重要的影响。

道路沥青老化机理及其影响因素

道路沥青老化机理及其影响因素

道路沥青老化机理及其影响因素【摘要】简单分析沥青的老化机理,并且从热氧、水分、光照等不同影响因素的条件下分析了其对于沥青产生的影响。

还简述了沥青老化的预防措施。

【关键词】沥青老化;热氧老化;光氧老化;水分作用公路交通作为基础设施的一部分与人民的社会生活息息相关,也是衡量一个国家经济实力和现代化发展水平的重要因素之一,因此公路的使用质量也是至关重要的。

沥青路面的使用性能与沥青本身品质有着巨大的关系,而沥青加工使用过程中,在热氧,水分,光照等一系列因素的交互作用下发生内部分子结构与化学组分的变化,使沥青性能发生劣化这样的过程被称之为老化。

老化主要由氧化老化、挥发物的衰减、自然硬化和渗流硬化四种情况组成。

沥青老化严重影响道路使用寿命,对于沥青老化的研究对于道路的使用与维护都具有十分重大的意义。

1.沥青老化机理沥青老化主要表现为软化点升高,针入度下降,粘度随着老化时间增长而增长。

沥青在拌和施工阶段主要发生短期老化。

其中最主要的一个阶段就是拌和过程,针入度降低达80%。

摊铺过程中处于高温状态的沥青薄膜进一步发生老化,热氧反应过程中轻质组分不断发生挥发与吸收,分子结构发生触变导致位组硬化,使得沥青变硬变脆,粘结性下降产生裂纹。

沥青老化是一个自氧化的缓慢过程,老化前后分子中羰基官能团IR光谱吸收峰显著变化,随着老化温度的增高,这一变化愈发明显。

亚砜基能团的吸收峰变化却并不明显。

同时高分子量组分含量在老化沥青中增加,增大分散度,说明沥青分子间存在极性官能团之间的缔合作用。

稠和芳环和少量断侧链是沥青分子的主要组成成分,分子中含有的不饱和双键在老化之后就会消失。

沥青抗老化性不好主要是由于沥青分子中有较多的活性基团和易被氧化的双键。

2.热氧老化热氧老化是沥青老化最主要的原因之一,沥青与氧发生反应生成含氧基团。

而沥青自氧化的过程与温度高低是紧密相关的,随着温度的升高吸氧量也上升,在不同氧分压的条件下,氧分压较高则吸氧量也相应增多。

沥青路面流变产生车辙的原因分析

沥青路面流变产生车辙的原因分析

沥青路面流变产生车辙的原因分析摘要:流变【rheology】指材料的应力、应变随时间变化而变化的现象。

沥青路面【asphalt pavement】指在基层上铺筑以沥青为胶凝材料的混合料经压实成型的路面。

车辙是目前沥青路面最常见的病害之一。

本文重点介绍了沥青路面流变而引起车辙的原因及影响。

abstract: rheology means the changes of material stress and strain with time. asphalt pavement means the compacted mixture with asphalt as binding material. the rut is the common disease of asphalt pavement. the paper focuses on the cause of the asphalt pavement rheology and produce ruts and influence.关键词:沥青路面;流变;车辙key words: asphalt pavement;rheology;rut中图分类号:u415 文献标识码:a 文章编号:1006-4311(2013)11-0098-02————————————作者简介:姜允庆(1976-),男,安徽颍上人,合肥工业大学,建筑与土木工程工程硕士,研究方向为道路与桥梁工程施工与养护。

0 引言流变是指材料的应力、应变随时间变化而变化的现象。

沥青路面指铺筑沥青面层结构的路面。

车辙是目前沥青路面最常见的病害之一,减轻甚至控制车辙产生,对提高沥青路面的寿命起着至关重要的作用。

下面通过对沥青路面流变而引起车辙的原因及影响进行分析,以期能在施工及日常养护期间有针对性的采取措施,从而减轻因沥青路面流变而引起的车辙。

1 交通条件交通条件是车辙深度的重要因素之一,主要影响因素有:交通流量、车辆载荷、行驶速度、轮迹集中程度等。

SBS改性沥青流变性能影响因素探析

SBS改性沥青流变性能影响因素探析
Q4 Q5 Q6 Q7 7 0号 A级 指 标
表 1 不 同基 质 沥青 的物 理性 能及 化 学 组成
Q1 Q2 Q3
软化点/ ℃
1 O℃延 度 / e a r
粘度( 6 0℃) / ( P a・s )
R T后 l O℃延 度 / c m RT 后 针 入 度 比( 2 5℃ ) /
2 0 1 3年 第 6期
1 . 2 S B S改性 沥青 的制备 将 基质 沥青加 热到 1 7 0 ~1 9 0℃ , 在搅拌 中按 计量加 入 S B S和 稳 定 剂 , 保 温溶胀 2 0 mi n 。在 1 7 0 ~1 9 0℃下将 S B S改 性沥青 高速 剪切分 散 , 然
项 g l
针入度( 2 5℃ ) / o . 1 mm
稳定 性 主要取 决 于基质 沥青 的组 分 , 基 于此 , 本文 探 索 的是基 质 沥 青 对 S B S改 性 沥 青 流 变 性 能 的 依 存关 系 。此 外 S B S改 性 沥 青 的流 变 性 能 的影 响 因素有 稳 定 剂 、 增容剂 、 S B S 、 各 种 添 加 剂 的计 量 等【 3 ] 。因 此 , 通 过研 究 沥 青 种类 、 S B S掺 量 与 P P A掺 量对 S B S改性 沥青 DS R值 的不 同影 响来 探讨 这些 因素 对沥 青 的作用成 因 。
CJ
蜡 含量/ 沥青质/
四 组 分 霎
胶质/ 原样 DS R( 6 4℃) / k P a RT 后 DS R( 6 4℃ ) / k P a
收 稿 日期 : 2 0 1 3 — 0 7 ~ 2 3
8 4
范春华等 : S B S改 性 沥 青 流 变 性 能 影 响 因 素 探 析

沥青流变性能影响因素

沥青流变性能影响因素

沥青流变性能影响因素沥青的流变性能是指沥青在不同温度和剪切应力下的变形特性。

测定沥青的流变性能对于路面设计和施工特别紧要。

通过测量沥青的黏度、弹性模量、流变指数等参数,我们可以了解沥青在不同温度和载荷条件下的变形行为和流动性能。

这些数据可以帮忙工程师选择适当的沥青类型和配方,以确保路面具有良好的抗变形性能、耐久性和驻车行驶舒适性。

此外,测定沥青的流变性能还有助于评估添加剂的效果,优化路面材料的性能,并确保道路的安全性和牢靠性。

影响因素影响沥青流变性能的因素有许多,下面是一些重要的影响因素:温度:温度是影响沥青流变性能最紧要的因素之一、随着温度的上升,沥青的黏度会降低,流动性增添。

在较低温度下,沥青的黏度较高,流动性较差,而在较高温度下,沥青的黏度较低,流动性较好。

剪切速率:剪切速率是指施加在沥青上的剪切应力的速率。

剪切速率的变动会影响沥青的黏度和流动性。

通常情况下,较高的剪切速率会导致沥青黏度的增添,而较低的剪切速率则会使沥青黏度降低。

添加剂:添加剂可以更改沥青的流变性能。

例如,聚合物添加剂可以增添沥青的弹性模量和抗剪强度,改善其耐久性。

而改性剂可以更改沥青的温度敏感性,使其在更宽的温度范围内保持合适的流变性能。

沥青成分:沥青的成分也会对其流变性能产生影响。

不同来源和加工方法的沥青具有不同的化学成分和分子结构,从而导致不同的流变性能。

例如,含有较高含量的芳烃类化合物的沥青通常具有较高的黏度和较低的流动性。

载荷:沥青在实际应用中承受的载荷也会对其流变性能造成影响。

较大的应力和变形会导致沥青的变形行为发生更改,从而影响其流变性能。

这些因素相互作用,共同决议了沥青的流变性能。

在工程实践中,需要依据实在的需求和应用环境来选择合适的沥青类型和添加剂,以实现所需的流变性能。

如何检测?流变仪是用于测量沥青的流变性能的常用仪器之一、流变仪可以供给更全面的流变性能数据,而且能够模拟沥青在不同应变速率下的行为。

流变仪的工作原理是施加一个恒定的剪切应力或变形速率,然后测量沥青的应力响应和变形特性。

《沥青结合料流变性能与低温性能研究》范文

《沥青结合料流变性能与低温性能研究》范文

《沥青结合料流变性能与低温性能研究》篇一摘要随着交通建设与发展的持续深入,沥青结合料作为道路建设的主要材料,其流变性能与低温性能的重要性愈发凸显。

本文着重研究沥青结合料的流变特性及其低温抗裂性,为提升道路工程材料性能提供理论依据和实验支持。

一、引言沥青结合料因其良好的粘结性、耐久性和施工性能,在道路建设中广泛应用。

然而,沥青结合料的流变性能与低温性能对其使用寿命及路面的服务水平有着显著影响。

因此,深入研究其流变和低温性能的内在规律及影响因素,对指导工程实践具有重要意义。

二、流变性能研究2.1 流变性能概念流变性能指的是材料在受到外力作用时,其内部结构发生变化并产生流动的特性。

对于沥青结合料而言,其流变性能主要表现在温度、剪切速率和剪切应力之间的关系上。

2.2 研究方法沥青结合料的流变性能研究通常采用流变实验设备,如旋转流变仪等。

通过设定不同的温度和剪切速率,测定沥青结合料的流变行为,进而分析其流变特性。

2.3 影响流变性能的因素沥青结合料的流变性能受多种因素影响,包括温度、化学成分、添加剂等。

其中,温度是影响流变性能的主要因素。

一般来说,温度升高会导致沥青结合料的粘度降低,流变性增强。

三、低温性能研究3.1 低温性能概念低温性能是指材料在低温环境下抵抗开裂的能力。

对于沥青结合料而言,其低温抗裂性直接关系到路面的耐久性和使用性能。

3.2 研究方法低温性能的研究通常采用低温弯曲试验、直接拉伸试验等方法。

通过测定沥青结合料在低温下的抗裂强度和破坏模式,来评价其低温抗裂性。

3.3 影响低温性能的因素沥青结合料的低温抗裂性受其化学组成、胶体结构、添加剂等因素的影响。

此外,环境因素如温度变化速率和湿度等也会对其产生影响。

四、研究现状与展望目前,国内外学者在沥青结合料的流变性能与低温性能方面进行了大量研究,取得了一系列成果。

然而,仍存在一些亟待解决的问题,如如何进一步提高沥青结合料的耐久性和抗裂性等。

未来研究可关注新型沥青结合料的研究与开发,以及通过纳米技术等手段改善其性能。

沥青胶浆粘度及流变特性的影响因素研究

沥青胶浆粘度及流变特性的影响因素研究

Research on Viscosity and Rheological Properties of Asphalt Mortar
ZHANG Hong1,2, , LIU Xin3 , QIAO Zhi2
1摇 College of Transportation, Inner Mongolia University, Huhehot 010070 2摇 Research Institute of Integrated Transportation Science of Inner Mongolia,Huhehot 010020 3摇 Road and Bridge Design Institute, Wisdri Urban Construction Engineering & Research Incorporation Limited, Wuhan 430212
选用 AS鄄70#基质沥青、SBS 改性沥青与闪长岩、石灰岩两种矿粉,制备六种类型五种粉胶比的沥青胶浆,通过室内试验,测试沥青种类、矿物种 类、粉胶比、温度对沥青胶浆粘度的影响,以及不同温度、剪切速率下沥青胶浆的流变特性。 研究结果表明:相比于石灰岩矿粉,含闪长岩矿粉的沥青 胶浆粘度更大,且同等条件下,改性沥青胶浆的粘度变化比基质沥青胶浆更快。 沥青胶浆粘鄄温变化呈现半对数函数关系,不同粉胶比的同种沥青粘鄄 温敏感性基本相同,当温度较低时,沥青胶浆的粘度随粉胶比变化显著,粉胶比越大胶浆粘度越大。 G* / sin啄 值随温度的变化呈现指数关系,当温度 达到 70 益时沥青胶浆失去使用功能;不同的剪切速率对基质沥青胶浆粘度的影响不明显,而改性沥青胶浆随剪切速率的增大而逐渐减小。 关键词摇 摇 沥青胶浆摇 粘度摇 流变摇 粉胶比 中图分类号:U414摇 摇 文献标识码:A

浅析沥青流变性及其影响因素

浅析沥青流变性及其影响因素

浅析沥青流变性及其影响因素在高速公路建设如火如荼的今天,沥青路面里程与日俱增,沥青在高速公路的路面使用性能、服务寿命中起着举足轻重的作用。

沥青是一种粘弹性物质,具有一定的流变性质,尤其是在高温季节,加之行车荷载的作用,沥青的流变性对沥青路面的性能具有重大影响。

抗流变性能差的沥青路面将很容易形成车辙、推移等病害,严重缩短高速公路的使用寿命。

2沥青及改性沥青的流变性2.1沥青流变性沥青具有强烈依赖温度的流变性能,其流变性受沥青各个组分(饱和分、芳香分、胶质、沥青质)之间物理—化学相互作用的制约。

饱和分主要由正构烷烃、异构烷烃和环烷烃组成,其平均相对分子质量在500~800之间,芳香分主要是一些带环烷和长链烷基的芳香烃,平均相对分子质量在800~1000之间,胶质也称极性芳烃,平均相对分子质量在1300~1800之间,沥青质是沥青胶体体系的核心,平均相对分子质量在数千到一万之间,是高度缩合的芳香烃。

沥青中高分子量的成分比重越大,则流变性越差。

2.2 改性沥青流变性SBS改性沥青是目前国内外应用最广泛的聚合物改性沥青,由于能同时改善沥青的高低温性能且价格便宜,因此在道路改性沥青中占有很大的份额。

但SBS 改性沥青在流变性质方面存在非常复杂的变化,其粘度和软化点的变化幅度较大,这种现象在其它改性沥青(如PE、EVA、SBR改性沥青)中很少见。

对其中一些现象国外已有所报道,但并未作深入研究,由此导致了许多不同的观点,阻碍了对SBS改性沥青的深入研究和正确评价。

改性沥青的流变性具有两个显著特点,一是变化复杂,二是影响因素众多。

(1)SBS改性沥青流变性质的复杂变化SBS改性沥青的流变性质易受到各种因素的影响,如基质沥青、改性剂种类、改性剂掺量(为改性剂质量与沥青质量之比)、SBS的性质、改性沥青制作的混合时间、温度及存贮过程等,并且这些因素对改性沥青的软化点会产生20~30℃的影响,而这些因素对其它聚合物改性沥青软化点的影响则要小得多,基本在5℃以下,一般不超过10℃。

《2024年沥青结合料流变性能与低温性能研究》范文

《2024年沥青结合料流变性能与低温性能研究》范文

《沥青结合料流变性能与低温性能研究》篇一一、引言随着交通工程的发展,道路建设对于材料性能的要求日益提高。

沥青结合料作为道路建设中的重要材料,其流变性能与低温性能对于道路的使用性能、耐久性及安全性具有重要影响。

因此,对沥青结合料的流变性能与低温性能进行研究具有重要的现实意义和应用价值。

本文将通过实验分析的方法,探讨沥青结合料的流变性能及低温性能的特点与规律,以期为道路建设提供科学依据。

二、流变性能研究1. 流变性能概述流变性能是指材料在受力作用下的变形和流动特性。

对于沥青结合料而言,其流变性能主要表现在温度、剪切速率等因素对其变形和流动的影响。

流变性能的好坏直接影响到沥青混合料的施工性能和使用性能。

2. 实验方法本文采用动态剪切流变仪(DSR)对沥青结合料的流变性能进行测试。

通过改变温度和剪切速率,得到沥青结合料的流变曲线,从而分析其流变性能。

3. 结果分析通过实验测试,我们得到沥青结合料在不同温度和剪切速率下的流变曲线。

结果表明,随着温度的升高,沥青结合料的流动性增强,粘度降低;而随着剪切速率的增加,沥青结合料的变形能力增强。

此外,我们还发现沥青结合料的流变性能与其组成成分、结构等密切相关。

三、低温性能研究1. 低温性能概述低温性能是指材料在低温环境下的性能表现。

对于沥青结合料而言,其低温性能主要表现在抗裂性、抗疲劳性等方面。

沥青结合料的低温性能对于道路的使用寿命和安全性具有重要影响。

2. 实验方法本文采用低温弯曲试验和低温疲劳试验对沥青结合料的低温性能进行测试。

通过观察试件在低温环境下的裂缝扩展情况和疲劳破坏情况,评估沥青结合料的低温性能。

3. 结果分析实验结果表明,沥青结合料的低温性能与其组成成分、结构以及施工工艺等因素密切相关。

在低温环境下,沥青结合料的抗裂性和抗疲劳性会受到一定影响。

通过优化沥青结合料的组成和施工工艺,可以提高其低温性能,从而提高道路的使用寿命和安全性。

四、结论与展望通过对沥青结合料的流变性能与低温性能进行研究,我们得出以下结论:1. 沥青结合料的流变性能受温度和剪切速率的影响较大,其流变性能与组成成分、结构等密切相关。

浅析改性沥青混凝土流变性能的影响因素

浅析改性沥青混凝土流变性能的影响因素

浅析改性沥青混凝土流变性能的影响因素所谓的SBS改性沥青,就是以基质沥青为原料,加入一定比例的SBS改性剂,通过剪切、搅拌等方法使SBS均匀地分散于沥青中,同时,加入一定比例的专属稳定剂,形成SBS共混材料,利用SBS良好的物理性能对沥青做改性处理。

目前,我国大部分公路都应用了SBS改性沥青混凝土,因此,对SBS改性沥青混凝土流变性能影响因素进行试验研究对沥青路面的施工使用尤为重要。

本文就SBS改性沥青混凝土流变性能影响因素进行了试验研究,以期能为有关方面的需要提供参考。

1 实验部分1.1 主要仪器与原材料(1)主要仪器。

SYD-2806E全自动沥青软化点试验器、SYD-4508F沥青延伸度试验器、SYD-2801F针入度试验器、SYD-0601沥青旋转薄膜烘箱;GeminiIIAOS高级动态剪切流变仪。

(2)原材料基质。

沥青(Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7)的主要物理性能和化学组分见表1;SBS(YH791线型,燕化4303星型);稳定剂(国创自主研发);多聚磷酸(简称PPA,含量大于84%)。

1.2 SBS改性瀝青的制备将基质沥青加热到170~190℃,在搅拌中按计量加入SBS和稳定剂,保温溶胀20min。

在170~190℃下将SBS改性沥青高速剪切分散,然后于相同温度下搅拌发育制得改性沥青。

若需添加PPA改性时,在基质沥青中加入计量的PPA,再进行上述SBS的改性。

1.3 沥青性能评价沥青软化点、针入度、延度、老化延度、离析的物理性能检测指标:参照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》标准试验方法进行。

采用Brookfield旋转粘度仪检测改性沥青的高温流动性。

采用动态剪切流变仪(DSR)来测量沥青的高温流变性能,此法主要对旋转薄膜烘箱老化试验后沥青在58,64,70,76,82℃系列温度下的DSR性能指标进行测试。

G*/sinδ为车辙因子(某温度车辙因子不小于2.2h,为沥青满足该温度的PG等级),可用来描述沥青的抗车辙能力,其值越大,高温流动变形越小,抗车辙能力越强。

沥青材料流变学

沥青材料流变学

沥青路面车辙现象
5.3.4 沥青路面开裂现象
沥青路面车辙现象
松弛模量
60℃高粘度沥青路用性能评价.
一般情况下,研究沥青都采用第二种途径。
应力随时间增加而减小。
沥青路面开裂现象
沥青路面的低温开裂问题是道路工程中的一个难题,沥青路面使用的沥青混合料具有应力松弛能力,降温时其面层由于收缩变形产生
在黏弹性固体的应力松弛中, 的温度应力逐渐松弛,使得沥青路面能够在不设收缩缝的情况下正常工作而不至于发生开裂。
研究沥青的高温车辙和低温开裂问题必须研究沥青的蠕 变性能和应力松弛性能。同样,蠕变和应力松弛也是沥青 材料粘弹性力学领域中研究的基本力学现象。
蠕变:恒定温度下,固体材料在 保持应力不变的条件下,应变随 时间延长而增加的现象(蠕变曲 线如图1)。
图1
应力松弛:在恒定的应变条件下 ,应力随时间延长而减小(松弛 曲线如图2)。
它包括材料的,塑性因、此弹性松、粘弛性弹、形性变等模内量容,是并将时应间力、的应变函、数时间、温度、分子结构、界面性质等因素对材料力学性质的影响作
为研究对象。
。 在我国,夏季沥青路面的温度可达50~70℃,,粘度大的沥青说明在载荷作用下产生
较针小入的 度剪愈切大变表形示,沥弹青性愈恢软复,性即能稠好度,愈残小留;的永久塑性变形小,这就是抗车辙能力的本粘质弹(性刘忠固信体. 应力松弛曲线
沥青与沥青混合料之间的结构相关特性
5-3 沥青混合料的流变性质评价指标
5.3.1 收缩
沥青路面开裂的一个重要因素就是沥青的收缩因其应力集中, 当沥青(沥青混合料)的收缩变形大于沥青(沥青混合料)自身的 松弛应变,或累积的温度应力大于沥青的粘接强度,沥青路面就会 开裂。因此,测定沥青(沥青混合料)的收缩系数,可用作为评价 沥青(沥青混合料)的抗开裂能力。

沥青及沥青混合料的流变性能

沥青及沥青混合料的流变性能

沥青及沥青混合料的流变性能摘要:分析沥青及沥青混合料高温和低温条件下的流变性能及其反映参数。

高温条件下,通过试验测试沥青胶结料的粘度、车辙因子,蠕变模型参数,与60℃车辙试验动稳定度做对比。

低温条件下,用0℃表观粘度和由各温度下沥青实测粘度计算的粘温指数评价沥青低温条件下的感温性。

关键词:流变性;车辙;蠕变;裂缝1 引言沥青是典型的粘弹性材料,沥青的使用性能与其流变特性有着直接的关系。

随着我我国高等级路面的不断修筑,沥青与沥青混合料作为一种非常重要的土工材料被广泛应用于道路路面,有关其流变性能的研究也在世界各地展开。

研究表明,沥青和沥青混合料具有相同的粘弹性性质,正确认识沥青和沥青混合料流变特性,有助于解决一些路面材料的力学问题、提供一套更好的路面设计理论,从而设计出更为实用的路面结构。

沥青在高温情况下的流变性能为提高沥青路面的高温抗变形能力,各种聚合物改性沥青在高等级公路上已被广泛采用。

本文采用Brookfield粘度计和动态剪切流变仪(DSR)对不同类型的沥青胶结料,通过旋转粘度试验、动态剪切流变试验与蠕变试验等三种流变测试方法,测试了粘度、车辙因子与蠕变模型参数等反映沥青流变性能的参数,并结合混合料高温车辙试验结果,分析几种高温流变参数的适用性。

2.1 粘度试验Brookfield粘度计用于测量沥青的高温粘度。

对照混合料的高温车辙试验结果,发现沥青粘度值较为准确地反映了混合料的高温性能,粘度值大小排序情况和车辙试验动稳定度的结果较为一致。

但是由于粘度试验测试方法与沥青使用过程中的受力状况不同,无法通过粘度试验描述沥青的流变行为特征。

另外,由于旋转粘度仪测试设备的限制,有相当部分的改性沥青粘度值超过仪器的量程范围,从而无法得到准确的粘度测试结果。

我国规范中评价沥青混合料高温性能的指标为车辙试验的动稳定度。

本文采用60℃车辙试验作为室内评价沥青混合料高温性能的依据。

2.2 动态剪切流变试验美国SHRP计划在沥青混合料路用性能规范中提出采用动态剪切流变仪(DSR),以车辙因子作为评价指标,反映沥青的永久变形性能。

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在高速公路建设如火如荼的今天,沥青路面里程与日俱增,沥青在高速公路的路面使用性能、服务寿命中起着举足轻重的作用。

沥青是一种粘弹性物质,具有一定的流变性质,尤其是在高温季节,加之行车荷载的作用,沥青的流变性对沥青路面的性能具有重大影响。

抗流变性能差的沥青路面将很容易形成车辙、推移等病害,严重缩短高速公路的使用寿命。

2沥青及改性沥青的流变性
2.1沥青流变性
沥青具有强烈依赖温度的流变性能,其流变性受沥青各个组分(饱和分、芳香分、胶质、沥青质)之间物理一化学相互作用的制约。

饱和分主要由正构烷烃、异构烷烃和环烷烃组成,其平均相对分子质量在500〜800之间,芳香分主要是一些带环烷和长链烷基的芳香烃,平均相对分子质量在800〜1000之间,胶质也称极性芳烃,平均相对分子质量在1300〜1800之间,沥青质是沥青胶体体系的核心,平均相对分子质量在数千到一万之间,是高度缩合的芳香烃。

沥青中高分子量的成分比重越大,则流变性越差。

2.2改性沥青流变性
SBS改性沥青是目前国内外应用最广泛的聚合物改性沥青,由于能同时改善
沥青的高低温性能且价格便宜,因此在道路改性沥青中占有很大的份额。

但SBS 改性沥青在流变性质方面存在非常复杂的变化,其粘度和软化点的变化幅度较大,这种现象在其它改性沥青(如PE、EVA、SBR改性沥青)中很少见。

对其中一些现象国外已有所报道,但并未作深入研究,由此导致了许多不同的观点,阻碍了对SBS改性沥青的深入研究和正确评价。

改性沥青的流变性具有两个显著特点,一是变化复杂,二是影响因素众多。

(1)SBS改性沥青流变性质的复杂变化
SBS改性沥青的流变性质易受到各种因素的影响,如基质沥青、改性剂种类、改性剂掺量(为改性剂质量与沥青质量之比)、SBS的性质、改性沥青制作的混合时间、温度及存贮过程等,并且这些因素对改性沥青的软化点会产生20〜30C
的影响,而这些因素对其它聚合物改性沥青软化点的影响则要小得多,基本在5C以下,一般不超过10C。

通过试验发现,SBS改性沥青的软化点的复杂变化主要有以下现象:
① 改性沥青的软化点提高程度随 SBS 掺量增加呈现加速上升的趋势,如图1 所示。

从图中可以看出,掺量从 3%增加到5%时,软化点的上升比较平稳,基 本呈线性关系;掺量从5%增加到7%时,软化点迅速上升,5%可看作软化点转 变的拐点。

② 不同种类的SBS 对沥青的流变性质的改变相差很大。

将线型 SBS 与星型 SBS 在完全相同的条件下制成改性沥青(掺量为5%),线型SBS 改性沥青的软化 点为59C ,而星型SBS 改性沥青的软化点则高达95C 。

③ 同一种改性沥青在不同时间显现出完全不同的流变性质, 这包括:经过不
同的混合时间后其流变性质变化相差很大,如将5%的SBS 掺入沥青中后,混合 时间t 对软化点的影响如图2所示。

从图中可以看出,改性沥青随着混合时间的 增加,虽然软化点开始会从48C 升到最高95E ,但随着混合时间的继续增加时, 软化点又会降低到66C ,并无明显规律。

(2) SBS 改性沥青流变性质的主要影响因素 SBS 改性沥青的流变性质受多种因素影响,变化幅度较大。

除了基质沥青和
改性剂原材料本身的性质之外,根据其本质是结构决定物质的力学性能, 因此聚 合物相在改性沥青中的形态与结构将对改性沥青的流变性质起决定作用, 主要影 响因素有三⑴。

① 聚合物相在改性沥青中所占的面积百分率。

聚合物所占的面积百分率大, 则相应的改性沥青软化点高,反之亦然。

② 聚合物相在改性沥青中的粒径大小。

粒径大的软化点高,粒径小的软化点 低。

③ 聚合物相在改性沥青中的形状。

相关显微研究表明,经过高温剪切后, 星型SBS 在沥青中的分布基本为条形结构,而线型SBS 在沥青中的分布基本为球 形结构,由此造成星型SBS 普遍比线型SBS 改性沥青的软化点高很多。

S 1 SBS 揍量对软化点的影响
S 2混合时间对软化点的影响
此外,沥青作为典型的粘弹性体,温度对其流变性影响巨大,随着温度的升高,沥青由弹性体向牛顿流体转变,粘度急剧下降,经试验证明,粘度与温度呈双曲线关系,粘度的双对数与温度对数呈负线性关系,SBS改性沥青的粘温关系
据如图3所示。

沙(cP)
gin gsg ,口t□口白口口
lg (T+273U3)
3沥青混合料的流变性
沥青混合料是沥青和石料的混合材料,沥青是一种均质的粘弹性材料,而沥青混合料是一种颗粒性的粘弹性材料。

二者的力学特性既存在一些相似性,又有许多差异性。

(1)均质性和颗粒性
一般说来,所有的颗粒性材料在宏观上都具有这样三个特征[2]:①材料由许
多颗粒组成;②颗粒的自身强度远大于其联结强度;③在外力作用下,颗粒间发生相互错位移动,并存在内部摩擦。

例如,土壤颗粒、就属于颗粒性材料。

而在沥青混合料中,由沥青薄膜包裹着的粒料构成混合料的主骨架。

因此,沥青混合料的物理结构从总体上看是松散的,可以认为它是一种典型的颗粒性材料。

相反,在纯沥青材料中不存在宏观意义上的颗粒和内摩擦,只有当沥青分子
(或原子)克服了内部引力时,才会发生剪切变形。

因此从宏观上来说,沥青材料属于非颗粒性材料,而从它的结构组成来说,它是一种均质性材料。

事实上,根据材料的结构组成和宏观孔隙率,公路建设的所有土工材料可分为三类:①均质性材料(如钢铁、沥青);②水硬性材料(如水泥混凝土);③颗粒性材料(如土、沥青混合料)。

由此可见,沥青和沥青混合料分属于
两种不同的类别,依次分别代表了土工材料的均质性和颗粒性。

(2)粘弹性特征
沥青混合料被认为是一种典型的颗粒性材料,它的颗粒骨架空隙被具有粘弹性的沥青浆体不完全填充。

在通常的工作条件下,这种混合料的流变特性也表现为粘弹性,并具有这样两个根本特征:①它的力学特性与激励时间(如应变速率£,频率f)和实验温度密切相关;②具有十分明显的蠕变和松弛现象。

也就是说,如果材料符合上述两个特征,就可以认为这种材料具有粘弹性。

沥青和沥青混合料是典型的粘弹塑性材料,具有明显的时温等效效应,其弹性模量、抗压强度随着应变速率的增大而增大,随着实验温度的降低而增大。

另一方面,蠕变和松弛实验现象也是粘弹性材料非常重要的流变特征。

大量的实验研究已经证实,沥青和沥青混合料表现出完全相同的蠕变和松弛现象。

⑶流变模型研究
研究认识沥青和沥青混合料粘弹性的另一种方法就是建立流变模型。

对于沥青材
料,传统上均采用伯格斯模型(Burgers' model)来分析其流变特性,模型构成如图4所示。

K1
图4伯格斯模型,
对于沥青混合料,扈惠敏等[3-4]利用伯格斯模型和Hook- Jeeves的模式搜索法进行了大量的数值模拟,效果良好。

模拟结果与加卸载循环时的实验数据非常接近,这说明伯格斯模型也能有效地反映沥青混合料的粘弹性。

同时也表明,沥青和沥青混合料不仅具有相同的粘弹实验特性,而且具有相同的流变分析模型。

通过对沥青和沥青混合料的材料特性和流变特性进行比较研究,首先可以发现它们二者之间存在许多相似性,如相同的粘弹性实验特性和相同的流变分析模
型。

其次,它们之间唯一的差异性在于材料的结构组成不同,沥青属于均质性材料,沥青混合料属于颗粒性材料。

4结论
通过对沥青及沥青混合料流变性质的比较研究,得出主要结论如下:
⑴沥青的流变性质主要受其构成组分的影响,改性沥青的流变性质则与原材料属性、改性剂掺量、聚合物相粒径和形状、与沥青的混合时间、温度及存贮过程等因素相关。

⑵SBS改性沥青软化点提高程度随SBS掺量增加呈现加速上升的趋势,5% 为曲线拐点。

⑶SBS改性沥青粘度的双对数与温度对数呈负线性关系。

⑷沥青混合料和沥青具有相同的粘弹性和流变性,区别在于材料的结构组成不同,沥青属于均质性材料,沥青混合料属于颗粒性材料。

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