基本原理动态剪切仪

沥青路面以其优越的路用性能得到全世界范围内的推广应用．但是近年来，高等级沥青路面在使用早期就出现诸如网裂、剥落和松散等病害并逐步扩展，严重影响行车质量和效益．沥青路面的早期破坏除了设计、施工等方面的原因外，还与沥青的老化密切相关．沥青路面在使用过程中，表层沥青老化后产生脆性，劲度大大增加，破坏应变变小，在冬天容易产生温缩裂缝，导致路面开裂．沥青老化后导致沥青路面的抗疲劳性能下降，路面产生疲劳裂缝．因此研究沥青的抗老化性能，对提高沥青路面使用质量有重的现实意义

1.基本理论

动态剪切流变仪（Dynamic Shear Rheometer，简称DSR，如图1所示）通过给沥青试样施加一个正弦变化的交变应力，产生一个正弦交变应变力，而这两个应力是有相位差的。由试验数据得出复数剪切模量*

G，相位角δ。*G即最大剪应力与最大剪应变的比值，是总阻力的表征，它包括实数轴分量'G及虚数轴分量''G，其中：'G称为动力弹性模量，即弹性部分，反映沥青变形过程中储存的能量；''G称为损失弹性模量，即粘性部分，相当于动粘度η产生的损失弹性模量，反映沥青在变形过程中由于内部摩擦产生的以热的形式散失的能量。相位角δ是由于材料粘性成分的影响，对材料输入正弦应力与产生的正弦应变响应不同步，滞后一定相位角产生的，是沥青结合料的弹性与粘性的成分比例指标。

图1动态剪切试验基本原理

Fig.1 Principle of operation of DSR

粘温指数VTS指的是能够表征粘度η与温度t的关系的一个参数。其中粘度η可以通过DSR试验数据中的*G、δ及加载频率ω通过式（1）求得：

4.86281(

)sin G ηωδ*= （1） 其中：*G —复数剪切模量；ω—加载频率；δ—相位角。

换算得到粘度后，有四种方法构建粘度-温度坐标系来求得VTS 。纵坐标都取lgη的对数坐标，横坐标分别为摄氏温度坐标、摄氏温度的对数坐标、兰金式温度的对数坐标、开式温度的对数坐标。

摄氏温标： 1212

lg(lg )lg(lg )VTS t t ηη-=- （2） 1212lg(lg )lg(lg )lg lg VTS t t ηη-=

- （3） 兰金氏温标： 12,1,2

lg(lg )lg(lg )lg g R R VTS T l T ηη-=- （4） 开氏温标： 12,1,2lg(lg )lg(lg )lg lg K K VTS T T ηη-=

- （5） 其中：VTS —粘温指数；η1，η2—相邻温度对应粘度；t —摄氏温度；R T —兰金氏

温度，R T =1.8t +491.67；K T —开氏温度，K T =t +273.13。