沥青材料感温性.
沥青的性能指标
如：C25，5=100 表示：试验温度25℃，
流孔直径5mm，
时间100s。
按上述方法，在相同温度和 相同流孔条件下，流出时间 越长表示沥青粘度越大。
标准粘度计测定液体沥青示意图
第二节 沥青的低温性能
1.延性
a.定义：沥青的延性是指当其受到外力的拉伸作用时，所能承 受的塑性变形的总能力，是沥青的内聚力的衡量，通常是用 延度作为条件延性指标来表征。
b.毛细管法 条件：严密控温 温度135度
真空毛细管粘度仪试验示意图
（2）条件粘度测定方法 a.针入度法 定义：在规定温度条件 下，以规定质量的标准 针经过规定时间贯入沥 青试样的深度，以0.1mm 为单位。
针入度法测定粘稠沥青针入度示意图
表示方式 PT,m,t
如：P25,100,5=60 表示：试验温度25℃ 荷 载质量100g 历时5s 贯入 沥青深度6mm
沥青粘度的测定方法 绝对粘度测定方法
相对粘度测定方法 ① 标准粘度计法CT,d ——单位 s ② 针入度法PT,m,t ——单位0.1mm ③ 软化点TR&B ——单位℃
2.沥青的低温性能
技术指标：延度D——单位cm，反映沥青的塑性。
脆点T ——单位℃，反映沥青低温变形能力。
3.沥青的感温性能
技术指标：感温性系数A
（1）水煮法试验（13.2mm以上）
（2）浸水法试验（9.5至13.2mm）
（3）净吸附法试验
（4）示踪盐法和光电分光光度法试验
水煮法试样
沥青路面坑洞
3.损坏机理分析
动水压力导致雨水进 入路面，并积聚于层 底，由于交通荷载的 反复作用导致沥青与 集料发生剥离。
4.沥青粘附性的改善
（1）在沥青中添加抗脱落剂 （2）在拌制沥青混合料是添加消石灰或水泥 （3）选用碱性石料 （4）保证石料表面的清洁度
沥青的性能指标
η
=
γ
•
ν
=
ρ
（2）非牛顿液体→沥青的表观粘度 非牛顿液体→ 表观粘度： 表观粘度： C－复合流动系数
应力与剪应变速率的关系示意图
η =
τ γ
•
η
*
=
τ γ
• c
C－复合流动系数 －
（3）动力粘度和运动粘度
当沥青受到简单剪切变形时， 当沥青受到简单剪切变形时，沥青在高温时表现为牛顿流状 态，按牛顿粘度公式表征沥青层抵抗移动的抗力得
沥青的安全性、溶解度、 第七节 沥青的安全性、溶解度、含蜡量
1.安全性 1.安全性
技术指标—闪点和 技术指标—闪点和燃点 沥青使用时必须加热， 沥青使用时必须加热，由于沥青在加热过程中挥发出的油会 与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火， 与周围的空气组成混合气体，当遇到火焰会发生闪火，此 时的温度称为闪点 闪点。 时的温度称为闪点。 若继续加热，挥发的油分饱和度增加， 若继续加热，挥发的油分饱和度增加，与空气组成的混合气 体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点 燃点。 体遇火极易燃烧，燃烧时的温度称为燃点。 闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。 闪点和燃点是保证沥青安全加热和施工的一项重要指标。
dv F =η ⋅A dy
η—粘滞系数（粘度） —粘滞系数（粘度） 其中剪应力： 其中剪应力： F = τ
A
剪变率： 剪变率：d v = γ
dy
=
•
动力粘度： 动力粘度： η
τ γ
•
运动粘度为动力粘度除以密度所得 之商，称为“动比密粘度” 之商，称为“动比密粘度”公式为 η ν =
牛顿液体受力示意图
按上述方法， 按上述方法，在相同温度和 相同流孔条件下， 相同流孔条件下，流出时间 越长表示沥青粘度越大。 越长表示沥青粘度越大。
沥青材料的感温性
交通工程学院
沥青材料的感温性
第一节 概述 第二节 沥青感温性指标 第三节 改善道路沥青感温性的措施
沥青材料的感温性
• 第一节 概述
感温性指标：表征沥青随温度而发生性质变化幅度 的指标。
沥青材料的感温性
弹性行为 粘性行为 粘弹性行为
低温开裂 永久变形 抗疲劳性能
沥青材料的感温性
沥青材料的感温性
沥青材料的感温性
沥青材料的感温性
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既然道路沥青的感温性对沥青的路用性能至关重要， 而且把道路沥青的针入度指数作为沥青标准中的最 核心的指标看待，那么改善沥青感温性就显得非常 重要。 目前，通常改善道路沥青的感温性的措施都集中在 两个途径上： ①在沥青的生产部门，认真选择原油，炼制温度敏 感性低的沥青，使其具有更好的路用性能； ②在沥青应用部门，通过采用各种类型的改性措施
• （3）由不同温度的针入 度计算PI
• 通常采用15℃、25℃、30℃（或5℃）的针入 度
沥青材料的感温性 • （4）由0.2Pa·s等粘温度及软 化点计算PI
此式对于蜡质沥青不适用，因为TR&B 有假象，应 予修正。方法是将针入度区直线延长与T800 线相交， 该温度TN 即修正软化点。
沥青材料的感温性
沥青材料的感温性
沥青材料的感温性
沥青材料的感温性
• 7.针入度测定值对针入度指 数PI的影响
由试验可知，针入度试验的精度对PI值有较大 的影响，尽管相关系数大于0.995，但由于试验温 度不同，计算的PI值也不同。
沥青材料的感温性
• 8.不同地区PI要求 的建议值
沥青温度敏感性的分析与评价
沥青温度敏感性的分析与评价摘要：对比分析了多种国际品牌沥青与国产品牌沥青的感温性能之间的差异，结果表明，中国针入度指数PIpen评价沥青温度敏感性存在明显的缺陷，国际针入度指数PIpen R＆B与PIpen之间无明显的相关性，PIpen R＆B变化趋势更接近于针入度粘度指数PVN，进而印证了采用PIpen R＆B作为评价沥青的温度敏感性更为科学合理；试验沥青蜡含量与实测软化点之间无明显的线性相关性，说明PIpen R＆B与PIpen之间差异并不是由于蜡含量对软化点的影响造成，两种方法计算PI值的不同并非充分来源于软化点差异；采用指数函数评价沥青在不同温度下表现不同流变特性具有较好的适应性。
关键词：沥青温度敏感性；针入度指数；针入度粘度指数；指数回归与幂函数回归；评价沥青路面高温抗车辙问题在我国道路使用过程中依然存在[1～3]。
研究表明，沥青性能对提高路面高温抗车辙和低温抗变形的影响较为显著[4]。
各国学者提出了各种评价沥青感温性的技术指标[5]。
其中，1889年从Browen提出针入度试验方法，1936年Pfeiffer和J Phand Van Doormaal发现针入度对数与温度呈线性关系，假定软化点时的针入度为800，取其对数，通过25℃针入度对数与25℃和软化点之间呈线性关系获取直线斜率A值，据此定义了以25℃针入度与软化点计算沥青的针入度指数（PIpenR＆B），这也是欧洲新标准中普遍用于评价沥青感温性能的技术指标；加拿大提出沥青针入度粘度指数（PVN）。
[1]1 沥青感温性评价指标回顾1936年，Pfeiffer和J Phand Van Doormaal通过沥青试验研究，发现针入度（P25℃,100g,5s）对数与温度（T）之间存在如（1-1）线性关系，并按（1-2）和（1-3）求取针入度温度敏感性系数A值和针入度指数PIpenR＆B：（1-1）A=（lg800-lg P25℃,100g,5s）/（TR＆B-25）（1-2）（1-3）此式是国际上最常用的PI计算公式，各国分别作了严格规定，西班牙和瑞士要求-1.0≤PI≤+1.0；前苏联要求-1.5≤PI≤+1.0；荷兰要求-1.2≤PI≤+1.0；欧洲标准化国际组织（Committee European de Normalization，简称CEN）要求-1.5≤PI≤+1.0。
青川岩沥青对沥青感温性能的影响探究
（１５℃）／ｍｍ：１２５１；本文采用的青川岩沥青产自江苏悦丰石化有 有着显著的提 升，即 青 川 岩 沥 青 能 够 明 显 改 性 沥 青 在 ２５℃ ～
限公司，技术参数如表 １所示。
１３５℃温度范围内的感温特性。
櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅櫅
摘 要：为分析青川岩沥青对基质沥青感温性能的影响，选取青川岩沥青作为改性剂，通过高速剪切制备了不同青川岩沥青掺量
的改性沥青，并对其进行相关物理试验，分析计算了黏温指数 ＶＴＳ、针入度—黏度指数 ＰＶＮ及复数模量指数 ＧＴＳ，以探究青川岩沥
青对基质沥青在不同温度下感温性能的影响。试验结果表明，随着青川岩沥青掺量的增大，改性沥青的 ＰＶＮ逐渐增大，而 ＶＴＳ及
２．１ 改性沥青的针入度—黏度指数 ＰＶＮ
针入度黏度指数是一种基于不同温度下改性沥青针入度与 黏度的数据测试得出的指标，可以较为准确地反映改性沥青在不 同温度下的感温特性。这个指标最早由 ＲａｓｍｕｓｓｅｎＲＯ与 Ｍｃｌｅｏｄ 等人提出，可利用沥青在 ２５℃温度下的针入度与 １３５℃温度下 的运动黏度计算沥青的 ＰＶＮ值，ＰＶＮ值越小，沥青的感温特性越
ＧＴＳ均逐渐降低，这表明青川岩沥青的掺入能够显著改善沥青的感温性能。
关键词：青川岩沥青，改性沥青，感温性能
中图分类号：Ｕ４１４
文献标识码：Ａ
青川岩沥青，产 自 我 国 四 川 省 青 川 县，是 石 油 类 物 质 在 地 壳
表 １ 青川岩沥青的技术参数
长期运动中的产物，其沥青含量高于特立尼达湖沥青和北美岩沥 青等天然沥青，约为 ８０～９０％，此外，青川岩沥青组分中的沥青质 与氮含量较高，自 身 软 化 点 也 高 于 基 质 沥 青，且 与 基 质 沥 青 的 相 容性良好［１］。当前，公路研究者主要将青川岩沥青作为一种改性 剂改善基质沥青 的 技 术 性 能，并 对 青 川 岩 沥 青 的 掺 量、改 性 沥 青 制备工艺等进行相关 试 验 研 究 ［２，３］，但 鲜 有 涉 及 青 川 岩 沥 青 对 沥
沥青材料的感温性分析
又由图２可知
ｍ。ｇ＝＿＝ｆ：Ⅱ８ｒ
（６）
式中：ｍ．为标准针的质量（ｋｇ）；ｇ为重力加速度；ｚ
为针入度值（ｍ）；８为标准针直径（ｍ）。
则粘度值可改写为
＿一黜
（７）
对式（７）进行积分处理
卜ｄ—ｒ７旦姿。ｄ。：
（８）
搿
㈣
对上式进行改写可得粘度值
ｖ一絮挚
㈤，
式中：￡，为某温度下针人度测试时间（ｓ）。 对剪切区厚度Ａ，ＨｅｕｋｅｌｏｍＥ６ ３对５０种沥青的
（２）在模型推导过程巾，假定了一个剪切区厚度 Ａ，其值的确定是通过有限种沥青回归后，由Ｈｅｕｋｅ— ｌｏｒｅ公式回归得到的．对不同沥青、不同温度、不同 标准针直径，该值都会有所差异，尽管对计算结果影 响不会太大，但这一厚度是由有限拗青样本提供的， 可靠性不强。
（３）模型中实际上假定ｒ针人度试验中的剪切 速率是匀速递减的，沥青在试验温度下是牛顿液体， 而实际试验中却不是这样的，因此由该模型预测的 粘度与实测粘度之间会产生一定的差异，这也会对 ＥｖＴｓ３计算结果产生影响。
ＣＨＥＮ Ｈｕａ－ｘｉｎｌ，Ｉ。Ｉ Ｎｉｎｇ－ｌｉ２，ＺＨＡＮＧ Ｚｈｅｎｇ—ｑｉｌ，ＷＡＮＧ Ｂｉｎｇ ｇａｎ９１
（１．Ｋｅｙ ＬａＢｏｒａｔｏｒｙ ｆｏｒ Ｓｐｅｃｉａｌ Ａｒｅａ Ｈｉｇｈｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ． Ｃｈａｎｇ’ａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎ ７１００６４．Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ
剪切流变仪或针入度试验结果换算出沥青粘度，来求算［ｖＴｓ］是可行的。
关键词：道路Ｚ－程；沥青；感温性；粘温指数；针入度；动态剪切流变仪；复数粘度；分析评价
道路石油沥青技术性能-高温及低温性能
四、零剪切粘度
高 温 性 能 相 关 指 标
提出背景
现行Superpave 沥青结合料规范通过动态剪切流变试验 计算车辙因子G*/ Sinθ,以此来评价沥青结合料的高温性 能。然而, FHWA 和沥青协会的试验证明,车辙因子G*/ Sinθ并不能很好地评价聚合物改性沥青的高温性能,许多 试验路段的结果也都证实PG高温等级相同沥青的路用性 能存在差异,这促使道路工作者着力于寻求更合理的高温 性能评价指标。在这一背景下,沥青结合料零剪切粘度 ( Zero Shear - rateViscosity ,ZSV) 的提出在以欧洲为 首的许多国家和地区引起了广泛的关注。
确定高温粘度
赛波特粘度计法
RAV 恩格拉粘度计法
乳化沥青和煤沥青
标准粘度计法
二、沥青结合料的粘度
高 温 性 能 相 关 指 标
粘度
60℃粘度
60℃恰好处在夏季路面的高温条件，反映路面的实际情况， 为了使沥青混合料具有良好的抗流动变形能力，希望沥青 在此温度下有较高的粘度。
抗疲劳性 老化性
BBR（SHRP） 低温粘度
粘附性 其他性能指标
玻璃化温度
高温性能问题的提出
高 温 性 能 相 关 指 标
沥青路面的高温流动变形问题是世界各国普遍关注 的路面损坏形式之一。
我国大部分地区夏季高温，沥青路面温度最高达
70℃，沥青材料接近塑性流动状态，抗变形能力差。
与沥青高温下劲度息息相关。
振动荷载下，沥青的流变特性受到粘弹性的影响，
与静载下有很大不同。
三、动态剪切试验
高 温 性 能 相 关 指 标
沥青材料感温性
V60 lg(60 10 / 13000 )
V135 lg(135 10 / 13000 )
沥青感温性指标
其他感温性指标
沥青等级指数C.I • 计算方法：
A1 46.07 (V60 V135 ) 72.25 8.5 (V60 V135 ) (V60 V135 )/ 75
lg L lg X PVN (1.5) lg L lg M
L、M分别为25℃针入度与PVN=0和 PVN=-1.5线的交点在粘度上的坐标
X为实际的60℃粘度η60℃或135℃粘度 η135℃。
沥青感温性指标
其他感温性指标
粘温指数VTS
lg lg(1 103 ) lg lg(2 103 ) VTS lg(T1 273.13) lg(T2 273.13)
改善道路沥青感温性的措施
常见改性沥青 • SBS改性沥青
– SBS 改性沥青无论从高温、低温性能，弹性恢复性能、 感温性哪个方面，都有明显的优势 – SBS 的优越性突出表现在使软化点大幅度提高的同时， 又使低温延度明显增加，感温性得到很大改善，不仅高温 稳定性大幅度提高，而且低温性能也同时改善，并且弹性 恢复率特别大，所有指标都有明显提高
lg1.2 lg P25 AF TF 25
PIF 30 10 1 50AF
沥青感温性指标
针入度指数PI的计算方法
不同温度的针入度 • 通常用15℃、25℃和30℃（或5℃）三个温度下的 针入度，经过回归得到温度敏感性系数A
lg P AT K
PIlg pen 20 500Alg pen 1 50Alg pen
沥青感温性能评价指标_马翔
沥青种类 15 针入度 / 0 1m m 软化点 / I PEN I TR& B 25 30
表 2 老化沥青针入度及针入度指数
1
试验材料与试验方法
本文采用 2 种 70# 普通沥青 ( P1 、 P 2 ) 和 3 种不
Tab. 2
Penetrations and penetration indi ces of ageing asphalts
Abstract: To choose t he reasonable evaluat ion index of t emperature susceptibilit y f or asphalt , the penetrat ion indices of asphalt w ere calculated t hrough the penetrat ions at 15, 25 and 30 and the penetrat ion and soft ening point at 25 respectively, they w ere applied t o evaluat e the temperat ure susceptibilities of tw o kinds of common asphalt s and t hree kinds of polymer modified asphalts( PMA) , the dynamic complex viscosit ies of the asphalt s under diff erent t emperat ure condit ions w ere test ed by using dynamic shear rheomet er, and t heir relationships bet ween viscosity and temperature w ere analyzed. Analysis result show s t hat t here are linear correlations betw een viscosit y and temperature for normal bit umens within 15~ 60 , t heir temperature suscept ibilit ies are a const ant, w hile the relationships of viscosity and temperature for PMA satisfy WLF equat ion, their temperature susceptibilities change w it h temperature. So the temperature suscept ibilit y of common asphalt may be expressed by using penet ration index, but temperature condition must be appointed to estimate t he t emperat ure suscept ibilit y of PMA. 6 tabs, 1 fig, 10 refs. Key words: pav em ent engineering; asphalt; WLF equat ion;
沥青感温性的试验研究
沥青感温性的试验研究王勤游国兰林绣贤（同济大学道路与交通工程重点实验室）摘要：该文对针入度指数（PI）法的沥青感温性表达式作了深入研究，以大量试验结果证明：应当保留以25℃针入度和环球法的软化点定沥青感温性系数A，进而计算PI值。
并对有关规范中的重交沥青和改性沥青的技术标准提出修订建议，可供修订规范参用。
关键词：沥青感温性针入度软化点针入度指数1前言沥青材料的感温性是沥青性能的重要指标，评价沥青感温性的方法，通常都采用粘度（稠度）随温度而变化的行为来表达。
常用的方法有：针入度—温度指数法，它根据不同温度条件下的针入度比值来表达。
粘度—温度指数法，则根据不同温度条件下粘度变化比率表达。
针入度—粘度法，是应用针入度与粘度两个值与温度的关系来表达。
而最常用的是针入度指数法，即PI法。
针入度指数（PI）法，是根据沥青在25℃时的针入度值P（dmm）与软化点T（℃）求得感温性系数A而计算PI值来表达。
由于沥青化学组成和胶体结构的不同，沥青粘度（稠度）与温度间的关系是很复杂的，当采用的试验温度区间不同及采用指标的表达方式不同，所得结果亦不同。
因此，不管采用什么指标表达，都应根据它的原始规定或假定，不可任意更改，否则将会得出混乱的结果。
2针入度指数（PI）法的原始假定及应用此法为普费和范·杜马尔所首创，他们的研究认为针入度（P）与温度（T）间有如式（1）关系。
LgP = AT+K （1）式中，斜率A称为针入度—温度感应性系数，并明确规定可由25℃时针入度（P）与软化点（T R&B）确定，并设沥青在软化点时的针入度为800，则斜率A如式（2）（2）普费等在制定针入度指数（PI）法时，以一种针入度为200的沥青，令其PI值为零，并假定感温性最大的沥青PI值为-10，感温性最小的沥青PI值为20，为使针入度指数值简化，乘以0.02(1/50)。
按此假定，A与PI关系为（3）式。
（3）(2)=(3)整理得：（4）此即PI法的原始来源。
路面用普通沥青温度敏感性评价指标选择与分析
７４
克拉玛依 ９０号 Ａ级 克拉玛依 ９０ ＞１００
４８．１
８５
１．２ 试验方法 对低温区域 －３０～０℃、中温区 ０～７０℃、高温区
７０～１６０℃进行不同沥青的温度敏感性分析，提出合 理评价指标。
※基金项目：山西省交通控股集团科研计划项目（１８－ＪＫＫＪ－１２）
２０１９年 第 ７期 张宏宇：路面用普通沥青温度敏感性评价指标选择与分析
— ５６—
北 方 交 通 ２０１９年 第 ７期
文章编号：１６７３－６０５２（２０１９）０７－００５６－０４ ＤＯＩ：１０．１５９９６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｂｆｊｔ．２０１９．０７．０１４
路面用普通沥青温度敏感性评价指标选择与分析
张宏宇
（山西省交通建设工程质量检测中心（有限公司） 太原市 ０３００３２）
１５℃）（ｃｍ）
（℃） ５ｓ，１００ｇ）
壳牌 ７０号 Ａ级 壳牌 ７０
＞１００
４８
７３
壳牌 ９０号 Ａ级 壳牌 ９０
＞１００
４５．２
９４
中海 ３６１７０号 Ａ级 中海 ７０
＞１００
５０．８
７０
中海 ３６１９０号 Ａ级 中海 ９０
＞１００
４７．９
８６
克拉玛依 ７０号 Ａ级 克拉玛依 ７０ ＞１１０
４６
放速度对抗低温开裂是有利的［８－９］，本文与其观点是
一致的。采用弯曲梁流变仪测试沥青的蠕变劲度模
量 Ｓ、蠕变应变速率 ｍ，表征沥青的感温性能。对 ６种
沥青试验回归蠕变劲度、蠕变速率与温度的关系，回
归线性关系见式（１）、式（２）。
对 ６种沥青的蠕变劲度模量 Ｓ、蠕变应变速率 ｍ
值与温度回归分析表明，存在以下关系：
沥青的介绍、分类、标准、用途及检验指标
沥青的介绍、分类、标准、⽤途及检验指标沥青材料沥青材料是由⼀些极其复杂的⾼分⼦碳氢化合物和这些碳氢化合物的⾮⾦属（氧、硫、氮）衍⽣物所组成的⿊⾊或⿊褐⾊的固体、半固体或液体的混合物，憎⽔性材料，结构致密，⼏乎完全不溶于⽔、不吸⽔，具有良好的防⽔性，因此⼴泛⽤于⼟⽊⼯程的防⽔、防潮和防渗；沥青属于有机胶凝材料，与砂、⽯等矿质混合料具有⾮常好的粘结能⼒，所制⽯油沥青的组成与结构1.元素组成⽯油沥青是由多种碳氢化合物及⾮⾦属（氧、硫、氮）衍⽣物组成的混合物，其元素组成主要是碳（80％~87%）、氢（10％~15%）；其余是⾮烃元素，如氧、硫、氮等（＜3%）；此外，还含有⼀些微量的⾦属元素。
2.组分组成通常将沥青分离为化学性质相近、与其⼯程性能有⼀定联系的⼏个化学成分组，这些组就称为“组分”。
我国现⾏规程中有三组分分析法和四组分两种分析法两种。
⽯油沥青的三组分分析法将⽯油沥青分离为油分、树脂和沥青质三个组分。
1）油分为淡黄⾊透明液体，赋予沥青流动性，油分含量的多少直接影响着沥青的柔软性、抗裂性及施⼯难度。
我国国产沥青在油分中往往含有蜡，在分析时还应将油、蜡分离。
蜡的存在会使沥青材料在⾼温时变软，产⽣流淌现象；在低温时会使沥青变得脆硬，从⽽造成开裂。
由于蜡是有害成分，故常采⽤脱蜡的⽅法以改善沥青的性能。
2）树脂为红褐⾊粘稠半固体，温度敏感性⾼，熔点低于100℃，包括中性树脂和酸性树脂。
中性树脂使沥青具有⼀定塑性、可流动性和粘结性，其含量增加，沥青的粘结⼒和延伸性增加；酸性树脂含量不多，但活性⼤，可以改善沥青与其它材料的浸润性、提⾼沥青的可乳化性。
3）沥青质为深褐⾊固体微粒，加热不熔化，它决定着沥青的粘结⼒、粘度和温度稳定性，以及沥青的硬度、软化点等。
沥青质含量增加时，沥青的粘度和粘结⼒增加，硬度和温度稳定性提⾼。
⽯油沥青的技术性质1、粘滞性粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的⼀种特性。
各种⽯油沥青粘滞性的变化范围很⼤，与沥青组分和温度有关。
国产AH_90重交通道路沥青的感温性研究
国产AH-90重交通道路沥青的感温性研究王子军 张书红 李 锐 龙 军中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院(北京100083) 摘要 以SHRP试验方法为主要手段,研究了几种有代表性的国产A H-90重交通道路沥青的感温性,通过对沥青在不同老化阶段、不同温区下的感温性指标的研究,表明老化对不同沥青的感温性影响程度差别不大,沥青在低温区的感温性与高中温区的感温性有些不同,国产的A H-90重交通道路沥青具有良好的感温性。
关键词 重交通道路沥青 感温性 SHRP 感温性是道路沥青最重要的性质之一,它是指沥青随温度变化而发生性质变化的幅度。
沥青是一类粘弹性材料,其性质容易随温度变化而发生变化。
另一方面,沥青在使用过程中,由于发生氧化、轻组分挥发、渗流、物理硬化等物理和化学的变化,也可能对沥青的感温性产生影响。
关于沥青的感温性,人们已经作了大量的研究工作,提出了许多表达沥青感温性的方法[1],但这些方法主要基于针入度、软化点等经验性的指标,而不是从沥青的力学性能指标的变化来表征沥青的感温性,因而这些方法的可靠性还需要进一步的研究。
最近,交通部提出的“道路石油沥青技术要求”意见征求稿中列入了针入度指数P I[2],用于评价道路沥青的感温性,这样做究竟是否合理需要进一步的数据支持。
SHRP计划提出了一套基于沥青力学性能测试的表征沥青使用性能的试验方法,这些试验方法的提出为表征沥青的感温性提供了比较科学的手段。
本研究以SH RP试验方法为手段,研究了我国国产的几种有代表性的AH-90重交通道路沥青的感温性。
1 试验试验所用AH-90重交通道路沥青全部为工业产品,这些沥青分别由进口原油和国产稠油采用适宜的工艺炼制得到。
沥青的主要性质见表1。
以SHRP试验方法为主要手段,对上述沥青测定了原样(未老化)沥青、薄膜烘箱老化(TFOT)后沥青以及加压老化(PAV)后沥青在高中温区、低温区的力学性质。
2 结果与讨论2.1 沥青的基本性质表1列出的是我国目前市场上供应量较大的几种国产AH-90重交通道路沥青的主要性质,可以看到,这些AH-90沥青的性能优良,蜡含量低、低温延度大、针入度比高。
沥青路面材料的力学特性与温稳定性
1)悬浮密实结构 由连续级配矿料组成的密实混合料，当粗集料约为 30%～40%时，沥青混合料虽可以形成密实结构，但因为粗 集料数量较少，不能形成骨架，而以悬浮状态处于较小颗粒 之中，这种沥青混合料表现为粘结力较高，内摩阻力受沥青 材料的性质和物理状态的影响较大，稳定性较差，密实，疲 劳和低温性能强。
4. 根据沥青路面的技术特性分：AC、SMA、AM、ATB、ATPB、OGFC 对热拌沥青混合料(HMA)适用于各个等级公路的沥青面层提出了要求。
其种类按集料公称最大粒径、矿料级配、空隙率划分，集料规格以方孔筛为准， 并按规下表选用。各类沥青混合料的使用范围应遵循以下规定：
(1)密级配沥青混凝土混合料(AC)适用于各级公路沥青面层的任何层次； (2)沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)适用于铺筑新建公路的表面层、中面层或 旧路面加铺磨耗层； (3)设计空隙率为8%～15%的半开级配的沥青碎石混合料(AM)仅适用于三 级及三级以下公路、乡村公路，且沥青混合料拌和设备缺乏添加矿粉的装置和 人工炒拌的情况； (4)设计空隙率3%～8%粗粒式及特粗式的密级配沥青稳定碎石混合料(ATB) 适用于基层； (5) 设 计 空 隙 率 大 于 15% 的 粗 集 料 及 特 粗 式 排 水 式 沥 青 稳 定 碎 石 混 合 料 (ATPB)适用于基层； (6)设计空隙率大于18%的细粒式排水式沥青稳定碎石混合料(OGFC)适用 于高速行车、多雨潮湿、不宜被尘土污染、非冰冻地区铺筑排水式沥青路面磨 耗层。
第一节 概述
3. 按施工工艺分：层铺法、路拌法和厂拌法
⑴ 层铺法：是用分层洒布沥青，分层铺撒矿料和碾压的方法修筑。常用结构 类型有沥青表面处治、沥青贯入式 ⑵ 路拌法：是在路上用机械将矿料和沥青材料就地拌和、摊铺、碾压密实而 成的沥青面层。常用结构类型有路拌沥青碎（砾）石、路拌沥青稳定土。 ⑶ 厂拌法：是将规定级配的矿料和沥青材料在工厂用专用设备加热拌和，然 后送到工地摊铺碾压而成的沥青路面。常用结构类型： 厂拌沥青碎石：矿料中细颗粒含量少，不含或含少量矿粉，混合料为开级配 的，空隙率达10％～15％。 沥青混凝土：矿料中含矿粉，混合料是按最佳密实级配配制，空隙率<10％。 沥青混合料是指由适当比例的粗集料、细集料以及填料与沥青在严格控制条 件下拌和的沥青混合料。沥青混凝土混合料：由适当比例的粗集料、细集料 及填料组成的符合规定级配的矿料，与沥青结合料拌和而成的符合技术标准 的沥青混合料(以AC表示)。
道路沥青温度敏感性指标的分析与讨论_王立志
/ 八五 0国家重点科技攻关在比较了以上沥青温感
美国战略公路研究计划 ( Strateg ic H ighw ay Research P rogram, SHRP) 提出了一系列能表征沥青固 有本性和力学性能 的实验手 段 , [ 15] 有 文献 [ 16, 17] 利 用这些试验方法研究了沥青的温度敏感性, 也有学 者 [ 18] 利用动 态热机械 分析仪 ( Dynam ic M echanical Analysis, 简称 DMA ) 研究了同样的问题, 并分别提 出了不同的表征沥青温度敏感性指标。
性指标后, 选择了针入度指数 P I作为中国沥青温感 性评价指标, 并将其作为改性沥青和道路石油沥青 技术 要求 的核心 指标。但 目前 已有许 多研 究 者 [ 7) 11] 认为 1) P I是基于针入度、软化点等经验性 指标计算得出的参数, 求解 P I的偏差受针入度、软 化点、脆点等试验方法的精密度制约; 2) 用于表征 沥青温度敏感性的 P I源于在相当窄温度范围内的 沥青粘稠度的变化, 并将其简化为线 性关系, 试验 结果外延时有时会引起误导; 3) 使用三个温度点的 针入度计算 P I过于敏感, 对沥青分级有较大影响, 同时三个温度求计算的 P I值误差较大; 4) P I不仅 与沥青性质有 关, 同时会 受到 测试针 入度 时的 预 冷、不同温度、温度个数等因素的影响; 5) 强调回归 计算时的相关系数大于 0. 997并不能成为检验试验 数据是否可信的依据, 也不能保证回归得到的 P I可 信。同时针对聚合物改性道路沥青, 研究者 [ 10] 认为 其结构形态与传统石油沥青的胶体结构不相同, 用 传统的经验性的 P I作为指标不能准确描述改性沥 青的温度敏感性能, 文献 [ 12] 经研究也发现在较宽 的温度区间内针 入度对数与温度 呈曲线相关。基 于此, 有研究分别提出采用稠度-温度指数 [ 13] 和宽
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T0.2 PaS TR& B 111 PIvis 20 T0.2 PaS TR& B 222
沥青感温性指标
针入度指数PI的计算方法
切夫隆公司的针入度指数诺谟图 其他针入度温度感应性的表示方法
沥青感温性指标
其他感温性指标
道路沥青路用性能
沥青材料的感温性
本章重点：
一、沥青的感温性概述
二、沥青感温性指标
三、改善道路沥青感温性的措施
沥青感温性概述
表征沥青随温度变化而发生性质变化幅度 的指标就是感温性指标 沥青总是“冬硬夏软”
沥青感温性概述
沥青劲度模量主曲线
弹性行为 粘弹性行为 劲 度 模 量 S ) 温度、荷载作用时间 （ 对 数 坐 标 ―低温开裂” ―疲劳开裂” 粘性行为 ―永久变形”
沥青感温性概述
沥青在不同温度下的性质
沥青感温性概述
沥青为粘弹性材料，其性状为世间和温度 的函数。
沥青感温性概述
不同感温性的沥青
稠度 (pen)
hard
pen
soft -15 25 60 温度, C 135
感温性不 仅是沥青 流变学的 核心，也 是沥青使 用性能的 核心。
沥青感温性概述
感温性指标——PI
反映偏离牛顿流体的程度 PI<-2 • 温度敏感性强，同温条件下更接近牛顿流体,但低温 时显示明显脆性。 PI>+2 • 有明显凝胶特性，耐久性差，抗裂性差 -1<PI<+1 有较好的路用性能
沥青感温性概述
其他国家的规定
前苏联 • 除规定PI外，还要求0℃和25℃针入度。
加拿大
• 将温度敏感性作为主要指标 • 25℃针入度，60℃粘度和135℃粘度，并以此将沥 青分为A、B、C三级。
沥青感温性概述
其他国家的规定
美国SHRP计划 • 根据性能按照使用温度分级，分别在高温和低温下 进行沥青路用性能的检验，从根本上规定了感温性 的要求。
B A C
沥青感温性指标
涵盖指标范围：以针入度、软化点、粘度、脆点、滴
点。
沥青感温性指标
沥青试验数据图（BTDC）
沥青感温性指标
沥青试验数据图（BTDC）
特点：能够反映沥青全温度域的性质指标的变化情况。 能够区分出三种沥青： • S级沥青 • B级沥青 • W级沥青
沥青感温性指标
针入度指数PI
25℃针入度及135℃粘度 60 ℃及135 ℃粘度
25~60 ℃
25~135 ℃ 60~135 ℃
沥青等级指数CI
25 ℃针入度、软化点、60 ℃粘度、135 ℃粘度
25~135 ℃
沥青感温性指标
沥青试验数据图（BTDC）
由来：1969年，由壳牌石油公司研究所W· Heukelom 提出一种沥青试验数据图（Bitumen Test Data Chart），简称BTDC，用以表征石油沥青常规试验性 质的相互关系。
沥青感温性指标
针入度指数PI的计算方法
0.2Pa· S等温粘度和软化点 • 在BTDC图上，0.2Pa· S等温粘度被认为是最适宜 沥青在集料表面裹覆的温度，即拌和温度。 • Heukelom提出利用0.2Pa· S粘度等粘温度T0.2Pa· S及 环球法软化点TR&B求取针入度指数PIvis。
国际上的感温性指标
常用的有针入度指数PI、针入度粘度指数PVN、粘温 指数VTS等 • 不同点：计算方法不同 • 相同点：都是用两个或两个以上不同温度的沥青指 标变化幅度来表示
沥青感温性指标
感温性指标与温度范围
感温性指标 针入度指数PIpen，TR&B 计算依据 25℃针入度及软化点 温度范围 25 ℃~软化点
沥青感温性指标
针入度指数PI
将上式变换为：
20(1 25 A) PI 1 50 A
也就是说，PI通常由针入度与温度的对数关系求取 温度系数A：
lg PT 1 lg PT 2 数PI的计算方法
25℃针入度和软化点TR&B lg 800 lg P25 ATR & B T R& B25
lg1.2 lg P25 AF TF 25
PIF 30 10 1 50AF
沥青感温性指标
针入度指数PI的计算方法
不同温度的针入度 • 通常用15℃、25℃和30℃（或5℃）三个温度下的 针入度，经过回归得到温度敏感性系数A
lg P AT K
PIlg pen 20 500Alg pen 1 50Alg pen
针入度指数PIpen，Fr 针入度指数PIpen
针入度指数PIVIS
25℃针入度及弗拉斯脆点 15℃、25℃、30℃（或5℃） 针入度
软化点及0.2Pa· s等粘温度
25 ℃~弗拉斯脆点 15 ℃~30 ℃或5 ℃~25 ℃
软化点~施工温度
针入度粘度指数PVN
针入度粘度指数PVN 粘度指数VTS
25℃针入度及60℃粘度
PITR &B
30 10 1 50ATR &B
• 仅适用于S级沥青，对于我国大量使用的多蜡沥青， 由于软化点下针入度未必是800，以此不适用。
沥青感温性指标
针入度指数PI的计算方法
25℃针入度和弗拉斯脆点 • 在弗拉斯脆点温度下测定针入度，其值约为1.2.采 用P25℃和TF计算针入度指数PIF。
1936年，Pfeiffer和J Phand VanDoormaal通过大量的 沥青试验，将不同温度下的针入度点在对数坐标上，得 出了沥青针入度（对数）温度直线关系：
log P AT K
其中，T—不同的试验温度（℃）； P—相应试验温度下的针入度（0.1mm）； A—回归常数，为针入度温度关系直线的斜率，表示了沥青 的温度敏感性，在0.015~0.06范围内波动；
K—回归参数。
沥青感温性指标
针入度指数PI
Pfeiffer和J Phand VanDoormaal定义了针入度指 数（Penetration Index，简称PI）的概念，并以常 用的墨西哥200#道路沥青的温度敏感性为标准，假 定其针入度指数为0，由此制定标准的PI值为：
20 PI 50 A 10 PI