道路沥青零剪切粘度与毛细管粘度的比较研究

同济大学道路与铁 道工程系 ，博 士研究 生 ，主要研究 方 向 为道路建筑材料 。
ｌ ６
石
油
沥
青
２１ ０ ０年第 ２ ４卷
体 、塑性伪 塑性 流体 为典 型的非 牛顿流体 。伪 塑 性流 体剪应 力 一剪切 速率关 系 、粘 度 一 切速 率 剪 流动 曲线 见 图 ｌ 图 ２中的 曲线 ｂ 、 。塑性 伪 塑性 流体剪 应力 一剪 切 速 率关 系 见 图 ｌ中 的 曲线 ｃ ， 当材料 屈服应 力极 小 时 ，塑性 伪塑性 流体 与伪 塑 性流体 粘度 一剪切 速率 流动 曲线极 为相似 ，见粘 度 一 切速 率关 系 ，见 图 ２曲线 ｃ 剪 。
青路 面用 沥青 的粘度 要求 主要参 照 日本 规范 ，以 沥青 粘度 大于 ２×１ ａ・ 为基本 要求 Ｊ ０Ｐ ｓ 。
算 ，并对 Ａ一 Ｏ基质沥青 ，以及 Ｓ Ｓ ７ Ｂ 、高强度 、
高 粘度改 性沥青 等 ｌ 道 路 沥 青 进行 真 空 减 压 ２种 毛 细管试 验 、流动状 态剪 切速率 扫描 试验 ，得 到 沥青 ６ ℃ 毛 细管 粘 度 、零 剪 切 粘 度 。通 过 计 算 ０ 分析 与试 验研究 ，比较分析 毛 细管粘 度 、零 剪切
２ １ ６月 ０ ０年
石 油 沥 青
ＰＴ ＯＥ ＭＡＰ ＡＴ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ｓ Ｈ Ｌ
第２ ４卷第 ３期
道 路 沥 青零 剪切 粘 度 与 毛 细 管粘 度 的 比较研 究
耿 韩 李立寒
同济大学道路与交通工程教育部重点实验室 （ 上海 ２ ０９ ） ０ ０ ２
摘要
粘度是评价道路沥青粘结特性的重要 技术指标 ，也是条件性 指标 ，不 同测试 方法
粘 度 测 试 ，取 １ ～ ～１ ｓ 范 围 内测 量 粘度 均值 为 零 剪切 粘度 。 ０ ０一 关键词 道 路 沥青 零剪切粘度 毛 细 管 粘 度 比较 研 究 简 化 测 试 方 法
１ 引 言
与评 价指 标直 接影 响到材 料 的使 用 与生 产 ，有 必 要 根据路 面 的实际 受力状 态 ，得 出合 理 的粘度 测 试方 法 和评价指 标 。 对沥 青 在 路 面 结 构 中所 受 剪 切 速 率 进 行 计
பைடு நூலகம்
粘度用于评价道路沥青粘度特性的合理性 ，以期 得 出合 理 的 、能 够反 映道路 沥青 材料 粘度特 性 的
粘度 试验 方法 和评 价指 标 。
２ 道 路沥 青的粘 度特征
２ １ 典 型流 体粘 度特性 ．
目前 ，高粘度沥青 的粘度多采用 ６ ℃时 的 ０ 真空减压毛细管法进行测试 。以此方法评价沥青 的粘 度 存 在 的 问 题 为 ，绝 大 多 数 沥 青 材 料 在 ６ ￣属于非牛顿流体，不 同剪切速率下的粘度不 ０Ｃ 同 ，而现行 的毛 细管法无 法得 出毛 细管粘 度对 应 的剪切速率 ，因而导致评价指标缺乏科学 性［ 。 ５ ］ 我国近年来开 发 了 Ｒ Ｔ ｉ Ｐ Ｓ 、Ｓ ｏＴ Ｓ等 高粘度 沥 ｎ 青 ， 中 Ｓ ｏＴ Ｓ的 ６ ℃ 的粘 度可 达 ４×１ 其 ｉ Ｐ ｎ ０ ０ Ｐ ｓ ａ・ 以上 。高粘度沥青粘度 的合理测试方法 Ｊ
由流体力学可知 ，流体分为牛顿流体与非牛
顿 流体 。牛 顿流体 具有 粘度 与剪切 速 率无关 的流 动特性 ，其 剪应力 一剪 切速率 关 系 、粘 度 一剪切
流动曲线见图 ｌ 、图 ２中的曲线 ａ 。非牛顿流体
具 有粘 度 随 剪 切 速 率 变 化 的 特 性 ，伪 塑 性 流
收稿 日期 ：２ １ Ｏ —１ 。 ０ ０一 １ ８ 作者简介 ：耿韩 （ ９３一） １８ ，男 ，黑龙 江省齐齐 哈尔市人 ，
得 出粘度指标差异极 大。基于沥青在路 面结 构 中受 力状 态 ，对基质 沥青、Ｓ Ｓ Ｂ 、高强度 、高
粘度改性 沥青等 １ ２种道路沥青 ６ ℃零剪切粘度 、毛细 管粘度 进行 比较研 究，并对零剪切 粘 ｏ
度测试 方法进行 简化 。试验与分析表明 ：高粘度 改性沥青在第一牛顿区共同区域 范围 内与沥
在 多孔 排水性 沥青 路面 中 ，多采 用高 粘度 改 性 沥青 ，以提 高多 孔性排 水性 路面 的稳定性 和 耐 久性 。１９ ９６年 日本 规 范 规定 排 水 性铺 装 应 采 用
６ ￣粘度高于 ２ ａ・ 的高粘度沥青 ，而 ０ Ｃ １ Ｐ ｓ ｘ０ Ｊ
后 日本 各株式 会社 对排水 性铺装 用沥 青 的粘 度 要 求 提 高至 １ ０ Ｐ Ｓ Ｊ ×１ ａ・ ，随着 日本 高粘 度沥 青 改 性技术 进一 步成 熟 ，各 品牌 高粘度 沥青粘 度 均 远 超过 １Ｘ１ Ｐ Ｓ，２０ ０ ａ・ ０ ６年 日本 规 范将 高粘 度 沥青更 名 为 Ｈ 型 聚合 物 改 性 沥 青 ，同时 取 消 了毛细 管粘度 ２×１ ａ・ 的要求 【 。在我 国现 ０Ｐ Ｓ ３ Ｊ 行 《 沥青 路 面施 工 技 术 规 范 》 中，对 排 水 性 沥
青在路 面结构 中所 受的剪切速率水平一致 ，零剪切粘度可 以较为合理 地表征 沥青在路 面结构 中的粘 结特性 ；高粘度改性沥青毛 细管粘度存在 虚高现象 ，无法有 效表征 高粘度 沥青路 用粘
度特性 ，而基质 沥青毛细管粘度对应的剪切 速率在第一牛顿 区域范围 内，可作为零剪切 粘度 的替代指标 ，对基质沥青粘度性能进行 评价。此外 ，建议 利用剪切速 率扫描试验进行零 剪切
由图 ３知 ，道路 沥青 的粘度特 征 与所 受 的剪
切速率 有关 ，粘 度 随着 剪 切速 率 的增 加 而 降低 ， 不 同剪 切速 率下 的粘度是 没有 比较 意义 的 。笔 者
曾对排水性沥青路面剪切速率进行计算 ，得到排
水 性 沥 青 路 面 上 面 层 剪 切 速 率 范 围 为 １３ ．８× １ 一 一 ．４ｓ ０ ４ ６ ～，此 剪 切 速率 范 围 对应 的粘 度可 以更好 的表 征沥 青 材 料 在 路 面结 构 中 的粘 结 特