沥青材料的粘度
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1. 沥青等级划分的主要依据
19世纪60年代，以粘度分级代替针入度分级的原因有两个：一 是粘度试验比针入度试验更加科学、理性，减少了针入度分级的 经验性影响；二是60℃的试验温度接近于炎热夏季路面的最高温 度，不同的粘度分级适应于不同的气候条件和施工需要。
粘度分级体系主要有以下两种： （1）新鲜沥青60℃粘度分级（AC级） （2）薄膜烘箱后沥青的60℃粘度分级（AR级）
（3）影响因素
• 恒温时间对粘度的影响。为得到一个稳定的粘度结果，应尽量延长沥青 试样达到平衡温度所需的恒温时间，最好能控制在30 min左右。
• 转速和扭矩对粘度的影响。对于牛顿流体，转速对粘度测试结果影响不 大。对沥青而言，当温度高于120℃时，转速和扭矩的影响可以忽略。
• 试验温度对粘度的影响。试验过程中，控制温度范围±1℃的波动，会 使沥青的动力粘度值发生较大的变化。沥青试样不同，其变化的程度也 是不同。
控制真空度和温度的情况下,试样取样量不同, 其粘度值不同。随 着沥青试样增多, 剪切速率下降, 流动粘度值增大。 • 试验温度的影响。沥青粘度随温度的变化直接反映了沥青的路用 性能。温度升高粘度减小, 温度下降粘度增大。 • 真空度的影响。真空度降低, 沥青剪切速率下降, 流经毛细管的时 间增大, 粘度值增大。
粘度的测试
• 绝对粘度的测定方法
➢ 毛细管法，135℃运动粘度 ➢ 真空减压毛细管法，60℃动力粘度 ➢ Brookfield粘度计法 ➢ 动态剪切流变仪（DSR）法 ➢ 恩格拉粘度计法，煤沥青、乳化沥青
• 条件粘度的测定方法
➢ 标准粘度计法 ➢ 针入度法 ➢ 软化点法
毛细管法
➢ 毛细管法（坎芬式粘度计）
沥青材料的粘度
主要内容
1、粘度指标 2、粘度指标的工程意义 2、粘度的测定及影响因素 4、粘度与其他指标的关系 5、总结
粘度指标
• 沥青的粘滞性
沥青的粘滞性是指沥青材料在外力作用下抵抗剪切变形的 能力。在沥青技术性质中，沥青粘滞性是与沥青路面力学 行为联系最密切的一种性质。
• 沥青的粘度
沥青的粘滞性通常用粘度来表示，粘度是现代沥青等级划 分的主要依据。
粘度指标
1.牛顿流型沥青的粘度
根据牛顿内摩擦定律：
F A V
H
= A dv
dy
F （Pa）
A
& dv （s1）
dy
（Pa S） &
η— 动力粘度系数（简称粘度）
粘度指标
运动粘度
在运动状态下测定沥青粘度时，考虑到密度的影 响，动力动力粘度可以用运动粘度来表示，即沥青在 某一温度下的动力粘度（νT)与同温度下的沥青密度之 比。
粘度指标的工程意义
2. 沥青混合料生产和施工的主要控制指标
（1） 拌和时的粘度：（0.17±0.02）Pa·s 压实时的粘度：（0.28±0.03）Pa·s
（2）可以通过粘温曲线来确定拌和以及压实温度。 （3）SHRP规范中要求改性沥青的135℃粘度不能大于3 Pa·s。
3. 评价沥青及沥青混合料高温性能的重要指标
式中： p 为常压下沥青的粘度，Г为压力影响系数，P为压力。
当压力变化小于105Pa·s,不考虑压力的影响。
粘度指标
③ 沥青粘度与剪切应变速率的关系
0 - （K ' )m -
式中：0 、 ——分别为极低和极高剪切速率时的粘度渐近值；
K——为具有时间量纲的常数； m——为无量纲的常数。
粘度指标的工程意义
Brookfield粘度计法
➢ Brookfield粘度计法 可用于测定道路沥青 在45℃以上温度范
围内表观粘度。 （1）试验原理
① 对于牛顿流体其计算公式为：
②对于非牛顿流体，上式中的 可表述 为：
Brookfield粘度计法
（2）试验步骤
Brookfield粘度计试验流程图
Brookfield粘度计法
（1）试验原理
η—沥青试样在测定温度下的动力黏 度（Pa·s）；
K—选择的第一对超过60s的一对标线 间的黏度计常数（Pa·s）；
t—通过第一对超过60s标线的时间间 隔（s）。
真空减压毛细管法
（2）试验步骤
真空减压毛细管法
（3）影响因素
• 毛细管粘度计的选择。包括毛细管粘度计型式、孔径的选择。 • 沥青取样量的影响。同一种沥青, 用同一只毛细管粘度计, 在严格
• 不同试验温度与装液温度。试验温度下试液体积将改变，因 此必须在试验温度下装液。
• 装液量不准确。由于操作不熟练引起的装液体积的变化。 • 粘度计不垂直。在安装时，未能使毛细管垂直，将引起有效
高度的改变，从而影响粘度测定。 • 表面张力，空气浮力，毛细管内残留量等。
真空减压毛细管法
• 真空减压毛细管法（SYD-0620沥青动力粘度计）
（1）试验原理
①分别计算流经C、J测定球的运动粘度：
②当 及 之差不超过平均值的3%时，试 样的运动粘度按下式计算；若 及 之 差超过平均值的3%时，试验应重新进行
（2）试验步骤
毛细管法
毛细管法
（3）影响因素
• 不同试验温度与检定温度的玻璃热膨胀。由于玻璃的热胀冷 缩，粘度计尺寸会略有变化，并导致粘度常数的变化。
• 沥青试样添加量对粘度的影响。粘度值随沥青试样添加量的增加而增大 ，建议在粘度试验称取沥青试样数量时，在所选转子要求数量附近可允 许有微小偏差，但数量差值不可过大，尽量不要超过±0.2mL。
vT / （10-4m2 / s）
粘度指标
2.来自百度文库牛顿流型沥青的粘度
*
&c
η* —— 表观粘度 （Pa·S）
c —— 复合流动系数，评价 沥青流变性质的指标。
粘度指标
3、沥青粘度的影响因素
① 粘度与温度的关系
Ae B /T
式中：T为绝对温度，A、B为沥青的材料常数 ② 粘度与压力的关系
peP
60℃粘度与动稳定度、抗剪安全系数、当量软化点、抗车辙因 子、临界车辙温度等高温性能指标有很好的相关性。
粘度的测试
由于沥青的使用温度在很大范围内发化，当沥青加热熔融至 200℃时，沥青的粘度小至10-1Pa·s数量级，同水差不多；而冬天 处于严寒状态下的沥青近于固体，粘度高达1011Pa·s，因此沥青 的粘度变化范围是非常大的，不可能仅仅用一种方法测定沥青不 同温度的粘度。根据不同温度、不同目的将采用不同的方法测定 沥青的粘度。
19世纪60年代，以粘度分级代替针入度分级的原因有两个：一 是粘度试验比针入度试验更加科学、理性，减少了针入度分级的 经验性影响；二是60℃的试验温度接近于炎热夏季路面的最高温 度，不同的粘度分级适应于不同的气候条件和施工需要。
粘度分级体系主要有以下两种： （1）新鲜沥青60℃粘度分级（AC级） （2）薄膜烘箱后沥青的60℃粘度分级（AR级）
（3）影响因素
• 恒温时间对粘度的影响。为得到一个稳定的粘度结果，应尽量延长沥青 试样达到平衡温度所需的恒温时间，最好能控制在30 min左右。
• 转速和扭矩对粘度的影响。对于牛顿流体，转速对粘度测试结果影响不 大。对沥青而言，当温度高于120℃时，转速和扭矩的影响可以忽略。
• 试验温度对粘度的影响。试验过程中，控制温度范围±1℃的波动，会 使沥青的动力粘度值发生较大的变化。沥青试样不同，其变化的程度也 是不同。
控制真空度和温度的情况下,试样取样量不同, 其粘度值不同。随 着沥青试样增多, 剪切速率下降, 流动粘度值增大。 • 试验温度的影响。沥青粘度随温度的变化直接反映了沥青的路用 性能。温度升高粘度减小, 温度下降粘度增大。 • 真空度的影响。真空度降低, 沥青剪切速率下降, 流经毛细管的时 间增大, 粘度值增大。
粘度的测试
• 绝对粘度的测定方法
➢ 毛细管法，135℃运动粘度 ➢ 真空减压毛细管法，60℃动力粘度 ➢ Brookfield粘度计法 ➢ 动态剪切流变仪（DSR）法 ➢ 恩格拉粘度计法，煤沥青、乳化沥青
• 条件粘度的测定方法
➢ 标准粘度计法 ➢ 针入度法 ➢ 软化点法
毛细管法
➢ 毛细管法（坎芬式粘度计）
沥青材料的粘度
主要内容
1、粘度指标 2、粘度指标的工程意义 2、粘度的测定及影响因素 4、粘度与其他指标的关系 5、总结
粘度指标
• 沥青的粘滞性
沥青的粘滞性是指沥青材料在外力作用下抵抗剪切变形的 能力。在沥青技术性质中，沥青粘滞性是与沥青路面力学 行为联系最密切的一种性质。
• 沥青的粘度
沥青的粘滞性通常用粘度来表示，粘度是现代沥青等级划 分的主要依据。
粘度指标
1.牛顿流型沥青的粘度
根据牛顿内摩擦定律：
F A V
H
= A dv
dy
F （Pa）
A
& dv （s1）
dy
（Pa S） &
η— 动力粘度系数（简称粘度）
粘度指标
运动粘度
在运动状态下测定沥青粘度时，考虑到密度的影 响，动力动力粘度可以用运动粘度来表示，即沥青在 某一温度下的动力粘度（νT)与同温度下的沥青密度之 比。
粘度指标的工程意义
2. 沥青混合料生产和施工的主要控制指标
（1） 拌和时的粘度：（0.17±0.02）Pa·s 压实时的粘度：（0.28±0.03）Pa·s
（2）可以通过粘温曲线来确定拌和以及压实温度。 （3）SHRP规范中要求改性沥青的135℃粘度不能大于3 Pa·s。
3. 评价沥青及沥青混合料高温性能的重要指标
式中： p 为常压下沥青的粘度，Г为压力影响系数，P为压力。
当压力变化小于105Pa·s,不考虑压力的影响。
粘度指标
③ 沥青粘度与剪切应变速率的关系
0 - （K ' )m -
式中：0 、 ——分别为极低和极高剪切速率时的粘度渐近值；
K——为具有时间量纲的常数； m——为无量纲的常数。
粘度指标的工程意义
Brookfield粘度计法
➢ Brookfield粘度计法 可用于测定道路沥青 在45℃以上温度范
围内表观粘度。 （1）试验原理
① 对于牛顿流体其计算公式为：
②对于非牛顿流体，上式中的 可表述 为：
Brookfield粘度计法
（2）试验步骤
Brookfield粘度计试验流程图
Brookfield粘度计法
（1）试验原理
η—沥青试样在测定温度下的动力黏 度（Pa·s）；
K—选择的第一对超过60s的一对标线 间的黏度计常数（Pa·s）；
t—通过第一对超过60s标线的时间间 隔（s）。
真空减压毛细管法
（2）试验步骤
真空减压毛细管法
（3）影响因素
• 毛细管粘度计的选择。包括毛细管粘度计型式、孔径的选择。 • 沥青取样量的影响。同一种沥青, 用同一只毛细管粘度计, 在严格
• 不同试验温度与装液温度。试验温度下试液体积将改变，因 此必须在试验温度下装液。
• 装液量不准确。由于操作不熟练引起的装液体积的变化。 • 粘度计不垂直。在安装时，未能使毛细管垂直，将引起有效
高度的改变，从而影响粘度测定。 • 表面张力，空气浮力，毛细管内残留量等。
真空减压毛细管法
• 真空减压毛细管法（SYD-0620沥青动力粘度计）
（1）试验原理
①分别计算流经C、J测定球的运动粘度：
②当 及 之差不超过平均值的3%时，试 样的运动粘度按下式计算；若 及 之 差超过平均值的3%时，试验应重新进行
（2）试验步骤
毛细管法
毛细管法
（3）影响因素
• 不同试验温度与检定温度的玻璃热膨胀。由于玻璃的热胀冷 缩，粘度计尺寸会略有变化，并导致粘度常数的变化。
• 沥青试样添加量对粘度的影响。粘度值随沥青试样添加量的增加而增大 ，建议在粘度试验称取沥青试样数量时，在所选转子要求数量附近可允 许有微小偏差，但数量差值不可过大，尽量不要超过±0.2mL。
vT / （10-4m2 / s）
粘度指标
2.来自百度文库牛顿流型沥青的粘度
*
&c
η* —— 表观粘度 （Pa·S）
c —— 复合流动系数，评价 沥青流变性质的指标。
粘度指标
3、沥青粘度的影响因素
① 粘度与温度的关系
Ae B /T
式中：T为绝对温度，A、B为沥青的材料常数 ② 粘度与压力的关系
peP
60℃粘度与动稳定度、抗剪安全系数、当量软化点、抗车辙因 子、临界车辙温度等高温性能指标有很好的相关性。
粘度的测试
由于沥青的使用温度在很大范围内发化，当沥青加热熔融至 200℃时，沥青的粘度小至10-1Pa·s数量级，同水差不多；而冬天 处于严寒状态下的沥青近于固体，粘度高达1011Pa·s，因此沥青 的粘度变化范围是非常大的，不可能仅仅用一种方法测定沥青不 同温度的粘度。根据不同温度、不同目的将采用不同的方法测定 沥青的粘度。