沥青材料的感温性

1、张再侠 感温性指标：表征沥青随温度而发生性质变化幅度的指标。感温性指标：表征沥青随温度而发生性质变化幅度的指标。弹性行为弹性行为低温开裂低温开裂粘弹性行为粘弹性行为永久变形永久变形抗疲劳性能抗疲劳性能粘性行为粘性行为 沥青在不同温度下的这些沥青在不同温度下的这些性质可以用图性质可以用图2-1-22-1-2描述。描述。 在低温（低于玻璃化温度在低温（低于玻璃化温度T Tg g）状态下是玻璃状的弹性）状态下是玻璃状的弹性态（弹性模量），高温时为态（弹性模量），高温时为流动态（粘度），在大部分流动态（粘度），在大部分道路的使用期是类似于橡胶道路的使用期是类似于橡胶的粘弹性态（劲度模量）。的粘弹性态（

2、劲度模量）。 由于沥青材料的粘弹性，由于沥青材料的粘弹性，它的任何性质都是温度和时它的任何性质都是温度和时间的函数，图间的函数，图2-1-32-1-3表示沥表示沥青在青在6060下流淌下流淌1h1h，相当于，相当于2525 下流淌了下流淌了10h10h。从图中可以看出，变化相同的温度，从图中可以看出，变化相同的温度，A A沥青的针入度或粘度的沥青的针入度或粘度的变化小于变化小于B B沥青，而沥青，而B B沥青的变化小于沥青的变化小于C C沥青，沥青，这种受温度影响这种受温度影响沥青性质变化的程度就叫做沥青的温度敏感性，简称感温性。沥青性质变化的程度就叫做沥青的温度敏感性，简称感温性。最最常用的

3、描述沥青感温性的指标是针入度指数常用的描述沥青感温性的指标是针入度指数PIPI值值 国际上用以表示沥青感温性能的指标有许许多多表达式，国际上用以表示沥青感温性能的指标有许许多多表达式，现在普遍采用的有现在普遍采用的有针入度指数针入度指数PIPI、针入度粘度指数针入度粘度指数PVNPVN及及粘粘温指数温指数VTSVTS等。表等。表2-1-12-1-1表示这些指标所反映的温度范围。表示这些指标所反映的温度范围。 1969 1969年，壳牌石油公司研究所年，壳牌石油公司研究所 W WHeukelomHeukelom 提出了一提出了一种沥青试验数据图（种沥青试验数据图（Bitumen Test Dat

4、a ChartBitumen Test Data Chart），简称），简称BTDCBTDC，用以表征石油沥青常规试验性质的相互关系。这些，用以表征石油沥青常规试验性质的相互关系。这些性质包括针入度、软化点、粘度、脆点、滴点等。性质包括针入度、软化点、粘度、脆点、滴点等。 BTDC BTDC曲线的最大特点是能反映沥青全温度域的性质指标曲线的最大特点是能反映沥青全温度域的性质指标的变化情况，曲线的斜率表示沥青性能受温度影响变化的的变化情况，曲线的斜率表示沥青性能受温度影响变化的幅度，所以是表示沥青感温性的最好办法。幅度，所以是表示沥青感温性的最好办法。利用利用BTDCBTDC，可以区分三种类型的

5、沥青：，可以区分三种类型的沥青：（1 1）S S级沥青级沥青（2 2）B B级沥青级沥青（3 3）W W级沥青级沥青 早在早在19361936年年,Pfeiffer,Pfeiffer和和J J PhandPhand VanDoormaalVanDoormaal 就通过大量的沥青就通过大量的沥青试验，得出了沥青针入度（对数）温度直线关系：试验，得出了沥青针入度（对数）温度直线关系：PfeifferPfeiffer和和J J PhandPhand VanDoormaalVanDoormaal定义了针入度指数的概念，并以通常定义了针入度指数的概念，并以通常使用的一种墨西哥使用的一种墨西哥200200

6、号道路沥青的温度敏感性为标准，假定其针入度号道路沥青的温度敏感性为标准，假定其针入度指数指数PIPI为为0 0，由此制定的针入度指数，由此制定的针入度指数PIPI为：为：由此概念出发，便得到了一系列计算针入度指数由此概念出发，便得到了一系列计算针入度指数PIPI的方法。的方法。lgP=AT+K此式仅适用于蜡含量很少的此式仅适用于蜡含量很少的S S级沥青，对我国大量使用的多级沥青，对我国大量使用的多蜡沥青，在软化点温度下，针入度不一定是蜡沥青，在软化点温度下，针入度不一定是800800，因而是不，因而是不适用的。适用的。通常采用通常采用15、2525、3030（或（或55）的针入度）的针入度此式

7、对于蜡质沥青不适用，因为此式对于蜡质沥青不适用，因为T TR&BR&B 有假象，应予修正。有假象，应予修正。方法是将针入度区直线延长与方法是将针入度区直线延长与T T800800 线相交，该温度线相交，该温度T TN N 即修即修正软化点。正软化点。McleodMcleod 提出了用提出了用2525针入度与针入度与135135粘度决定针入度指数的方法，并粘度决定针入度指数的方法，并把此法求得的针入度指数称为针入度粘度指数，简称把此法求得的针入度指数称为针入度粘度指数，简称 PVNPVN。McleodMcleod还提出了利用还提出了利用 PVN PVN 反算出基准软化点，再由反算

8、出基准软化点，再由 Van der Van der PoelPoel 诺诺谟图计算沥青劲度的方法。谟图计算沥青劲度的方法。 沥青粘度随温度而变化的程度直接反映了沥青的感温性，沥青粘度随温度而变化的程度直接反映了沥青的感温性，因此沥青的粘温关系是流变学的基本内容之一。各国学者因此沥青的粘温关系是流变学的基本内容之一。各国学者对此进行的研究甚多，大致有以下几种表达形式：对此进行的研究甚多，大致有以下几种表达形式：（1 1）AudradeAudrade 的纯理论公式的纯理论公式 此式也可以用对数形式表示此式也可以用对数形式表示（2 2）Lee Lee 的试验式的试验式（3 3）SohweyerSoh

9、weyer 的试验式的试验式 （4 4）CornelissenCornelissen 的试验式的试验式（5 5）Walther Walther 与与 SaalSaal 的试验式的试验式 沥青等级指数沥青等级指数C.IC.I实际上是一种沥青类型指数，与壳牌石油实际上是一种沥青类型指数，与壳牌石油公司提出的公司提出的BTDCBTDC图的意义相同。它是利用沥青在较高温度图的意义相同。它是利用沥青在较高温度下，即粘度区的性质与沥青软化点的关系建立的。下，即粘度区的性质与沥青软化点的关系建立的。C.IC.I的计算方法如下：的计算方法如下：令令 既然沥青的感温性指标的表达方式多种多样，就必然存在一个选择及

10、各种既然沥青的感温性指标的表达方式多种多样，就必然存在一个选择及各种指标的适用性的问题。尤其是对指标的适用性的问题。尤其是对PIPI及及PVNPVN两个指标哪个更能反映沥青的感温性，两个指标哪个更能反映沥青的感温性，不同的研究者有不同的看法。不同的研究者有不同的看法。 由试验可知，针入度试验的精度对由试验可知，针入度试验的精度对PIPI值有较大的影响，尽管值有较大的影响，尽管相关系数大于相关系数大于0.9950.995，但由于试验温度不同，计算的，但由于试验温度不同，计算的PIPI值也不同。值也不同。既然道路沥青的感温性对沥青的路用性能至关重要，而且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。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目前，通常改善道路沥青的感温性的措施都集中在