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1、沥青沥青材料的感温性材料的感温性交通工程学院交通工程学院张再侠沥青材料的感温性沥青材料的感温性 第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述 第二节第二节第二节第二节 沥青感温性指标沥青感温性指标沥青感温性指标沥青感温性指标 第三节第三节第三节第三节 改善道路沥青感温性的措施改善道路沥青感温性的措施改善道路沥青感温性的措施改善道路沥青感温性的措施沥青材料的感温性沥青材料的感温性第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述感温性指标：表征沥青随温度而发生性质变化幅度的指标。感温性指标：表征沥青随温度而发生性质变化幅度的指标。沥青材料的感温性沥青材料的感温性弹性行为弹性行为低温开裂低温开裂粘弹性行为粘
2、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材料的感温性沥青材料的感温性 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2-1-2描述。描述。 在低温（低于玻璃化温度在低温（低于玻璃化温度Tg）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（劲度模量）。沥青材料的感温性沥青材料的感温性 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
3、函数，图间的函数，图2-1-3表示沥青表示沥青在在60下流淌下流淌1h，相当于，相当于25 下流淌了下流淌了10h。沥青材料的感温性沥青材料的感温性从图中可以看出，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沥青，而沥青，而B沥青的变化小于沥青的变化小于C沥青，沥青，这种受温度影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。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。最最常用的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PI值值沥青材料的感温性沥青材料的感温性第二节第二节
4、第二节第二节 沥青感温性指沥青感温性指沥青感温性指沥青感温性指标标标标 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PI、针入度粘度指数针入度粘度指数PVN及及粘温指数粘温指数VTS等。表等。表2-1-1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。沥青材料的感温性沥青材料的感温性1.1.沥青试验数据图（沥青试验数据图（沥青试验数据图（沥青试验数据图（BTDCBTDC） 1969年，壳牌石油公司研究所年，壳牌石油公司研究所 WHeukelom 提出了一提出了一种沥青试验数据
5、图（种沥青试验数据图（Bitumen Test Data Chart），简称），简称BTDC，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。沥青材料的感温性沥青材料的感温性利用利用BTDC，可以
6、区分三种类型的沥青：，可以区分三种类型的沥青：（1）S级沥青级沥青（2）B级沥青级沥青（3）W级沥青级沥青沥青材料的感温性沥青材料的感温性2.2.针入度指数针入度指数针入度指数针入度指数PIPI 早在早在1936年年,Pfeiffer和和J Phand VanDoormaal 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：Pfeiffer和和J Phand VanDoormaal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200号道路沥青的温度敏感性为标准，假定其针入度
7、号道路沥青的温度敏感性为标准，假定其针入度指数指数PI为为0，由此制定的针入度指数，由此制定的针入度指数PI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PI的方法。的方法。lgP=AT+K沥青材料的感温性沥青材料的感温性（1 1）由）由）由）由2525针入度及软化点计算针入度及软化点计算针入度及软化点计算针入度及软化点计算PIPIPIPI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800，因而是不，因而是不适用的。
8、适用的。沥青材料的感温性沥青材料的感温性（2 2）由由由由2525针入度针入度针入度针入度及及及及脆点脆点脆点脆点计算计算计算计算PIPIPIPI沥青材料的感温性沥青材料的感温性（3 3）由不同温度的针入度计算）由不同温度的针入度计算）由不同温度的针入度计算）由不同温度的针入度计算PIPI通常采用通常采用15、2525、3030（或（或55）的针入度）的针入度沥青材料的感温性沥青材料的感温性（4 4）由）由）由）由0.2Pas0.2Pas等粘温度及软化点计算等粘温度及软化点计算等粘温度及软化点计算等粘温度及软化点计算PIPI此式对于蜡质沥青不适用，因为此式对于蜡质沥青不适用，因为TR&B 有假
9、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T800 线相交，该温度线相交，该温度TN 即修即修正软化点。正软化点。沥青材料的感温性沥青材料的感温性（5 5）切夫隆公司的针入度指数诺谟图）切夫隆公司的针入度指数诺谟图）切夫隆公司的针入度指数诺谟图）切夫隆公司的针入度指数诺谟图沥青材料的感温性沥青材料的感温性(6)(6)其他针入度温度感应性的表示方法其他针入度温度感应性的表示方法其他针入度温度感应性的表示方法其他针入度温度感应性的表示方法沥青材料的感温性沥青材料的感温性3.3.沥青的针入度粘度指数沥青的针入度粘度指数沥青的针入度粘度指数沥青的针入度粘度指数
10、PVNPVNMcleod 提出了用提出了用25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。Mcleod还提出了利用还提出了利用 PVN 反算出基准软化点，再由反算出基准软化点，再由 Van der Poel 诺谟图计算沥青劲度的方法。诺谟图计算沥青劲度的方法。沥青材料的感温性沥青材料的感温性4.4.粘温指数粘温指数粘温指数粘温指数VTSVTS 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
11、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）Audrade 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）Lee 的试验式的试验式（3）Sohweyer 的试验式的试验式 沥青材料的感温性沥青材料的感温性（4）Cornelissen 的试验式的试验式（5）Walther 与与 Saal 的试验式的试验式 沥青材料的感温性沥青材料的感温性5.5.沥青等级指数沥青等级指数沥青等级指数沥青等级指数C.IC.I沥青等级指数沥青
12、等级指数C.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BTDC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.I的计算方法如下：的计算方法如下：令令沥青材料的感温性沥青材料的感温性6.6.温度敏感性指标的选择温度敏感性指标的选择温度敏感性指标的选择温度敏感性指标的选择 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
13、适用性的问题。尤其是对PI及及PVN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。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沥青材料的感温性沥青材料的感温性7.7.针入度测定值对针入度指数针入度测定值对针入度指数针入度测定值对针入度指数针入度测定值对针入度指数PIPI的影响的影响的影响的影响 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PI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0.995，但由于试验温度不同，计算的，但由于试验温度不同，计算的PI值也不同。值
14、也不同。沥青材料的感温性沥青材料的感温性8.8.不同地区不同地区不同地区不同地区PIPI要求的建议值要求的建议值要求的建议值要求的建议值沥青材料的感温性沥青材料的感温性第三节第三节第三节第三节 改善道路沥青感温性的措改善道路沥青感温性的措改善道路沥青感温性的措改善道路沥青感温性的措施施施施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两个途径上：径上：在沥青的生产部门，认真选择原油，炼制温度敏感性低在沥青的生产部门，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；的沥青，使其具有更好的路用性能；在沥青应用部门，通过采用各种类型的改性措施改善沥在沥青应用部门，通过采用各种类型的改性措施改善沥青（或沥青混合料）的感温性。青（或沥青混合料）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沥青材料的感温性沥青材料的感温性沥青材料的感温性
