沥青材料的感温性
沥青的针入度
lg P AT K A d (lg P) / dT
A表征沥青针入度（lgP）随温 度（T）的变化率，故称为针入 度-温度感应性系数（简称 PTS）。
① 基本公式
A
lg800 lg P25C ,100 g ,5s TRB 25
② 实用公式 按上式计算得的A值均为小数，为
使用方便起见，普费等作了一些处理，改用针入度指数 （PI）表示：
薄膜烘箱试验TFOT
旋转薄膜烘箱试验RTFOT
Inside of RTFO
Fan
Rotating Bottle Carriage
Air Line
27
③ 蒸馏试验：对于液体沥青则用蒸馏试验来代替蒸发损失试验。液体沥
青的粘度较低，以便在施工中可以冷态（或稍加热）使用。液体沥青中轻 质馏分挥发后，沥青粘度将明显提高，从而使路面粘聚力得到提高。蒸馏 试验是确定液体沥青含有此种轻质挥发性油的数量，以及挥发后沥青的性 质。
20 PI 1 A 10 PI 50
30 PI 10 1 50 A
30 PI 10 lg 800 lg P25C ,100 g ,5 s 1 50( ) TR B 25
①针入度指数
（பைடு நூலகம்1）道路石油沥青对针入度指数的要求
一般认为PI值为-1～+1的溶凝胶型沥青适宜修建沥青路面，随着对沥 青路面热稳定的要求提高，因此对PI值的要求趋于0.5～+1.0。
经验公式：
Sb＝ 1.157 10 t
-7 -0.36 - PI
e (TRB - T )
5
本节内容(11)
• 沥青的粘附性评价方法 • 沥青的耐久性评价方法 • 安全性
道路沥青温度敏感性指标的分析与讨论_王立志
第一作者简介: 王立志 ( 1965) ), 男, 汉族, 博士研究生, 高级工程师, 研究方向: 石油沥青的生产与评价. E-m ai:l lizh i_wang65@ 126. com。 * 通讯作者简 介: 张 玉贞 ( 1959) ) , 女, 汉族, 博士, 教授, 博 导。 E-m ai:l zhangyzh4@ cnooc. com. cn; zhangyuzhen2218@ 163. com 。
第 8卷 第 21期 2008年 11月 1671- 1819( 2008) 21- 5793- 06
石油技术
科学 技 术 与 工 程
Sc ience T echno logy and Eng ineer ing
V o l1 8 N o121 N ov. 2008 Z 2008 Sci1 T ech1Engng1
结料的弹性 (存储模量 )与粘性 (损耗模量 )成分的比
例。以上几个参数的关系如 d
( 1)
G c = G* # co sD
( 2)
G d = G* # sinD
( 3)
tanD= G d/G c
( 4)
此外, Superpave沥青胶结 料性能规范中, 以最 高路面设计温度下沥青流变仪试验指标 G* / sinD作
道路沥青温度敏感性指标的分析与讨论
王立志 魏建明 张玉贞*
(中国石油大学 (华东 )重质油国家重点实验室, 重质油研究所, 东营 257061)
摘 要 选用 6种传统沥青和 6种改性沥青, 利用 Strateg ic H ighw ay R esearch P rog ram ( SHRP ) 试验方法研 究了沥青的 温度敏
沥青材料学重点
一名词解释1沥青：指黑色到暗黑色的固态，或半固态粘稠状物质，含有某些矿物，其主要成分和石油沥青相同的一种混合物。
2石油沥青：从处理油渣中得到的，由烃及其可溶于二硫化碳的衍生物组成的暗褐色或黑色的半固体产品。
3道路沥青:属于半固态的沥青，其针入度（25°，100g，5s）在41—200（0.1mm）之间，主要是用于铺设道路的一种石油沥青。
4液体沥青：用汽油，煤油，柴油等溶剂将石油沥青稀释而成的沥青产品，也称轻控沥青或稀释沥青。
在25°以下，在其上施加50g的重量1s后，针入度大于350（0.1mm）的沥青产品。
5稀释沥青：将油渣与石油馏出油相调和而得到的一种使用上比较方便，流动性能好的沥青混合物。
溶剂在使用的过程中挥发而残留出沥青。
6乳化沥青：将水与沥青在乳化剂存在下形成的沥青乳化液，也称沥青乳液。
7改性沥青：掺加橡胶，树脂，高分子聚合物，天然沥青，磨细的橡胶粉或其他材料等外加剂，使沥青或沥青混合料的性能得以改善而制成的沥青结合料。
8改性乳化沥青：在制作乳化沥青的过程中同时加入聚合物乳胶，或将聚合物胶乳与乳化沥青成品混合，或对聚合物改性沥青进行乳化加工得到的乳化沥青产品。
9沥青质：采用固定的沥青溶剂比，用轻质烃类沉淀出来的高分子量组分。
10沥青结合料：在沥青混合料中起胶结作用的沥青类材料的总称。
11沥青混合料：由矿料与沥青结合料拌合而成的混合料的总称。
12黏附性：是指沥青与别的物体之间的黏附能力，主要是由于吸附剂和被吸附的物质相接触时，分子之间的相互作用力引起的。
而黏结性是指沥青本身内部的黏结能力。
13触变性：假塑性流体在剪切流动时，发生分子定向，伸展和解缠绕，粘度随剪切速率的增大而降低，但当剪切流动停止或剪切速度减小时，分子定向等就立刻丧失恢复至原来状态。
14软化点：沥青材料是一种非晶质高分子材料，它由液态凝结为固态时，或由固态融化为液态时，没有敏锐的固化点或液化点，通常采用条件的硬化点和滴落点来表示。
道路石油沥青技术性能-高温及低温性能
标
T800要求值
50 (2.9031 log P25) (PI 20 PI
10)
25
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化单
性 注意事项：
能
当量软化点取决于沥青的针入度值，它的本质仍然是指
相
数。
关
提出当量软化点并不等于将环球法测定的软化点全盘否
指
定。
标
实测软化点在沥青生产和质量检验上仍然是重要而方便
关
确定高温粘度
指 标
逆流式毛细管法 赛波特粘度计法 RAV
乳化沥青和煤沥青
恩格拉粘度计法
标准粘度计法
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性 60℃粘度
能
60℃恰好处在夏季路面的高温条件，反映路面的实际情况，
相
为了使沥青混合料具有良好的抗流动变形能力，希望沥青
关
在此温度下有较高的粘度。
关
攻关专题的研究，提出了采用修正软化点代替实测的环球
指
法软化点，称为当量软化点。
标
当量软化点根据“等粘温度”原理提出，表达沥青粘度所
能承受的极限，大体相当于针入度达到800时的温度，遂
定义此温度为当量软化点，T800.
一、沥青的软化点与当量软化点
高 温
当量软化点
性 确定方法（一）
能
根据温度敏感性系数得到：
指
我国采用的试验方法为真空减压毛细管法。
标
二、沥青结合料的粘度
高 温
粘度
性
60℃粘度
能
理论公式的推导：
相
S pR4
关 指
D 8QL S r 2P P r
2rL 2L
浅谈沥青性能分级体系
浅谈沥青性能分级体系路面等级也应当与交通特点结合考虑，对于高等级道路，考虑充分的安全储备和路面维护等因素，选择合理等级的沥青，对于SUPerPaVe分级体系中，随着标号增加，其高温、低温和常温性能逐渐改善。
沥青分级体系质量评价1.绪言沥青作为一种非晶体高分子混合物，应用于路面胶结料已经有了上百年的历史。
沥青的分类可以按来源、加工方法、用途和形态划分。
按来源可以分为天然沥青、石油沥青和焦油沥青三大类，按形态分为黏稠沥青和液体沥青。
一般石油沥青分为四大类：道路沥青类、建筑沥青类、专用沥青类和乳化沥青类。
改性沥青作为改良的胶结料应用于道路建设、建筑防水等方面。
PG分级体系要求沥青路面在最高设计温度时能满足高温性能的要求，不产生过量的车辙；在路面最低设计温度时能满足低温性能的要求，避免或减少低温开裂；在常温范围内控制疲劳开裂，考虑了沥青材料在使用期全温度范围内的流变性,对于沥青材料的质量评价和选择,较针入度分级和黏度分级有了很大改进。
2.沥青性能分级方法针入度分级体系和黏度分级体系的分级方法主要是依据25C针入度和60℃黏度指标，这两种分级方法参考的指标也不相同，而第三种按路用性能分级的出发点是根据沥青表现出的路用性能划定适用温度，与前两种都不一样。
针入度分级体系历史最长，使用的国家也最多。
我国道路沥青基本按针入度分级，《重交通道路石油沥青》中按连续针入度（40〜140）分为5个标号；《公路沥青路面施工技术规范》中修订了沥青等级划分方法，沥青基本按连续20（0.0Imm）针入度梯度进行划分，分为7种，在这个标准中，沥青等级划分是以沥青路面的气候条件为依据，同一个气候分区内，根据道路等级和交通特点再将沥青分为1~3个不同的针入度等级。
技术指标中增加了针入度指60℃动力黏度以及IOe延度指标评价沥青的感温性、高温性能和低温性能，根据沥青中的蜡含量分为A、B、C三个等级，各个等级的技术指标要求逐级降低。
黏度分级体系是按连续黏度进行分级，以美国AASHTO以黏度分级的黏稠沥青技术标准为例，沥青的标号为连续60℃黏度区间的中值，区间大小递增，分为5个等级，135C的黏度不作为划分等级的依据。
沥青材料(题)
沥青材料一、名词解释l、沥青材料2、溶胶型结构3、针入度4、环球法软化点5、针入度指数6、沥青老化7、延度8、闪点9、乳化沥青二、判断题1、烧结普通砖的质量等级是采用10块砖的强度试验评定的。
2、石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为：油分、沥青和沥青酸。
3、含蜡沥青会使沥青路面的抗滑性降低，影响路面的行车安全。
4、针入度指数（PI）值越大，表示沥青的感温性越高。
5、道路石油沥青的标号是按针入度值划分的。
6、与石油沥青相比，煤沥青温度稳定性和与矿质集料的粘附性均较差。
7、沥青质是石油沥青化学组分中性能最好的一个组分。
8、粘度是沥青材料最重要的技术性质之一。
三、填空题1、沥青按其在自然界中获得的方式可分为＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿两大类。
2、土木工程中最常采用的沥青为＿＿＿＿＿。
3、沥青在常温下，可以呈＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、和＿＿＿＿＿状态。
4、沥青材料是由高分子的碳氢化合物及其非金属＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿等的衍生物组成的混合物。
5、石油沥青的三组分分析法是将石油沥青分离为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
6、石油沥青的四组分分析法是将沥青分离为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
7、石油沥青的胶体结构可分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿三个类型。
8、软化点的数值随采用的仪器不同而异，我国现行试验法是采用＿＿＿＿＿法。
9、评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标是＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿，通称为三大指标。
10、评价沥青与粗集料粘附性的方法主要有＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿。
11、我国现行标准将道路用石油沥青分为＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿三个等级。
12、评价石油沥青大气稳定性的指标有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
13、乳化沥青主要是由＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿和＿＿＿＿＿等组分所组成。
14、石油沥青的闪点是表示＿＿＿＿＿性的一项指标。
15、改性沥青的改性材料主要有＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿、＿＿＿＿＿。
石油沥青
石油沥青英文名：Petroleum asphalt 石油沥青是原油加工过程的一种产品，在常温下是黑色或黑褐色的粘稠的液体、半固体或固体，主要含有可溶于三氯乙烯的烃类及非烃类衍生物，其性质和组成随原油来源和生产方法的不同而变化。
石油沥青是原油蒸馏后的残渣。
根据提炼程度的不同，在常温下成液体、半固体或固体。
石油沥青色黑而有光泽，具有较高的感温性。
组成因为沥青的化学组成复杂，对组成进行分析很困难，且其化学组成也不能反映出沥青性质的差异，所以一般不作沥青的化学分析。
通常从使用角度出发，将沥青中按化学成分和物理力学性质相近的成分划分为若干个组，这些组就称为“组分”。
石油沥青的组分及其主要物性如下：油分、树脂、地沥青质。
油分油分为淡黄色至红褐色的油状液体，其分子量为100～500,密度为0.71～1.00g/cm^3，能溶于大多数有机溶剂，但不溶于酒精。
在石油沥青中，油分的含量为40%～60%。
油分赋予沥青以流动性。
树脂树脂又称脂胶，为黄色至黑褐色半固体粘稠物质，分子量600～1000,密度为1.0～1.1g/cm^3。
沥青脂胶中绝大部分属于中性树脂。
中性树脂能溶于三氯甲烷、汽油和苯等有机溶剂，但在酒精和丙酮中难溶解或溶解度很低。
中性树脂含量增加，石油沥青的延度和粘结力等性能愈好。
在石油沥青中，树脂的含量为15%～30%，它使石油沥青具有良好的塑性和粘结性。
地沥青质地沥青质为深褐色至黑色固态无定性的超细颗粒固体粉末，分子量为2000～6000,密度大于1.0g/cm^3，不溶于汽油，但能溶于二硫化碳和四氯化碳中。
地沥青质是决定石油沥青温度敏感性和黏性的重要组分。
沥青中地沥青质含量在10%～30%之间，其含量愈多，则软化点愈高，黏性越大，也愈硬脆。
石油沥青中还含2%～3%的沥青碳和似碳物（黑色固体粉末），是石油沥青中分子量最大的，它会降低石油沥青的粘结力。
石油沥青中还含有蜡，它会降低石油沥青的粘结性和塑性。
同时对温度特别敏感（即温度稳定性差）对石油沥青可以按以下体系加以分类按生产方法分为：直馏沥青、溶剂脱油沥青、氧化沥青、调合沥青、乳化沥青、改性沥青等；按外观形态分为：液体沥青、固体沥青、稀释液、乳化液、改性体等；按用途分为：道路沥青、建筑沥青、防水防潮沥青；以用途或功能命名的各种专用沥青等。
沥青材料感温性.
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。
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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
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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
沥青材料的感温性
• 第三节 改善道路沥青感温性的措 施
• （5）切夫隆公司的针入度 指数诺谟图
沥青材料的感温性
• (6)其他针入度温度感应性 的表示方法
沥青材料的感温性
• 3.沥青的针入度粘 度指数PVN
Mcleod 提出了用25℃针入度与135℃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 PVN。 Mcleod还提出了利用 PVN 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。
沥青材料的感温性
• 1.沥青试验数据图 （BTDC）
1969年，壳牌石油公司研究所 W·Heukelom 提出了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。这些性质包括针入度、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。
沥青材料的感温性
• 4.粘温指数VTS
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 此式也可以用对数形式表示
（2）Lee 的试验式
沥青材料的感温性
（4）Cornelissen 的试验式 （5）Walther 与 Saal 的试验式
沥青材料的感温性
从图中可以看出，变化相同的温度，A沥青的针入度 或粘度的变化小于B沥青，而B沥青的变化小于C沥 青，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。
沥青材料的感温性
• 第二节 沥青感温性指 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，现在普遍采用的有针入度指数PI、针入 度粘度指数PVN及粘温指数VTS等。表2-1-1表示 这些指标所反映的温度范围。
由此概念出发，便得到了一系列计算针入度指数PI的方法。
沥青材料的感温性 • （1）由25℃针入度及软 化点计算PI
此式仅适用于蜡含量很少的S级沥青，对我国大量 使用的多蜡沥青，在软化点温度下，针入度不一定 是800，因而是不适用的。
沥青材料的感温性
• （2）由25℃针入度及 脆点计算PI
沥青材料的感温性
沥青材料的感温性
• 5.沥青等级指数C.I
沥青等级指数C.I实际上是一种沥青类型指数，与 壳牌石油公司提出的BTDC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。 C.I的计算方法如下： 令
沥青材料的感温性
• 6.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 各种指标的适用性的问题。尤其是对PI及PVN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。
沥青材料的感温性
利用BTDC，可以区分三种类型的沥青： （1）S级沥青 （2）B级沥青
沥青材料的感温性 • 2.针入度指数PI
早在1936年,Pfeiffer和J Phand VanDoormaal 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：
lgP=AT+K
Pfeiffer和J Phand VanDoormaal定义了针入度指数的概念，并以通 常使用的一种墨西哥200号道路沥青的温度敏感性为标准，假定其针入 度指数PI为0，由此制定的针入度指数PI为：
沥青在不同温度下的这些 性质可以用图2-1-2描述。
在低温（低于玻璃化温度 Tg）状态下是玻璃状的弹性 态（弹性模量），高温时为 流动态（粘度），在大部分 道路的使用期是类似于橡胶 的粘弹性态（劲度的粘弹 性，它的任何性质都是 温度和时间的函数，图 2-1-3表示沥青在60℃下 流淌1h，相当于25 ℃下 流淌了10h。