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 （3）Sohweyer 的试验式
（4）Cornelissen 的试验式 （5）Walther 与 Saal 的试验式
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。
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。
由此概念出发，便得到了一系列计算针入度指数PI的方法。
（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。
（2）由25℃针入度及脆点计算PI
（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
利用BTDC，可以区分三种类型的沥青： （1）S级沥青 （2）B级沥青 （3）W级沥青
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：
由于沥青材料的粘弹性， 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。
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。 最常用的描述沥青感温性的指标是针入度指数PI值
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
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。
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。
弹性行为
低温开裂
粘性行为
永久变形ห้องสมุดไป่ตู้
粘弹性行为
抗疲劳性能
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（劲度模量）。
（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。
（5）切夫隆公司的针入度指数诺谟图
(6)其他针入度温度感应性的表示方法
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。
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。
8.不同地区PI要求的建议值
第三节 改善道路沥青感温性的措施
既然道路沥青的感温性对沥青的路用性能至关重要，而且 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改善沥 青（或沥青混合料）的感温性。
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
Sasobit对沥青感温性能的影响分析
Sasobit对沥青感温性能的影响分析季节冉晋徐世法北京建筑工程学院(北京100044)摘要通过对Sasob it与沥青配伍性的研究,表明Sasob i t与沥青之间的混合时间、混合温度以及混合方法对其性能稳定性影响不大,故采用在130e下人工搅拌15m i n的方法进行Sasobit沥青的制备。
利用不同剂量的Sasob it沥青在不同温度下的针入度、粘度和软化点等性能指标的测试结果,计算了Sasobit沥青的感温性能指标:针入度指数、粘温指数、针入度粘度指数和针入度软化点指数。
由计算结果可知,在沥青中添加不同剂量的Sasobit会提高其在不同温度区域内的感温性能,且各个感温性能指标之间有很好的相关性,根据其感温性能的变化可以确定在沥青中添加3%Sasobit最为合适。
关键词道路工程Sasob it感温性能针入度指数粘温指数针入度-粘度指数针入度-软化点指数Sasobit是德国SasolW ax公司的产品,是一种窄分布的长链脂肪族烃,其主链分子中含有40~115个碳原子,使用Fischer-Tropsch(费托,FT)方法从煤炭气化中获取,因此也称为FT石蜡。
Sasob it的外观呈片状或粉状,其熔点大于100e,高于普通石蜡,在超过115e时能完全溶解于沥青。
在沥青中加入Sasobit对感温性能的影响,沥青感温性能与Sasob it剂量之间的关系,目前,国内外还没有对此进行系统的研究,针对以上问题进行初步的探讨。
1原材料性能测试a)Sasob it性能测试。
试验采用德国Saso l W ax公司生产的Sasob i,t其性能测试技术指标见表1。
表1Sas obit的性能测试结果项目熔点/e闪点/e粘度/(mPa#s)135e150e针入度/(10-1mm)25e60e测试值1002905147312618b)基质沥青性能测试。
试验采用SHELL 60/80沥青作为基质沥青,其主要性能测试指标见表2。
沥青材料简介
13
8
乳化沥青
乳化沥青的形成: 乳化沥青是热沥青在剪切作用下分散在乳化剂水溶液中形成的水 包油型的分散体系。 乳化沥青的制备关键是乳化剂的选择、乳化工艺、乳化设备。合 适的乳化剂正确的工艺和优良的乳化设备制备出的乳化沥青颗粒细小 均匀、乳液稳定、粘度适中。
9
乳化沥青
乳化剂
乳化剂本质上是一种表面活性剂，溶于水中能显著降低水的表面张力，在 沥青和水的分散体系中，能够吸附在沥青粒子表面，使表面由憎水性转变为亲 水性而使沥青粒子在水中比较稳定的存在。 乳化剂的分类： 按离子性：阳离子型、阴离子性、非离子型 按破乳速度：快裂型、中裂型、慢裂型 使用何种类型的乳化剂 ，应根据用途和使用条件选择，做实验来确定。乳 化剂的复配是增进乳化效果、降低成本的途径。
3
沥青材料
石油沥青的组分结构
元素组成：碳（82%-88%）、氢（8%-11%）、硫（ ＜ 6%）、氧（ ＜ 15%）、氮（ ＜ 1%） 四组分法：沥青质、胶质、饱和分、芳香分 胶体结构：沥青中各个组分的数量及胶体芳香化的程度，决定了胶体的 结构类型。通常分为溶胶型、溶-凝胶型、凝胶型三种。 沥青材料的组分结构与材料性能有十分密切的关系，材料性能是微 观组成的反映。道路用沥青材料有一定性能要求，符合一定组分结构的 沥青才能用于道路材料。
7
沥青材料
四、粘附性
沥青材料的粘附性是指沥青与石料之间作用所产生物理吸附和化学 吸附的能力。道路沥青的主要功能之一是作为粘结剂将集料粘结成为一 个整体，沥青对石料粘附性的优劣，直接影响沥青路面的使用质量，对 沥青路面的强度、水稳性及耐久性都有很大影响。
五、耐久性
实际应用中，人们要求沥青的老化速度应尽可能小一些，因而提出 了耐久性的要求。老化速度与沥青化学组成和老化条件有关，芳香分含 量较大的氧化作用较强，热、光、氧是导致老化的主要外界因素。
SBS改性阻燃沥青的感温性能研究
Ｃｏ ｒｓ ｏ ｄｎ ｕｈ ｒ ｒｅ ｐ ｎ ｉｇａ ｔ ｏ ．Ｔｅ． ＋ ８ — １ ９ ４ ３ ３ ９ ａ ： ８ — ４ ３ ６ ６ ３ ９；ｅ ｍａｌｌｅｉｎ １ ６ Ｃ ｒ １： ６ ３ ０ １ ８ ５ ；ｆｘ ＋ ６ １— ８４０ — ｉ：ｋ ｊ ＠ ２ ． Ｏ ａ ｎ
Ｔ ｅ ｐ ｒ ｔ ｅ Ｓｅ ｖ ｃ ａ ｉｉＹ ｏ ｍ ｅ ａ ｕｒ ｒ ｉ ｅ ｂ ｌｔ ｆＳＢＳ Ｍ ｏ ｉｉ ｄ Ｆｌ ｍ ｅ＿ Ｒｅ ａ ｄａ ｓ ａ ｔ ｄ ｆｅ ａ 。 ＿ — — ｔ ｒ ｎｔＡ ｐｈ ｌ
ＩＩ ＡＯ Ｋｅ— ａ ｉｎ
（ ｃ ｏ ｌ ｆ Ｐｅｒ ｃ ｅ ｃ ｇ ｎ ｅ ｉｇ，Ｌｉｏ ｉｇ Ｓ ｉｕ ｉｅ ｓｔ Ｓ ｈ ｏ ｔｏｈ ｍｉａｌ ｏ Ｅｎ ｉ ｅｒｎ ａ ｎｎ ｈｈ ａ Ｕｎｖ ｒｉｙ，Ｆｕ ｈ ｎＬｉｏ ｉｇ １ ３ ０ ，Ｐ． ｓｕ ａｎｎ １ ０ １ Ｒ． Ｃ ｉａ ｈｎ ）
第 ２ 卷 第 ３ ３ 期
石
Ｊ ） ＲＮＡＩ （Ｕ
油
化
高
等
学
校 学
报
Ｖｏ１ ．２３
ＮＯ．３
ＯＦ ＰＥ ＴＲ（ＣＨＥＭ Ｉ ） ＣＡ１
ＵＮＩ ＲＳ １ １ Ｓ ＶＥ Ｉ 、Ｅ
Ｓｅ ｐ． ２０１ ０
文 章 编 号 ： ０ ６～３ ６ ２ １ ） ３ ０ ５ ０ １０ ９ Ｘ（ ０ ０ ０ ０ ２ ３
Ｔ ｈ ｈｒ ｅ ｔ ｍ ｐ ｒ ｔ ｒ ｅ ｖｉｅ ｂ ｌ ｙ ｏ ｈｅ ＳＢＳ ｍ ｏｄｆｅ ｌｍ ｅ ｒ ｔ ｒ ｎｔａ ｐｈ ｌ ｈｃ ｅ ａ ｉ ｇ ７ ａ ａ ｅ ａ ｐ ｌ ｓ ｅ ｔ ｅ ｅ ｅ ａ ｕ ｅ ｓ ｒ ｃ ａ ｉｉ ｆｔ ｔ ｉｉｄ ｆａ — ｅ ａ ｄａ ｓ ａ ｔｗ ｉｈ ｕｓ ｄ Ｍ ｏｍ ｎ Ｏ ｓ ｂ ｓ ｓ ｈａｔｉ ｂ ｔｅ ｈａ ｅ ｔ ｒｔ ｎ ｗｈｉｈ ｕ ｅ ｕａ ｉｉ ． ｃ ｓｄＨ ｎｘｌｎｇ ９０
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。
沥青性能指标
真空毛细管粘度仪试验示意图
（2）条件粘度测定方法 a.针入度法 定义：在规定温度条件 下，以规定质量的标准 针经过规定时间贯入沥 青试样的深度，以0.1mm 为单位。
针入度法测定粘稠沥青针入度示意图
表示方式 PT,m,t
如：P25,100,5=60 表示：试验温度25℃ 荷 载质量100g 历时5s 贯入 沥青深度6mm
① A lg 800 lg P25℃,100g, 5s
TR&B 25
P25
② A lg P1 lg P2
T1 T 2
温度T
25℃
TR&B
4.针入度指数PI的确定
普费等人在制定真入度指数时，令感
温性最大A=∞，PI值为-10，感温性最 小A=0，PI值为+20。由于A值很小，为
应力松弛—在保持应变不 变的情况下，应力随时间 增加逐渐衰减。
2.技术指标—劲度模量
（1）定义： S=( / )t,T
T-温度 t-荷载作用时间
劲度模量 S
（2）劲度模量的确定方法 沥青劲度模量诺模图： ① 荷载作用时间 ② 路面温度差: TR&B – Tp ③ 沥青的胶体结构类型（PI）
Hale Waihona Puke 0℃ 25℃（1）水煮法试验（13.2mm以上）
（2）浸水法试验（9.5至13.2mm）
道路沥青的技术指标 与技术性质
讲授内容目录
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节
沥青的粘滞性 沥青的低温性能 沥青的感温性 沥青的粘弹性 沥青的黏附性 沥青的耐久性 沥青的安全性、溶解度、含蜡量
第一节 沥青的粘弹性
1.定义
改性沥青及其效果评价指标
改性沥青及其效果评价指标
所谓改性沥青，也包括改性沥青混合料，是指“掺加橡胶、树脂、高分子聚合物、磨细的橡胶粉或其他填料等外掺剂(改性剂)，或采取对沥青轻度氧化加工等措施，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”。
改性剂是指“在沥青或沥青混合料中加人的天然的或人工的有机或无机材料，可熔融、分散在沥青中，改善或提高沥青路面性能(与沥青发生反应或裹覆在集料表面上)的材料”。
改性效果的好坏，主要用改性沥青指标来进行评价，改性沥青的评价指标为：
(1)感温性指标：针入度指数(针入度)。
(2)低温性能指标：5℃延度和当量脆点。
(3)高温性能指标：60℃粘度、软化点与当量软化点。
(4)热稳定性(耐老化)指标：旋转薄膜烘箱试验。
(5)沥青粘弹效应指标：弹性恢复。
⑥沥青与集料握裹力指标：粘韧性试验。
⑦施工及安全指标：闪点、135℃运动粘度。
⑧离析指标：软化点差。
沥青—石油沥青的温度稳定性(土木工程材料)
定义 人为选定的沥青由固态到液态的转变温度范围中的一个条件粘度。
石油沥青的主要技术性质
粘滞性
塑性
测定方法 我国现行试验方法采用“环与球法”软化点。
温度稳定性
石油沥青的主要技术性质
如图，该法是将沥青试样注于 规定内径的铜环中，环上置一钢 球，在规定的加热速度下，沥青 试样逐渐软化，直至在钢球荷重 作用下滴落到下层金属板时的温 度，称为软化点。
学习情境：沥青试验与检测
石油沥青的温度稳定性 软化点
石油沥青的主要技术性质
粘滞性
塑性
温度稳定性
（temperature susceptibility）
（1）软化点 （2）针入度指数
——高温性能指标
（3）脆点
——低温性能指标
石油沥青的主要技术性质
粘滞性
塑性
温度稳定性
（temperature susceptibility）
软化点
——高温性能指标
针入度指数
脆点
——低温性能指标
软化点（softening point）
沥青材料是一种非晶质高分子的混合材料，没有固定的熔点。沥青材料在由固
态转变为液态的温度阶段是一种粘滞流动状态，在工程施工和使用中为保证沥青
不致由于温度升高而产生流动的状态，常常采用软化点来表示沥青的温度敏感性。
石油沥青的主要技术性质
小
结
★石油沥青的粘滞性、延性和温度敏感性。 ★表征这三项性质的三大指标为：
针入度、延度、软化点：是评价粘稠石油沥青技术性质最常用的经典指标。 ★沥青标号是根据针入度的平均值划分的；是根据三大指标确定的。
★沥青标号大，针入度 大 ，粘性 差;延度 大 ，塑性 好 ; 软化点 低 ，温度稳定 性 差 ；抗老化 好 。