PAGEPAGE64基礎(chǔ)篇第三章有機結(jié)合料內(nèi)容簡介瀝青屬有機膠結(jié)材料，具有良好的粘結(jié)性、塑性、防水性和耐腐蝕性，廣泛用于公路交通、建筑防水、水利水電等多個領(lǐng)域。本章主要講述了瀝青的分類、組成組份及膠體結(jié)構(gòu)，瀝青的技術(shù)性質(zhì)、評價方法和評價指標(biāo)，瀝青的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，同時介紹了改性瀝青、乳化瀝青及其它瀝青形式。學(xué)習(xí)要求通過學(xué)習(xí)，要求掌握瀝青的組結(jié)構(gòu)及瀝青的技術(shù)性質(zhì)；掌握用石油瀝青常規(guī)試驗方法及主要技術(shù)指標(biāo)評價其路用性能；對改性瀝青、乳化瀝青、天然瀝青等其它形式瀝青有一定了解。有機結(jié)合料是指以瀝青有機材料為主要成份、可用于膠結(jié)集料、礦粉等材料，從而形成具有一定整體力學(xué)性能及穩(wěn)定性的混合料的膠結(jié)材料。瀝青（Bituminousmaterial）是由極其復(fù)雜的高分子碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘伲ㄑ酢⒘?、氮）的衍生物所組成的混合物。瀝青在常溫下一般呈固體或半固體，也有少數(shù)品種的瀝青呈粘性液體狀態(tài)，可溶于二硫化碳、四氯化碳、三氯甲烷和苯等有機溶劑，顏色為黑褐色或褐色。瀝青材料的品種很多，按其在自然界獲得的方式不同，可分為地瀝青和焦瀝青兩大類。1.地瀝青（Asphalt）地瀝青是指天然存在或由石油經(jīng)人工提煉而得到的瀝青。按其產(chǎn)源又可分為天然瀝青和石油瀝青。（1）天然瀝青（Naturalasphalt）。天然瀝青是地殼中的石油在各種自然因素的作用下，經(jīng)過輕質(zhì)油分蒸發(fā)、氧化和縮聚作用而形成的天然產(chǎn)物。天然瀝青有產(chǎn)狀有以湖狀、泉狀等純凈狀態(tài)存在的“純地瀝青”，如產(chǎn)于南美洲西印度群島的特立尼達(dá)湖瀝青；也有存在于巖石裂隙中的“巖地瀝青”（Rockasphalt），巖地瀝青中一般含有許多的砂石或巖石，可經(jīng)過水熬煮法或溶劑抽提法得到純凈的瀝青。（2）石油瀝青（Petroleumasphalt）。石油瀝青是由石油原油分餾出各種產(chǎn)品后的殘渣加工而成的。2.焦油瀝青(Tar)焦油瀝青是干餾有機燃料(煤、巖、材料等)所收集的焦油經(jīng)加工而得到的一種瀝青材料，按干餾原料的不同，焦油瀝青可分為煤瀝青、木瀝青、頁巖瀝青等。工程上常用的焦油瀝青是煤瀝青。綜上所述，瀝青按其產(chǎn)源可分為如下幾類。通常所講的瀝青是石油瀝青，其他瀝青都要在瀝青前加上名稱以示區(qū)別，如：煤瀝青、頁巖瀝青等。在道路建筑中最常用的主要是石油瀝青和煤瀝青兩類，其次是天然瀝青。3.1普通石油瀝青3.1.1石油瀝青的工藝概述=1\*GB2⑴石油瀝青的基屬分類石油是煉制石油瀝青的原料，石油瀝青的性質(zhì)首先與石油的基屬有關(guān)。我國目前的原油分類是按照“關(guān)鍵餾分特性”和“含硫量”進(jìn)行分類的。=1\*GB3①按關(guān)鍵餾分特性分類可分為石蠟基原油、環(huán)烷基原油和中間基原油，以及高硫原油（含硫量>2%）、含硫原油（含硫量0.5%～2%）和低硫原油（含硫量<0.5%）。a、石蠟基瀝青，也稱多蠟瀝青。它是由含大量的烷烴成分的石蠟基原油提煉而得。這種瀝青因原油中含有大量烷烴，瀝青中含蠟量一般大于5%，有的高達(dá)10%以上。蠟在常溫下往往以結(jié)晶體存在，降低了瀝青的粘結(jié)性和溫度穩(wěn)定性；表現(xiàn)為軟化點高、針入度小、延度低，但抗老化性能較好。如果用丙烷脫蠟，仍然可得到延度較好的瀝青。b、環(huán)烷基瀝青，也稱瀝青基瀝青，由瀝青基石油提煉而得到的瀝青。它含有較多的環(huán)烷烴和芳香烴，所以此種瀝青的芳香性高，含蠟量一般小于2%，瀝青的粘結(jié)性和塑性均較高。目前我國所產(chǎn)的環(huán)烷基瀝青較少。c、中間基瀝青，也稱混合基瀝青。中間基瀝青是由蠟質(zhì)介于石蠟基原油和環(huán)烷基原油之間的原油提煉而得。所含的烴類成分和瀝青的性質(zhì)一般介于石蠟基瀝青和環(huán)烷基瀝青之間。=2\*GB3②按含硫量分類根據(jù)原油的含硫量，硫含量小于0.5%的為低硫原油；硫含量大于或等于0.5%的為含硫原油。按照現(xiàn)行的石油瀝青的常規(guī)生產(chǎn)工藝，為了生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的石油瀝青，最好選用環(huán)烷基原油，其次是中間基原油，最好不選用石蠟基原油，因為石蠟的存在會對瀝青的路用性能產(chǎn)生不良的影響。但是，隨著現(xiàn)代生產(chǎn)工藝的不斷改進(jìn)，采用石蠟基原油也能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)瀝青。=2\*GB2⑵石油瀝青的生產(chǎn)工藝=1\*GB3①蒸餾法原油經(jīng)過常壓蒸餾和減壓蒸餾工藝，將不同沸點的餾分分離出來后，得到的殘渣為直餾瀝青。直餾瀝青是直接蒸餾得到的各種瀝青產(chǎn)品的總稱。蒸餾法是生產(chǎn)石油瀝青最簡單、最經(jīng)濟的方法。原油脫水后加熱至一定溫度，進(jìn)入常壓塔，在塔內(nèi)分餾出汽油、煤油和柴油等輕質(zhì)油分。塔底常壓渣油再進(jìn)一步加熱至更高的溫度，進(jìn)入減壓蒸餾塔，此塔保持一定的真空度，分餾出減壓餾分，塔底所存的減壓渣油往往可以獲得合格的道路瀝青。蒸餾法生產(chǎn)的直餾瀝青由于含有許多不穩(wěn)定的烴，其溫度穩(wěn)定性和耐候性較差，但其粘度與塑性之間的關(guān)系較好。=2\*GB3②氧化法氧化法是先將常減壓渣油預(yù)熱脫水，然后加熱至240～290℃的高溫，在氧化塔內(nèi)吹入定量的空氣對渣油進(jìn)行不同深度的氧化而生產(chǎn)瀝青的加工工藝。采用此種方法產(chǎn)生的瀝青稱為“氧化瀝青”或“吹制瀝青”。=3\*GB3③溶劑法溶劑法是利用溶劑對各組分的不同的溶解能力，選擇性的溶解其中一個或幾個組分，從渣油中分離出富含飽和烴和芳香烴的脫瀝青油，同時得到膠質(zhì)、瀝青青質(zhì)含量高的不同稠度的溶劑瀝青。=4\*GB3④調(diào)和法此種工藝方法是按照瀝青的質(zhì)量要求，將幾種瀝青按適當(dāng)?shù)谋壤M(jìn)行調(diào)配，調(diào)整瀝青組分之間的比例關(guān)系以獲得所要求的產(chǎn)品。綜上所述，由石油煉制各種石油瀝青的生產(chǎn)工藝流程如圖3-1所示。圖3-1石油瀝青生產(chǎn)工藝流程示意圖3.1.2石油瀝青的組成及膠體結(jié)構(gòu)=1\*GB2⑴石油瀝青元素組成石油瀝青是由多種碳?xì)浠衔锛捌浞墙饘伲ㄑ?、硫、氮）的衍生物組成的混合物，它的分子表達(dá)式為CnH2n+aObScNd?；瘜W(xué)組成主要是碳（80%～87%）、氫（10%～15%），其次是非烴元素，如氧、硫、氮等（＜３％）。此外，還含有一些微量的金屬元素，如鎳、釩、鐵、錳、鎂、鈉等，但含量都極少，約為幾個至幾十個ppm（百萬分之一）。由于石油瀝青化學(xué)組成結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，許多元素分析結(jié)果非常近似的石油瀝青，它們的性質(zhì)卻相差很大。這主要是瀝青中所含烴類基屬的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同。近年來的一些研究結(jié)果表明，石油瀝青中所含碳原子和氫原子的數(shù)量之比（稱為碳?xì)浔龋珻/H），在一定程度上能說明瀝青結(jié)構(gòu)單元中組成烴類基屬含量的大致比例，從而可間接的了解石油瀝青化學(xué)組成結(jié)構(gòu)的概貌。幾種典型的石油瀝青渣油的元素組成如表3-1所示。渣油的元素組成表3-1渣油名稱C（%）H（%）H/CS（%）N（%）大慶渣油86.4312.271.700.170.29勝利渣油85.5011.601.621.260.85沙中渣油84.009.951.425.300.58科威特渣油83.9710.121.455.050.31伊朗重質(zhì)渣油85.0410.241.443.600.70=2\*GB2⑵石油瀝青的化學(xué)組分目前的分析技術(shù)尚未將瀝青分離為純粹的化合物單體。為了研究石油瀝青化學(xué)組成與使用性能之間的聯(lián)系，從工程角度出發(fā)，將瀝青所含烴類化合物中化學(xué)性質(zhì)相近的成分歸類分析，從而劃分為若干組，稱為“瀝青化學(xué)組分”，簡稱“組分”。將瀝青分為不同組分的化學(xué)分析方法稱為組分分析法。組分分析是利用瀝青在不同有機溶劑中的選擇性溶解或在不同吸附劑上的選擇性吸附等性質(zhì)進(jìn)行分組。瀝青組分分析方法較多。早年丁·馬爾庫松（德國）就提出將石油瀝青分離為瀝青酸、瀝青酸酐、油分、樹脂、瀝青質(zhì)、瀝青碳和似碳物等組分的方法。后來經(jīng)過許多研究者的改進(jìn)，美國的L.R哈巴爾德和K.E斯坦費爾德將其完善為三組分分析法。再后來L.W.科爾貝特（美國）又提出四組分析法。=1\*GB3①三組分分析法石油瀝青的三組分析法是將石油瀝青分離為油分（Oil）、樹脂（Resin）、瀝青質(zhì)（Asphaltene）三個組分。因我國富產(chǎn)石蠟基和中間基瀝青，在油分中往往含有蠟，故在分析時還應(yīng)該將油蠟分離。這種分析方法稱為溶解－吸附法。溶解－吸附法的優(yōu)點是組分分解明確，組分含量能在一定程度上說明瀝青的路用性能，其分析示意圖如圖3-2。但是它的主要缺點是分析流程復(fù)雜，分析時間長。按三組分分析法所得各組分的性狀如表3-2。石油瀝青三組分分析法的各組分的性狀表3-2性性狀組分外觀特征平均分子量MW碳?xì)浔菴/H物化特征油分淡黃色透明液體200~7000.5~0.7幾乎可溶解大部分有機溶劑，具有光學(xué)活性，常發(fā)現(xiàn)有熒光，相對密度為0.910~0.925樹脂紅褐色粘稠半固體800~30000.7~0.8溫度敏感性高，熔點低于100，相對密度大于1.000瀝青質(zhì)深褐色固體末狀微粒1000~50000.8~1.0加熱不熔化，分解為硬焦炭，使瀝青呈黑色=2\*GB3②四組分分析法由科爾貝特（L.W.Corbete）首先提出。該方法分為兩大步驟：第一步，用正庚烷使瀝青中的瀝青質(zhì)沉淀并定量；第二步，對可溶分中中性氧化鋁為吸附劑，在液固色譜柱中，以正庚烷（或石油醚）、甲苯、甲苯－乙醇為沖劑，沖洗出飽和分、芳香分和膠質(zhì)餾分，分別除去溶劑后定量。對于低瀝青質(zhì)含量（小于10%）的瀝青可以省略第一步，直接在色譜柱中進(jìn)行沖洗。由此得到飽和分（S）、芳香分（Ar）、膠質(zhì)（R）和瀝青質(zhì)（At）共四組分，又稱SARA分析。這一分析方法得到廣泛應(yīng)用，如美國ASTMD4124-97和我國SH/T0509-92（1998）就是瀝青四組分分析的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，其分析流程圖如圖3-3所示。圖3-2三組分分析法流程圖圖3-3四組分分析法流程圖a、瀝青質(zhì)（Asphaltene）。瀝青中不溶于正庚烷而溶于甲苯中的物質(zhì)。瀝青中瀝青質(zhì)的含量為5%～25%。一般認(rèn)為瀝青質(zhì)是復(fù)雜的芒香物材料，其極性很強，分子量相當(dāng)大。增加瀝青質(zhì)含量，便生產(chǎn)出較硬、針入度較小和軟化點較高的瀝青，因此粘度也較大。b、飽和分（Saturate）。亦稱飽和烴，瀝青中溶于正庚烷、吸附于Al2O3譜柱上、能為正庚烷或石油醚溶解脫附的物質(zhì)。飽和分含量占瀝青的5%～20%。c、芳香分（Aromatics）。瀝青經(jīng)上一步驟處理后，為甲苯所溶解脫附的物質(zhì)。芳香分占瀝青總量的20%～50%，其中非飽和環(huán)體系占優(yōu)勢，對其它高分子烴類具有很強的溶解能力。d、膠質(zhì)（Resin）。瀝青經(jīng)上一步驟處理后能為苯－乙醇或苯－甲醇所溶解脫附的物質(zhì)，具有很強的級性。它是瀝青質(zhì)的擴散劑或膠溶劑，膠質(zhì)對瀝青質(zhì)的比例在一定程度上決定了瀝青的膠體結(jié)構(gòu)的類型。對于多蠟瀝青，還可將飽和分和環(huán)烷芳香分用丁酮－苯混合溶液冷凍分離出蠟。按四組分分析法所得各組分的性狀如表3－3。石油瀝青四組分分析法的各組分的性狀表3-3性性狀組分外觀特征平均分子量Mw碳?xì)浔菴/H物化特征瀝青質(zhì)深褐色固體末狀微粒1000~5000<1.0提高熱穩(wěn)定性和粘滯性飽和分相當(dāng)油分無色粘稠液體300~1000<1.0賦予瀝青流動性芳香分茶色粘稠液體膠質(zhì)紅褐色至黑褐色粘稠液體500~1000≈1.0賦予膠體穩(wěn)定性，提高粘附性及可塑性蠟（石蠟和地蠟）白色結(jié)晶300~1000<1.0破壞瀝青結(jié)構(gòu)的均勻性，降低塑性瀝青的化學(xué)組分與瀝青的物理、力學(xué)性質(zhì)有著密切的關(guān)系，主要表現(xiàn)為瀝青組分及其含量的不同將引起瀝青性質(zhì)趨向性的變化。一般認(rèn)為：油分使瀝青具有流動性；樹脂使瀝青具有塑性，樹脂中含有少量的酸性樹脂（即地瀝青酸和地瀝青酸酐），是一種表明活性物質(zhì)，能增強瀝青與礦質(zhì)材料表面的吸附性；瀝青質(zhì)能提高瀝青的粘結(jié)性和熱穩(wěn)定性。=3\*GB3③瀝青的含蠟量瀝青中的蠟可以是石蠟或地蠟。地蠟也稱為微晶蠟，瀝青中的蠟主要是地蠟。蠟在常溫下呈白色晶體存在于瀝青中，但溫度達(dá)到45℃就會由固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)。蠟的存在對瀝青性能的影響，是瀝青性能研究的一個重要課題?，F(xiàn)有研究認(rèn)為：由于瀝青中拉的存在，在高溫時使瀝青容易發(fā)軟，導(dǎo)致瀝青的高溫穩(wěn)定性降低，出現(xiàn)車轍；同樣低溫時會使瀝青變得脆硬，導(dǎo)致路面低溫抗裂性降低，出現(xiàn)裂縫。此外，蠟會使瀝青與石料粘附性降低，在水分作用下，會使路面石子與瀝青產(chǎn)生剝落現(xiàn)象，造成路面破壞。更為嚴(yán)重的是，瀝青含蠟會使路面的抗滑性降低，影響路面的行車安全。對于瀝青含蠟量的限制，世界各國測定方法不一樣，所以限值也不一樣，其范圍為2％～4％，《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JGTF40-2004）規(guī)定，A級瀝青含蠟量（蒸餾法）不大于2.2％，B級瀝青不大于3.0％，C級瀝青不大于4.5％=3\*GB2⑶石油瀝青的膠體結(jié)構(gòu)由于瀝青的組分并不能全面地反映瀝青材料的性質(zhì)，瀝青的性質(zhì)還與瀝青的膠體結(jié)構(gòu)有著密切的聯(lián)系。=1\*GB3①膠體理論膠體理論的研究認(rèn)為，大多數(shù)瀝青屬于膠體體系，它是由相對分子量很大，芳香性很強的瀝青質(zhì)分散在分子量較低的可溶性介質(zhì)中形成的。瀝青質(zhì)是憎油性的，而且在油分中是不溶解的，這兩種組分混合物會形成不穩(wěn)定的體系，瀝青質(zhì)極易絮凝，而瀝青之所以能成為穩(wěn)定的膠體系統(tǒng)，現(xiàn)代膠體學(xué)說認(rèn)為，瀝青質(zhì)分子對極性強大的膠質(zhì)具有很強的吸附力，形成了以瀝青為核心的膠團核心，而極性相當(dāng)?shù)哪z質(zhì)吸附在瀝青質(zhì)周圍形成中間相。由于膠團的膠溶作用，使膠團彌散和溶解于分子量較低、極性較弱的芳香分和飽和分組成的分散介質(zhì)中，形成了穩(wěn)固的膠體。在瀝青膠團結(jié)構(gòu)中，從核心到油質(zhì)是均勻的、逐步遞變的，并無明顯分界面。=2\*GB3②膠體結(jié)構(gòu)類型根據(jù)瀝青中各組分的化學(xué)組成和相對含量的不同，可以形成不同的膠體結(jié)構(gòu)。瀝青的膠體結(jié)構(gòu)可分為下列三個類型：=1\*alphabetica、溶膠型結(jié)構(gòu)油分及樹脂含量較多，膠團外薄膜較厚，膠團相對運動較自由(如圖3-4a)。瀝青質(zhì)含量較少（<10%），相對分子量不很大，或分子尺寸較小，與膠質(zhì)的相對分子質(zhì)量相近時，飽和分和芳香分的溶解能力很強，分散介質(zhì)的化學(xué)組成比較接近。這種結(jié)構(gòu)瀝青粘滯性小，流動性大，具有牛頓流特性粘度與應(yīng)力成比例，塑性好，開裂后自行愈合能力強，但溫度穩(wěn)定性較差。通常，大部分直餾瀝青都屬于溶膠型瀝青。=2\*alphabeticb、凝膠型結(jié)構(gòu)油分及樹脂含量較少，瀝青質(zhì)含量較多（>30%），膠團外膜較薄，膠團靠近團聚，瀝青質(zhì)膠團連結(jié)，形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，膠團相互吸引力增大，相互移動困難（如圖3-4c）。這類瀝青的特點是彈性和粘性較高，溫度敏感性較小，開裂后自行愈合能力較差，流動性和塑性較低。=3\*alphabeticc、溶－凝膠型結(jié)構(gòu)當(dāng)瀝青質(zhì)含量適當(dāng)時（15％～25％），又含適量的油分及樹脂。膠團的濃度增加，膠團間具有一點的吸引力，它介于溶膠型結(jié)構(gòu)和凝膠型結(jié)構(gòu)之間，稱為溶－凝膠型結(jié)構(gòu)（如圖3-4b）。通常，環(huán)烷基稠油的直餾瀝青或半氧化瀝青，以及按要求組分重（新）組（配）的溶劑瀝青等，往往能符合這類膠體結(jié)構(gòu)。這類瀝青的工程性能，在高溫時溫度穩(wěn)定性好，低溫時的變形能力也好，現(xiàn)代高級路面所用的瀝青，都應(yīng)屬于這類膠體結(jié)構(gòu)類型。圖3-4瀝青的膠體結(jié)構(gòu)示意圖瀝青的膠體結(jié)構(gòu)與瀝青的技術(shù)性質(zhì)有密切關(guān)系，但從化學(xué)角度來評價瀝青的膠體結(jié)構(gòu)是很困難的，常采用針入度指數(shù)（PI）法、容積度法、絮凝比－稀釋法等來評價其膠體結(jié)構(gòu)類型及其穩(wěn)定性。3.1.3石油瀝青路用技術(shù)性質(zhì)用于瀝青路面的瀝青材料，其性質(zhì)對瀝青路面的使用性能有很大影響，因此應(yīng)對其基本性能進(jìn)行研究。=1\*GB2⑴瀝青的物理性質(zhì)石油瀝青的物理性質(zhì)可用一些物理常數(shù)表征，現(xiàn)重點介紹密度、介電常數(shù)和體膨脹系數(shù)。=1\*GB3①密度（Density）瀝青密度是在規(guī)定溫度下單位體積所具有的質(zhì)量，單位為kg/m3或g/cm3。。我國現(xiàn)行試驗方法（JTJ052－2000）規(guī)定的溫度條件為15℃也可用相對密度來表示。相對密度是指在規(guī)定溫度下，瀝青質(zhì)量與同體積的水質(zhì)量瀝青的密度是瀝青在質(zhì)量與體積之間相互換算以及瀝青混合料配合比設(shè)計時必不可少的重要參數(shù)，也是瀝青使用、儲存、運輸、銷售和設(shè)計瀝青容器時不可缺少的數(shù)據(jù)。眾多的試驗表明瀝青的密度與其化學(xué)組成有一定關(guān)系，它取決于瀝青各組分的比例及排列的緊密程度。瀝青中除瀝青質(zhì)使瀝青密度增大外，其他組分都使瀝青密度變小，其中飽和分含量越多，密度變小的傾向性月明顯。瀝青中的蠟尤其是飽和分中的蠟含量多的瀝青密度較小，因為蠟的密度很小。有的研究認(rèn)為瀝青四組分與密度有如式（3-1）所示關(guān)系。（3-1）式中：S－飽和分含量；R－膠質(zhì)含量；Ar－芳香分含量；AT－瀝青質(zhì)含量。粘稠瀝青的密度多在0.97～1.04kg/m3范圍，見表3-4。粘稠瀝青的密度表3-4瀝青品種新疆克拉瑪依90號歡喜嶺90號新加坡殼牌伊朗相對密度0.97311.0041.0341.03=2\*GB3②體膨脹系數(shù)（Volumetriccoefficientofexpension）當(dāng)溫度上升時，瀝青材料的體積會發(fā)生膨脹，這對于瀝青與儲罐的設(shè)計和瀝青作為填縫、密封材料是十分重要的數(shù)據(jù)，同時與瀝青路面的路用性能也有密切的關(guān)系。體膨脹系數(shù)越大，瀝青路面在夏季易泛油，冬季因收縮而產(chǎn)生裂縫。瀝青的體膨脹系數(shù)可以通過測定不同溫度下的密度，由（3-2）計算。（3-2）式中：A——瀝青的體膨脹系數(shù)；T1，T2——測試溫度（℃）；Dr1，Dr2——分別為溫度T1和T2時的密度(g/cm3)。=3\*GB3③介電常數(shù)（Permitticity）研究表明瀝青對氧、雨、紫外線等的耐氣候老化能力與它的介電常數(shù)有關(guān)。介電常數(shù)定義為：。英國道路研究所（TRRL）研究認(rèn)為，瀝青路面的抗滑阻力的改善與介電常數(shù)有關(guān)，因此英國標(biāo)準(zhǔn)對道路用瀝青的介電常數(shù)提出了要求。=2\*GB2⑵瀝青的路用性能=1\*GB3①粘滯性（粘性）（Viscosity）粘滯性是指瀝青在外力作用下抵抗變形的能力，是反映瀝青內(nèi)部材料阻礙其相對流動的特性。瀝青受到外力作用后表現(xiàn)的變形，是由于瀝青組分膠團發(fā)生變形或膠團之間產(chǎn)生相互位移。各種石油瀝青的粘滯性變化范圍很大，粘滯性的大小與組分及溫度有關(guān)。當(dāng)瀝青質(zhì)含量較高，又含有適量的樹脂、少量的油分時，則粘滯性較大。在一定溫度范圍內(nèi)，當(dāng)溫度升高時，粘滯性隨之降低，反之則增大。粘滯性是與瀝青路面力學(xué)性質(zhì)聯(lián)系最密切的一種性質(zhì)。在現(xiàn)代交通條件下，為防止路面出現(xiàn)車轍，瀝青的粘度的選擇是首要考慮的參數(shù)，瀝青的粘滯性通常用粘度表示。=1\*alphabetica、瀝青的絕對粘度及定義如果采用一種剪切變形的模型歷來描述瀝青在瀝青與礦質(zhì)材料的混合料中的應(yīng)用，可取一對互相平行的平面，在量平面之間分布有一瀝青薄膜，薄膜與平面的吸附力遠(yuǎn)大于薄膜內(nèi)部膠團之間的作用力。當(dāng)下層平面固定，外力作用于頂層表明發(fā)生位移時（圖3-5），按牛頓定律可得到如下方程：（3-3）式中：F——移動頂層平面的力（N）（即等于瀝青薄膜內(nèi)部膠團抵抗變形的能力）；A——瀝青薄膜層的面積（cm2）;v——頂層位移的速度（m/s）;d——瀝青膜的厚度（cm）；η——反映瀝青粘滯性的系數(shù)，即絕對粘度（Pa·s）。圖3-5瀝青的絕對粘度概念圖由式（3-3）得知，當(dāng)相鄰接觸面積大小和瀝青薄膜厚度一定時，欲使相鄰平面以速度v發(fā)生位移所用的外力與瀝青粘度成正比。當(dāng)令，τ=F/A、γ＝v/d時，可將式3-3該寫為：（3-4）式中：τ——剪應(yīng)力（N/cm2）(瀝青薄膜層單位面積上所受的剪切力)；γ——剪變率（s-1）(位移速度在d方向的變化率)。由式（3-4）可知，瀝青的粘度為當(dāng)瀝青層間的速度變化梯度（即剪變率）為一單位時，每單位面積可受到的內(nèi)摩阻力，稱為動力粘度（絕對粘度），即在液體內(nèi)每1m長度上，在1m/s的速率梯度時，與該速度梯度方向相垂直的面上，在速度方向上產(chǎn)生0.1N/m2應(yīng)力時的粘度。運動狀態(tài)的粘度用運動粘度表示，運動粘度為動力粘度除以密度所得之商，亦稱“動比密粘度”，運動粘度由式（3-5）表示，計量單位為mm2/s。（3-5）式中：――瀝青的運動粘度，mm2/s；η――瀝青的動力粘度，Pa·s；――瀝青的密度，g/cm3。凡符合牛頓定律的液體為牛頓液體。瀝青在高溫狀態(tài)下呈牛頓粘性，即剪應(yīng)力τ為剪變率γ的關(guān)系為直線，接近牛頓液體，而在路面的使用溫度范圍內(nèi)，瀝青則呈粘－彈－塑性，剪應(yīng)力τ與剪應(yīng)率γ之間呈非線性關(guān)系，通常以表觀粘度或視密度表示，如式（3-6）。（3-6）式中：――瀝青的表觀粘度，Pa·s；c――瀝青的復(fù)合流動系數(shù)。瀝青的復(fù)合流動系數(shù)c值是評價瀝青材料流變性能的一個重要指標(biāo)，c值與瀝青的塑性及耐久性都有密切的關(guān)系。=2\*alphabeticb、瀝青（絕對）粘度的測定方法瀝青的粘度隨溫度而變化，變化的幅度很大，因此需采用不同的儀器和方法來測定。為了確定瀝青60℃粘度分級，國際普遍采用真空減壓毛細(xì)管粘度計測定其動力粘度（Pa·s），而施工溫度135℃通常采用毛細(xì)管法測定其運動粘度（mm2/s），還有布洛克菲爾德（1）毛細(xì)管法毛細(xì)管法是測定瀝青運動粘度的一種方法。該法是測定瀝青試樣在嚴(yán)密控溫條件下，在規(guī)定溫度（通常為135℃），通過選定型號的毛細(xì)管粘度計（通常采用的有坎-芬式，如圖3-6），流經(jīng)規(guī)定體積所需的時間（以s計），按（3-7）計算運動粘度（3-7）式中：VT——在溫度T測定的運動粘度（mm2/s）；C——粘度計標(biāo)定常數(shù)（mm2/s2）；t——流經(jīng)規(guī)定體積的時間（s）。圖3-6坎－芬式逆流毛細(xì)管粘度計圖3-7真空毛細(xì)管粘度計2）真空減壓毛細(xì)管法是測定瀝青動力粘度的一種方法。該法是瀝青試樣在嚴(yán)密控制的真空裝置內(nèi)，保持一定的溫度（通常為60℃），通過規(guī)定型號的毛細(xì)管粘度計（AI式，如圖3-7），流經(jīng)規(guī)定的體積所需要的時間（以s計）。按式（3-8）計算動力粘（3-8）式中：——在溫度T測定的動力粘度（Pa·s）；k——粘度計常數(shù)（Pa·s/s）；t——流經(jīng)規(guī)定體積的時間（s）。真空減壓毛細(xì)管法測定60℃瀝青粘度直接關(guān)聯(lián)瀝青路面的抗車轍能力，在各國得到較廣泛采用?！豆窞r青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40-2004）規(guī)定603）布洛克菲爾德法（Brookfield）美國戰(zhàn)略公路研究計劃（SHRP）在瀝青合料路用性能規(guī)范中采用布洛克菲爾德法（Brookfield）粘度計測量道路瀝青在45℃以上溫度范圍內(nèi)的表觀粘度，以帕·秒（Pa·s）計，可以看成簡化的雙筒旋轉(zhuǎn)粘度計，見圖3-8，該法適用于測定牛頓流體或非牛頓流體的剪應(yīng)力與剪應(yīng)變之比。試驗時，將少量瀝青樣品盛于恒溫控制的試驗筒中，轉(zhuǎn)子在瀝青試樣中轉(zhuǎn)動，測定相應(yīng)的轉(zhuǎn)動阻力所反映出來的扭矩。扭矩計讀數(shù)乘以儀器參數(shù)即可得到以Pa·s圖3-8旋轉(zhuǎn)粘度試驗?zāi)Ｊ绞疽鈭D圖3-9瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度試驗示意圖以上這些測定粘度的方法，都是采用儀器為絕對粘度單位的粘度計，也可以稱為絕對粘度法。另一類則采用一些經(jīng)驗的方法測定試驗單位粘度，如恩格拉粘度計法，賽氏粘度計法，道路瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度計法等。此外，針入度試驗也可表征瀝青的相對粘度。下面對瀝青的標(biāo)準(zhǔn)粘度、針入度和軟化點等試驗介紹如下。=3\*alphabeticc、瀝青的相對粘度（Relativeviscosity）瀝青的相對粘度也稱為條件粘度，是反映瀝青材料在溫度條件下表現(xiàn)出的性質(zhì)。1）瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度試驗我國現(xiàn)行試驗法（JTJ052-2000）規(guī)定：測定液體石油瀝青、煤瀝青和乳化瀝青等粘度，采用道路標(biāo)準(zhǔn)粘度計法，試驗?zāi)Ｊ揭妶D3-9。該試驗方法是：液體狀態(tài)的瀝青材料，在標(biāo)準(zhǔn)粘度計中，于規(guī)定的溫度條件下，通過規(guī)定的流孔直徑，流出50mL體積，所需的時間，以s計。試驗條件CT，d表示粘度，腳標(biāo)表示試驗條件，其中T表示試驗溫度，d為流孔直徑。常用的孔徑有3mm、4mm、5mm、10mm等四種。例如：某瀝青在60℃時，自5mm孔徑流出50ml瀝青所需時間為100s，表示為C60，5＝100s。試驗溫度和流孔直徑根據(jù)液體狀態(tài)的粘度選擇。在相同溫度和相同流孔條件下流出時間越長，表示瀝青粘度越大。2）針入度（Penetration）針入度試驗是國際上普遍采用測定粘稠石油瀝青粘結(jié)性的一種方法。針入度試驗裝置見圖3-10.瀝青的針入度是在規(guī)定的溫度和時間內(nèi)，附加一定質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)針垂直灌入試樣的深度，以0.1mm表示。實驗結(jié)果以PT，m，t表示，其中P為針入度，角標(biāo)表示試驗條件，其中T為試驗溫度、m為荷載重、t為貫入時間。通常，針入度值越大，表示瀝青愈軟，粘度越小。我國現(xiàn)行試驗方法《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》（JTJ052-2000）規(guī)定：標(biāo)準(zhǔn)針和針連桿組合件的總重量為50g±0.05g，另加50g±0.05g的砝碼一個，試驗時總重量100g±0.05g，常用的試驗溫度為25℃（當(dāng)計算針入度指數(shù)PI時可采用15℃、30℃、25℃或5℃），標(biāo)準(zhǔn)針貫入時間為5s。例如：某瀝青在上述條件時測得針入度為65（0.1mm），可表示為：P(25在我國現(xiàn)行粘稠瀝青技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中，針入度是劃分瀝青標(biāo)號的主要指標(biāo)。針入度值越大，表明瀝青愈軟。針入度可在一定程度上表征瀝青的稠度。通常稠度高的瀝青其粘度越高。3）軟化點（Softeningpoint）瀝青材料是一種非晶質(zhì)高分子材料，它由液態(tài)凝結(jié)為固態(tài)，或由固態(tài)熔化為液態(tài)時，沒有明確的固化點或液化點，通常采用條件的硬化點和滴落點來表示，瀝青材料在硬化點至滴落點之間的溫度階段時，是一種粘滯流動狀態(tài)，在工程實用中為了保證瀝青不致由于溫度升高而產(chǎn)生流動的狀態(tài)，在此，取固化點到滴落點的溫度間隔的87.21%為軟化點。我國現(xiàn)行《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》（JTJ052-2000）規(guī)定：瀝青軟化點一般采用環(huán)與球法軟化點儀測定（見圖3-11），即是將瀝青試樣裝入規(guī)定尺寸的銅環(huán)內(nèi)（內(nèi)徑18.9mm），試樣上放置標(biāo)準(zhǔn)鋼球（重3.5g）在水或甘油中，以規(guī)定的升溫速度（5℃/min）加熱，使瀝青軟化下垂至規(guī)定距離（垂度為25.4mm）時的溫度，以℃表示。軟化點愈高，表明研究認(rèn)為：多種瀝青在軟化時的粘度為1200Pa·s，或相當(dāng)于針入度值為800（0.1mm）。軟化點試驗實質(zhì)上是測量瀝青在一定外力（鋼球）作用下開始產(chǎn)生流動并達(dá)到一定變形的溫度，可以認(rèn)為軟化點是一種“等粘溫度”。由此可見，針入度是在規(guī)定溫度下瀝青的條件粘度，而軟化點則是瀝青達(dá)到規(guī)定條件粘度時的溫度。軟化點既是反映瀝青材料感溫性的一個指標(biāo)，也是瀝青粘度的一種量度。圖3-10瀝青針入度試驗示意圖圖3-11環(huán)與球法測定瀝青軟化點示意圖=2\*GB3②瀝青的低溫性能瀝青的低溫性能與瀝青路面的低溫抗裂性有密切的關(guān)系，瀝青的低溫延性與低溫脆性是重要的性能，多以瀝青的低溫延度試驗和脆點試驗來表征。=1\*alphabetica、延性（Ductility）瀝青的延性是指當(dāng)其受到外力的拉伸作用時，所能承受的塑性變形的總能力，是瀝青的內(nèi)聚力的衡量，通常是用延度作為條件延性指標(biāo)來表征。我國現(xiàn)行試驗方法《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ052-2000）規(guī)定：延度是將瀝青試樣制成∞字型標(biāo)準(zhǔn)試模（中間最小截面為1cm2）在規(guī)定速度（5cm/min±0.25cm/min）和溫度（通常采用25℃、15℃、10℃或5℃）下拉伸至斷時的長度，以cm表示。瀝青的延度采用延度儀來測試，見圖3-12。我國標(biāo)準(zhǔn)《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJF40-2004）規(guī)定，A、B級瀝青采用圖3-12瀝青延度儀示意圖瀝青的延度與瀝青的流變特性、膠體結(jié)構(gòu)和化學(xué)組分等有密切關(guān)系。瀝青中樹脂含量多，油分及瀝青質(zhì)含量適當(dāng)，則延度較大。通常，延度大的瀝青不易產(chǎn)生裂縫，并減少摩擦?xí)r的噪音。瀝青延度在溫度降低時對抵抗開裂的性能有重要影響。有的研究指出，瀝青的延度試驗與路面瀝青的拉伸狀態(tài)不符，延度試驗尺寸太大，路面中的瀝青為薄膜狀態(tài)，曾設(shè)想采用“微延度”試驗，但未能成功。針入度、軟化點和延度是評價粘稠石油瀝青路用性能最常用的經(jīng)驗指標(biāo)，通稱之為“三大指標(biāo)”。=2\*alphabeticb、脆性（Brittleness）瀝青材料在低溫下受到瞬時荷載作用時，常表現(xiàn)為脆性破壞。瀝青脆性的測定極為復(fù)雜，通常采用A·弗拉斯脆點試驗方法可以求出瀝青達(dá)到臨界硬度時發(fā)生脆裂的溫度作為條件脆性指標(biāo)。我國規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》（JTJ052-2000）規(guī)定，采用弗拉斯法測定瀝青脆點。脆點試驗是將0.4g瀝青試樣均勻涂在金屬片上，置于有冷卻設(shè)備的脆點儀內(nèi)，搖動脆點儀的曲柄，使涂有瀝青的金屬片產(chǎn)生重復(fù)彎曲，隨制冷劑溫度降低（1℃/min），瀝青薄膜溫度也逐漸降低，當(dāng)瀝青薄膜在規(guī)定彎曲條件下，產(chǎn)生斷裂時的溫度，即為脆點。見圖3-13圖3-13瀝青脆點儀（單位：mm）脆點實質(zhì)上反映瀝青由粘彈性體轉(zhuǎn)變?yōu)閺棿囿w即玻璃態(tài)的溫度，即達(dá)到臨界硬度時發(fā)生脆裂的溫度，也意味著瀝青達(dá)到等勁度時的溫度，瀝青出現(xiàn)脆裂時的勁度約為2.1×109Pa。=3\*alphabeticc、彎曲梁流變試驗（BBR）大量研究結(jié)果表明瀝青混合料的低溫勁度是反映抗裂性能的重要指標(biāo)，美國SHRP研究開發(fā)了一種能準(zhǔn)確評價瀝青勁度和蠕變速率的方法，即彎曲梁流變試驗（BendingBeanRheometer簡稱BBR）?？刹捎脼r青模擬經(jīng)過施工的熱老化，先經(jīng)過旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱RTFOT，再經(jīng)過壓力老化試驗（PAV）模擬瀝青路面經(jīng)過5年的使用期老化。彎曲試驗在彎曲流變儀器（BBR）上進(jìn)行，見圖3-14。彎曲流變儀應(yīng)用在工程上梁的理論來測量瀝青小梁試件在在蠕變荷載作用下的勁度，用蠕變荷載模擬溫度下降時路面中可產(chǎn)生的應(yīng)力，試驗曲線見圖3-15。通過試驗獲得兩個評價指標(biāo)：1）蠕變勁度模量S（彎拉模量），要求不超過300MPa；如果瀝青材料的蠕變勁度太大，則呈現(xiàn)脆性，路面容易開裂，因此要求不超過300MPa。而表征瀝青低溫勁度隨時間變化率的m值越大，則瀝青開裂的可能性會隨之減小，即m值越大越好。2）蠕變曲線的斜率要求不小于0.3。圖3-14彎曲流變試驗?zāi)Ｊ绞疽鈭D圖3-15蠕變勁度與時間關(guān)系示意圖=4\*alphabeticd、直接拉伸試驗（DTT）直接拉伸試驗是SHRP為測試瀝青拉伸性能而開發(fā)的，用以測試瀝青在低溫時的極限拉伸應(yīng)變。試驗方法在AASHTOTP3中規(guī)定，瀝青試件如啞鈴狀（見圖3-16），試件重約2g，兩端粗，中間細(xì)，長40mm，有效標(biāo)準(zhǔn)長度為27mm，截面積為36mm2。一只試件僅需3g瀝青，試驗溫度為設(shè)計最低溫度以下10℃，如設(shè)計溫度為-10℃，則試驗溫度為0℃，拉伸速率為1mm/min，較延度試驗慢的多。測得的結(jié)果是試件拉斷時的荷載和伸長變形，試件的應(yīng)力和應(yīng)變由式（3-9）和式（（3-9）（3-10）圖3-17給出了不同溫度下直接拉伸試驗的破壞應(yīng)變及試驗應(yīng)力關(guān)系圖，相應(yīng)于低溫狀態(tài)脆性破壞的試件的應(yīng)變通常不大于1%，因此SHRP規(guī)范要求直接拉伸試驗的破壞應(yīng)變不得大于1%。圖3-16直接拉伸試驗示意圖圖3-17直接拉伸試驗的破壞應(yīng)變與應(yīng)力關(guān)系示意圖=3\*GB3③瀝青的感溫性（Temperaturesusceptibility）瀝青是復(fù)雜的膠體結(jié)構(gòu)，粘度隨溫度的不同而產(chǎn)生明顯的變化，當(dāng)溫度升高時，瀝青由固態(tài)或半固態(tài)逐漸軟化成粘流狀態(tài)，當(dāng)溫度降低時由粘流狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)或半固態(tài)，甚至變脆。溫度穩(wěn)定性高的瀝青，使用時不易因夏季高溫而軟化，也不易因冬季低溫而變脆。這種粘度隨溫度變化的感應(yīng)性稱為感溫性。在工程上使用的瀝青，要求具有良好的感溫性。由于瀝青膠體結(jié)構(gòu)的差異，瀝青的粘度－溫度曲線變化是很復(fù)雜的，人們采用不同的方法進(jìn)行研究，常用的方法有針入度指數(shù)（PI）法、針入度－粘度指數(shù)（PVN）法等。在瀝青的常規(guī)試驗方法中，軟化點試驗也可以作為反映瀝青溫度敏感性的方法。=1\*alphabetica、針入度指數(shù)（PenetrationIndex簡稱PI）針入度指數(shù)是應(yīng)用經(jīng)驗的針入度和軟化點實驗結(jié)果來表征瀝青感溫性的一種指標(biāo)。同時也可采用針入度指數(shù)值來判別瀝青的膠體結(jié)構(gòu)狀態(tài)。1）針入度－溫度感應(yīng)性系數(shù)ＡＰ·Ｐ·h·普費和范·德·玻爾等研究認(rèn)為瀝青的粘度隨溫度而變化，當(dāng)以對數(shù)縱坐標(biāo)表示針入度，以橫坐標(biāo)表示溫度，可以得到圖3-18所示的直線關(guān)系，此關(guān)系由式（3-11）表示。(3-11)式中：P——瀝青的針入度(0.1mm)；A——針入度-溫度感應(yīng)性系數(shù)，可由針入度和軟化點確定；K——回歸系數(shù)。圖3-18瀝青的對數(shù)針入度－溫度關(guān)系曲線圖3-19確定瀝青針入度指數(shù)諾模圖費普等人根據(jù)對多種瀝青的研究，認(rèn)為瀝青在軟化點溫度時，針入度在600～1000之間，假定為800（0.1mm）。由此針入度-溫度感應(yīng)性系數(shù)A可由下式（3-12）表示。（3-12）式中：P(25℃，100g，5s)-在25℃、100g、5s條件下測定的針入度值（TR&B-環(huán)球法測定的軟化點溫度（℃）。由于軟化點溫度時的針入度常與800相差甚大，因此斜率A應(yīng)根據(jù)不同溫度的針入度值確定，常采用的溫度為15℃、25℃及30℃（或5℃）3個或3個以上（必要時增加10℃2）針入度指數(shù)（PI）的確定普費等人在制定針入度指數(shù)時，假定感溫性最小的瀝青其針入度指數(shù)（PI）為20，感溫性最大的瀝青為-10，將軟化點坐標(biāo)25與針入度坐標(biāo)800連成一線，將斜線劃成30等分，軟化點與針入度連線同斜率交點定為PI值。此PI值將斜線分為兩段，根據(jù)上式長度比，即斜率A。由于A值很小，為使PI值在+20～-10之間，A值乘以50，得式（3-13），并由式（3-13）推導(dǎo)出針入度指數(shù)PI計算式（3-14）如下：（3-13）（3-14）按針入度指數(shù)可將瀝青劃分為三種膠體結(jié)構(gòu)類型：針入度指數(shù)值＜-2者為溶膠型瀝青；針入度指數(shù)值＞+2為凝膠型瀝青；針入度指數(shù)值＝-2～+2者為溶凝膠型瀝青；當(dāng)PI＜-2時，瀝青的溫度敏感性強，當(dāng)PI＞+2時有明顯的凝膠特征，耐久性差，一般認(rèn)為選用-1～+1的溶凝膠型瀝青適宜修筑瀝青路面。針入度指數(shù)也可根據(jù)針入度指數(shù)諾模圖（圖3-19）求得。表3-5列出幾種瀝青采用3個溫度針入度測定的PI的計算結(jié)果。瀝青感溫性指標(biāo)的試驗結(jié)果表3-5瀝青品種不同溫度的針入度（0.1mm）PI值A(chǔ)K針入度溫度相關(guān)系數(shù)R152535克拉瑪依4290213+0.860.05351.08720.9994勝利2896298-1.590.05140.64810.9997蘭煉3288208-0.110.04080.90640.9989茂名3072198-0.160.04100.85260.99913）當(dāng)量軟化點T800與當(dāng)量脆點T1.2當(dāng)量軟化點T800和當(dāng)量脆點T1.2分別定義為與瀝青針入度800和1.2對應(yīng)的溫度，它們可以代替軟化點和脆點反映瀝青高溫性能和低溫性能，其計算公式分別如式（3-15）和式（3-16）求得：（3-15）（3-16）式中：A，K――意義同式（3-11）。當(dāng)量軟化點T800和當(dāng)量脆點T1.2以及針入度指數(shù)PI也可以由殼牌諾模圖3-20確定。具體方法為：測試瀝青在2個溫度T1和T2下的針入度P1和P2，在圖3-20中確定點A（T1、P1）和B（T2、P2）的位置，以直線連接AB兩點并延長，延長線與針入度800對應(yīng)的溫度為當(dāng)量軟化點T800，與針入度1.2對應(yīng)的溫度為當(dāng)量脆點T1.2。將直線平等移動至圖中的O點，與PI標(biāo)尺的交點為瀝青的針入度指數(shù)PI。圖3-20確定當(dāng)量軟化點T800和針入度指數(shù)PI的殼牌諾模圖=4\*GB3④加熱穩(wěn)定性瀝青在加熱或長時間加熱過程中，會發(fā)生輕質(zhì)餾分揮發(fā)、氧化、裂化、聚合等一系列物理及化學(xué)變化，使瀝青的化學(xué)組成及性質(zhì)相應(yīng)的發(fā)生變化。這種性質(zhì)稱為瀝青熱穩(wěn)定性。為了解瀝青材料在路面施工及使用過程的耐久性，規(guī)范《公路工程瀝青及瀝青混合試驗規(guī)程》（JTJ052-2000）規(guī)定，要對瀝青材料進(jìn)行加熱質(zhì)量損失和加熱后殘渣性質(zhì)的試驗，對道路石油瀝青采用薄膜加熱試驗（TFOT）或旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗（RTFOT）后，測定質(zhì)量變化、25℃殘留針入度比及10℃或15℃的殘留延度。對于液體石油瀝青采用蒸餾試驗，測定225℃前、315℃前、360℃前蒸餾體積的變化，蒸餾后殘留物的性質(zhì)主要測定=1\*alphabetica、瀝青薄膜加熱試驗（TFOT）該法是將50g瀝青試樣裝入盛樣皿（內(nèi)徑140mm，深9.5～10mm）內(nèi)，使瀝青成為厚約3.2mm的瀝青薄膜。瀝青薄膜在163℃±1℃的標(biāo)準(zhǔn)薄膜加熱烘箱（圖3-21a）中加熱=2\*alphabeticb、旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗（RTFOT）旋轉(zhuǎn)薄膜加熱試驗是將35g瀝青試樣裝入高140mm，直徑64mm的開口玻璃瓶中，盛樣瓶插入旋轉(zhuǎn)烘箱中，一邊接受以400mL/min流量吹入的熱空氣，一邊在163℃的高溫下以15r/min的速度旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過75min的老化后，測定瀝青的質(zhì)量損失及針入度、粘度等各種性能指標(biāo)的變化，見圖3-21b圖3-21(a)薄膜加熱烘箱圖3-21(b)旋轉(zhuǎn)薄膜加熱烘箱=3\*alphabeticc、壓力老化試驗（PAV）以上兩種老化試驗方法是模擬瀝青混合料在拌和過程中的老化條件，為短期老化。而在路面使用過程中瀝青的老化是長期老化。美國Superpave成果提出壓力老化試驗（PressureAgingVessel，PAV）。壓力老化試驗儀如圖3-22所示。標(biāo)準(zhǔn)的老化溫度視瀝青標(biāo)號不同規(guī)定為90～110℃，老化時間為20h，容器內(nèi)的充氣壓力為2.1MPa。研究成果表明，PAV試驗對瀝青老化的影響相當(dāng)于使用期路面表層瀝青大約老化5年的情況?？蓪AV老化后的膠結(jié)料，用作進(jìn)一步試驗和Superpave膠結(jié)料試驗評估。圖3-22壓力老化(PAV)示意圖=5\*GB3⑤安全性瀝青材料在使用時必須加熱。當(dāng)加熱至一定溫度時，瀝青材料中揮發(fā)的油分蒸汽與周圍空氣組成混合氣體，此混合氣體遇火焰則發(fā)生閃火。若繼續(xù)加熱，油分蒸汽的飽和度增加，此種蒸汽與空氣組成的混合氣體遇火焰極易燃燒，而引起火災(zāi)或?qū)е聻r青燒壞。為此必須測定瀝青加熱閃火和燃燒的溫度，即閃點和燃點。閃點和燃點是保證瀝青加熱質(zhì)量和施工安全的一項重要指標(biāo)。對粘稠石油瀝青采用克利夫蘭開口杯法（簡稱COC法）測定閃點及燃點；對液體石油瀝青，采用泰格式開口杯（簡稱TOC法）測定閃點及燃點。克利夫蘭開口杯閃點儀如圖3-23所示。測定閃點及燃點的試驗方法是將瀝青試樣盛于標(biāo)準(zhǔn)杯中，按規(guī)定加熱速度進(jìn)行加熱。當(dāng)加熱到某一溫度時，點火器掃拂過瀝青試樣任何一部分表面，出現(xiàn)一瞬即來的藍(lán)色火焰閃光時，此時的溫度即為閃點；按規(guī)定加熱速度繼續(xù)加熱，至點火器掃拂過瀝青試樣表面出現(xiàn)燃燒火焰，并持續(xù)5s以上，此時的溫度即為燃點。圖3-23克利夫蘭開口杯式閃點儀=6\*GB3⑥瀝青的粘彈性路用瀝青多為溶－凝膠型瀝青，在低溫時表現(xiàn)為彈性，高溫時表現(xiàn)為粘性，在相當(dāng)寬的溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)為粘性和彈性共存，是一種典型的粘彈性物體。在外力作用下產(chǎn)生形變，在形變滯后于作用力，作用力去除后形變并不完全消除，經(jīng)過一段時間才逐漸恢復(fù)，表現(xiàn)為復(fù)雜的粘彈性性質(zhì)，蠕變和松馳現(xiàn)象就是這種特性的表現(xiàn)。粘彈性物體在應(yīng)力保持不變的情況下，應(yīng)變隨時間的增加的現(xiàn)象，稱為蠕變。例如公共汽車停靠站處，瀝青路面因受汽車荷載長時間重壓而產(chǎn)生凹陷就是蠕變的過程，這可能是由于瀝青膠體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的某些分子產(chǎn)生位移或分子構(gòu)型發(fā)生變化的結(jié)果。瀝青的結(jié)構(gòu)、環(huán)境的溫度和作用力的大小都對蠕變產(chǎn)生影響。與蠕變的現(xiàn)象相反，在保持應(yīng)變不變的條件下，應(yīng)力隨時間的增加而逐漸減小的現(xiàn)象為應(yīng)力松馳，這也是由于瀝青膠體結(jié)構(gòu)的內(nèi)部大分子在長時間力的作用下產(chǎn)生結(jié)構(gòu)變形或位移，使原來的應(yīng)力消失。=1\*alphabetica、瀝青的勁度模量研究路面粘彈性具有很重要的實用價值，在荷載作用下，應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系呈現(xiàn)非線性關(guān)系，為了描述瀝青處于粘彈狀態(tài)下的力學(xué)特性，采用勁度模量的概念。勁度模量與彈性模量不同，它是取決于溫度和荷載作用時間而變化的參數(shù)，是表現(xiàn)瀝青粘性和彈性聯(lián)合效應(yīng)的指標(biāo)。范·德·波爾采用荷載時間t和溫度T為函數(shù)的應(yīng)力應(yīng)變之比來表示粘彈性瀝青抵抗變形的性能，勁度模量由式（3-17）表示。（3-17）式中：S－瀝青的勁度模量，Pa；－應(yīng)力，Pa；－應(yīng)變；t－載荷時間，s；T－溫度，℃。瀝青材料的勁度模量S可以采用“微膜滑板粘度計”或“微彈性儀”等儀器來測定，也可通過圖表確定。范·德·波爾等根據(jù)：①荷載作用時間（t）或頻率（）；②路面溫度差（T）；③瀝青的膠體結(jié)構(gòu)類型（PI）等參數(shù)繪制成實用瀝青勁度模量諾模圖，見圖3-24。圖3-24瀝青勁度模量諾模圖在應(yīng)用諾模圖3-24時，荷載作用時間根據(jù)汽車交通作用時間而定，通常采用停車站的停車時間進(jìn)行校核。路面溫度差是指當(dāng)?shù)仄骄畹蜌鉁貢r，路面面層5cm深度的溫度與軟化點的差值（即軟化點溫度－路面溫度）。=2\*alphabeticb、瀝青的動態(tài)剪切流變試驗（DSR）作用于道路上的行車荷載是連續(xù)不斷的反復(fù)荷載，在振動作用下，瀝青的粘度通常小于靜載時的粘度。美國戰(zhàn)略公路研究計劃（SHRP）瀝青結(jié)合料路用性能規(guī)范評價瀝青高溫穩(wěn)定性的指標(biāo)采用動態(tài)剪切流變儀（DynamicShearRhemeter，DSR），對原樣瀝青和旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱（RTFOT）后殘留瀝青試樣分別進(jìn)行兩次動態(tài)剪切試驗，通過測定瀝青材料的復(fù)數(shù)剪切模量G*和相位角來表征瀝青材料的粘性和彈性性質(zhì)。動態(tài)剪切流變（DSR）試驗如圖3-25所示，是將瀝青夾在平板之間，一塊板固定，一塊板圍繞中心軸來回擺動，從擺動板（振蕩板）的點A轉(zhuǎn)動到點B，由B往回轉(zhuǎn)動經(jīng)過A，轉(zhuǎn)回到C點，再返回由C轉(zhuǎn)到到A完成一個周期。在DSR試驗過程中，擺動板連續(xù)不斷地擺動，速度為10rad/s，約等于1.59Hz的頻率（相當(dāng)于公路上車輛行駛車速為88km/h）。瀝青的應(yīng)變由傳感器記錄下來，如圖3-26所示，通過計算可以得到復(fù)數(shù)剪切模量G*和相位角。瀝青試校的剪應(yīng)力，剪應(yīng)變，復(fù)數(shù)模量G*和相位角分別按式（3-18）～（3-21）計算。（3-18）（3-19）（3-20）（3-21）式中：T－最大扭矩，N·m；r－擺動半徑（12.5mm或4mm）；－擺動板的旋轉(zhuǎn)角，rad；h－試校高度（1mm或2mm）；－試校承受的最大、最小剪應(yīng)力，最大、最小剪應(yīng)變；f－擺動板頻率；t－應(yīng)變滯后時間，s。圖3-25瀝青動態(tài)剪切流變試驗?zāi)Ｊ綀D3-26瀝青動態(tài)剪切流變試驗曲線復(fù)數(shù)剪切模量G*是材料重復(fù)剪切變形時總阻力的度量，包括彈性（可恢復(fù)）部分和粘性（不可恢復(fù)）部分。相位角是可恢復(fù)與不可恢復(fù)變形的相對指標(biāo)。在大多數(shù)情況下，瀝青呈現(xiàn)粘性和彈性并存的特征。3.1.4道路石油瀝青的技術(shù)要求=1\*GB2⑴我國道路石油瀝青的技術(shù)要求我國道路石油瀝青分為粘稠道路石油瀝青和液體石油瀝青，技術(shù)要求如下。=1\*GB3①粘稠道路石油瀝青的技術(shù)要求我國道路石油瀝青采用針入度劃分等級，在現(xiàn)行國標(biāo)（GB50092－96）中根據(jù)質(zhì)量要求分為兩個系列：“重交通道路石油瀝青（代號AH）”與“中、輕交通道路石油瀝青（代號A）”，其中重交通道路石油瀝青按照針入度指標(biāo)分為5個等級，其質(zhì)量要求見表3-6。由表3-6可見，反映瀝青性能的主要技術(shù)指標(biāo)為針入度、軟化點延度等，工程實踐與試驗研究表明，僅用這些指標(biāo)不能有效的控制和評價瀝青的使用性能。在《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTGF40－2004）中，修訂了瀝青等級劃分方法，并增補了瀝青的技術(shù)指標(biāo)，以全面、充分地反映瀝青技術(shù)性能。在這個標(biāo)準(zhǔn)中，瀝青等級劃分以瀝青路面的伺候條件為依據(jù)，在同一個氣候分區(qū)內(nèi)根據(jù)道路等級和交通再將瀝青分為1～3個不同的針入度等級；在技術(shù)指標(biāo)中增加了反映瀝青感溫性的指標(biāo)針入度指數(shù)PI、瀝青高溫性能指標(biāo)60℃動力粘度，并選擇10℃延度指標(biāo)評價瀝青的低溫性能，有關(guān)的技術(shù)要求見表重交通道路石油瀝青的質(zhì)量要求（GB50092－96）表3-6試驗項目/標(biāo)號AH-130AH-110AH-90AH-70AH-50針入度（25℃，100g，5s)(0.1mm120～140100～12080～10060～8040～60延度(15℃，5cm10010010010080軟化點（環(huán)球法）（℃）40～5041～5142～5244～5445～55閃點(COC)(℃)≥230含蠟量(蒸餾法)(%)≤3密度(15℃實測記錄溶解度(三氯乙烯)(%)≥99.0薄膜加熱試驗(163℃，5h質(zhì)量損失(%)≤1.31.21.00.80.6針入度比(%)≥4548505558延度(25℃，5cm7575755040延度(15℃，5cm實測記錄注：①有條件時，應(yīng)測定瀝青60℃動力粘度（Pa·s）及135℃時的運動粘度(mm②對高速公路、一級公路、城市快速路和主干路的瀝青路面，如有需要，用戶可對薄膜加熱試驗后的15℃=2\*GB3②道路用液體石油瀝青的技術(shù)要求道路用液體石油瀝青的技術(shù)要求，按液體瀝青的凝固速度可分為快凝AL（R）、中凝AL（M）、慢凝AL（S）三個等級，快凝的液體石油瀝青又按粘度劃分為兩個標(biāo)號，中凝和慢凝液體瀝青各劃分為六個標(biāo)號。液體石油瀝青的粘度采用道路瀝青標(biāo)準(zhǔn)粘度計測定。除粘度的要求外，對不同溫度的蒸餾餾分含量及殘餾物的性質(zhì)，閃點和含水量等亦提出相應(yīng)的要求。液體石油瀝青的質(zhì)量要求見表3-8。道路液體石油瀝青技術(shù)質(zhì)量要求（GB50092－96）表3-8試驗項目快凝中凝慢凝AL(R)-1AL(R)-2AL(M)-1AL(M)-2AL(M)-3AL(M)-4AL(M)-5AL(M)-6AL(S)-1AL(S)-2AL(S)-3AL(S)-4AL(S)-5AL(S)-6粘度(s)C25.5<20<20<20C60.55～155～1516～2526～4041～100101～2005～1516～2526～4041～100101～200蒸餾體積(%)225℃>20>15<10<7<3<200315℃>35>30<35<25<17<14<8<5360℃>45>35<50<35<30<25<20<15<40<35<25<20<15<5蒸餾后殘留物性質(zhì)針入度(25℃)(0.1mm60～20060～200100～300100～300100～300100～300100～300100～300延度（25℃6060606060606060浮漂度（50℃<20>20>30>40>45>50閃點（TOC法）(℃)＞30306565656565657070100100120120含水量≤(％)0.20.20.20.20.20.20.20.22.02.02.02.02.02.0=2\*GB2⑵美國Superpave瀝青膠結(jié)料的技術(shù)要求在美國SHRP成果的Superpave瀝青膠結(jié)料分級體系中，瀝青等級以PGx-y表示，PG是PerformanceGrade的詞首，表示路用性能等級，腳標(biāo)x代表路面設(shè)計最高溫度（7d最高平均路面溫度），腳標(biāo)y代表路面設(shè)計最低溫度（年極端最低溫度）。按照路面的設(shè)計溫度，將瀝青分為7個高溫等級以及相應(yīng)的低溫亞級，高溫等級的溫度范圍52～82℃，每6℃為一級；低溫亞級溫度范圍-10～-46℃，每-6℃為一級，見表3-9。例如，PG58-28，表示該瀝青適用于最高路面設(shè)計溫度不超過58℃，最低路面設(shè)計溫度不低于-28℃道路石油瀝青技術(shù)要求表3-7指標(biāo)等級瀝青標(biāo)號160號[4]130號[4]110號90號70號[3]50號30號[4]針入度(25℃，5s，100g)(0.1mm140～200120～140100～12080～10060～8040～6020～40適用的氣候分區(qū)[1]注[4]注[4]2-12-23-21-11-21-32-22-31-31-42-22-32-41-4注[4]針入度指數(shù)PI[2]A-1.5～＋1.0B-1.8～＋1.0軟化點(R&B)≥A384043454446454955B363942434244434653C3537414243455060℃動力粘度[2](Pa.s)A-6012016014018016020026010℃延度[2](cm)A505040453020302020152520151510B3030303020152015151020151010815℃延度(cm)A、B1008050C80806050403020蠟含量(蒸餾法)(％)≥A2.2B3.0C4.5閃點≥230245260溶解度≥99.5密度(15℃實測記錄TFOT(或RTFOT)后[5]質(zhì)量變化≤0.8殘留針入度比≥A48545557616365B45505254586062C40454850545860殘留延度(10℃)A121210864－B10108642－殘留延度(15℃)C403530201510－注：[1]氣候分區(qū)見第七章。[2]經(jīng)建設(shè)單位同意，表中PI值、60℃動力粘度、10℃延度可作為選擇性指標(biāo)，也[3]70號瀝青可根據(jù)需要要求供應(yīng)商提供針入度范圍為60～70或70～80的瀝青，50號瀝青可要求提供針入度范圍為40～50或50～60的瀝青。[4]30號瀝青僅適用于瀝青穩(wěn)定基層。130號和160號瀝青除寒冷地區(qū)可直接在中低級公路上直接應(yīng)用外，通常用作乳化瀝青、稀釋瀝青、改性瀝青的基質(zhì)瀝青。[5]老化試驗以TFOT為準(zhǔn)，也可以RTFOT代替。Superpave瀝青膠結(jié)料PG等級的技術(shù)要求（ASTMD6373）表3-9ＰＧ46ＰＧ52ＰＧ58ＰＧ64ＰＧ70ＰＧ76ＰＧ82-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-40-10-16-22-28-34-10-16-22-28-34＜45＜52＜58＜64＜70＜76＜82>-10>-16>-22>-28>-34>-40>-46>-16>-22>-28>-36>-40>-10>-16>-22>-28>-34>-40>-10>-16>-22>-28>-34>-40>-10>-16>-22>-28>-34>-10>-16>-22>-28>-34230135465258647076821.00465258647076829090100100100(110)100(110)100(110)10742522191613107252219161331282522191634312825221937343128254037343128實測記錄表注:路面溫度由大氣溫度按SUPERPAVE程序中的方法計算，也可由指定的機構(gòu)提供。如果供應(yīng)商能保證在符合所有認(rèn)為安全的溫度下，瀝青結(jié)合料都能很好地泵送或拌和，此要求可由指定的機構(gòu)確定放棄。為控制非改性瀝青結(jié)合料產(chǎn)品的質(zhì)量，在試驗溫度下測定原樣瀝青結(jié)合料粘度，可以取代測定動態(tài)剪切的G*/sinδ。在此溫度下，瀝青多處于牛頓流體狀態(tài)，任何測定粘度的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法均可使用，包括毛細(xì)管粘度計或旋轉(zhuǎn)粘度計(AASHTOT201或T202)。PAV老化溫度為模擬氣候條件溫度，從90℃、100℃、110℃中選擇一個溫度，高于PG64時為100路面最高設(shè)計溫度和最低設(shè)計溫度按照公式（3-22）和式（3-23）計算。（3-22）（3-23）式中：－位于20mm深處的最高路面設(shè)計溫度，℃；－7d平均最高氣溫，℃；－地理緯度，°；－最低路面設(shè)計溫度，℃；－平均年最低氣溫，℃。3.2改性瀝青現(xiàn)代瀝青路面的特點是交通密度大，車輛軸載重，荷載作用間歇時間短以及高速和渠化。這些特點要求瀝青路面的高溫抗車轍能力、低溫抗裂能力和抗水損害能力進(jìn)一步加強。通過對瀝青材料的改性，可以改善以下幾方面的性能：改善瀝青高溫抗變形能力，增強瀝青路面的抗車轍性能；提高瀝青的彈性性能，可以增強瀝青的抵抗低溫和抗疲勞開裂性能；改善瀝青與礦料的粘附性；提高瀝青的抗老化能力，延長瀝青路面的壽命。3.2.1改性瀝青的分類與技術(shù)要求=1\*GB2⑴改性瀝青的分類改性瀝青是指摻加橡膠、樹脂、高分子聚合物、磨細(xì)的橡膠粉或其他填料等外摻劑(改性劑)，或采用對瀝青輕度氧化加工等措施，使瀝青的性能得以改善而制成的瀝青結(jié)合料。改性劑是指在瀝青中加入天然的或人工的有機或無機材料，可熔融、分散在瀝青中，改善或提高瀝青路面性能(與瀝青發(fā)生反應(yīng)或裹覆在集料表面上)的材料。關(guān)于改性瀝青的分類，按照改性劑所起的作用，從廣義上可以劃分為圖3-27所示。從圖3-27的劃分可以看出，不同的改性可以在不同程度上改善瀝青混合料的使用性能。聚合物改性劑可以有效地改善瀝青的高溫抗車轍能力、抗疲勞開裂能力以及抗低溫開裂能力，提高路面使用壽命，所以在道路工程中被廣泛應(yīng)用，狹義上所講的改性瀝青一般就指聚合物改性瀝青(簡稱PMA、PMB或PmB)。圖3-27改性瀝青的分類=2\*GB2⑵改性瀝青的評價指標(biāo)由于改性瀝青具有不同的技術(shù)特點，除瀝青常規(guī)試驗針入度、軟化點、延度、粘度等指標(biāo)外，還采用了幾項與評價瀝青性能不同的技術(shù)指標(biāo)，如聚合物改性瀝青離析試驗，瀝青彈性恢復(fù)試驗，粘韌性試驗以及測力延度試驗等。=1\*GB3①聚合物改性瀝青的離析試驗聚合物改性瀝青在停止攪拌，冷卻過程中，聚合物可能從瀝青中離析，當(dāng)聚合物改性瀝青在生產(chǎn)后不是立即使用，而需經(jīng)過儲運等過程后使用時，需進(jìn)行離析試驗。不同的改性瀝青離析的狀況有所不同，SBR、SBS類改性瀝青，離析時表現(xiàn)為聚合物上浮。采用是試驗是將試樣置于規(guī)定條件的盛樣管中，并在163℃烘箱中放置48h后從聚合物改性瀝青的頂部和底分別取樣，測定其環(huán)球法軟化點之差來判定；對PE、EVA類聚合物改性瀝青，用改性瀝青在135℃存放=2\*GB3②瀝青彈性恢復(fù)試驗SBS等熱塑性彈性體改性瀝青，彈性恢復(fù)能力是顯著的特點，在路面使用過程中，對荷載作用下產(chǎn)生的變形，具有良好的自愈性。我國參照美國ASTM試驗方法（見JTJ052－2000，T0662－2000），采用延度試件拉伸10cm后停止，立即剪斷，保持1h，測量恢復(fù)率，試驗所用延度試模中間為直線側(cè)模如圖3-28，試件截面積為1cm2。=3\*GB3③瀝青粘韌性試驗經(jīng)國內(nèi)外研究表明，瀝青粘韌性試驗是評價橡膠類改性瀝青的一種較好的方法，并已列入我國《公路改性瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTJ036－98）。瀝青粘韌性試驗是測定瀝青在規(guī)定溫度條件下高速拉伸時與金屬半球的粘韌性(Toughness)為韌性(Tenacity)。非經(jīng)注明，試驗溫度為25℃，拉伸速度為500mm/min。在圖3-29中的荷重變形曲線ABCE及CDFE所包圍的面積分別表示所測試校圖3-28改性瀝青彈性恢復(fù)試驗用直線延度試模圖3-29粘韌性試驗荷重－變形曲線=4\*GB3④測力延度試驗測力延度試驗是在普通的延度儀上附加測力傳感器，試驗用的試模與瀝青彈性恢復(fù)試驗相同。試驗溫度通常采用5℃，拉伸速率5cm/min，傳感器最大負(fù)荷≥100kg即可。試驗結(jié)果可由x－=3\*GB2⑶改性瀝青的技術(shù)要求我國聚合物改性瀝青性能評價方法基本沿用了道路石油瀝青質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)體系，增加了一些評價聚合物性能指標(biāo)，如彈性恢復(fù)、粘韌性和離析（軟化點差）等技術(shù)指標(biāo)。首先根據(jù)聚合物類型將改性瀝青分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三類，按照軟化點的不同，將Ⅰ、Ⅲ類聚合物改性瀝青分為A、B、C和D四個等級，將Ⅱ類分為A、B和C三個等級，以適應(yīng)不同的氣候條件。同為類型中的A、B、C或D主要反映基質(zhì)瀝青標(biāo)號及改性劑含量的不同，由A至D表示改性瀝青針入度減小，粘度增加，即高溫性能提高，但低溫性能下降。等級劃分以改性瀝青的針入度作為主要依據(jù)。聚合物改性瀝青的質(zhì)量要求見表3-10。對于采用不幾種不同類型改性劑制備的復(fù)合改性瀝青，可以根據(jù)所摻各種改性劑的種類和劑量比例，按照工程對改性瀝青的使用要求，參照表3-10，綜合確定應(yīng)該達(dá)到的質(zhì)量要求。聚合物改性瀝青技術(shù)要求表3-10指標(biāo)SBS類(=1\*ROMANI類)SBR類(=2\*ROMANII類)EVA、PE類(=3\*ROMANIII類)=1\*ROMANI-A=1\*ROMANI-B=1\*ROMANI-C=1\*ROMANI-D=2\*ROMANII-A=2\*ROMANII-B=2\*ROMANII-C=3\*ROMANIII-A=3\*ROMANIII-B=3\*ROMANIII-C=3\*ROMANIII-D針入度25℃，100g，5s(0.1mm)>10080-10060-8030-60>10080-10060-80>8060-8040-6030-40針入度指數(shù)PI≥-1.2-0.8-0.40-1.0-0.8-0.6-1.0-0.8-0.6-0.4延度5℃，5cm/min(cm)50403020605040－軟化點TR&B(℃)≥4550556045485048525660運動粘度[1]135℃(Pas)3閃點(℃)≥230230230溶解度(%)≥9999－彈性恢復(fù)25℃(%)55606575－－粘韌性(N·m)≥－5－韌性(N·m)≥－2.5－貯存穩(wěn)定性[2]離析，48h軟化點差，(℃)≤2.5－無改性劑明顯析出、凝聚TFOT(或RTFOT)后殘留物質(zhì)量變化(%)≤1.0針入度比25℃(%)5055606550556050555860延度5℃(cm)30252015302010－注：[1]表中135℃運動粘度可采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》（JTJ052-2000）中的“瀝青布氏旋轉(zhuǎn)粘度試驗方法（布洛克菲爾德粘度計法）”進(jìn)行測定。[2]貯存穩(wěn)定性指標(biāo)適用于工廠生產(chǎn)的成品改性瀝青?，F(xiàn)場制作的改性瀝青對貯存穩(wěn)定性指標(biāo)可不作要求，但必須在制作后，保持不間斷的攪拌或泵送循環(huán)，保證使用前沒有明顯的離析。3.2.2常用改性瀝青=1\*GB2⑴橡膠類改性瀝青通常稱為橡膠瀝青，其中使用最多的是丁苯橡膠(SBR)和氯丁橡膠(CR)。橡膠類改性瀝青不僅是世界上最早出現(xiàn)并廣泛應(yīng)用的改性瀝青品種，也是我國較早得到研究和推廣的品種。橡膠類改性劑可以提高瀝青的粘度、韌性、軟化點，降低脆點，使瀝青的延度和感溫性得到改善，這是由于橡膠吸收瀝青中的油分產(chǎn)生溶脹，改變了瀝青的膠體結(jié)構(gòu)，因而使瀝青的膠體結(jié)構(gòu)得到改善粘度得以提高。丁苯橡膠（SBR）是世界上應(yīng)用最廣泛的改性瀝青之一，其性能與結(jié)構(gòu)隨苯乙烯與丁一烯的比例和聚合工藝而變化，選擇瀝青改性劑時應(yīng)通過試驗加以確定。SBR改性瀝青最大的特點是低溫性能得到改善，主要適宜在寒冷氣候條件下使用，通常采用5℃延度作為其評價指標(biāo)。目前常用SBR膠乳或SBR瀝青母體作為改性劑，表3-11列出采用SBR膠乳改性100號道路瀝青的試驗結(jié)果勝利100號道路瀝青用SBR膠乳改性效果表3-11性質(zhì)基質(zhì)瀝青SBR摻量(占改性瀝青的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）(%）2345軟化點(℃）4749515153針入度(0.1mm)251018377787615243026262854101088針入度指數(shù)PI0.007010.04590.04430.04940.0481延度(cm)25110405853611569150+150+150+150+74150+150+150+150+50.25117125150+150+粘度(60℃88.2128.6158.4192.6254.4粘度(135℃)(mm2429.6569.4669.4777.9878.0薄膜烘箱試驗后殘留針入度(%)52.568.774.072.477.6延度(cm)2588606853501513737186121粘韌性(N.m)3.64.44.95.66.3韌性(N.m)0.71.21.51.92.3由表3-11可見，隨著SBR摻量的增加，改性瀝青的粘度和軟化點升高，說明抗變形能力得到改善；25℃=2\*GB2⑵熱塑性橡膠類改性瀝青改性劑主要是苯乙烯嵌段共聚物，如苯乙烯一丁二烯一苯乙烯(SBS)、苯乙烯-異戊二烯—苯乙烯(SIS)、苯乙烯一聚乙烯／丁基一聚乙烯(SE／BS)等嵌段共聚物。由于它兼具橡膠和樹脂兩類改性瀝青的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，故也稱為橡膠樹脂類。SBS由于具有良好的彈性(變形的自恢復(fù)性及裂縫的自愈性)，被廣泛用于路面瀝青混合料；SIS主要用于熱熔粘結(jié)料；SE／BS則是應(yīng)用于抗氧化、抗高溫變形要求高的道路。目前世界各國用于道路瀝青改性使用最多的是SBS改性瀝青。SBS按聚合物的結(jié)構(gòu)可分為線形和星形。SBS的改性效果與SBS的品種、分子量密切相關(guān)，星形SBS對瀝青的改性效果優(yōu)于線形SBS，SBS的分子量越大，改性效果越明顯，但難以加工為改性瀝青，瀝青中芳香分含量高則較易加工。各種型號的SBS中若苯乙烯含量高則能顯著提高改性瀝青的粘度、韌度和韌性。熱塑性彈性體對瀝青的改性機理除了一般的混合、溶解、溶脹等物理作用外，很重要的是通過一定條件下產(chǎn)生交聯(lián)作用，形成不可逆的化學(xué)鍵，從而形成立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使瀝青獲得彈性和強度。而在瀝青拌和溫度的條件下網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)消失，具有塑性狀態(tài)，便于施工，路面使用溫度條件下為固態(tài)，具有高抗拉強度。表3-12列出采用埃石油公司70號瀝青加入5%星形和線形SBS經(jīng)高速剪切攪拌改性瀝青的性能的結(jié)果。從中可以看出SBS改性瀝青在改善溫度敏感性，提高低溫韌性等方面均獲得顯著的效果，說明星形SBS的改性效果在提高熱穩(wěn)定性和低溫延度等方面均優(yōu)于線形SBS。SBS改性瀝青的技術(shù)性質(zhì)表3-12技術(shù)性質(zhì)基質(zhì)瀝青+5%SBS的改性瀝青技術(shù)性質(zhì)基質(zhì)瀝青+5%SBS的改性瀝青星形線形星形線形針入度(25℃)(0.1mm643840針入度指數(shù)PI-1.360.960.16軟化點（℃）489255測力延度（10℃拉力強度（Mpa）0.730.530.62延度（15℃20010054粘韌度(N.m)2.9921.519.6當(dāng)量軟化點（℃）47.263.158.3薄膜烘箱試驗(163℃，5h質(zhì)量損失（%）0.070.070.02當(dāng)量脆點（℃）-8.6-16.7-11.4針入度比（%）78.388.988.9回彈率（15℃147865延度(10℃)(0.96842=3\*GB2⑶熱塑性樹脂類改性瀝青熱塑性樹脂是聚烯烴類高分子聚合物，如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、乙烯一乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、無規(guī)聚丙烯(APP)、烯乙基丙烯酸共聚物(EEA)、丙烯腈丁二烯丙乙烯共聚物(NBR)等，均在道路瀝青的改性中被應(yīng)用過。這一類熱塑性樹脂的共同特點是加熱后軟化，冷卻時變硬。此類改性劑的最大特點是使瀝青結(jié)合料的常溫粘度增大，從而使高溫穩(wěn)定性增加，有利于提高瀝青的強度和勁度，但能使瀝青的混合料的彈性增加的程度有限，且加熱后易離析，再次冷卻時產(chǎn)生眾多的彌散體。不過這些