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沥青温度敏感性的分析与评价
沥青是全世界广泛使用的一种基础材料，因此，探究其温度敏感性的性质和影响至关重要。
沥青是一种材料，受温度的影响，性质会随之发生变化，可能会影响沥青的可靠性和特性。
为了探究和评价沥青温度敏感性，从实验研究中可以发现，沥青温度敏感性有不同的表现形式，把温度作为变量，分析沥青性质之间的相关性，对沥青各个性能的变化程度，形成可靠的温度敏感性评价结果。
有关沥青温度敏感性的研究主要从实验和理论两个方面进行。
从实验方面，可以观察沥青在各种温度下的表现，将其分类，分析各项性能的变化和关系，形成评价沥青温度敏感性的结论。
主要对沥青温敏性的研究有压缩弹性模量、抗压强度、抗拉强度、粘结强度、弹性模量温度系数、硬化度、抗剪强度、摩擦系数、膨胀系数以及软化温度等性能进行评价研究。
在实验研究中，可以获得大量实验数据，以作为沥青温度敏感性分析和评价的基础。
此外，理论研究也是分析沥青温度敏感性的重要方式，通过对沥青材料成分、结构、复合物及其它流变特性等进行综合分析和研究，从而推导出沥青在不同温度环境下的表现。
理论研究也可利用数学模型和计算机模拟的方法，来预测沥青的热行为，进而评价其温度敏感性。
最后，在探究和评价沥青温度敏感性时，应当考虑实验和理论研究相结合的方式，综合分析各项指标，最终评价沥青在不同温度下的表现，进而为沥青的开发、使用和管理提供可靠的参考。
综上所述，沥青温度敏感性的分析与评价是非常重要的，应将实验研究和理论研究相结合，对沥青的温度敏感性特性进行全面的研究，以便正确地评估沥青的高温性能，为沥青的使用、管理和开发提供依据。
Value Engineering0引言改性沥青温度敏感性不同的评价方法和标准对不同类型的改性沥青具有不同的适用性[1]。
虽然改性沥青具有良好的抗老化和改善路面性能的效果，但是它的性能随着温度的变化而变化，尤其是在高温和低温情况下，性能表现具有较大的差别，因此改性沥青温度敏感性评价的研究变得越来越重要[2]。
王岚[3]研究了SBS 改性沥青、橡胶粉改性沥青、复合改性沥青老化前后的温度敏感性。
针对上述问题，本文通过探究不同评价方法下改性沥青温度的敏感性，并评价不同的评价方法在对改性沥青温度敏感性的评价中的适用性和局限性，旨在为改性沥青的性能评价提供理论和实践基础，并为道路建设提供更为可靠和优质的材料和技术支撑。
1试验材料和试验方案为了探究不同的温度敏感性评价方法对不同改性沥青材料的普适性和准确性，本文选用了密度为1.12g/cm 3，针入度为69cm ，延展度大于100的原始沥青材料进行改良。
三种改性沥青均是基于相同原始沥青材料进行改性的，其中第一种改性材料为丁苯-丁二烯-苯乙烯共聚物（SBS ），第二种改性沥青是基于第一种改性沥青的基础上加入了一定的化学助剂而自制的沥青材料，第三种改性材料则是采用苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三元共聚物（SBR ）。
本次研究采用了4种常用的关于沥青温度敏感性的评价方法即针入度法（Penetration Index ，简称PI ）、针入度-黏度指数法（Penetration Viscosity Number ，简称PVN ）、黏温指数法（Viscosity Temperature Sensitivity Indexmethod ，简称VTS ），渐变温度试验法（Gradient Temperature Strain Test Method ，简称GTS ），期望从4个不同的评价维度来评价改性沥青材料的温度敏感性。
4种不同评价方法的具体试验方案如表1所示。
2试验结果及分析沥青的温度敏感性是指沥青性能随着温度的变化而变化的能力，这是沥青在路面应用中非常重要的性能指标。
沥青混凝土检测项目沥青混凝土是一种常用的路面材料，具有优异的抗压性、耐久性和耐磨性。
在道路建设中，对沥青混凝土进行严格的检测是非常重要的，以保证道路的安全和使用寿命。
本文将介绍沥青混凝土检测的相关项目。
一、沥青混凝土配合比检测沥青混凝土的配合比是指沥青、矿料和填料在一定比例下的配合关系。
配合比的合理性直接影响着沥青混凝土的性能。
因此，进行配合比检测是非常重要的一项工作。
配合比检测的主要内容包括：沥青的黏度、矿料的含量和粒径分布、填料的含量和性能等。
二、沥青混凝土稳定性检测沥青混凝土的稳定性是指在交通荷载作用下，沥青混凝土能够承受荷载并保持其形状和性能的能力。
稳定性检测的主要内容包括：抗剪强度、抗压强度、抗滑移性能等。
通过稳定性检测，可以评估沥青混凝土的结构强度和稳定性，从而指导工程设计和施工。
三、沥青混凝土密度检测沥青混凝土的密度是指单位体积沥青混凝土的质量。
密度检测的主要目的是评估沥青混凝土的致密性和质量。
常用的密度检测方法包括：湿密度法、干密度法和饱和密度法。
通过密度检测，可以确定沥青混凝土的实际质量和结构致密性，为施工提供依据。
四、沥青混凝土抗水性检测沥青混凝土的抗水性是指在水的作用下，沥青混凝土能够保持其结构和性能的能力。
抗水性检测的主要目的是评估沥青混凝土的抗水腐蚀性能和耐久性。
常用的抗水性检测方法包括：浸水法、冻融循环试验和抗水渗透性试验等。
通过抗水性检测，可以评估沥青混凝土的耐久性，为道路维护和修复提供依据。
五、沥青混凝土温度敏感性检测沥青混凝土的温度敏感性是指在不同温度条件下，沥青混凝土的性能变化情况。
温度敏感性检测的主要目的是评估沥青混凝土的温度适应性和变形性能。
常用的温度敏感性检测方法包括：软化点测定、荷载滑移试验和变形恢复试验等。
通过温度敏感性检测，可以评估沥青混凝土在不同温度下的性能，为路面设计和施工提供依据。
六、沥青混凝土耐久性检测沥青混凝土的耐久性是指在不同环境条件下，沥青混凝土能够保持其性能和结构的能力。
沥青温度敏感性的分析与评价摘要：对比分析了多种国际品牌沥青与国产品牌沥青的感温性能之间的差异，结果表明，中国针入度指数PIpen评价沥青温度敏感性存在明显的缺陷，国际针入度指数PIpen R＆B与PIpen之间无明显的相关性，PIpen R＆B变化趋势更接近于针入度粘度指数PVN，进而印证了采用PIpen R＆B作为评价沥青的温度敏感性更为科学合理；试验沥青蜡含量与实测软化点之间无明显的线性相关性，说明PIpen R＆B与PIpen之间差异并不是由于蜡含量对软化点的影响造成，两种方法计算PI值的不同并非充分来源于软化点差异；采用指数函数评价沥青在不同温度下表现不同流变特性具有较好的适应性。
关键词：沥青温度敏感性；针入度指数；针入度粘度指数；指数回归与幂函数回归；评价沥青路面高温抗车辙问题在我国道路使用过程中依然存在[1～3]。
研究表明，沥青性能对提高路面高温抗车辙和低温抗变形的影响较为显著[4]。
各国学者提出了各种评价沥青感温性的技术指标[5]。
其中，1889年从Browen提出针入度试验方法，1936年Pfeiffer和J Phand Van Doormaal发现针入度对数与温度呈线性关系，假定软化点时的针入度为800，取其对数，通过25℃针入度对数与25℃和软化点之间呈线性关系获取直线斜率A值，据此定义了以25℃针入度与软化点计算沥青的针入度指数（PIpenR＆B），这也是欧洲新标准中普遍用于评价沥青感温性能的技术指标；加拿大提出沥青针入度粘度指数（PVN）。
[1]1 沥青感温性评价指标回顾1936年，Pfeiffer和J Phand Van Doormaal通过沥青试验研究，发现针入度（P25℃,100g,5s）对数与温度（T）之间存在如（1-1）线性关系，并按（1-2）和（1-3）求取针入度温度敏感性系数A值和针入度指数PIpenR＆B：（1-1）A=（lg800-lg P25℃,100g,5s）/（TR＆B-25）（1-2）（1-3）此式是国际上最常用的PI计算公式，各国分别作了严格规定，西班牙和瑞士要求-1.0≤PI≤+1.0；前苏联要求-1.5≤PI≤+1.0；荷兰要求-1.2≤PI≤+1.0；欧洲标准化国际组织（Committee European de Normalization，简称CEN）要求-1.5≤PI≤+1.0。
沥青指标及技术性质沥青的三项指标分别为针入度、软化点和延度，这些指标分别用于评价沥青的黏滞性、温度敏感性和塑性变形能力。
以下具体详述沥青的三项技术性质：（1）黏滞性(黏性)。
石油沥青的黏滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性，以绝对黏度表示。
黏滞性的大小与组分及温度有关。
地沥青质含量较高，同时又有适量树脂，而油分含量较少时，则黏滞性较大。
在一定温度范围内，当温度升高时，黏滞性随之降低，反之则随之增大。
工程上常用相对黏度(条件黏度)来衡量石油沥青的黏滞性。
测定相对黏度的主要方法是用标准黏度计和针人度仪。
对于黏稠石油沥青的相对黏度是用针人度仪测定的针人度来表示，反映石油沥青抵抗剪切变形的能力。
针入度值越小，表明黏度越大。
对于液体石油沥青或较稀的石油沥青的相对黏度，可用标准黏度计测定的标准黏度表示。
（2）温度敏感性。
温度敏感性是指石油沥青的黏滞性和塑性随温度升降而变化的性能当温度升高时，沥青由固态或半固态逐渐软化，沥青像液体一样发生了黏性流动，称为黏流态。
当温度降低时又逐渐由黏流态凝固为固态，甚至变硬变脆(像玻璃一样硬脆称作玻璃态)。
土木建筑工程宜选用温度敏感性较小的沥青。
通常石油沥青中地沥青质含量较多在一定程度上能够减小其温度敏感性。
在工程使用时往往加入滑石粉、石灰石粉或其他矿物填料来减小其温度敏感性。
沥青中含蜡量较多时，则会增大温度敏感性。
沥青软化点是反映沥青的温度敏感性的重要指标。
一般采用环球法软化点仪测定沥青软化点。
（3）塑性。
塑性指石油沥青在外力作用时产生变形而不破坏，除去外力后，则仍保持变形后形状的性质。
石油沥青的塑性与其组分、温度及沥青膜层厚度有关。
石油沥青中树脂含量较多，且其他组分含量适当时，则塑性较大;温度升高则塑性增大，膜层越厚其塑性越高。
在常温下，塑性较好的沥青在产生裂缝时，也可能由于特有的黏塑性而自行愈合。
故塑性还反映了沥青开裂后的自愈能力。
沥青之所以能制造出性能良好的柔性防水材料，很大程度上取决于沥青的塑性。
沥青温度敏感性的分析与评价摘要：对比分析了多种国际品牌沥青与国产品牌沥青的感温性能之间的差异，结果表明，中国针入度指数PIpen评价沥青温度敏感性存在明显的缺陷，国际针入度指数PIpen R＆B与PIpen之间无明显的相关性，PIpen R＆B变化趋势更接近于针入度粘度指数PVN，进而印证了采用PIpen R＆B作为评价沥青的温度敏感性更为科学合理；试验沥青蜡含量与实测软化点之间无明显的线性相关性，说明PIpen R＆B与PIpen之间差异并不是由于蜡含量对软化点的影响造成，两种方法计算PI值的不同并非充分来源于软化点差异；采用指数函数评价沥青在不同温度下表现不同流变特性具有较好的适应性。
关键词：沥青温度敏感性；针入度指数；针入度粘度指数；指数回归与幂函数回归；评价沥青路面高温抗车辙问题在我国道路使用过程中依然存在[1～3]。
研究表明，沥青性能对提高路面高温抗车辙和低温抗变形的影响较为显著[4]。
各国学者提出了各种评价沥青感温性的技术指标[5]。
其中，1889年从Browen提出针入度试验方法，1936年Pfeiffer和J Phand Van Doormaal发现针入度对数与温度呈线性关系，假定软化点时的针入度为800，取其对数，通过25℃针入度对数与25℃和软化点之间呈线性关系获取直线斜率A值，据此定义了以25℃针入度与软化点计算沥青的针入度指数（PIpenR＆B），这也是欧洲新标准中普遍用于评价沥青感温性能的技术指标；加拿大提出沥青针入度粘度指数（PVN）。
[1]1 沥青感温性评价指标回顾1936年，Pfeiffer和J Phand Van Doormaal通过沥青试验研究，发现针入度（P25℃,100g,5s）对数与温度（T）之间存在如（1-1）线性关系，并按（1-2）和（1-3）求取针入度温度敏感性系数A值和针入度指数PIpenR＆B：（1-1）A=（lg800-lg P25℃,100g,5s）/（TR＆B-25）（1-2）（1-3）此式是国际上最常用的PI计算公式，各国分别作了严格规定，西班牙和瑞士要求-1.0≤PI≤+1.0；前苏联要求-1.5≤PI≤+1.0；荷兰要求-1.2≤PI≤+1.0；欧洲标准化国际组织（Committee European de Normalization，简称CEN）要求-1.5≤PI≤+1.0。
中国20世纪90年代研究认为，国际针入度指数PIpenR＆B计算方法不适用评价国产道路石油沥青的感温性能，我国针入度指数PIpen计算应通过不同试验温度组合下的针入度对数求取针入度温度系数A值，进而计算PIpen值，以绝对相关系数不低于0.997作为可接受标准。
针对当时大部分国产沥青蜡含量偏高，担心沥青在软化点下针入度不一定是800，因而我国不采用国际针入度指数PIpenR＆B作为评价沥青感温性能指标。
事实上，二维随机变量（针入度对数与试验温度）之间线性关系的相关系数小于1时的概率无法准确确定，说明通过不同温度下的针入度获得经验回归系数A值（称为针入度温度系数A值）存在试验误差和随机误差问题。
我国提出PI值应随沥青的气候分区不同而不同[5]，7月份平均最高气温分别＞30℃、20～30℃、＜20℃，对应PI值要求值为＞-1.0、＞-1.2、＞-1.4。
PI值越小，沥青温度敏感性越强，其性能就越差。
加拿大Mcleod提出了用25℃针入度与60℃粘度或135℃粘度的两个不同温度决定针入度-粘度指数PVN（Penetration Viscosity Number）来评价沥青的感温性。
结合P.S.Kandlhel在研究宾夕法尼亚洲的219号公路六段试验路，1990年沥青新标准中将沥青质量分为A、B、C三级[11]，这是国际上首次将沥青温度敏感性分为A 、B、C三级的国家，如表1。
表1 PVN允许最小值及感温性评价沥青针入度（25℃）/0.1mm 60 65 70 75最小粘度（135℃）/(mPa.s) 390 330 290 250PVN允许最小值-0.80 -0.95 -1.10 -1.25组别PVN 温度敏感性等级适用场合A 0～-0.5 低重交通道路B -0.5～-1.0 中中等交通道路C -1.0～-1.5 高轻交通道路PVN计算公式为：PVN25-60=(6.489-1.5lgP25-lgη60)/(1.050-0.2234lgP25)×(-1.5)(1-4)PVN25-135=(4.258-0.79674lgP25-lgη135)/(0.79511-0.18576lgP25)×(-1.5)(1-5)式中：P25—针入度(25℃,100g,5s)；η60—实测的60℃粘度/0.1Pa.s；η135—实测的135℃粘度/mPa.s。
[2]2 沥青试验与结果分析以基质沥青为分析对象，按规程[12]进行试验，分别按式（1-1）～（1-5）进行计算，结果如表2和图1～图4。
为进一步分析不同回归方法对沥青粘度的适用性，选择不同国产沥青品种，分别进行沥青Brookfield粘度试验，结果如表2。
从而，采用指数函数与幂函数方法[13]对沥青粘度试验结果（见表3）进行分析，结果如表3和表2。
若按指数形式回归，即粘温关系式为：式中：η——粘度，Pa·s；A表示粘温曲线的位置关系，A越大代表同温度条件下沥青的粘度越大，B代表沥青的粘温变化率，其绝对值越大说明沥青的感温性越差；T—温度，℃。
若采用幂函数形式回归，即粘温关系式为：式中：η、T、A、B意义同上。
注：图1中两种方法计算PI值之差与实测软化点和当量软化点之差来源于表2。
图1不同软化点测定方法与PI值计算结果的关系图2 不同沥青种类的两种测定方法PI值的关系图3PI、PVN25-135与沥青品种的比较图4PI、PVN25-60与沥青品种的比较从图1和图2试验结果可看出，两种不同方法计算的PI值差异与不同测定方法测定的软化点差异之间存在良好的线性关系（绝对相关系数为0.9423），但结合表2试验结果，沥青品种的蜡含量与软化点之间无明显的线性相关性。
表明PI值差异并不是由于蜡含量对软化点的影响造成，两种方法计算PI值的不同并非充分来源于软化点差异。
分析认为，造成两种PI值差异的主因是针入度温度系数A值获取的方法不同，PIpen R＆B计算依据来自于温度范围为25°C～软化点，而PIpen值温度范围一般为15°C～30°C，不同温度组合与某一温度下多针的针入度试验误差、控温精度，以及软化点试验中的升温速率控制[14]等使得PI 值存在一定的差异，甚至可能会出现相同的沥青试样得到不同的沥青等级；有5种沥青的国际针入度指数PIpen R＆B均大于相应沥青品种的我国针入度指数PIpen，其余4种沥青则相反，说明采用单一的针入度指数难以判定沥青的温度敏感性。
[3][4]表2沥青Brookfield粘度试验结果（Pa·s）温度沥青80℃85℃90℃95℃100℃KLM 12.7 8 5.3 3.525 2.717ZHH70 18.45 11.3 7.2 4.5 3.037ZHH90 15.5 9.675 6.225 4.125 2.737JPN 15.1 9.413 6.125 4.1 2.813LHE 10.3 6.425 4.1 2.688 1.825注：KLM-克拉玛依沥青；ZH-中海沥青；JPN-日本；LHE-辽河沥青。
表3沥青感温性能技术指标试验项目KLM ZHH70 ZHH90 JPN L HE针入度（5s，100g,（0.1mm） 15℃34 23 23 24 27.825℃84 75 81 80 102.330℃136.7 123.7 129 130 160.7软化点（环球法）（℃）48.8 48.5 44.3 47.8 47.1A 0.0401 0.0491 0.0506 0.0494 0.0516中国PI1 -0.0166 -1.3169 -1.5014 -1.3545 -1.6201综上所述，通过多种道路石油沥青的试验对比分析，采用中国针入度指数PIpen评价沥青的温度敏感性存在明显的缺陷，单一的针入度指数不能全面反映其温度敏感性。
同时，国际针入度指数PIpen R＆B与中国针入度指数PIpen之间无明显的相关性，但PIpen R＆B变化趋势更接近针入度粘度指数PVN；通过高温下不同沥青的不同回归形式分析表明，指数形式回归更加符合沥青感温性的内在规律，进而印证了评价沥青温度敏感性的国际PIpen R＆B要优于中国PIpen。
事实上，沥青软化点本身是个等粘温度，钢球在恒定荷载作用下，沥青试样产生的剪应力使钢球能穿透沥青试样下坠，沥青粘度达到了所能承受的极限，采用国际通用的PIpen R＆B值更符合沥青面层实际温度状况，且式（1-2）将两个关键性技术指标联系起来，物理意义清晰。
[5][6]3 结语（1）通过不同道路石油沥青的感温性能评价指标对比分析表明，不同温度区域内的沥青感温性评价指标差异较大，仅采用我国针入度指数PIpen评价沥青温度敏感性存在明显的缺陷；试验沥青品种的蜡含量与实测软化点之间无明显的线性相关性，说明国际针入度指数PIpen R＆B与中国针入度指数PIpen之间差异并不是由于蜡含量对软化点的影响造成，两种方法计算PI值的不同并非充分来源于软化点差异，采用国际针入度指数PIpen R＆B评价沥青的温度敏感性较为科学合理，更符合沥青面层实际温度状况，且与针入度粘度指数PVN和指数回归形式评价沥青的感温性变化趋势较接近。
（2）国际针入度指数PIpen R＆B与中国针入度指数PIpen之间无明显的相关性，但通过高温下不同沥青的不同回归形式（指数形式、针入度粘度指数形式）分析表明，指数形式回归更加符合沥青感温性的内在规律，进而印证了国际PIpen R＆B优于中国PIpen评价沥青的温度敏感性。
（3）某些国产沥青在高温区域内，指数函数具有较好的适应性。
由于沥青在不同温度下表现不同流变特性，采用单一评价方法均不能全面反映其温度敏感性能，宜采用多指标在不同温度域内对其进行综合评价。
据此建议，选择环烷基、中间基原油与改善沥青生产工艺等措施，提高感温性能。
[7]参考文献[1]徐伟，张肖宁等.高速公路早期车辙病害调查及处治试验分析[J].公路，2004，3：113-116.[2]彭亚荣，张虎.石安高速公路沥青混凝土路面车辙病害分析[J]. 公路，2004，7：120-123.[3]黄晓明等.高速公路沥青路面高温车辙的调查与试验分析[J].公路交通科技，2007，5：16-20.[4]沈金安. 沥青及沥青混合料路用性能[M]. 北京：人民交通出版社，2001，5：300-346.[5]张肖宁著.沥青与沥青混合料的粘弹力学原理及应用[M].北京：人民交通出版社，2006,4：6-9.[6]JTG F40-2004.公路沥青路面施工技术规范[S].[7]黄卫东，孙立军等.沥青针入度指数的研究[J].同济大学学报（自然科学版），2005,３（３３）：306-310.。
