沥青材料流变学.ppt

浅叙沥青材料流变学
徐闯

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内容要点
第一节 引言
第二节 国内外沥青流变特性研究状况
第三节 流变学性质的基本概念
第四节 沥青的流变性质及评价指标
第五节青的蠕变性能和应力松弛性能。同样，蠕变和应力松弛也是沥青材料粘弹性力学领域中研究的基本力学现象。
蠕变：恒定温度下，固体材料在保持应力不变的条件下，应变随时间延长而增加的现象（蠕变曲线如图1）。
应力松弛：在恒定的应变条件下，应力随时间延长而减小（松弛曲线如图2）。
图1
图2
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4-2 沥青的流变性质评价指标
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针入度
针入度实验是在规定的温度和时间内，在一定温度和时间内，附加一定质量的标准针垂直灌入试样的深度，，针入度用来评价沥青软硬程度和稠度、抵抗剪切破坏的能力，反映在一定条件下沥青的相对黏度的指标。针入度愈大表示沥青愈软，即稠度愈小；反之则表示沥青愈硬，即稠度愈大。
针入度仪
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我国现行试验法（T 0604—1993）规定：常用的实验条件为P25℃,100g,5s。此外，在计算针入度指数时，试验温度常常为5℃,15℃,25℃，35℃，但标准质量和贯入时间仍为100g和5s。
值得注意的是，现在国际上对15℃针入度越来越重视，美国SHRP公司通过对沥青混合料低温开裂的评价研究提出，原样沥青（未老化的）、TFOT残留沥青（经短期老化），PAV残留沥青（经长期老化），其 15℃针入度与反映沥青混合料低温开裂性能的约束试件温度应力试验（TSRST）的破断温度之间有良好的相关关系。（王子军，张书红，-90 重交通道路沥青的感温性研究[J].石油沥青，2002,16(3):6-9 . ）
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软化点
把确定质量的钢球置于填满试样的金属环上，在规定的升温条件下，钢球进入试样，从一定的高度下落，试样，从一定的高度下落，当钢球触及底层金属挡板时的温度，视为软化点，以摄氏温度表示（℃），软化点越高，表明沥青的耐热性越好，即温度稳定性越好。它在一定程度上反映沥青黏度和高温稳定性及感温性。
沥青软化点仪器
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沥青的软化点认为是沥青在一定条件下的等粘温度，常用于评价沥青的高温性能，软化点高意味着沥青的等粘温度高混合料的高温稳定性就好（℃. 1998,12(1).）。软化点与脆点间的温度之差常用作塑性温度范围来评价沥青的使用性能。
我国仍采用软化点指标来表征改性沥青的高温性能。
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延度
延度试验是将沥青做成8字型标准试件，在25摄氏度下，要求通常采用温度为25°C、15°C、10°C、5°C，以50mm每分钟（当低温采用1cm每分钟）速度拉伸至断裂时的长度（cm），即为延度。延度越大，表明沥青的塑性越好。延度是评定沥青塑性的重要指标。
延度仪
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在传统的沥青评价方法中，其低温性能是用脆点和延度进行表征的。沥青的延度反映了当其受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力，通常延度是用作为条件延性指标来表征。（李秀君，景彦平，原健安，(二).,16.）
测力延度仪（FDT）可以准确地分别显示试样在拉伸过程中力、变形和做功的变化情况。
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沥青在高温下具有流动性，在外力的作用下，内部产生相对运动。另一方面，在运动的状态下，还有一种抗拒内在的向前运动的特性，称为粘性。粘性是流动性的反面。在我国，夏季沥青路面的温度可达50～70℃，测定 60℃的粘度真实的反映路面的实际使用情况，粘度大的沥青说明在载荷作用下产生较小的剪切变形，弹性恢复性能好，残留的永久塑性变形小，这就是抗车辙能力的本质（. ,25.）。
粘度
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第五节 沥青混合料的流变性质及评价指标
沥青路面的低温开裂问题是道路工程中的一个难题，沥青路面使用的沥青混合料具有应力松弛能力，降温时其面层由于收缩变形产生的温度应力逐渐松弛，使得沥青路面能够在不设收缩缝的情况下正常工作而不至于发生开裂。但是如果降温幅度过大，或者沥青混合料的应力松弛能力不足，使得温度应力超过材料的破坏强度，沥青路面将发生设计时考虑不到的低温开裂。
5—1 概述
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5—