道路沥青零剪切粘度与毛细管粘度的比较研究.pdf

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1、2010年6月石油沥青PETROLEUMASPHALT第24卷第3期道路沥青零剪切粘度与毛细管粘度的比较研究耿韩李立寒同济大学道路与交通工程教育部重点实验室(上海200092)摘要粘度是评价道路沥青粘结特性的重要技术指标，也是条件性指标，不同测试方法得出粘度指标差异极大。基于沥青在路面结构中受力状态，对基质沥青、SBS、高强度、高粘度改性沥青等12种道路沥青6o℃零剪切粘度、毛细管粘度进行比较研究，并对零剪切粘度测试方法进行简化。试验与分析表明：高粘度改性沥青在第一牛顿区共同区域范围内与沥青在路面结构中

2、所受的剪切速率水平一致，零剪切粘度可以较为合理地表征沥青在路面结构中的粘结特性；高粘度改性沥青毛细管粘度存在虚高现象，无法有效表征高粘度沥青路用粘度特性，而基质沥青毛细管粘度对应的剪切速率在第一牛顿区域范围内，可作为零剪切粘度的替代指标，对基质沥青粘度性能进行评价。此外，建议利用剪切速率扫描试验进行零剪切粘度测试，取10～～10一s范围内测量粘度均值为零剪切粘度。关键词道路沥青零剪切粘度毛细管粘度比较研究简化测试方法1引言与评价指标直接影响到材料的使用与生产，有必在多孔排水性沥青路面中，多采用高粘度改要

3、根据路面的实际受力状态，得出合理的粘度测性沥青，以提高多孔性排水性路面的稳定性和耐试方法和评价指标。久性。1996年日本规范规定排水性铺装应采用对沥青在路面结构中所受剪切速率进行计60~C粘度高于2x10Pa·s的高粘度沥青J，而算，并对A一7O基质沥青，以及SBS、高强度、后日本各株式会社对排水性铺装用沥青的粘度要高粘度改性沥青等l2种道路沥青进行真空减压求提高至1×10Pa·SJ，随着日本高粘度沥青毛细管试验、流动状态剪切速率扫描试验，得到改性技术进一步成熟，各品牌高粘度沥青粘度均沥青60℃毛细管粘

4、度、零剪切粘度。通过计算远超过1X10Pa·S，2006年日本规范将高粘分析与试验研究，比较分析毛细管粘度、零剪切度沥青更名为H型聚合物改性沥青，同时取消粘度用于评价道路沥青粘度特性的合理性，以期了毛细管粘度2×10Pa·S的要求【3J。在我国现得出合理的、能够反映道路沥青材料粘度特性的行《沥青路面施工技术规范》中，对排水性沥粘度试验方法和评价指标。青路面用沥青的粘度要求主要参照日本规范，以2道路沥青的粘度特征沥青粘度大于2×10Pa·s为基本要求J。2．1典型流体粘度特性目前，高粘度沥青的粘度多采用6

5、0℃时的由流体力学可知，流体分为牛顿流体与非牛真空减压毛细管法进行测试。以此方法评价沥青顿流体。牛顿流体具有粘度与剪切速率无关的流的粘度存在的问题为，绝大多数沥青材料在动特性，其剪应力一剪切速率关系、粘度一剪切60~C属于非牛顿流体，不同剪切速率下的粘度不流动曲线见图l、图2中的曲线a。非牛顿流体同，而现行的毛细管法无法得出毛细管粘度对应具有粘度随剪切速率变化的特性，伪塑性流的剪切速率，因而导致评价指标缺乏科学性[5]。我国近年来开发了RST、SinoTPS等高粘度沥收稿日期：2010一O1—18。作者

6、简介：耿韩(1983一)，男，黑龙江省齐齐哈尔市人，青，其中SinoTPS的60℃的粘度可达4×10同济大学道路与铁道工程系，博士研究生，主要研究方向Pa·s以上J。高粘度沥青粘度的合理测试方法为道路建筑材料。l6石油沥青2010年第24卷体、塑性伪塑性流体为典型的非牛顿流体。伪塑由图3知，道路沥青的粘度特征与所受的剪性流体剪应力一剪切速率关系、粘度一剪切速率切速率有关，粘度随着剪切速率的增加而降低，流动曲线见图l、图2中的曲线b。塑性伪塑性不同剪切速率下的粘度是没有比较意义的。笔者流体剪应力一剪切速率

7、关系见图l中的曲线c，曾对排水性沥青路面剪切速率进行计算，得到排当材料屈服应力极小时，塑性伪塑性流体与伪塑水性沥青路面上面层剪切速率范围为1．38×性流体粘度一剪切速率流动曲线极为相似，见粘10一一4．64s～，此剪切速率范围对应的粘度可度一剪切速率关系，见图2曲线c。以更好的表征沥青材料在路面结构中的粘结特性[引。∞＼堪称剪切速率／s剪切速率／s--图1典型流体剪应力与剪切速率关系图3沥青粘度与剪切速率关系曲线3试验原理与试验方法3．1毛细管法试验原理与方法毛细管法测量流体的粘度一剪切速率流动曲线极为

8、复杂，目前各国试验规程均将沥青按牛顿●日流体处理进行粘度测量。测试原理遵循哈根一泊e＼肃叶定律，毛细管粘度与沥青流经毛细管段所需摆＼＼‘的时间成正比，比例系数即为K，利用粘度已知＼、————一b的流体对毛细管粘度计进行标定，得出毛细管的粘度计常数j{：，即可对沥青进行粘度测量，测量剪切速率／s。原理见公式(1)。图2典型流体粘度与剪切速率关系田=K×t(1)式中：叼——为毛细管粘度，Pa·s；2．2道路沥青粘度特性K-．一为毛细管粘度计管段