瀝青高溫效能評價指標研究

車轍是我國高等級瀝青路面破壞的主要形式之一。車轍的產生及發展主要取決於瀝青混合料的高溫穩定性。而瀝青混合料高溫穩定性不僅受到集料級配的影響，還取決於瀝青結合料的效能。在我國，為了提高瀝青混合料的高溫穩定性，往往採用改性瀝青作為瀝青結合料，各種改性瀝青在公路上的應用也越來越廣泛。因此，如何準確評價瀝青的高溫效能，對總體評價瀝青路面的高溫穩定性十分重要。

常見瀝青高溫穩定性指標包括軟化點TR&B、當量軟化點T800、PG高溫分級、等抗車轍因子臨界溫度G*/sinTδ、車轍因子G*/sinδ、改進型車轍因子G*/（sinδ）

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等。不同指標在評價瀝青結合料高溫效能時可能會出現不同甚至相矛盾的結果，而目前這些評價指標最終與瀝青混合料高溫穩定性的相關程度還有待研究。

本文基於瀝青高溫效能評價的不同試驗，結合瀝青混合料高溫車轍試驗結果，對不同瀝青效能指標與車轍試驗的相關性進行分析。

瀝青

試驗採用了4種瀝青，即：瀝青A，DY-70號基質瀝青；瀝青B，SK-70號瀝青；瀝青C，SBS改性瀝青；瀝青D，橡膠粉改性瀝青。根據JTGE20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》對4種瀝青的針入度、軟化點和延度分別進行了測定。

對4種瀝青針入度進行了對比，發現瀝青C的針入度可達到70號瀝青的針入度範圍，瀝青D的針入度可達到50號瀝青的針入度範圍。因此，僅從針入度指標所反映的瀝青軟硬程度看，瀝青D＞瀝青C＞瀝青A＞瀝青B。

車轍試驗

為了便於對不同瀝青高溫評價方法的準確程度作出判斷，需對不同瀝青混合料的高溫效能進行測試。JTGF40—2004《公路瀝青路面施工技術規範》規定以動穩定度作為瀝青混合料高溫穩定性的評價指標。

瀝青混合料動穩定度測試採用60℃室內車轍試驗。試驗材料採用AC-13瀝青混合料。以同一種級配和最佳油石比成型5cm車轍板試件。每種瀝青混合料成型2塊試件，車轍試驗的最終結果取2次試驗的平均值。

在相同條件下，對成型的試件進行車轍試驗。可以看出，車轍試驗動穩定度結果為瀝青C＞瀝青D＞瀝青B＞瀝青A。

不同評價指標試驗

軟化點TR&B

軟化點是世界上大多數國家用來表徵瀝青高溫效能的指標之一，且與高溫狀態下瀝青流動程度相關，它可反映瀝青的粘度特性。

可以看出，軟化點高低依次為瀝青C＞瀝青D＞瀝青A＞瀝青B，其中瀝青C的軟化點明顯高於其餘3種瀝青，瀝青B的軟化點最低。但是，同為普通瀝青的瀝青A和瀝青B，瀝青A的軟化點卻高於瀝青B，這與車轍試驗結果相矛盾。

關於採用軟化點來評價瀝青的高溫效能，國內外一直有較大的爭議。我國在實際工程應用中，

往往存在軟化點較高但高溫效能較差的現象，這很大程度上是由於我國瀝青的含蠟量較高，會提高瀝青的軟化點所致。本次試驗中，瀝青A是國產產品，瀝青B是進口產品。通通試驗，發現瀝青A的含蠟量高於瀝青B。由此可知，軟化點並不適用於評價瀝青高溫效能。

當量軟化點T800

當量軟化點定義為針入度為800dmm時的溫度，是基於等溫粘度的原則來定義的。當量軟化點不僅可消除瀝青中蠟成分的影響，同時又能保證瀝青的高溫效能的客觀評價。

本次試驗測定了4種瀝青在15、25、30℃時的針入度。對溫度T和針入度的對數lgP進行線性迴歸，迴歸出A和K。R2為線性擬合的相關係數，滿足不小於0。997。再採用T800計算公式：T800=（2。90309-K）/A，計算出4種瀝青的T800。

當量軟化點與針入度指數代表瀝青的同一性質，當量軟化點受瀝青蠟含量的影響小，相較於軟化點，其更能反映瀝青的高溫效能。採用當量軟化點評價瀝青的高溫效能時，瀝青D＞瀝青C＞瀝青B＞瀝青A。

雖然基質瀝青的試驗結果與車轍試驗結果相對應，但是對於改性瀝青卻有相反的結論，說明當量軟化點不能很好地體現改性瀝青的粘彈特性和延遲彈性，不適用於評價改性瀝青的高溫效能。

PG高溫分級

1993年，美國SHRP（美國公路戰略研究計劃）制訂了Superpave（高效能瀝青路面）規範，該規範規定通通瀝青結合料試驗來評價瀝青效能分級的指標體系。目前該試驗普遍用於科研和生產中以評價瀝青的高低溫效能。本文通通DSR（動態剪下流變儀）試驗來評價4種瀝青的高溫分級。試驗儀器採用美國TA品牌的DHR-1型動態剪下流變儀，試驗頻通為10rad/s。

SHRP規範中採用車轍因子G*/sinδ來評價瀝青結合料的抗永久變形能力。G*/sinδ越大表示瀝青的彈性效能越顯著，其流動變形能力越小則越有利於抵抗車轍。SHRP還規定，RTFOT（瀝青旋轉薄膜加熱試驗）前，結合料需滿足G*/sinδ≥1。0kPa；RTFOT後，結合料需滿足G*/sinδ≥2。2kPa。

對4種瀝青進行了PG高溫分級試驗。

可以看出，4種瀝青高溫效能為瀝青C＞瀝青D＞瀝青B=瀝青A。Superpave規範中，PG高溫分級採用6℃作為間隔來評價瀝青的高溫效能。通常，等級較高的瀝青，其高溫效能優於等級較低的瀝青；但在同一等級下，不同瀝青的高溫效能卻難以區分。

由於瀝青A和瀝青B在同一個等級，所以僅用PG高溫分級無法區分這2種瀝青的高溫效能，需用其他指標來對其進行評價。

等抗車轍因子臨界溫度G*/sinTδ

針對PG高溫分級的缺陷，1995年，Sam等提出了等抗車轍因子臨界溫度G*/sinTδ，即ROFOT前，瀝青車轍因子達到1。0kPa和RTFOT後，瀝青的車轍因子達到2。2kPa時所對應的溫度的較小值。

對試驗資料進行了比較，結果表明：4種瀝青G*/sinTδ大小依次為瀝青C＞瀝青D＞瀝青B＞瀝青A，與瀝青混合料動穩定度結果排序一致。由此可知，G*/sinTδ能夠較好地表徵改性瀝青的粘彈效能，研究者可通通具體數值來區別PG高溫分級中同等級瀝青的高溫效能。3。560℃車轍因子G*/sinδ與改進型車轍因子G*/（sinδ）

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由於不同溫度下瀝青的G*/sinδ也不同，故為了便於比較，通常測定60℃下不同瀝青的G*/sinδ以表徵其高溫穩定性。但是自Superpave規範頒佈以來，國內外許多學者對G*/sinδ的適用性持懷疑態度，因此為了更多地考慮改性瀝青的延遲彈性，增加相位角δ的敏感程度，Shenoy提出了採用G*/（sinδ）

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來評價改性瀝青的高溫效能。本文介紹在60℃下進行的DSR試驗，試驗引數與3。3節相同。

可以看出，4種瀝青的G*/sinδ與G*/（sinδ）9大小順序排列相同，均為瀝青C＞瀝青D＞瀝青B＞瀝青A，與瀝青混合料動穩定度結果趨勢一致。但是由於G*/（sinδ）

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增加了sinδ的敏感性，故瀝青C的G*/（sinδ）

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遠大於其他3種瀝青。

不同指標與車轍試驗的相關性

為了分析不同指標與動穩定度DS的相關性，本文將4種瀝青的各種試驗結果指標進行了彙總，另外，還將不同評價指標與動穩定度數值進行了線性擬合。

可以看出，各指標與DS相關性大小依次為：G*/sinTδ＞G*/sinδ＞G*/（sinδ）

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＞TR&B＞T800。通通比較，發現只有G*/sinTδ和G*/sinδ這2個指標與動穩定度的相關性較高，相關係數可達到0。98，其餘3個指標與動穩定度的相關性均較低，相關係數在0。9以下。

結語

本文對5種常見瀝青高溫評價指標進行了研究，並分析了不同指標與其混合料動穩定度的相關性，發現G*/sinTδ和G*/sinδ這2個指標與混合料動穩定度的相關性較高，其餘3個指標的相關性較低。G*/（sinδ）

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儘管增加了δ的敏感性但卻並未提高其與混合料動穩定度的相關性。

採用動態剪下流變儀對瀝青粘彈性指標進行了測試。該試驗精確度高，人為干擾小，客觀性強，可選擇應力或應變控制模式，可改變載入方式，並可測試多種指標。因此，與常規試驗相比，其可信度高。

試驗時，只採用了4個瀝青樣本，這可能是造成G*/sinTδ和G*/sinδ這2個指標與動穩定度的相關性較大的原因之一。因此在有條件的情況下，試驗時應增加樣本數量，以驗證結論。