沥青黏度试验方法及在线检测技术进展
导读:受到原材料多样化生产技术多元化、供应商降成本等因素的影响，沥青产品质量不合格、不稳定或质量合格但使用性能较差导致的沥青路面早期病害等问题屡有发生，现行沥青产品规范
来源：未知
发布日期：2020-04-03 13:28【大 中 小】
沥青黏度及其 随温度变化的黏温性质与沥青 产品 的种类 、 组成密切相关， 是反映沥青性能的 重要指标。 不但是欧洲 、 美 国 、 澳大利亚等 国沥 青产品 规范的主要指标 ， 也是最新性能分级沥青 规范 （ ＰＧ 规范 ） 的技术要求之一 。
作为质量 控制 的主要 内 容 ， 沥青黏度及其试验检测方法 自 上世纪六十年代至今一 直备受关注 ， 各种 不 同 的 黏度试验检测方法及设备 （ 实验室 、 便携式 、 在 线检测等 ） 在不 同 场合得到广泛应用 ， 发挥 了 良 好的质量控制 作用 。 本文对 比分析了 国 内外沥青黏度试验方法及 在线检测技术新进展 ， 指出 了 目 前存在的 主要 问 题 ， 并对今后 的进一 步研究与应用提出 了 建议。
国内外沥青黏度 试验方法对 比分析
沥青黏度是沥青材料抵抗流动的 量度 ， 也是 沥青材料 内 摩擦力 的外在表现。 由 于温度对沥青 黏度影响非常大 （ 当 温度改变 １ Ｔ ， 其黏度可能 变 化 ２０ ％ ） ， 常温下热传导性较差 ， 很多改性沥 青还具有触变性 。 这些都给黏度 的检测 带来很大 的 困 难 。 在 线黏 度计 沥青 产 品 种类 较多 。 既有天 然 形成 的 ， 也 有 石 油 ／ 煤 等原料 经过适 当 加 工得 到 的石 油 沥 青 ／ 煤沥 青 ， 还有在天然沥青 ／ 石油 沥青 中 添加 橡 胶 、 树 脂 、 高 分子 聚合物 等外 掺 剂 ／ 改性 剂 生产 的 改性沥青 。 常温下其外 观形态 既有 固态 的 ， 也 有半 固 态 、 液态 的 ， 不 同 产 品 ／ 不 同温 度 的黏度 特性各异 ， 因 此沥青 黏度 的试 验检测 方法有 多种 ， 分别适 用于不 同 的 沥青 产品 和 试 验温度。 虽然常用 的 黏度测量方法有毛细 管法 、 旋转 法 、 落体法 、 流动杯法、 振动法等 ， 但应用 于 沥青产品 黏度测试的主要方法为毛细 管法 、 真空 减压 毛细 管法 、 旋转法和流动杯法 。 世界各 国 的 沥青黏度试验方法标 准 ／ 规范不尽相同 ， 本节将 从不同视角对其进行对比分析。
试验方法与测试
结果 的对应关 系列 出 了 欧盟 标 准 （ Ｅ Ｎ ） 、 美 国 行 业 标 准 （ ＡＡ ＳＨ ＴＯ 、 ＡＳ ＴＭ Ｉ ｎｔ ｅｒｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａｌ ） 、 中 国 交 通 部规范 《 公路工程沥青及 沥青混合 料试验规程 》 （ ＪＴ Ｇ Ｅ２０ — ２０ １ １ ） 中 与 道路沥青产品 黏度相关的 主要试验方法 ［ Ｗ９］ 及其适用范围 、 测 得的 黏度和 计量单位 。
真空减压毛细 管法测得的 虽然有动力 黏度 、 黏度 、 表观黏度之分 ， 但黏度单位是一 致的 ， 均 为 Ｐ ａ． ｓ。 欧洲 、 美 国 和 中 国 交通部 的 标准 ／ 规范 适用测试对象有所差异。 欧洲标准的适用测试对 象较多 ， 中 国 交通部规范规定的测试对象只有黏 稠石油沥青 。
上海昌吉流动杯法主要 用于 常温 下可流动 的 乳化 沥 青 、 液体石油 沥青等较小黏度流体 的 黏度测 量 ， 其测得黏度虽然有假黏度 、 标准黏度等多种不同 的称谓 ， 但多是 以秒为单位 的流出 时 间作为量度 。 尽管恩格拉黏度的单位无量纲 ， 却是相同 体积的 沥青试样 、 蒸馏水分别流出 同 一 黏度计所需时间 的 比值 。 因 此流动杯法测 得 的黏度可 以统称为 条 件黏度 ， 即 在规定条件下一 定体积的沥青试样流 出 到标准量杯 中 所需的时间或时间的 比值。
黏度在线检测技术进展
与生产现场取样送到实验室 的离线检测模式 相 比 ， 在线检测 的连续性 、 即 时性更好地满 足了 产品 生产过程质量控制 日 益严苛的要求 ， 加之信 息 化技术 、 智 能化设备 的 日 新月 异 ， 各种在线检 测技术不断 出 现并快速发展。 在工业 比 较发 达的 国 家中 ， 在线检测技术在冶金 （ 除转炉炼钢外 、石油、化工、造纸、水泥、机械 、纺织、发电等工业部门的应用已比较成熟。
基于振动 法的在线黏度计
振动 法 的 原理是 物体流体中做扭 转运动 时 ， 由 于会受到流体黏性阻尼 的作用 ， 物体的振 幅会衰减 ， 补充由 于流体黏性阻尼而损失 的 能量 ， 使物体 的振 幅维持在与流体作用之前的状态 ， 则 这部分补充的 能量与 流体 的黏度和 密度有关。 测 量出 这部分补充的 能量 ， 则可 以按 照 一 定 的关系 求出 流体的 黏度。 基于振动法 的传统在线黏度计 一般存在温度误差 （ 控制 线 圈 的热胀冷缩问 题 ） 和振动变形误差 （ 主要指振动能量杆和 振动头 不 同 材质 的变形问 题 ） ， 针对这些问 题， 近年来基 于振动法的新型在线黏度计主要有两方面的改进， 一 是能量传递杆和振动头 的材质上尽量做到采用 同 种和近似材料 ， 以 最大程度地降低对振幅 系数 的影响 ， 另 一 方面是对温度的控制。 基于振 动法 的在线黏度计典型供应商为上海昌吉地质仪器有限公司。
结语
ａ ） ＥＮ 标准 、 ＡＳＴＭ 标准和 ＡＡＳＨＴＯ 标准 的 黏度 称谓特 点是 “ 本质相 同 、 称谓相 同 ” ， 但不 同 系列标准的黏度称谓并不完全一 致 。 而 ＪＴＧ 规 范的黏度称谓特点是 “ 试验方法相同 、 称谓相同 ” ， 即 毛细管法与运动黏度 、 真空 减压毛细管法与动 力 黏度 、 旋转法与表观黏度分别对应 。
ｂ ） 从欧洲 、 美 国 沥青黏度 试验方法修订趋 势来看 ， 主要体现在适用范 围 的 更新 和非牛顿沥 青 的试验细化方面。 建议通过系统全 面的对 比 研 究 ， 改善重复性和再现性试验水平 ， 明 确 我国 测 试非牛顿 的改性沥青黏度试验方法 ， 并修订相关 规范。
ｃ ） 建议重视沥青在线 黏度计 的应用 及其稳 定性 、 可靠性研究。 绝大多数沥青生产过程至今 缺乏有效 的 中 间过程控制措施 ， 而其黏度变化是 反 映物料特性变化的重要信息 ， 若能及时准确 地 把握其变化规律 ， 对 于改进产 品 质量控制 水平 、 改善质量稳定性 、 提高生产效率会大有裨益 。
ｄ ） 上海昌吉研究建议加大沥青 质量在线 监测技术 的开发 力度 ， 强化产 品质量稳定性研究。 以 期实 现对浙 青黏温性质等关键指标的 实时跟踪 ， 及时 掌握其 质量波动状况、 及早发现问 题产品 ， 真正做 到 出 厂产品 质量的有效控制 。
