
一、什么是美國的瀝青SHRP(夏普)計劃?
美國于1993年提出的SHRP瀝青膠結料指標體系,是以不同溫度區(qū)間內的特定性能作為劃分瀝青等級的依據(jù),此指標體系是目前各國研究的熱點。美國Super pave指標體系是第一套 相對完整的基于性能的瀝青膠結料指標體系,提出了以適用的溫度區(qū)間作為劃分瀝青性能等級的標準PG XX-YY,這有利于瀝青膠結料的工程選用。但SHRP計劃的設備昂貴,不利于大規(guī)模推廣。
二、什么是瀝青PG分級?
瀝青PG分級是美國SHRP計劃中提出的瀝青性能分級標準,它是依據(jù)瀝青的路用性能進行分級。PG是Performance Grade,中文就是性能分級。
三、為什么要研究瀝青PG分級?
不同種類、不同溫度條件下的瀝青,對于路面使用者來說,應滿足的使用性能是相同的,均要具有一定的承受荷載和溫度影響等的能力,這就是PG分級的前提。PG分級首先擬定了一個固定的性能指標,這樣就可以保證路面使用性能不因地理位置和瀝青種類的不同而發(fā)生改變。然后對于所需分級的不同瀝青,均應符合此固定的性能指標,因為瀝青性質的不同,就只有在不同的溫度條件下進行試驗,才能滿足該指標,這個溫度范圍便能代表實際的使用溫度,也是分級的依據(jù),這就是PG分級的思路。只要某種瀝青一旦被正確地PG分級,那么它就能保證在這種溫度條件下不會因為溫度與荷載條件而發(fā)生破壞。PG分級首先引入了和氣候條件相關的瀝青等級標準,用新的物理意義更加明確地試驗方法代替了一些老的瀝青性能試驗方法,對低溫性能提出了有效的測試方法。PG規(guī)范能真實地反映瀝青膠結料的實際使用環(huán)境,和使用性能有直接相關性,能最大限度的減少永久變形,疲勞開裂和低溫開裂。
四、瀝青PG分級涉及到的儀器

1、閃點試驗 SYD-3536系列
克利夫蘭開口杯法。

2、旋轉粘度試驗 NDJ-1C/1F 布氏粘度計系列
將圓柱形紡錘體浸入135°C的瀝青試樣中,測定某一轉速時的扭矩來確定粘度。
要求: 135°C粘度>3 PaS,同時測165°C、175°C時粘度作粘-溫曲線以決定壓實與拌和溫度范圍。

3、旋轉薄膜烘箱老化試驗(RTFOT)
SYD-0610 瀝青旋轉薄膜烘箱
將各裝有35g結合料的8個樣品瓶放入薄膜烘箱中,在163°C條件下用15轉/分的速度旋轉,同時用噴嘴吹入4000ml/min的熱空氣使瀝青老化,旋轉85分鐘后稱兩個試樣瓶的質量,計算質量損失率

4、壓力老化箱(PAV)試驗 PAV-1 壓力老化系統(tǒng)
將經(jīng)過RTFOT試驗的試樣置于PAV中,在2.07MPa壓力及90°C
( 100°C或110°C)溫度下老化20小時后再作DSR、BBR。

5、動力剪切流變試驗(DSR)
動態(tài)剪切流變儀(簡稱DSR)是研究粘彈性材料的基本試驗儀器。SHRP規(guī)范中要求對原樣瀝青、RTFOT后殘留瀝青及RTFOT/PAV后殘留瀝青進行三次動態(tài)剪切試驗,分別反映高溫性能、疲勞性能,因此是SHRP瀝青新標準的精髓。
6、彎曲梁流變試驗(BBR) SYD-0627 彎曲梁流變儀
BBR試驗溫度為路面最低溫度加10℃。要求低溫剛度不宜太大,勁度模量值越低,表明瀝青的低溫性能越好,瀝青松弛應力的能力越好,低溫性能越好。BBR試驗的試驗溫度與路面所在地區(qū)的使用溫度有關,從理論上講,它必須在當?shù)氐淖畹驮O計溫度下進行。但據(jù)瀝青材料時溫換算法則,可將荷載作用時間縮短為60s,試驗溫度較設計最低溫度高10℃。因此,BBR試驗得到的60s勁度模量實際上等于最低設計溫度下2h的勁度模量,試驗溫度提高10℃,且試驗時間縮短,從而使試驗簡單化。

7、直接拉伸試驗(DTT)SYD-0629瀝青斷裂試驗儀
前提:研究表明BBR試驗能較好的體現(xiàn)瀝青膠結料的低溫性能,但是也有例外,某些膠結料,特別對于改性瀝青,有較高的蠕變勁度,但是在破裂前的變形能力卻較強,BBR試驗并不能反映這類膠結料的變形能力,需要采用其它試驗方法。因此,當蠕變勁度在300-600Mpa之間時,且m值大于等于0.3,必需進行DT試驗。
DT試驗是測定低溫下瀝青膠結料在破壞前的應變值(拉伸速率1.0mm/min),試驗目的是評價瀝青膠結料在低溫下是否具有較強的變形能力,能否耗散能量以避免裂縫。破壞定義為應力達到最大值時的荷載,而并非試件破裂時的荷載,規(guī)范要求破壞應變最小為1 %。

五、不同的瀝青樣品,如何進行PG分級試驗
在PG分級試驗,需要對準備的三種瀝青樣品進行不同試驗,從而表現(xiàn)不同性能,如下圖所示: