沥青性能是决定沥青混合料性能的关键因素，沥青的性能评价指标一直是道路工作者研究的热点问题，通过众多工作者多年研究，我国已形成了评价沥青高温性能、低温性能和温度敏感性的一整套技术指标体系^[1]。沥青的评价指标体系与沥青的用途密切相关，在沥青的评价体系中，所包含的技术指标应该直接或间接反映沥青的使用性能^[2]。对于道路石油沥青，国内已有系统的评价方法和指标控制，而对于常温沥青，国内尚无有效的性能评价指标体系。文献^[1]中对适用于透层、黏层及拌制冷拌沥青混合料的液体石油沥青提出了一些试验项目及控制指标，但满足不了常温沥青性能指标评价的要求。文献^[3]对几种改性乳化沥青的性能及微表处混合料的路用性能进行了试验，提出了几项关键性的乳化沥青残留物检验项目。文献^[4]对我国道路用改性乳化沥青技术要求提出了建议。以上成果对常温沥青性能评价具有一定的参考价值，但常温沥青物态并不同于常规液体沥青，因此，常温沥青性能评价指标体系需要作进一步的研究。

本研究针对常温沥青的安全性、黏性、黏附性、挥发性以及蒸发残留物的感温性、高温性能、低温性能、弹性恢复等性能，设计了相应的试验方法。通过系统试验与结果分析，提出了其关键技术指标及标准建议值，以期为常温沥青在工程中的应用提供技术参考。

1 材料简介

常温沥青分为溶剂型常温沥青和乳剂型常温沥青。本研究采用的常温改性沥青是一种用特种油份稀释改性沥青而配制成的溶剂型沥青。该沥青在常温下呈液态，但稠于诸如乳化沥青等常规液态沥青，因此无法进行三大基本指标的试验，需将常温沥青加热蒸发有机溶剂后才能测定其蒸发残留物的针入度、软化点、延度，而直接进行的试验有闪点试验、黏度试验、水煮试验和挥发试验，见图 1。用该沥青拌制混合料时，需将沥青加热到120 ℃，矿料不加热，常温下拌和，且有一定的储存时期。

图 1 常温沥青的性能评价路线图 Fig. 1 Evolution route of performance of normal temperature asphalt

图选项

沥青的安全性是指沥青在拌和和施工过程中具有的防火性能，通常采用闪点来评价。常温沥青中由于存在有机溶剂，其闪点比一般的沥青要低，采用工程实践中应用成熟的克利夫兰开口杯法^[5]测试其闪点，以此来评价常温沥青的安全性能和规范拌和施工时的安全温度范围。

2.2 黏性

沥青的黏性是沥青在外力作用下抵抗剪切变形的能力，通常用黏度表示。黏度不仅直接反映了常温沥青液体的流动特性，也间接反映了有机溶剂在沥青中相互作用的情况，是沥青生产过程中质量控制和质量保证最主要的和检验频率最高的性能指标^[6]。常温沥青在温度达到50 ℃时已经完全变成液态，研究采用布氏旋转黏度计法^[5]测定其在50~160℃ 温度下的黏度。并将不同温度条件下的测定值绘制成黏温曲线，不仅可进行常温沥青在不同温度下的黏滞性比较，还可用此曲线确定其适宜的拌和温度和施工温度。

2.3 黏附性

沥青的黏附性是沥青薄膜在石料表面上的附着能力和抗剥落性能。沥青对石料黏附性的优劣直接影响沥青路面的使用质量，对沥青路面的强度、水稳性和耐久性都有很大影响，黏附性是评价沥青技术性能的重要指标之一^[7]。本研究采用水煮法^[5]测定常温沥青与集料的黏附性等级，以评价常温沥青的黏附性。集料为粒径13.2~19 mm、形状接近立方体的石灰岩，浸泡前无需加热。

2.4 挥发性

常温沥青中存在有机溶剂，其在室温下存在某种物质的挥发。由于常温沥青混合料拌和前，沥青需要加热到120 ℃，可以将常温沥青置于120 ℃的恒温烘箱中，每隔12 h测定其质量损失，以质量损失率来评价常温沥青的挥发性。

2.5 沥青蒸发残留物的技术性能

由于常温沥青在室温下呈液态，无法测试其三大基本技术指标，故采取恒温加热蒸发该常温沥青，测试其蒸发残留物的技术指标。取500 g左右的常温沥青放在金属盘中，置于110 ℃的恒温箱中，每隔6 h 用玻璃板搅拌一次，并称取沥青及金属盘的质量，直到质量不再变化，确保沥青中有机溶剂已完全挥发。

2.5.1 感温性

沥青材料的感温性是决定沥青使用时的工作性和路面应用中服务性的重要指标，它与沥青路面的抗车辙能力、抗低温开裂能力和耐久性等主要技术性质均有内在联系^[8]。沥青的感温性通常采用沥青黏度随温度变化的特点(黏-温关系)来评价。表示沥青感温性的指标有针入度指数PI、针入度黏度指数PVN、黏温指数VTS等^[9]。用PI值表示沥青的胶体类型是工程应用中最常用的方法，通过针入度试验测得不同温度下的沥青针入度来计算针入度指数，以此来评价常温沥青的感温性能。

2.5.2 高温性能

沥青在高温性能上的表现是决定沥青路面能否抵抗高温变形的关键，采用反映沥青结合料高温性能的适宜指标是评价沥青高温性能的基础^[10]。软化点表示沥青受热由固态转变为具有一定流动能力时的温度，在一定程度上可以反映常温沥青的高温性能。本研究参照道路石油沥青测试标准，采用环球法^[5]测定常温沥青蒸发残留物的软化点。

2.5.3 低温性能

沥青路面的低温开裂与沥青的低温性能紧密相关。美国SHRP计划中提出沥青性能对路面低温开裂现象的直接贡献率高达80%^[11]。延度作为评价沥青低温性能的指标，由于其方法简单、比较直观等优点，一直为众多国家所采用。本研究将常温沥青蒸发残留物制作“8”字形试模，在5 °C恒温水槽中测定其延度值，以此来评价常温沥青的低温性能。

2.5.4 弹性恢复性能

沥青的弹性恢复指沥青在拉伸至一定长度后的可恢复变形百分率，反映沥青路面在荷载作用下产生的变形，能在荷载通过后迅速恢复、降低残余变形的能力。弹性恢复性能的优劣直接影响到混合料的高温性能、低温性能、抗疲劳性能和耐久性能^[12]。本研究采用弹性恢复试验^[5]测定25 °C的弹性恢复率来评价常温沥青的弹性恢复性能。

3 试验结果与分析 3.1 闪点试验

在试验过程中，约65 ℃时沥青试样表面会有微量的淡蓝色火苗，持续时间非常短，是沥青中一些溶剂挥发出来所引起的化学现象。随着温度的升高，约226 ℃时会出现蓝色火焰，该温度为该常温沥青的闪点，测试结果见表 1。为保证施工过程中的安全，评价常温沥青安全性的闪点应大于等于220 ℃。

常温沥青的黏温曲线见图 2。可知，该沥青在50~90 ℃的温度范围内黏度下降幅度较大。低于90 ℃ 温度段，其对温度较敏感，温度越高，黏度下降得越慢。120 ℃的黏度为0.098 Pa·s。参照规范^[1]对普通沥青适宜拌和的表观黏度范围((0.17±0.02)Pa·s)的要求，可以看出适合该常温沥青的拌和温度为100 ~120 ℃。在进行拌和时，为了保证混合料质量，建议该常温沥青加热到100~120 ℃。

用该常温沥青拌制混合料时，由于矿料不加热，加热的沥青加入矿料中后，实际拌和温度约为60 ℃。可以看出，该常温沥青在60 ℃的黏度约为3.0 Pa·s。为保证混合料拌和过程中的和易性，参考规范^[1]中对沥青运动黏度应小于等于3.0 Pa·s的要求，建议常温沥青在60 ℃的黏度应小于等于3.0 Pa·s。

图 2 常温沥青黏温曲线 Fig. 2 Curve of viscosity-temperature of normal temperature asphalt

图选项

水煮法试验结束后，发现集料表面的沥青膜少部分为水所移动，厚度不均匀，剥离面积百分率约为8%。根据沥青黏附性分级指标，判定其黏附性等级为4级。结合我国沥青路面气候分区的具体条件，参照规范^[1]提出的粗集料与沥青黏附性的技术要求，考虑常温沥青混合料的施工温度与施工环境，提出评定常温沥青黏附性的黏附性等级应大于等于4级。

3.4 挥发试验

常温沥青在室温中敞口放置和在120 ℃烘箱中的质量损失随时间的变化见图 3。

图 3 常温沥青挥发试验曲线 Fig. 3 Curves of volatility test of normal temperature asphalt

图选项

在室温条件下，常温沥青的质量损失率随着时间的推移一直在增大，常温沥青在室温下确实存在某种物质的挥发。在120 ℃烘箱中，第一天挥发速率快，后趋近平缓，第七天之后质量不再有变化，可挥发物质已完全挥发，质量损失率为12.27%。为了控制常温沥青中有机溶剂的含量，保证在拌和过程中的和易性，提出评价其挥发性的120 ℃烘箱中的质量损失率应小于等于13%。同时为了常温沥青混合料早期强度的快速形成，建议常温沥青混合料在高温季节铺筑，其温度越高，常温沥青中有机溶剂挥发速率越快，强度越易形成。

3.5 针入度试验

不同温度条件下常温沥青蒸发残留物的针入度见表 2，其标准试验条件(温度25 ℃、荷重100 g、贯入时间5 s)的针入度为27.4×10^-1 mm，求得的针入度指数PI=-0.151，相关系数大于0.997，属于溶-凝胶型。与一般石油沥青相比，其针入度指数较小，感温性较大。为了保证常温沥青在高温时具有较低的感温性，低温时又具有较好的形变能力，建议常温沥青蒸发残留物的针入度指数应大于等于-2 且小于等于2。

软化点测试结果见表 3。该沥青蒸发残留物的软化点为65.3 ℃，软化点与常用道路石油沥青相差不大。考虑到国内用于生产常温沥青的基质沥青大部分为重交通沥青，而且AH-70居多，这种基质沥青的软化点较高，基本上不低于50 ℃。为保证常温沥青路面的使用性能，建议常温沥青蒸发残留物的软化点应大于等于50 ℃。

常温沥青蒸发残留物5，15，25 ℃的延度试验(5 cm/min)现象见图 4。可以看出，15 ℃时，残留沥青的延塑性有了较大改善，延度为85 mm；而在25 ℃ 时，残留沥青的延度达到557 mm。残留沥青在5 ℃时的延塑性较差，脆性较强，试件直接被拉断，低温抗裂性能较差。 5℃时的延度是评价常温沥沥青低温抗裂性能的关键和核心指标，规范^[1]中对聚合物改性沥青5 ℃延度的最低要求为≥20 cm，而本文所研究的常温沥青蒸发残留物5 ℃时的延度为0，远远达不到规范的最低要求，故该常温沥青的低温性能还有待继续提高，建议可通过掺入少量聚合物类改性剂来改善性能。

图 4 不同温度条件下的延度试验 Fig. 4 Ductility test at different temperatures

图选项

常温沥青弹性恢复试验测试结果见表 4，测得其残留物的弹性恢复率平均值为35.5%，说明该沥青中油分含量较高，变形恢复能力较差，建议掺入少量聚合物类改性剂来改善其弹性恢复性能。文献^[1]中对聚合物改性沥青的弹性恢复最低要求为≥55%，而本文所研究的常温沥青的弹性恢复率达不到规范的最低要求，故需进一步提高该常温沥青的变形恢复能力。

综合以上试验结果分析，并参考现行公路沥青路面施工技术规范对常用沥青的技术要求，总结了常温沥青性能的评价方法、技术指标及其建议值，见表 5。

(1)在考虑常温沥青的配制机理和常温下呈液态特性的基础上，通过分析应用成熟的行业技术标准，借鉴道路石油沥青的相关评价方法和控制指标，设计了常温沥青性能的评价方法，提出了相应的技术指标和技术要求建议值。

(2)该常温沥青5 ℃的延度和25 ℃的弹性恢复率两项指标测试结果均满足不了规范的最低要求，说明该常温沥青的低温抗裂能和适应变形能力有待进一步提高。建议该常温沥青掺入少量聚合物类改性剂来提高其延塑性和抗变形能力。

鉴于目前常温沥青在我国还处于研究和发展阶段，仅在港口、车站、停车场、城市道路、乡镇道路的路面铺筑和旧道路的修补中得到应用，若要作为面层材料应用于高等级公路，则需从原材料配方、添加剂等方面入手，改善并均衡各项基本性能，总体提高其综合性能。