近年来，温拌技术因其在不降低沥青混合料路用性能的前提下，可降低拌和温度和碾压温度，减少能源消耗，降低沥青混合料生产过程中有害物质的排放量等诸多特点，在高速公路、机场道路、隧道铺装工程中得到了广泛的应用。温拌技术的实现原理是利用外加添加剂或者其他方式降低沥青的高温黏度，提高其流动性^[1]。目前，各国学者多集中于对某特定沥青或沥青混合料的高、低温性能、抗水损害性能等路用性能的探讨^{[2, 3, 4, 5]}，而针对不同种类和掺量条件下温拌剂对沥青流变性能相关参数的研究也不够系统全面，至于温拌沥青材料对温度和频率的敏感性分析较少^{[6, 7, 8]}。因此，掌握温拌沥青材料在环境状态如受力、温度、频率等因素的影响规律，具有重要的意义。

对温拌沥青的温度及频率敏感性分析，一些专家和学者做了相关研究。湖南大学吴超凡等人通过试验研究了温拌添加剂对沥青针入度和PG高温等级的影响^[9]；长安大学杜少文等人研究了不同温拌添加剂对SBS改性混合料压实温度、高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗疲劳特性的影响^[10]；江苏省交通科学研究院的刘伟等人研究了Sasobit和Evotherm 温拌剂对沥青胶结料性能的影响^[11]；广东的徐士翠等人对基于软化点的温拌沥青老化动力学进行了研究^[12]；兰州交通大学李波等人研究了温拌沥青混合料温度变化的灰色预测模型^[13]。现有研究成果显示，目前的研究对温拌沥青的频率敏感性分析较罕见，而温度敏感性分析只局限于某种特定温拌沥青的温度敏感性，且普遍采用针入度指数PI、黏温指数VTS及针入度黏度指数PVN等感温性指标。其中针入度指数仅仅反映出5~30 ℃之间的温度敏感性，不能涉及到更高温度；PVN指数是根据25 ℃针入度和60 ℃黏度计算得出，能够反映较宽温度范围内的温度，但是计算模型仍受到一些研究文献的质疑^{[14, 15]}。

为了探索温拌沥青的温度敏感性及频率敏感性，本文基于沥青的流变性质，对不同温拌剂种类和掺量的温拌沥青进行温度扫描和频率扫描试验，获取不同温拌沥青的模量和相位角数据，以此来分析对比不同温拌沥青的温度敏感性及频率敏感性差异，为实际应用中温拌剂种类、掺量的选取和温拌沥青性能的评价提供参考。

基质沥青选用中海A级70号沥青，沥青技术性能指标见表 1。

温拌剂分别为有机添加剂Leadcap、Sasobit和WFP矿物发泡型温拌剂。参考厂家提供的添加范围，Leadcap掺量按照0%，1%，2%，3%进行沥青混兑，Sasobit掺量按照0%，1.5%，2.5%，3.5%进行沥青混兑，WFP矿物发泡型温拌剂掺量按照0%，6%，7%，8%进行沥青混兑。

基于流变测试技术，采用美国某公司Advanced Rheometer(AR2000EX)扩展性动态剪切流变仪，进行温度扫描和频率扫描等试验，获取不同种类不同掺量的温拌沥青的模量及相位角数据，以反映各温拌沥青的温度敏感性和频率敏感性。

采用流变测试中温度扫描技术，获取不同温度下温拌沥青的模量和相位角数据，同时按照模量变化率、相位角变化拟合系数综合考察，以此来反映不同温拌沥青的温度敏感性。

试验参数设置：转子直径25 mm，转子间隙1 mm，转速10 rad/s，应力水平100 Pa，温度范围10~60 ℃。

Leadcap、Sasobit和WFP温拌剂掺量分别为沥青质量的1.5%，3%和7%，进行温拌沥青温度扫描试验。不同温拌沥青的温度扫描曲线结果见图 1、图 2。由图 1、图 2可知：3种温拌沥青均是在试验温度下呈现黏弹特征，模量随着温度升高而降低，相位角随温度升高而增加；60 ℃时相位角均为85°以上，温度敏感性比较明显。从相位角角度分析，低于50 ℃时，Sasobit温拌沥青相位角最小，并在35~50 ℃范围内曲线斜率变小；高于50 ℃时，WFP温拌沥青相位角最大。

图 1 不同温拌沥青模量与温度关系曲线 Fig. 1 Curves of modulus vs.temperature of different warm mix asphalts

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图 2 不同温拌沥青相位角与温度关系曲线 Fig. 2 Curves of phase angle vs.temperature of different warm mix asphalts

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从模量角度分析：沥青模量与温度的关系为指数规律，根据温度扫描范围，计算得到不同掺量温拌沥青模量-温度拟合公式，见表 2。

由各拟合公式可以看出，若以模量对数坐标下，可以绘制出相关性良好的单对数直线，此时模量对温度的敏感性可以用曲线斜率来表示。根据表 2的拟合结果作出不同掺量下各温拌沥青的温度敏感对比图，见图 3。

图 3 不同温拌沥青的温度敏感性(拟合斜率)对比 Fig. 3 Comparison of temperature sensitivity (fitting slope) of different WMAs

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由图 3可知：不同掺量各温拌沥青的拟合斜率在-0.15~-0.17之间，变化范围不大，每种温拌沥青的温度敏感性变化规律不相同：Leadcap温拌沥青随掺量增加拟合斜率先减小后增大，(绝对值先增大后减小)，掺量为1.5%时温度敏感性最高，3.5%时温度敏感性最低，增加掺量对沥青的温度稳定性有所改善；Sasobit温拌沥青随掺量增加拟合斜率变小(绝对值变大)，温度敏感性增强，掺量高于2.5%时，拟合斜率变化不大；WFP温拌剂在掺量为7%时拟合斜率最小(绝对值大)，温度敏感性高，其余掺量时温度敏感性均有所降低。

对不同掺量WFP温拌沥青和Sasobit温拌沥青分别进行温度扫描试验，结果见图 4、图 5。结果可知：温度高于20 ℃时，随着掺量的增加，WFP温拌沥青与基质沥青的变化趋势相同且彼此重合；而Sasobit随着掺量的增加，相位角曲线开始与基质沥青曲线有所差别，并在2.5%掺量后，在30~50 ℃ 范围出现一个平台，此时沥青的黏弹性结构相对稳定，有利于高温条件下沥青的稳定性。

图 4 不同掺量WFP温拌沥青相位角与温度关系曲线 Fig. 4 Curves of angle phase vs.temperature of WMA with different WFP dosages

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图 5 不同掺量Sasobit温拌沥青相位角与温度关系曲线 Fig. 5 Curves of angle phase vs.temperature of WMA with different Sasobit dosages

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美国SHRP的沥青PG分级以不同温度区间内的特定性能作为划分沥青等级的依据，把沥青指标与路用性能联系起来，有利于沥青胶结料的工程选用。温拌剂的种类和掺量对沥青的等级有一定的影响，通过温度扫描试验数据计算得出不同掺量温拌沥青的高温等级，有助于确定其适用的环境和交通条件，也可进一步对温拌剂的掺量进行优化，为工程应用提供参考。研究表明：在高温范围内沥青G^*/sinδ与温度成半对数直线关系，由不同温度条件下各掺量温拌沥青的模量和相位角数据可得到log(G^*/sinδ)－T的回归直线式，G^*/sinδ=C时的温度即为不同掺量不同温拌沥青的高温等级值^[16]。按照未老化样品C=1 kPa为临界模量标准，不同掺量温拌沥青的高温温度等级如表 3所示。可知，3种温拌剂中，Sasobit对基础沥青高温等级的提高效果最为明显，其中在掺量为2.5%时高温温度等级最高，Leadcap和WFP分别在掺量为3%和6%时高温等级最高。

不同掺量、不同温拌剂沥青对频率的敏感性有所不同，本文对3种温拌沥青在各自相应掺量下进行频率扫描试验，获取模量与相位角数据，对频率敏感性进行分析。

试验参数设置：转子直径25 mm，荷载100 Pa，温度60 ℃，频率范围0.05~600 rad/s。

频率扫描试验结果见图 6~图 7。

图 6 不同掺量温拌沥青模量与频率关系曲线 Fig. 6 Curves of modulus vs.temperature of WMA with different dosages

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图 7 不同掺量温拌沥青相位角与频率关系曲线 Fig. 7 Curves of angle phase vs.temperature with different WFP dosages

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通过分析可知：

(1)所有沥青及温拌沥青均呈现高频高弹的特点。从模量增效特点上看，以Sasobit对基础沥青的模量增效最为明显，且随着掺量的增加模量变化不明显；Leadcap次之，在掺量达到3%时模量有显著增大。而矿物发泡型WFP温拌沥青不同掺量下的模量曲线与基础沥青的相差不大，有所重叠。

(2)从相位角来看：在40 rad/s以下，3种温拌沥青相位角均呈现一定的规律性，Leadcap和WFP温拌沥青相位角随频率增加整体趋势下降，Sasobit温拌沥青在0.2~0.3 rad/s范围内相位角出现峰值，随后随频率增加而降低。结合模量的增长特点，可以解释行车速度越快对沥青路面破坏越少的现象。40 rad/s以上时，每种温拌沥青有着不同的黏弹结构变化，均发生相位角上升和紊乱现象，结构受到频率作用的破坏。Sasobit温拌沥青则在100 rad/s后才发生明显的相位角紊乱现象，说明Sasobit在60 ℃高温条件下，具有较好的黏弹性结构稳定性。Leadcap温拌沥青相位角比基质沥青有所增加，Sasobit温拌沥青相位角比基质沥青有所降低，WFP温拌沥青相位角与基质沥青变化不大。在各自掺量范围内，各温拌沥青的相位角无明显差异。

(1)试验温度下不同温拌沥青均呈现黏弹特征，模量随着温度升高而降低，相位角随温度升高而增加；60 ℃时相位角均为85°以上，温度敏感性比较明显。

(2)随着温拌剂掺量的加入，Sasobit温拌沥青温度敏感性显著增强；掺量大于2.5%时，在30~50 ℃范围内沥青的黏弹性结构相对稳定，能有效提高基础沥青的高温等级。随着频率的增加，Sasobit温拌剂对基础沥青的模量增效最大，相位角比基础沥青有所降低。

(3)掺量范围内，Leadcap温拌剂对沥青的温度稳定性和高温等级均随掺量的增加而提高；随着频率的增加，Leadcap在掺量为3%时模量显著增大；频率高于40 rad/s时，Leadcap和WFP温拌沥青发生相位角上升和紊乱现象，结构受到频率作用的破坏；WFP矿物发泡型温拌沥青的模量和相位角与基质沥青的变化趋势基本重合。

(4)综合来看，根据各温拌沥青在不同掺量下的流变测试结果以及对温度与频率敏感性分析可知，Sasobit温拌剂在掺量范围为2.5%~3.5%时有利于高温条件下沥青的稳定性；Leadcap温拌剂在掺量范围为2%~3%时温度敏感性较低，可改善沥青的高温稳定性；WFP温拌剂在掺量范围为6%~7%时，沥青的高温等级有所提高。