针入度对沥青混合料路用性能的影响分析

引言

针入度作为沥青材料的关键技术指标，其数值大小直接影响沥青混合料的路用性能。深入研究针入度与混合料性能的关系，对于提升道路工程质量、延长路面使用寿命具有重要实践价值。通过科学分析针入度对高温稳定性、低温抗裂性及疲劳性能的影响规律，可为不同气候条件和交通荷载下的沥青选择提供理论依据。同时，合理控制针入度范围有助于优化混合料设计，实现材料性能与经济性的最佳平衡，对推动道路工程技术进步具有重要意义。

1 针入度的定义与测试方法

针入度是衡量沥青软硬程度和稠度的关键指标，反映沥青在特定条件下的黏滞性。其定义为在规定温度和时间内，标准针垂直贯入沥青试样的深度，以 0.1mm 为单位表示。针入度值越大，沥青越软；反之则越硬。

测试方法依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011），采用针入度仪进行。试验步骤如下：将沥青试样在恒温水浴中保温至 25^∘C±0.1^∘C ，时间不少于 1.5 小时。调节针入度仪，使标准针（100g 荷载）与试样表面恰好接触。启动仪器，使针自由贯入沥青 5 秒，记录贯入深度。同一试样平行测试至少 3 次，取平均值作为针入度结果，误差不得超过允许范围。

针入度测试需严格控制温度、时间和荷载，确保数据准确性。该指标直接影响沥青混合料的高低温性能，是沥青材料选择与配比设计的重要依据。

2 针入度对沥青混合料性能的影响

2.1 高温稳定性

针入度是影响沥青混合料高温稳定性的关键因素。在高温条件下，沥青软化导致混合料抗变形能力下降，容易形成车辙。低针入度沥青通常具有较高的黏度和硬度，能够有效抵抗高温下的塑性流动。例如，针入度在 30 至 50 范围内的沥青在夏季高温环境下仍能保持较好的结构强度，显著减少车辙深度。而针入度过高的沥青在高温下黏度急剧下降，混合料容易发生剪切变形，导致路面出现波浪和拥包。因此，在高温地区或重载交通路段，工程上优先选用低针入度沥青以提高抗车辙能力。此外，低针入度沥青的弹性恢复性能较好，能够减少永久变形积累，从而延长路面使用寿命。

2.2 低温抗裂性

针入度对沥青混合料的低温抗裂性能具有决定性影响。在寒冷气候下，沥青混合料因温度收缩产生内应力，当应力超过材料强度时便会出现开裂。高针入度沥青具有较好的柔韧性和变形能力，能够通过塑性变形释放应力，从而减少低温开裂。例如，针入度在 80 至 100 之间的沥青在零下温度仍能保持一定弹性，有效抑制温缩裂缝的产生。相反，低针入度沥青在低温下脆性显著增加，混合料容易发生脆性断裂，导致路面早期损坏。因此，在寒冷地区，工程上通常采用较高针入度的沥青以提高路面的低温适应性。合理选择针入度范围能够平衡沥青的柔韧性和强度，确保路面在冬季仍具有良好的使用性能。

2.3 疲劳性能

针入度对沥青混合料的疲劳寿命具有重要影响。在车辆荷载的反复作用下，沥青混合料内部逐渐产生微裂缝并扩展，最终导致疲劳破坏。针入度适中的沥青能够较好地平衡黏弹性能，延缓裂缝的发展速度。例如，针入度在 60 至 80 范围内的沥青既具备足够的柔韧性以吸收部分应力，又具有适当的刚度以抵抗变形，从而延长疲劳寿命。针入度过高的沥青由于过软，在重复荷载下容易产生塑性变形，加速疲劳破坏；而针入度过低的沥青则因过硬，脆性增加，裂缝扩展速度加快。因此，在温带气候条件下，选择中等针入度的沥青有助于优化疲劳性能。此外，合理控制针入度还能减缓沥青老化速率，

进一步提升路面的耐久性。

3 工程应用建议

3.1 气候适应性选择原则

针入度选择必须充分考虑工程所在地的气候特征。在高温多雨地区，应优先选用针入度 30-50 的硬质沥青，这类沥青软化点高、黏度大，能有效抵抗车辙变形和水分侵蚀。对于温差较大的温带地区，建议采用针入度 60-80 的中等稠度沥青，既能保证夏季高温稳定性，又可满足冬季抗裂需求。在严寒地区，则应选择针入度 80-100 的软质沥青，确保足够的低温柔韧性。特殊气候条件下，可考虑添加改性剂来调整沥青性能，如 SBS 改性可同时提高高低温性能。工程实践中，还需参考当地成功案例和规范要求，确保材料选择的合理性。

3.2 交通荷载匹配策略

针入度选择必须与道路承受的交通荷载特性相匹配。对于重载交通道路和高速公路，应优先选用针入度 30-50 的硬质沥青，这类沥青具有较高的抗剪切强度和抗变形能力，能够有效抵抗重型车辆反复碾压导致的永久变形。中等交通量道路可采用针入度 60-80 的沥青，在保证基本路用性能的同时兼顾经济性。轻交通道路和人行道则可选用针入度 80-100 的沥青以降低工程成本。在极端重载区域如机场跑道和港口堆场，建议采用针入度 20-30 的特硬沥青或改性沥青。在实际工程中，还需考虑交通量的增长趋势，适当提高针入度标准预留性能余量，确保路面在预期使用年限内保持良好的使用状态。

3.3 配合比优化与质量控制

在确定沥青针入度指标后，必须通过科学的配合比设计来优化混合料整体性能。针对低针入度沥青，建议适当提高细集料含量以增强混合料密实度，同时控制油石比在合理范围内。对于高针入度沥青，则应强化粗集料骨架结构设计，确保足够的嵌挤力和内摩擦力。施工过程中需严格把控温度参数，特别是硬质沥青的拌和与碾压温度应比常规沥青提高 10–15^∘C ，以保证施工和易性。质量监控方面，除进行标准针入度检测外，还需结合软化点、延度等关键指标进行综合性能评估。要建立从原材料进场、储存、拌和到摊铺碾压的全过程质量追溯体系，重点防范沥青老化问题，建议储存期限控制在 6个月以内。必要时可考虑添加抗剥落剂提升水稳定性，或采用温拌技术改善施工性能。通过上述系统化的质量控制措施，确保最终成型的沥青路面完全达到设计要求的使用性能标准和使用寿命预期。

结束语

针入度作为沥青材料的关键技术指标，对混合料的高温稳定性、低温抗裂性和疲劳性能具有决定性影响。通过科学选择针入度范围，并结合气候条件、交通荷载等因素进行优化设计，可显著提升沥青路面的使用性能和耐久性。未来研究应进一步探索针入度与其他路用性能指标的协同作用机制，为沥青混合料设计提供更精准的理论依据。合理应用针入度指标，对保障道路工程质量、延长路面使用寿命具有重要意义。

参考文献

[1]石希信,孔令,徐莹.气压加载变形恢复测试与针入度试验的对比研究[J].公路,2025,70(06):352-35

[2]付伟超.不同纤维种类及掺量对沥青混合料路用性能的影响研究[J].粘接,2025,52(06):68-71.

[3]一种基于图像识别自动对针的沥青针入度测试仪[J].石油沥青,2024,38(06):14.

[4]郑建敏.道路石油沥青针入度检测影响因素分析[J].石化技术,2024,31(08):263-264

[5]曹燕,翁琦.填料种类和沥青针入度等级对沥青胶浆性能的影响[J].山东交通科技,2023,(06):69-71+83.