物理硬化是影响沥青材料低温性能的本源之一，但目前物理硬化对沥青材料低温性能影响机理尚不明确、沥青材料低温性能的评价体系未能考虑物理硬化的影响，由此可能导致沥青材料低温性能评价结果失效。本项目系统研究了不同沥青在物理硬化作用后的低温性能演变规律，从影响沥青路面低温抗裂性能的材料性能角度提出了能够综合考虑到沥青材料模量及松弛能力的综合指标Sm，并发现综合评价指标Sm与单边缺口小梁（SENB）试验的评价指标有着很好的线性相关性。因此，在无法开展单边缺口小梁（SENB）试验时，可采用Sm作为评价指标预估沥青材料的低温抗裂性能。基于弯曲梁流变试验发现温度及物理硬化时间对沥青材料的物理硬化程度均有显著的影响。但对温度各沥青材料的物理硬化影响趋势并不一致，而是存在某一临界温度使物理硬化程度最为剧烈。发现沥青材料的物理硬化可以发生在温度高于玻璃态转化点温度条件下，表明沥青材料的物理硬化特性与PVC等高分子材料的物理硬化特性有明显的差异。通过对沥青物理硬化特性的分析发现，沥青物理硬化速率是自减速的负反馈的过程，并基于“自由体积”理论，阐明了物理硬化对沥青材料低温性能影响机理。基于时温等效原理，建立了不同物理硬化条件下的模量主曲线；通过对物理硬化后的劲度模量主曲线分析发现，物理硬化作用存在一个临界时间，当物理硬化作用时间大于临界时间t0时，时间的增加对物理硬化程度的增加就不再显著。通过对对物理硬化时间与移位因子关系曲线进行深入分析，定义了曲线的关键区间（Key zone，KZ）和从属区间（Subordinate zone，SZ）。并提出利用关键区间（Key zone，KZ）的斜率作为表征沥青材料抗物理硬化的性能指标。项目的研究成果对于沥青基材料低温条件下力学行为的研究具有重要的理论和实际意义，而且对其它高分子材料的相关研究也具有一定的推动作用。此外，项目的研究成果对于缓解沥青基材料在寒冷地区低温开裂病害具有一定的指导意义。 2100433B