ＣＳＡ沥清流变仪（产地：美国）
TA公司是1990年从Dupont(杜邦)公司热分析仪器部独立出来而成立的, 是目前世界上的一家热分析仪和流变仪的生产厂家. 自独立成为TA公司以来, TA公司不断突破传统仪器的局限, 将调制DSC(MDSC), 高分辨TGA(Hi-Res TGA), 调制TGA(MTGA), 微区热分析(Micro TA)等新技术推向市场。
2001年TA公司推出了经过4年潜心研究的全新Q系列DSC和TGA，DMA等。为研究、分析和检测不同的材料，TA公司不断推出新的分析手段。从而保持了TA公司在热分析领域的领导地位。在市场上保持了强劲的势头。98年TA公司成为Waters的一个子公司。
近年来TA公司在拥有45％以上的市场。
其的ＣＳＡ 沥青流变仪从96年推出一来，现在在已经被近百家公司选用，中国的重庆公路研究所，卾州KOCH，镇江KOCH，广州KOCH，北京KOCH技术中心等已经选购并良好使用中，SHELL 公司多方比较后，近也选购了新的ＣＳＡ II沥清流变仪。
区别于一般流变仪，ＣＳＡ II沥清流变仪保持了TA流变仪一贯优点的同时，提供有专用的沥清加热水槽，专用标准油，沥青样品盘，的沥青分析软件等。
ＣＳＡ II是一种动态剪切流变仪，它可以满足AASHTO PP6，HP1，TP5，的测试方法（以前的ＳＨＲＰ）。此仪器的升级提高了在研究上的灵活性，同时可以保证使用AASHTO测试的“黑匣子”。
您可能很了解，市场上的许多仪器都可以满足下面的测试条件：温度控制在±0.1℃，下平板可升起的2.5和0.8cm的平板、10rad/s频率，等等。然而，在决定购买仪器时，还要考虑在规范中未说明的另一些因素，如：易于使用、温度变化速度、售后服务、和售价。
首先来谈一下ＣＳＡ II系统的基本组成：
流变仪／工具包CSA II AGS，这一基本流变仪带有自动板间距离设定装置，其上又装有沥清温度控制槽和可替换的下平板（2.5cm和0.8cm）。工具包内有卸下平板的改锥，过滤材料，过滤材料的穿孔器，水和压缩气的管线，过滤调节器和电插座。
☆ 完全由电脑控制的自动板间距离设定装置（AGS）。这简化了仪器的使用。零点和间隙大小设置可以完全重复，从而避免了人为误差。上样品时的间隙闭合可以对样品采用标准、线性和指数方式优化，这一关闭受计算机软件控制，并被用来减小空气捕集和保护结构。
☆ 与沥清测试有关的AGS的两个特性为：
☆ 间隙温度补偿和全电脑控制。
☆ 间隙温度补偿：一旦某一温度下的参照零点确定之后，如果温度发生变化，间隙会根据平板的热膨胀自动调节，即不必重新调零。
☆ 全自动电脑控制间隙：AASHTO PP6测试要求加样时的间隙设置在比终的间隙大50微米。当样品在此间隙下变化时，终间隙还需要重新设定，ＡＧＳ考虑到了所有的间隙变化。
RA1000A－这是一个电脑，带有WindowsTM系统下运行的沥清测试软件。
电脑控制的循环器--循环器是体系中一个完整的部分，循环液（通常是水，低温下可使用甘油）将流变仪平板和沥清样品浸在沥清温度控制槽中，循环液在槽中的液面在充满（平衡和测量期间）和排空（加样和清洗）自动开关。在50℃，温度上升６℃达到平衡（±１℃）需要６分钟。
AASHTO TP5规定要用样品平板两侧的参照热敏电阻进行温度校正。一般来讲，这意味着在热敏电阻和流变仪的温度探头之间有一个温度偏差，因此需要一个查询表。然而，一旦进行了校正，这个体系会自动考虑进行温度补偿，这样，这种方法测试的温度就是热敏电阻测试的温度。
再来考虑一下其它问题。
1. 易于使用
为了进行一个ＰＰ６测试对沥清进行分级，需要进行下例步骤。假设流变仪已经进行了温度校正。
☆ 流变仪向个温度平衡
☆ 调节间隙零点
☆ 放置样品
☆ 将间隙关闭到“调整间隙”（测量间隙＋５０微米）
☆ 调整样品
☆ 将间隙关闭到测量间隙
☆ 平衡１０分钟─标准方法规定的时间
☆ 进行Ｇ*sinσ或G*/sinσ测量
☆ 存实验结果
☆ 设置下一个温度并等候（对原始铺路沥清加RTFO＋６℃，或对PVT＋３℃）
☆ 平衡１０分钟
☆ 测量Ｇ*sin?或G*/sin?
☆ 存实验结果
☆ 设置一下一个温度并等候（对于原始铺路沥清加PTFO＋６℃，或对PAV＋３℃）
☆ 平衡１０分钟
☆ 测量Ｇ*sin?或G*/sin?
☆ 存实验结果
☆ 打印数据表
☆ 清洗平板之后，检查数据表，确定沥清的破裂温度。
CSA II和其相关的软件有很多特点，可以简化较长的实验过程。
软件提供的“答案”（如何进行操作的指示）被存在机器中。只要用鼠标敲击就开始执行。计算机按说明一步一步地进行，使使用者在需要时在屏幕上看到，即：“放置样品”“调整样品”，测试完成一清理样品盘，等等。自动间隙设定装置负责设置零间隙，调整间隙和测量间隙。一旦样品调整得当就不再需要操作者介入了，直到测量完成和平板需要清理时。一个数据表和一个任选的图可以被打印出来（Ｇ*sinσ或G*/sinσ对温度），从图中可以观察到确切的破裂温度。我们还在不断地根据用户反馈的信息改进我们的软件，而现在的用户就可以升级。
温度变化速度
在每个温度实际动态测试时间只有２分钟，这样改变温度温度占据了大部分测试时间，很典型的从５２℃到５８℃±１℃的温度上升６℃所需的时间为６分种，因而，如果我们假定系统已经在５８℃下平衡了，那么，对５８℃，６４℃和７０℃的总测试时间应为３３分钟（３×５＋３×２＋２×６）。这是一项很重要的考虑，因为它将决定每天能够测多少个样品。
售后服务安装和培训包括在价格里，此仪器还有一年的保修期。ＴＡ仪器公司在全国各地都有地区服务工程师，您还可以同我们电话”热线“联系，我们对自己的售后服务很自信，在一个独立调查中，我们的顾客满意程度在仪器界名列（见公司网站和 Patrick Y. Howard总裁对公司的介绍）。
灵活性
如果您现在需要或可能将来需要，ＣＳＡ都可以升级，使您得到的绝不仅仅是一个简单的成功／失败的测试，下列项目可随时加入，使您的投资得到保障。
● ＣＳＡ升级，此版有５倍（５０ｍＮｍ）于实施ＡＡＳＨＴＯ测试所需的扭矩。如果您要在较低温或较 应变条件下进行测试的话，大扭矩十分重要。
● Ｈｉ－Ｒｅｓ升级，ＡＡＳＨＴＯ测试并没有要求对ＣＳＡ的振幅进行分辨， 然而，Ｈｉ－Ｒｅｓ（２.５μsad）增加了研究的潜力，特别是低温或线性粘弹范围很小的材料的测量上。标准分辩能力为９.８μsad。
● 振荡Ｒｈｅｏ－Ｗｉｎ软件，这是全功能流变学解法振荡软件包，它是真ＭＳ－Ｗｉｎｄｏｗｓ”†ＴＭ”‡程序。标准Ｗｉｎｄｏｗｓ功能如剪切和粘贴也完全支持，振荡软件包有以下方式：
─ 手动
─ 扭矩扫描
─ 振荡扫描
─ 温度扫描
─ 时间扫描
─ 频率扫描
它还支持多波测试，多波允许同时测４－５个频率，并能提供时间存储。可以进行全粘弹模型拟合，我们还有我们自已整体时间一温度重叠软件（ＴＴＳ）。
● 蠕变Ｒｈｅｏ－Ｗｉｎ软件，这是全功能流变学解法蠕变软件包，它是真ＭＳ－Ｗｉｎｄｏｗｓ”†ＴＭ”‡程序。在蠕变测试中，对样品施以一恒应力，测量柔量随时间的变化。数据自动适于Ｖｏｉｇｈｔ模式，低温下的蠕变测试可以得到与弯曲试验相近的数值（在仪器允许的柔量范围内）。
● 流动Ｒｈｅｏ－Ｗｉｎ软件，这是全功能流变学解法软件包，它是真ＭＳ－Ｗｉｎｄｏｗｓ”†ＴＭ”‡程序。这个软件包用处不大，因为在熔融关态下，沥清基本上为牛牛顿流体。
● 流变学引导，这个软件包允许用户写自己的或修改已有的说明，安全程序可以限制进入整个软件的各个部分。例如，一位研究人员可以进入流变学解法部分，并能够写、编辑和运行引导说明，但一位ＱＣ技术员则只限于运行引导说明。
后介绍几家可以独立给您有关ＣＳＡ情况的单位：
（略）
引言
１９８９年，战略公路研究计划（ＳＨＲＰ）开始发展了种新的体系以说明沥清材料的规格。ＳＨＲＰ沥清研究计划的终产物是一个被称为“Superpave ”的新体系，它代表着高性能沥清路面的含义，“Superpave ”软件是一种协助工程师进行材料选择和混合设计的计算机程序。然而，“Superpave ”这一术语不只是一个计算机程序，它代表一个用于说明材料组成，沥清混合物，设计及分析，和路面性能预测的改进体系，这个体系包括测试仪器，测试方法和标准。
铺路沥清
Superpave的一部分是铺路沥清新的测试方法规范， 这个文件之所以被称之为铺路沥清的规范是因为它的作用对于改良和未改良的沥清都一样。部分铺路沥清的规范附在附录Ａ中。
这一将铺路沥清规范化的新体系是独特的，这在于它将性能与规范联系在一起， 它按气候，和路面温度把铺路沥清列入规范，要求物现性质保持一致，但沥清达到这些性质的温度是不同的。例如，在高温下，未老化的铺路沥清的硬度（G*/sinσ）需要至少为１.００ＫＰａ，但当期望铺路沥清在热气候下长期使用时， 需要在更高的温度下满足此要求。
铺路沥清的性能划分（ＰＧ）的一个例子是ＰＧ６４－２２，个数字６４通常被称为“高温等级”，其含义是铺路沥清高温至６４℃仍具有其适当的物理性质，这是路面高温，对应于铺路沥清要实际应用的气候。同样，第二个数（－２２）通常被称为“低温等级”，其含义是铺路沥清低温至－２２℃仍具有其适当的物理性质。另外还考虑到负载时间（公共道路，城市街道，十安路口等等）和负载数量（卡车），下表表示ＳＨＲＰ铺路沥清规范中的铺路沥清等级。表中，ＰＧ７６和８２反用在慢速，固定负载，或过度的汽车交通。
Superpave软件中有一个部分可以帮助用户选择铺路沥清的等级。Superpave有三种方法供用户使用：
● 按地理位置：一个机构可以按气候或政治决定做一个划分好铺路沥清等级的地图。
表１ Superpave 铺路沥清等级
高温等级 低温等级
PG46- 34,40,46
PG52- 10,16,22,28,34,40,46
PG58- 16,22,28,34,40
PG64- 10,16,22,28,34,40
PG70- 10,16,22,28,34,40
PG76- 10,16,22,28,34
PG82- 10,16,22,28,34
● 按路面温度：设计者需要了解路面的温度
● 按空气温度：设计者确定空气温度后，可以转换为路面速度。
Superpave气候数据库
Superpave软件中有一个在美国和加拿大的６５００个气象站的气象信息数据库，. 供用户选择适用于某地的沥清等级。每年确定某个气象站的连续热的七天，并计算其平均温度。然后计算记录的所有年份（只计算大于２０年的记录）的温度平均值和标准偏差。同样，确定每年寒冷的几天，然后计算温度平均值和标准偏差。
可靠性
在Superpave的应用中，可靠性是指在某年的实际温度不超过设计温度的百分数。Superpave的铺路沥清的选择很灵活，赋予高温和低温等级以不同程度的可靠性。考虑到自俄亥俄州哥伦布地区夏天空气温度（平均七的温度为３３℃，标准偏差为２℃。表１表示哥伦布地区附近５个气象站得到的数据，这些数据导出上面的结果。 Š
表１ 俄亥俄州哥伦布地区气象信息
┏━━━━━━━┯━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━┓
┃ │ ７天空气温度 │ 温度 ┃
┃ 气象站 ├────┬─────┼────┬──────┨
┃ │ 平均℃ │标准偏差℃│ 平均℃ │ 标准偏差℃ ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃俄 俄州立大学│ -20 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃Sullivant大街 │ -21 │ 3 │ 33 │ 1 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃VLY交叉路口 │ -22 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃WSO AP │ -21 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃哥伦布 │ -18 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┠───────┼────┼─────┼────┼──────┨
┃设计选择 │ -21 │ 4 │ 33 │ 2 ┃
┗━━━━━━━┷━━━━┷━━━━━┷━━━━┷━━━━━━┛
图１表示这些数据的频率分布。每天七天空气温度超过３３℃的几率为５０％，然而，超过３７℃的几率只有２％。因此，空气温度为３７℃的设计的可靠性为９８％。
从空气温度开始
为了考察铺路沥清的选择过程，设定是为哥伦布地区进行设计。图２表示高温和低温设计的频率分布。在一个正常的夏天，平均连续七天空气温度３３℃，其标准偏差为２％，在一个正常的冬天，平均空气温度为－２１℃，其标准偏差为４℃，对于冷的冬天，气温为－２９℃。
转换为路面温度
Superpave软件可计算路面下２０ｍｍ处的高温和路面上的低温， 在路面上部的磨损试验中，哥伦布地区的路面温度对应于５０％和－２９℃（图３）
选择铺路沥清等级
要求可靠性大于５０％，高温等级必须是ＰＧ.58，选择ＰＧ.58实际上会导致高达９７.７％的可靠性，因为要靠近下一个标准等级。 低温等级必须是ＰＧＸＸ－２２。同样，这一标准低温等级的可靠性为５９.９％。如果要取得９８％的可靠性，所需的高温等级仍为ＰＧ－５８，而低温等级为ＰＧＸＸ－２８的低温等级更为适合，这一低温等级有９６％的可靠性。ＰＧ５８－２８等级的成本仅为ＰＧ５８－３４等级的一半，如果高低温等级的差值超过９０℃，设计者需要考虑改变沥清（例如，５８－（－３４）＝９２对５８－（－２８）＝８６）。这种方法被称为９０法则。因此，合理的工程管理决定表明，选择ＰＧ５８－３４而排除ＰＧ５８－２８以获得很小的可靠性增量而成本翻倍是不值得的。
设计者并不需要为控制温度频率分布而担心，Superpave软件可以进行计算。对于任何地方，使用者只要输入的可靠程度，Superpave 就会计算出所需的铺路沥清等级。另外，Superpave还可以根据使用所确定的铺路沥清等级计算可靠程度。
一项加拿大的新研究宣称Superpave 关于低气温和低路面温度相等的假计过于保守。因此，加拿大的研究人员提出了一个新的转换程序。等式为：
Tdesign min = 0.859×Tair+1.70
其中, Tdesign min: 路面设计温度, ℃
Tair: 平均年气温, ℃
将这种方法用于哥伦布地区，路面设计温度为0.859×(-21℃)+1.7℃ = 16℃， 这种计算路面设计温度的作法获得北美沥清技术人员的赞许。然而，SuperpaveＴＢ采用种方法。
负载频率对铺路沥清选择的影响
Superpave 根据气候选择铺路沥清， 这里要修定这种铺路沥清可以用来快速铺路。动态剪切流变仪的负载频率为１０rad/s，它对应于９０km/h 的汽车行驶速度。在十字路口，收费站等地的负载频率较低。在一些情况下，负载非但没有消除，反而成为固定值。在这些情况下，铺路沥清需要表现出较高的硬度以克服较低的负载频率。
为了适应这些情况，高温需要提高一至二个等级。例如，假定按前面俄亥俄州哥伦布地我的温度选择了理想的铺路沥清等级ＰＧ５８－２８考虑到负载转变较慢，设计者需要选择高一等级的铺路沥清，即ＰＧ６４－２８，如果负载是恒定的，设计者需要选择ＰＧ７０－２８。负载频率对于低温等级没有影响。路面设计温度为７６℃或８２℃（见表１），并不代表北美的任何一个温度带。确定这一等级是因为可以确保此铺路沥清在７０℃条件下有较高的硬度。此温度为北美实际路面设计温度。因为北美可能的路顺温度为７０℃，应考虑选择另外两个温度等级ＰＧ７６和ＰＧ８２，以满足铺路沥清在低负载频率下使用。
流量对选择铺路沥清的影响
Superpave建议在选择铺路沥清时考虑交通状况， 当设计流量超过１千万当量单轮负载（ＥＳＡＬＳ）时，设计者需要考虑将高温提高一个等级。当设计的流量超过了千万ＥＳＡＬＳ时，设计者需要再将高温提高一个等级。对于负载频率的变化，流量对低温等级没有影响，以哥伦布地区为例，那里的温度要求选择ＰＧ５８－２８，而一个向ＥＳＡＬＳ数目的设计，需要选择ＰＧ－６４－２８，如果流量过大，则需要选择ＰＧ７０－２８
铺路沥清的测试
在Superpave 系统中另一个对铺路沥清评价的关键性质为在实验室老化后铺路沥清的物理性质，以模拟实验室老化条件。而一些铺路沥清的物理性能测试是在未老化的情况下进行的。老化的铺路沥清性能测试是在滚到薄膜烘箱中（ＲＴＦＯ）中进行的，以模拟在热混合和铺路时发生的氧化硬化。室内老化还可以在加压老化客器中进行，以模拟铺路沥清在路面上老化多年的恶劣老化环境（图５）。
铺路沥清的物理性能可以采用下列四种仪器进行测试：
● 动态剪切流变仪
● 旋转粘度仪
● 曲 流变仪
● 直接拉伸测试仪
动态剪切流变仪（ＤＳＲ）用来表征铺路沥清的粘弹性，它可以测量复合剪切模量（Ｇ*）和相角（σ），人们把铺路沥清的少量样品夹在两个平行板之间（图６），给它施加振荡剪切应力。
ＤＳＲ通过测试样品对一个固定扭矩的应变响应得到Ｇ*和σ，Superpave的铺路沥清规范用高温（１４６℃）下的Ｇ*／Ｓｉｎσ或中等温度（７℃到３４℃）的Ｇ*
Ｓｉｎσ来控制沥清硬度。
通过控制高温条件下的硬度，铺路沥清的规范确保沥清在高温弹性上具有混合物总剪切强度的一份。另外，规范还确保铺路沥清返过限制在中等温度下的硬度使其不会发生疲劳破坏。
旋转粘度计表征沥清在１３５℃下的硬度，此沥清几乎完全变为粘性流体，同轴圆筒旋转粘度计通过旋转浸在热沥清样品的子在某一速率下的扭矩测量粘度（图８）。铺路沥清规范要求其粘度不小于３Ｐａｓ，这可以保证铺路沥清可以泵选，并在１＋生产过程中进行处理。
曲梁流变仪（ＢＢＲ）用来表征铺路沥清低温硬度。它测量蠕变硬度（Ｓ）和对数蠕变速率（ｍ），这些性质取决于沥清样品对于低温下蠕变负载的响应（图９）。知道向梁上施加的载荷和测试过程中的弯曲程度，就可以通过梁的工程机械原理来计算蠕度硬度，铺路沥清规范对所用沥清的气候条件的蠕变硬度和ｍ值进行限制。低蠕变硬度的铺路沥清不会在寒冷的天气下发生破裂。此外，高ｍ值的铺路沥清在减小应力方面更为有效，这时应着随着温度降低形成沥清路面的情况，这也使得低温破裂受到限制。
一些铺路沥清，尤其是一些聚合物改性沥清，可能在低温下表现出较预期值高的蠕变硬度。然而，它们不会发生破裂，因为它们保持了无裂缝伸展的能力。因此，铺路沥清的规范中允许较高的蠕变硬度，如果在直接拉伸试验仪（ＤＴＴ）上，铺路沥清在低温下具有足够的可塑性的话，ＤＴＴ输出的是拉伸断裂应力。它是通过小狗骨形状的样品在低温下拉伸至断裂时测得的（图１０）。与ＢＢＲ测试一样，ＤＴＴ测试可以确认铺路沥清的抗低温碎裂能力。
ＡＡＳＨＴＯ铺路沥清性能分级规范（ＭＰＩ）
┌───────┬───────┬───────┬────────┐
│ 性能等级 │ PG 52 │ PG 58 │ PG 64 PG 70 │
│ │ │ │ │
├───────┼───────┼───────┼────────┤
│平均７天路│ < 52 │ < 58 │ < 64 │ < 70 │
│面设计温度 ℃ │ │ │ │ │
├───────┼───────┼───────┼────────┤
│路面设计温│ │ │ │ │
│度 ℃ │ │ │ │ │
┕━━━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━━━━┷━━━━┷━━━┙
原始铺路沥清
┌────────┬───────────────────────┐
│ 点温度,T ℃│ 230 │
├────────┼───────────────────────┤
│ 粘度,ASTMD4402B│ 135 │
│ 测试品质 │ │
├────────┼───────┬───┬────┬──────┤
│ │ 52 │ 58 64 │ 70 │
│ 测试温度 │ │ │ │ │
└────────┴───────┴────────┴──────┘
流动薄膜烘箱(T240)或薄膜烘箱(T179)
┌────────┬───────────────────────┐
│ 质量损失,% │ 1.00 │
├────────┼───────┬────────┬──────┤
│ 动态剪切,TP5 │ 52 │ 58 64 │ 70 │
│ 测试温度 │ │ │ │ │
└────────┴───────┴──────┴─┴──────┘
加压老化容器残量(PPI)
┌────────┬───────┬──────┬──┬───┐
│ PAV 老化温度,℃│ 90 │ 100 100 │ 100(110) │
├────────┼───────┼──── ─┼──────┤
│ 动态剪切, TP5 │ │ │ │
│ 测试温度 │ │ │ │
└────────┴───────┴──────┴──────
报 告
┌─────────┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬┐
│蠕变硬度300PA│ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│小0.300测试温度 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
├──────────┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┼─┤
│直接拉伸,硬裂应变 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
│小测试温度 │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │
└─────────┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─
注: 1. 路面温度可以用Superpave软件中的算法通过空气温度估算,或由规范机构提供，或招据PPX的步骤得到。
2. 如果供应商保证铺路沥清可以在满足安全标准的温度下泵选和混合，可以不去考虑规范机构的意见。
3. 对于沥清水泥生产的技师控制, 原始沥清水泥的粘度测试可以用来取代动态剪切测试G*/SINσ,如果在测试的温度, 沥清是牛顿流体的话,所有合适的粘度测试方法都可以采用,包括毛细管或旋转粘度计(AASHTO T201 或 T202)
4. PAV老化温度是基于模拟气候条件并是90,100,和110℃三个温度之一, PAV老化温度对于PG58以上的等级是100℃,只是在沙漠气候条件下,才用110℃进行老化实验。
5. 物理硬化的TPI是招据13.1节在由梁试验中进行的,除非条件控制时间延长至24小时±10与和高于温度10℃,24小时硬度和M值, 仅作为信 提供。
6. 如果蠕变硬度小于300HPA, 就不再需要做直接拉伸试验了, 如果蠕变硬度在300- 600MPA之间,需要做直接拉伸断裂应变试验以代规则蠕变硬度试验.对于两种情况M一值都需要满足。
