3试验结果分析

3.1接触角与高度修正对毛细管内半径的影响

在13℃条件下，无水乙醇与不同生产标号毛细管内壁的接触角见图4.由图4可见：毛细管生产标号在0.10——1.00mm范围内时，无水乙醇与毛细管内壁的接触角为23.2°——29.3°，且随毛细管生产标号的增大而增大。毛细管内无水乙醇与管壁的接触角并不为零，若忽略接触角，毛细管内半径标定结果的误差将会增大。

图4无水乙醇与不同生产标号毛细管内壁的接触角

用式（2）标定毛细管的内半径r，结果见图5.由图5可见：与毛细管的生产标号相比，毛细管的实测内半径减小了4.0%——9.0%.这是由于式（2）同时考虑了接触角与修正高度对内半径标定的影响。

图5毛细管内半径标定结果

3.2毛细管内半径对表面张力的影响

对比了由毛细管生产标号和内半径标定值计算得到的沥青表面张力计算值的差异，结果见表3.表3中：γn为毛细管差分组合0.10mm和0.20mm的生产标号计算的沥青表面张力；γm为毛细管差分组合0.10mm和0.20mm的内半径标定值计算的沥青表面张力；用（γn-γm）/γm表征测试精度提升值。由表3可见：生产标号为0.10mm和0.20mm的毛细管差分组合，用生产标号、标定内半径计算得到的沥青表面张力分别为20.07——25.96、18.10——21.83mN/m，内半径标定值计算得到的表面张力值偏小，测试精度提升约为10.9%——20.7%.这说明内半径标定可以有效提高较细毛细管差分组合的表面张力测试精度。

表3内半径标定值和毛细管生产标号计算得到的沥青表面张力的对比

3.3表面张力计算值的精度分析

对比了现行差分毛细管法和改进方法计算得到的沥青表面张力，见表4.表4中，γc为现行差分毛细管法计算得到的沥青表面张力。现行差分毛细管法选择生产标号为0.25mm和0.50mm的毛细管差分组合；改进毛细管法选择生产标号为0.10mm和0.20mm的毛细管差分组合。由表4可见：改进差分毛细管法计算得到的表面张力值显著低于现行差分毛细管法的计算值；与现行差分毛细管法相比，改进差分毛细管法的精度提升约24.7%——49.2%.实际上，现行差分毛细管法采用测微显微镜标定内半径，受内半径测试精度所限，推荐采用内半径不大于0.50mm和1.00mm的差分组合。

表4现行差分毛细管法与改进方法计算得到的沥青表面张力对比

3.4表面张力指标的有效性验证

由表4可知，使用现行方法推荐的较粗毛细管的差分组合（0.25mm和0.50mm）得到的B+W2、B+W3的表面张力均大于70#基质沥青，S+W1沥青的表面张力也大于SBS改性沥青，无法表征表面活性剂对沥青表面张力的影响。由表3中数据可知，基质沥青135℃表面张力为21.83mN/m，加入表面活性剂后表面张力在21.47——19.28mN/m，降低了1.6%——11.7%；SBS改性沥青165℃表面张力为18.22mN/m，加入表面活性剂后表面张力为18.10mN/m，降低了0.7%.

使用改进差分毛细管法，得到不同表面活性剂掺量wW2下B+W2的表面张力值，见图6.由图6可见：未掺表面活性剂时，70#基质沥青表面张力为21.83mN/m，表面活性剂掺量为0.2%时B+W2的表面张力为19.51mN/m，表面张力显著降低，降幅为10.6%；表面活性剂掺量在0.3%——0.5%，表面张力在19.24——19.39mN/m，与70#基质沥青相比，表面张力降幅趋缓，降低幅度为11.2%——11.9%.

图670#基质沥青表面张力与表面活性剂掺量关系

根据表面能理论和表面活性剂工作原理，表面活性剂分子一端亲水一端亲油，易富集于液体界面处，形成胶束，降低液面的界面张力。沥青的表面张力会随着表面活性剂掺量的增加而降低，当掺量达到临界胶束浓度时，沥青的表面张力会发生突变，随后达到一定值且基本保持不变。试验结果与理论规律相符，改进差分毛细管法可有效表征表面活性剂加入及其掺量对高温液态沥青表面张力的影响。

4结论

（1）毛细管内半径标定值略小于其生产标号，前者比后者小4.0%——9.0%；对于生产标号为0.10mm和0.20mm的毛细管差分组合，内半径标定后表面张力测试精度提升10.9%——20.7%.

（2）标定内半径、优选生产标号0.10mm和0.20mm的毛细管差分组合，可显著降低高温液态沥青表面张力的测试误差。与现行方法相比，改进后的差分毛细管法表面张力测试精度提高了24.7%——49.2%.

（3）改进后的差分毛细管法可以表征表面活性剂的加入以及掺量变化对高温液态沥青表面张力的影响。