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沥青及沥青混合料试验指导书---

发布人: 发布时间:2007-7-6 10:17:39 访问量:15026

重庆交通大学自编教材

 

 

 

 

 

 

沥青及沥青混合料试验指导书

 

 

 

黄维蓉    主编

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

重庆交通大学材料科学与工程系

 

00七年一月


 

    

 

 

第一章  沥青材料试验.................................................. 1

一、沥青试样准备方法.................................................. 1

二、沥青密度与相对密度试验............................................ 3

三、沥青针入度试验.................................................... 6

四、沥青延度试验..................................................... 10

五、沥青软化点试验(环球法)........................................... 13

六、沥青溶解度试验................................................... 15

七、沥青薄膜加热试验................................................. 17

八、沥青蜡含量试验(蒸馏法)........................................... 19

九、沥青与粗集料的粘附性试验......................................... 25

十、沥青动力粘度试验................................................. 27

十一、乳化沥青蒸发残留物含量试验..................................... 29

十二、乳化沥青筛上剩余量试验......................................... 30

十三、沥青弹性恢复试验............................................... 32

第二章  沥青混合料试验............................................... 34

一、沥青混合料取样................................................. 34

二、沥青混合料试件制作方法........................................... 37

三、压实沥青混合料密度试验........................................... 42

四、沥青混合料马歇尔稳定度试验....................................... 50

五、沥青混合料车辙试验............................................... 53

六、沥青混合料弯曲试验............................................... 56

七、沥青混合料劈裂试验............................................... 59

八、沥青混合料中沥青含量试验......................................... 63

九、沥青混合料的矿料级配检验方法..................................... 69

十、沥青混合料冻融劈裂试验........................................... 70

十一、沥青混合料渗水试验............................................. 72

十二、沥青混合料谢伦堡沥青析漏试验................................... 74

十三、沥青混合料肯塔堡飞散试验....................................... 75

十四、乳化沥青稀浆封层混合料稠度试验................................. 76

十五、乳化沥青稀浆封层混合料湿轮磨耗试验............................. 78

十六、乳化沥青稀浆封层混合料初凝时间试验............................. 79

十七、乳化沥青稀浆封层混合料碾压试验................................. 80

 


 

第一章  沥青材料试验

 

一、沥青试样准备方法

 

1目的与适用范围

1 试验目的:通过规范的试样制备方法,为沥青的各项试验作准备,以确保试验结果的代表性和准确性。

2适用于粘稠道路石油沥青、煤沥青等需要加热后才能进行试验的沥青样品,按此方法准备的沥青供立即在试验室进行各项试验使用。每个样品的数量根据需要决定,常规测定宜不少于1.5kg

3也适用于在试验室按照乳化沥青中沥青、乳化剂、水及外加剂的比例制备乳液的试样进行各项性能测试使用。每个样品的数量根据需要决定,常规测定宜不少于600g

2仪具与材料

1)烘箱:200℃,装有温度调节器。

2)加热炉具:电炉或其它燃气炉(丙烷石油气、天然气)

3)石棉垫:不小于炉具加热面积。

4)滤筛:筛孔孔径0.6mm

5)沥青盛样器皿:金属锅或瓷坩埚

6)乳化剂。

7)烧杯:1 000mL

8)温度计:0℃~100℃及200℃,分度为0.1℃。

9)天平:称量2 000 g,感量不大于1 g;称量100 g,感量不大于0.1 g

10)其它:玻璃棒、溶剂、洗油、棉纱等。

3、试验方法与步骤

热沥青试样制备

1)将装有试样的盛样器带盖放入温烘箱中,当石油沥青试样中含有水分时,烘箱温度80℃右,加热至沥青全部熔化后供脱水用。当石油沥青中无水分时,烘箱温度宜为软化点温度以上90℃,通常为135℃左右。对取来的沥青试样不得直接采用电炉或煤气炉明火加热。

2)当石油沥青试样中含有水分时,将盛样器皿放在可控温的砂浴、油浴、电热套上加热脱水,不得已采用电炉、煤气炉加热脱水时必须加放石棉垫。时间不超过30min,并用玻璃棒轻轻搅拌,防止局部过热。在沥青温度不超过100℃的条件下,仔细脱水至无泡沫为止,最后的加热温度不超过软化点以上100(石油沥青)50(煤沥青)

3)将盛样器中的沥青通过0.6mm的滤筛过滤,不等冷却立即一次灌入各项试验的模具中。根据需要也可将试样分装入擦拭干净并干燥的一个或数个沥青盛样器皿中,数量应满足一批试验项目所需的沥青样品并有富余。

4)在沥青灌模过程中如温度下降可放入烘箱中适当加热,试样冷却后反复加热的次数不得超过2次,以防沥青老化影响试验结果。注意在沥青灌模时不得反复搅动沥青,应避免混进气泡。

5)灌模剩余的沥青应立即清洗干净,不得重复使用。

乳化沥青试样制备

1)将按规范规定的沥青取样法取有乳化沥青的盛样器适当晃动使试样上下均匀,试样数量较少时,宜将盛样器上下倒置数次,使上下均匀。

2)将试样倒出要求数量,装入盛样器皿或烧杯中,供试验使用。

3)当乳化沥青在试验室自行配制时,可按下列步骤进行:

1)按上述方法准备热沥青试样。

2)根据所需制备的沥青乳液质量及沥青、乳化剂、水的比例计算各种材料的数量。

a 沥青用量按式(1)计算。

     (1

式中: ——所需的沥青质量,g

——乳液总质量,g

——乳液中沥青含量,%。

b 乳化剂用量按式(2)计算。

   (2

式中: ——乳化剂用量,g

——乳液中乳化剂的含量,%;

——乳化剂浓度(乳化剂中有效成分含量,

c 水的用量按式(3)计算。

式中: ——配制乳液所需水的质量,g

3)称取所需的乳化剂量放入1 000mL,烧杯中。

4)向盛有乳化剂的烧杯中加入所需的水(扣除乳化剂中所含水的质量)

5)将烧杯放到电炉上加热并不断搅拌,直到乳化剂完全溶解,如需调节pH值时可加入适量的外加剂,将溶液加热到4060

6)在容器中称取准备好的沥青并加热到120150

7)开动乳化机,用热水先把乳化机预热几分钟,然后把热水排净。

8)将预热的乳化剂倒入乳化机中,随即将预热的沥青徐徐倒入,待全部沥青乳液在机中循环lmin后放出,进行各项试验或密封保存。

 

二、沥青密度与相对密度试验

 

1目的与适用范围

利用比重瓶测定各种沥青材料的密度与相对密度,为沥青混合料配合比设计和沥青原材料质量与体积之间的换算提供必要的参数。非经注明,测定沥青密度的标准温度为15℃。沥青与水的相对密度是指25℃相同温度下的密度之比。本方法可以测定15℃密度,换算得相对密度(25/25);也可以测定相对密度(25/25),换算求得密度(15)。二者之间可由下式换算:

沥青与水的相对密度(25/25℃)=沥青的密度(15℃)×0.996

注:对液体石油沥青,也可以采用适宜的液体比重计测定密度或相对密度。

2仪具与材料

1)比重瓶:玻璃制,瓶塞下部与瓶口须经仔细研磨。瓶塞中间有一个垂直孔,其下部为凹形,以便由孔中排除空气。比重瓶的容积为20mL30mL,质量不超过40g,形状和尺寸如图1

2)恒温水槽:控温的准确度为0.1℃。

3)烘箱:200℃,装有温度自动调节器。

4)天平:感量不大于1mg

5)滤筛:0.6mm2.36mm各一个。

6)温度计:0℃~50℃,分度为0.1℃。

7)烧杯:600mL800mL。。

8)真空干燥器。

9)洗液:玻璃仪器清洗液,三氯乙烯(分析纯)等。

10)蒸馏水(或去离子水)

11)表面活性剂:洗衣粉(或洗洁精)

12)其它:软布、滤纸等。

3、方法与步骤

1)用洗液、水、蒸馏水先后仔细洗涤比重瓶,然后烘干称其质量( ),准确至lmg

2)将盛有新煮沸并冷却的蒸馏水的烧杯浸入恒温水槽中一同保温,在烧杯中插入温度计,水的深度必须超过比重瓶顶部40mm以上。调控温度,使恒温水槽及烧杯中的蒸馏水达至规定的试验温度±0.1℃。

3)将比重瓶及瓶塞放人恒温水槽中,烧杯底浸没水中的深度应不少于l00mm,烧杯口露出水面,并用夹具将其固牢。待烧杯中水温再次达至规定温度后并保温30min后,将瓶塞塞入瓶口,使多余的水由瓶塞上的毛细孔中挤出。注意,比重瓶内不得有气泡。将烧杯从水槽中取出,再从烧杯中取出比重瓶,立即用干净软布将瓶塞顶部擦拭一次,再迅速擦干比重瓶外面的水分,称其质量( ),准确至lmg。注意瓶塞顶部只能擦拭一次,即使由于膨胀瓶塞上有小水滴也不能再擦拭。以 作为试验温度时比重瓶的水值。

4)液体沥青试样的试验步骤:将试样过筛(0.6mm)后注入干燥比重瓶中至满,注意不要混入气泡。将盛有试样的比重瓶及瓶塞移人恒温水槽(测定温度±0.1)内盛有水的烧杯中,水面应在瓶口下约40mm。注意勿使水浸入瓶内。从烧杯内的水温达到要求的温度后起算保温30min后,将瓶塞塞上,使多余的试样由瓶塞的毛细孔中挤出。仔细用蘸有三氯乙烯的棉花擦净孔口挤出的试样,并注意保持孔中充满试样。从水中取出比重瓶,立即用干净软布仔细地擦去瓶外的水分或粘附的试样(注意不得再揩孔口)后,称其质量( ),准确至lmg

5)粘稠沥青试样的试验步骤:沥青的加热温度不高于估计软化点以上100(石油沥青)50(煤沥青),仔细注入比重瓶中,约至2/3高度。注意勿使试样粘附瓶口或上方瓶壁,并防止混入气泡。将盛有试样的比重瓶,移入干燥器中,在室温下冷却不少于1h,连同瓶塞称其质量( ),准确至lmg

从水槽中取出盛有蒸馏水的烧杯,将蒸馏水注入比重瓶,再放人烧杯中(瓶塞也放进烧杯中),然后把烧杯放回已达试验温度的恒温水槽中,从烧杯中的水温达到规定温度时起算保温30min后,使比重瓶中气泡上升到水面,用细针挑除。保温至水的体积不再变化为止。待确认比重瓶已经恒温且无气泡后,再用保温在规定温度水中的瓶塞塞紧,使多余的水从塞孔中溢出,此时应注意不得带入气泡。保温30min后,取出比重瓶,按前述方法迅速揩干瓶外水分后称其质量( ),准确至lmg

6)固体沥青试样的试验步骤:试验前,如试样表面潮湿,可用干燥、清洁的空气吹干,或置50℃烘箱中烘干。将50gl00g试样打碎,过0.6mm2.36mm筛。取0.6mm2.36mm的粉碎试样不少于5g放入清洁、干燥的比重瓶中,塞紧瓶塞后称其质量( ),准确至lmg

取下瓶塞,将恒温水槽内烧杯中的蒸馏水注入比重瓶,水面高于试样约10mm,同时加入几滴表面活性剂溶液(1%洗衣粉、洗涤灵),并摇动比重瓶使大部分试样沉入水底,必须使试样颗粒表面上附气泡逸出。注意,摇动时勿使试样摇出瓶外。取下瓶塞,将盛有试样和蒸馏水的比重瓶置真空干燥箱()中抽真空,逐渐达到真空度98kPa(735mmHg)不少于15min。如比重瓶试样表面仍有气泡,可再加几滴表面活性剂溶液,摇动后再抽真空。必要时,可反复几次操作,直至无气泡为止。

将保温烧杯中的蒸馏水再注入比重瓶中至满,轻轻的塞好瓶塞,再将带塞的比重瓶放入盛有蒸馏水的烧杯中,并塞紧瓶塞。将有比重瓶的盛水烧杯再置恒温水槽(试验温度±0.1)中保持至少30min后,取出比重瓶,迅速揩干瓶外水分后称其质量( ),准确至lmg

4、试验结果计算

1)试验温度下液体沥青试样的密度或相对密度按式(1)(2)计算。

            1

        (2

式中: ――试样在试验温度下的密度,

――试样在试验温度下的相对密度;

――比重瓶质量,g

――比重瓶与盛满水时的合计质量,g

――比重瓶与盛满试样时的合计质量,g

――试验温度下水的密度,15水的密度为0.999 10 25水的密度为0.997 03

2)试验温度下粘稠沥青试样的密度或相对密度按式(3)(4)计算。

    3

   (4)

式中: ——比重瓶与沥青试样合计质量,g

       ——比重瓶与试样和水合计质量,g

3)试验温度下固体沥青试样的密度或相对密度按式(5)及(6)计算。

   (5

    (6

式中: ——比重瓶与沥青试样合计质量,g

      ——比重瓶与试样和水合计质量,g

5、报告

    同一试样应平行试验两次,当两次试验结果的差值符合重复性试验的精密度要求时,以平均值作为沥青的密度试验结果,并准确至3位小数,试验报告应注明试验温度。

6、精密度或允许差

1)对粘稠石油沥青及液体沥青,重复性试验的允许差为0.003g ;复现性试验的允许差为0.007

2)对固体沥青,重复性试验的允许差为0.01 ,复现性

试验的允许差为0.02

3)相对密度的精密度要求与密度相同(无单位)

 

三、沥青针入度试验

 

1、目的与适用范围

通过针入度的测定不仅能够掌握不同沥青的粘稠性以及进行沥青标号的划分,而且可以用来描述沥青的温度敏感性——针入度指数。针入度指数可在15℃、25℃、30℃等3个或3个以上温度条件下测定针入度后按规定的方法计算得到,若30℃时的针入度值过大,可采用5℃代替。当量软化点 是相当于沥青针入度为800时的温度,用以评价沥青的高温稳定性。当量脆点是相当于沥青针入度为 时的温度,用以评价沥青的低温抗裂性能。

本方法适用于测定道路石油沥青、改性沥青针入度以及液体石油沥青蒸馏或乳化沥青蒸发后残留物的针入度。其标准试验条件为温度25℃,荷重l00g,贯入时间5s,以0.1mm计。用本方法评定聚合物改性沥青的改性效果时,仅适用于融混均匀的样品。

2、仪具与材料

1)针入度仪:凡能保证针和针连杆在无明显摩擦下垂直运动,并能指示针贯入深度准确至01mm的仪器均可使用。针和针连杆组合件总质量为50g±005g,另附50g±0.05g砝码一只,试验时总质量为l00g±0.05g当采用其它试验条件时,应在试验结果中注明。仪器设有放置平底玻璃保温皿的平台,并有调节水平的装置,针连杆应与平台相垂直。仪器设有针连杆制动按钮,使针连杆可自由下落。针连杆易于装拆,以便检查其质量。仪器还设有可自由转动与调节距离的悬臂,其端部有一面小镜或聚光灯泡,借以观察针尖与试样表面接触情况。当为自动针入度仪时,各项要求与此项相同,温度采用温度传感器测定,针入度值采用位移计测定,并能自动显示或记录,且应对自动装置的准确性经常校验。为提高测试精密度,不同温度的针入度试验宜采用自动针入度仪进行。

2)标准针由硬化回火的不锈钢制成,洛氏硬度HRC5460,表面粗糙度Ra0.2μm0.3μm,针及针杆总质量2.5±0.05g,针杆上应打印有号码标志,针应设有固定用装置盒(筒),以免碰撞针尖,每根针必须附有计量部门的检验单,并定期进行检验,其尺寸及形状如图1。

3)盛样皿:金属制,圆柱形平底。小盛样皿内径55mm,深35mm(适用于针入度200350);对针入度大于350的试样需使用特殊盛样皿其深度不小于60mm,试样体积不少于125mL。

4)恒温水槽:容量不少于10L,控温的准确度为0.1℃。水槽中应设有一带孔的搁架,位于水面下不得少于100mm,距水槽底不得少于50mm处。

5)平底玻璃皿:容量不少于1L深度不少于80mm。内设有一不锈钢三脚支架,能使盛样皿稳定。

6)温度计:0℃~50℃,分度为0.1℃。

7)秒表:分度0.1s

8)盛样皿盖:平板玻璃,直径不小于盛样皿开口尺寸。

9)溶剂:三氯乙烯等。

10)其它:电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷把坩埚等。

3、方法与步骤

1)按规定方法准备试样。按试验要求将恒温水槽调节到要求的试验温25℃或15℃、30(5)等,保持稳定。

将试样注入盛样皿中,试样高度应超过预计针入度值10mm,并盖上盛样皿,以防落入灰尘。盛有试样的盛样皿在15℃~30℃室温中冷却1h1.5h(小盛样皿)1.5h2h(大盛样皿)2h2.5h(特殊盛样皿)后移入保持规定试验温度±0.1℃的恒温水槽中lh1.5h(小盛样皿)1.5h2h(大试样皿)2h2.5h(特殊盛样皿)

调整针入度仪使之水平。检查针连杆和导轨,以确认无水和其它外来物,无明显摩擦。用三氯乙烯或其它溶剂清洗标准针,并拭干。将标准针插入针连杆,用螺丝固紧。按试验条件,加上附加砝码。

2)取出达到恒温的盛样皿,并移入水温控制在试验温度±0.1(可用恒温水槽中的水)的平底玻璃皿中的三脚支架上,试样表面以上的水层深度不少于10mm

将盛有试样的平底玻璃皿置于针入度仪的平台上。慢慢放下针连杆,用适当位置的反光镜或灯光反射观察,使针尖恰好与试样表面接触。拉下刻度盘的拉杆,使与针连杆顶端轻轻接触,调节刻度盘或深度指示器的指针指示为零。开动秒表,在指针正指5s的瞬间,用手紧压按钮,使标准针自动下落贯入试样,经规定时间,停压按钮使针停止移动(当采用自动针入度仪时,计时与标准针落下贯入试样同时开始,至5s时自动停止)。

3)拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端接触,读取刻度盘指针或位移指示器酌读数,准确至0.5(0.lmm)。同一试样平行试验至少3次,各测试点之间及与盛样皿边缘的距离不应少于10mm。每次试验后应将盛有试样皿的平底玻璃皿放入恒温水槽,使平底玻璃皿中水温保持试验温度。每次试验应换一根干净标准针或将标准针取下用蘸有三氯乙烯溶剂的棉花或布揩净,再用干棉花或布擦干。

4)测定针入度指数PI时,按同样的方法在15℃、25℃、30(5~)3个或3个以上(必要时增加10℃、20℃等)温度条件下分别测定沥青的针入度,但用于仲裁试验的温度条件应为5个。

4、试验结果确定和计算

1)同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在下列允许偏差范围内时,计算3次试验结果的平均值,取整数作为针入度试验结果,单位0.1mm

 

针入度(0.1mm)

允许差值(0.1mm)

049

2

50149

4

150249

12

250500

20

 

当试验值不符此要求时,应重新进行。

2)沥青针入度指数PI、当量软化点和当量脆点的计算:

1)由3个以上的温度针入度指数按一元一次方程直线回归法,求取针入度温度指数

       (1)

式中: ——针入度对温度感应系数,由式(1)回归得到的斜率;

lgP——不同温度条件下测得的针入度值的对数;

      T——试验温度,℃;

      K——由式(1)回归得到的截距。

由回归求得 计算针入度指数PI,并记为

    (2

2沥青的当量软化点 计算。

  (3

3)沥青的当量脆点 计算。

   (4

4)计算沥青的塑性温度范围⊿T

       (5

5、说明与注意问题

1)针入度试验的三项关键性条件分别是温度、测试时间和针的质量,如这三项试验条件控制不准,将严重影响试验结果的准确。三项条件最常见的状态是:温度25测试时间5s针的质量100g,所以针入度常用P25,100g,5s表示。

2)测定针入度大于200的沥青试样时,至少用3支标准针,每次试验后将针留在试样中,直至3次平行试验完成后,才能将标准针取出。

3)当试验结果小于50(0.1mm)时,重复性试验的允许差为2(0.1mm),复现性试验的允许差为4(0.lmm);当试验结果等于或大于50(0.1mm)时,重复性试验的允许差为平均值的4%,复现性试验的允许差为平均值的8%。

 

四、沥青延度试验

 

1、目的与适用范围

当沥青受到外力的拉伸作用时,能够产生一定的塑性变形,通过延度试验测定沥青能够承受的塑性变形总能力。

本方法适用于测定道路石油沥青、液体沥青蒸馏残留物和乳化沥青蒸发残留物等材料的延度。

2、仪具与材料

1)延度仪:将试件浸没于水中,能保持规定的试验温度及按

照规定拉伸速度拉伸试件且试验时无明显振动的延度仪均可使用,其形状及组成如图l

2)试模:黄铜制,由两个端模和两个侧模组成,其中两个侧模在试验时可以卸掉。试模内侧表面粗糙度Ra0.2微米,当装配好后可浇铸成表l尺寸的试样。

 

 

延度试样尺寸(mm)               1

   

74.575.5

中间缩颈部长度

29.730.3

端部开始缩颈处宽度

19.720.3

最小横断面宽

9.910.1

厚度(全部)

9.910.1

3)试模底板:玻璃板或磨光的铜板、不锈钢板(表面粗糙度Ra0.2 um)

4)恒温水槽:容量不少于10L,控制温度的准确度为0.1,水槽中应设有带孔搁架,搁架距水槽底不得少于50mm。试件浸入水中深度不小于100mm

5)温度计:050,分度为0.1

6)砂浴或其它加热炉具。

7)甘油滑石粉隔离剂(甘油与滑石粉的质量比21)

8)其它:平刮刀、石棉网、酒精、食盐等。

3方法与步骤

1)将隔离剂拌和均匀,涂于清洁干燥的试模底板和两个侧模的内侧表面,并将试模在试模底板上装妥。

2)将准备好的沥青试样仔细自试模的一端至另一端往返数次缓缓注入模中,最后略高出试模,灌模时应注意勿使气泡混入。试件在室温中冷却30min40min,然后置于规定试验温度±0.1℃的恒温水槽中,保持30min后取出,用热刮刀刮除高出试模的沥青,使沥青面与试模面齐平。沥青的刮法应自试模的中间刮向两端,且表面应刮得平滑。将试模连同底板再浸入规定试验温度的水槽中l h~1.5 h

3)检查延度仪延伸速度是否符合规定要求,然后移动滑板使其指针正对标尺的零点。将延度仪注水,并保温达试验温度±0.5℃。将保温后的试件连同底板移入延度仪的水槽中,然后将盛有试样的试模自玻璃板或不锈钢板上取下,将试模两端的孔分别套在滑板及槽端固定板的金属柱上,并取下侧模。水面距试件表面应不小于25mm

4)开动延度仪,并注意观察试样的延伸情况。此时应注意,在试验过程中,水温应始终保持在试验温度规定范围内,且仪器不得有振动,水面不得有晃动,当水槽采用循环水时,应暂时中断循环,停止水流。在试验中,如发现沥青细丝浮于水面或沉入槽底时,则应在水中加入酒精或食盐,调整水的密度至与试样相近后,重新试验。

5)试件拉断时,读取指针所指标尺上的读数,以厘米表示,在正常情况下,试件延伸时应成锥尖状,拉断时实际断面接近于零。如不能得到这种结果,则应在报告中注明。

4、试验结果

同一试样,每次平行试验不少于3个,如3个测定结果均大于100cm,试验结果记作“>100cm”;特殊需要也可分别记录实测值。如3个测定结果中,有一个以上的测定值小于100cm时,若最大值或最小值与平均值之差满足重复性试验精密度要求,则取3个测定结果的平均值的整数作为延度试验结果,若平均值大于100cm,记作“>100cm”;若最大值或最小值与平均值之差不符合重复性试验精密度要求时,试验应重新进行。

5、说明与注意问题

1)当试验结果小于100cm时,重复性试验的允许差为平均值的20%;复现性试验的允许差为平均值的30%。

2)沥青延度的试验温度与拉伸速率可根据要求采用,通常采用的试验温度为2515105,拉伸速度为5cm/min±0.25cm/min。当低温采用lcm/min±0.05cm/min拉伸速度时,应在报告中注明。

3)隔离剂的使用是为了防止沥青粘在底板或侧模上,隔离剂原有的调配比例偏稀,易从侧模上流淌下去,起不到防粘连作用。可不必拘泥原有比例,调配的原则是既能起到有效的防粘连作用,又不会因偏稠而减薄沥青试件的有效尺寸。

 

 

 

五、沥青软化点试验(环球法)

 

1目的与适用范围

沥青材料是一种非晶体高分子材料,它由液态凝结为固态,或由固态熔化为液态,没有敏锐的固化点和液化点,通常采用条件的硬化点和滴落点来表示。沥青材料在硬化点至滴落点之间的温度阶段时,是一种滞流状态。在工程实用中为保证沥青不致由于温度升高而产生流动的状态,因此取液化点与固化点之间温度间隔的87.21%作为软化点。软化点的数值随采用的仪器不同而异,我国现行规范试验采用环球法。

软化点是沥青达到规定条件粘度时的温度,所以软化点既是反映沥青材料稳定性的一个指标,也是沥青粘稠性的一种量度。

本方法适用于测定道路石油沥青、煤沥青的软化点,也适用于测定液体石油沥青经蒸馏或乳化沥青破乳蒸发后残留物的软化点。

2、仪具与材料

1)软化点试验仪,如图1,由下列部件组成:

1 钢球:直径9.53mm,质量3.5g±0.05g

2)试样环:黄铜或不锈钢等制成,形状尺寸如图2

3)钢球定位环:黄铜或不锈钢制成,形状尺寸如图3

4)金属支架:由两个主杆和三层平行的金属板组成。上层为一圆盘,直径略大于烧杯直径,中间有一圆孔,用以插放温度计。中层板形状尺寸如图4,板上有两个孔,各放置金属环,中间有一小孔可支持温度计的测温端部。一侧立杆距环上面51mm处刻有水高标记。环下面距下层底板为25.4mm,而下底板距烧杯底不少于12.7mm,也不得大于19mm。三层金属板和两个主杆由两螺母固定在一起。

5)耐热玻璃烧杯:容量800mL1 000mL,直径不小于86mm,高不小于120mm

6)温度计:0℃~80℃,分度为0.5℃。

2)环夹:由薄钢条制成,用以夹持金属环,以便刮平表面。

3)装有温度调节器的电炉或其它加热炉具(液化石油气、天 然气等)。应采用带有振荡搅拌器的加热电炉,振荡子置于烧杯底部。

4)试样底板:金属板(表面粗糙度应达Ra0.8um)或玻璃板。

5)恒温水槽:控温的准确度为0.5℃。

6)平直刮刀。

7)甘油滑石粉隔离剂(甘油与滑石粉的上比例为质量比21)

8)新煮沸过的蒸馏水。

9)其它:石棉网。

3方法与步骤

1)将试样环置于涂有甘油滑石粉隔离剂的试样底板上。将准备好的沥青试样徐徐注入试样环内至略高出环面为宜。试样在室温冷却30min后,用环夹夹着试样杯,并用热刮刀刮除环面上的试样,务使沥青试样与环面齐平。

2)实际试验操作时,根据沥青实际软化点的高低采用两种不同方式进行。

试验方法一:软化点在80℃以下的沥青

1) 将装有试样的试样环连同试样底板置于5℃±0.5℃水的恒温水槽中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于扣同水槽中。

2)烧杯内注入新煮沸并冷却至5℃的蒸馏水,水面略低于立杆上的深度标记。

3) 从恒温水槽中取出盛有试样的试样环放置在支架中层板的圆孔中,套上定位环;然后将整个环架放入烧杯中,调整水面至深度标记,并保持水温为5℃±0.5℃。环架上任何部分不得附有气泡。将0℃~80℃的温度计由上层板中心孔垂直插入,使端部测温头底部与试样环下面齐平。

4) 将盛有水和环架的烧杯移至放有石棉网的加热炉具上,然后将钢球放在定位环中间的试样中央,立即开动振荡搅拌器,使水微微振荡,并开始加热,使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升5±0.5℃。在加热过程中,应记录每分钟上升的温度值,如温度上升速度超出此范围时,则试验应重作。

5) 试样受热软化逐渐下坠,至与下层底板表面接触时,立即读取温度,准确至0.5℃。

试验方法二:软化点在80℃以上的沥青

1) 将装有试样的试样环连同试样底板置于装有32℃±l℃甘油的恒温槽中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于甘油中。

2) 在烧杯内注入预先加热至32℃的甘油,其液面略低于立杆上的深度标记。

3) 从恒温槽中取出装有试样的试样环,按上述方法进行测定,最终测出试样坠落接触底板时的温度,准确至l℃。

4、试验结果

同一试样平行试验两次,当两次测定值的差值符合重复性试验精密度要求时,取其平均值作为软化点试验结果,准确至0.5℃。

5、说明与注意问题

1)当试样软化点小于80时,重复性试验的允许差为l℃,复现性试验的允许差为4℃。当试样软化点等于或大于80℃时,重复性试验的允许差为2℃,复现性试验的允许差为8℃。

2)如估计试样软化点高于120℃,则试样环和试样底板(不用玻璃板)均应预热至80℃~100℃。

 

六、沥青溶解度试验

 

1、目的与适用范围

本方法适用于测定石油沥青、液体石油沥青或乳化沥青蒸发后残留物的溶解度。非经注明,溶剂为三氯乙烯。

2、仪具与材料

1)分析天平:称量100g,感量不大于0.2mg

2)锥形烧瓶:200mL

3)古氏坩埚:50mL

4)玻璃纤维滤纸:直径26cm,最小过滤孔06um

5)过滤瓶:250mL

6)橡胶管或接关:固定古氏坩埚在吸滤瓶上用。

7)洗瓶。

8)量筒:100mL

9)干燥器。

10)烘箱:装有温度自动调节器。

11)水槽。

12)双连球、水流泵或真空泵。

13)三氯乙烯,化学纯。

3、方法与步骤

1)按规定方法准备沥青试样。将玻璃纤维滤纸置于洁净的古氏坩埚中的底部,用溶剂冲洗滤纸和古氏坩埚,使溶剂挥发后,置温度为105℃±5℃的烘箱内干燥至恒重(一般为15min),然后移人干燥器中冷却,冷却时间不少于30min,称其质量(m1),准确至0.2mg

2)称取已烘干的锥形烧瓶和玻璃棒(m2)的质量,准确至0.2mg。用预先干燥的锥形烧瓶称取沥青试样2g(m3),准确至0.2mg。在不断摇动下,分次加入三氯乙烯100mL。,直至试样溶解后盖上瓶塞,并在室温下放置至少15min

3)将已称质量的滤纸及古氏坩埚,安装在过滤烧瓶上,用少量的三氯乙烯润湿玻璃纤维滤纸。然后,将沥青溶液沿玻璃棒倒入玻璃纤维滤纸中,并以连续滴状速度进行过滤。必要时,使用水流泵或真空泵过滤。过滤时,应尽量将在锥形烧瓶中的不溶物移入坩埚,直至全部溶液滤完。用少量溶剂分次清洗锥形烧瓶,并将全部不溶物移至坩埚中。再用溶剂洗涤古氏坩埚的玻璃纤维滤纸,直至滤液无色透明为止。

4)取出古氏坩埚,置通风处,直至无溶剂气味为止;然后,将古氏坩埚移入温度为105℃±5℃的烘箱中至少20min;同时,将原锥形瓶、玻璃棒等也置于烘箱中烘至恒重。

5)取出古氏坩埚及锥形瓶等置干燥器中冷却30min±5min后,分别称其质量(m4m5),直至连续称量的差不大于0.3mg为止。

4、试验结果

沥青试样的可溶物含量按式(1)计算。

    1

式中:Sb——沥青试样的溶解度,%;

  ml——古氏坩埚与玻璃纤维滤纸合计质量,g

  m2——锥形瓶与玻璃棒合计质量,g

 m3——锥形瓶、玻璃棒与沥青试样合计质量,g

  m4——古氏坩埚、玻璃纤维滤纸与不溶物合计质量,g

  m5——锥形瓶、玻璃棒与粘附不溶物合计质量,g

5、说明与注意问题

1)同一试样至少平行试验两次,当两次结果之差不大于0.1%时,取其平均值作为试验结果。对于溶解度大于99.0%的试验结果,准确至0.01%;对于溶解度等于或小于99.0%的试验结果,准确至0.1%。

2)当试验结果平均值大于99.0%时,重复性试验的允许差为0.1%,复现性试验的允许差为0.5%。

 

七、沥青薄膜加热试验

 

1、目的与适用范围

本方法适用于测定道路石油沥青薄膜加热后的质量损失,并根据需要,测定薄膜加热后残留物的针入度、粘度、软化点、脆点及延度等性质的变化,以评定沥青的耐老化性能。

2、仪具与材料

1)薄膜加热烘箱:标称温度范围200℃,控温的准确度为l℃,装有温度调节器和可转动的圆盘架。圆盘直径360mm370mm上有浅槽4个,供放置盛样皿,转盘中心由一垂直轴悬挂于烘箱的中央,由传动机构使转盘水平转动,速度为5.5r/min±lr/min。门为双层,两层之间应留有间隙,内层门为玻璃制,只要打开外门,即可通过玻璃读取烘箱中温度计的读数。烘箱应能自动通风,为此在烘箱上下部设有气孔,以供热空气和蒸气的逸出和空气进入。

2)盛样皿:铝或不锈钢制成的浅盘,尺寸内径140mm±1mm,深9.510mm。每个试验时一般不少于4个。

3)温度计:0℃~200℃,分度为0.5(允许由普通温度计代替)

4)天平:感量不大于lmg

5)其它:干燥器、计时器等。

3、方法与步骤

1)将洁净、烘干、冷却后的盛样皿编号,称其质量(m0),准确至lmg。然后分别注入4个已称质量的盛样皿中50g±0.5g,并形成沥青厚度均匀的薄膜,放入干燥器中冷却至室温后称取质量(m1),准确至lmg。同时按规定方法,测定沥青试样薄膜加热试验前的针入度、粘度、软化点、脆点及延度等性质。当试验项目需要,预计沥青数量不够时,可增加盛样皿数目,但不允许将不同品种或不同标号的沥青,同时放在一个烘箱中试验。

2)将温度计垂直悬挂于转盘轴上,位于转盘中心,水银球应在转盘顶面上的6mm处,并将烘箱加热并保持至163℃±1℃。把烘箱调整水平,使转盘在水平面上以 5.5r/min±1r/min的速度旋转,转盘与水平面倾斜角不大于3°,温度计位置距转盘中心和边缘距离相等。

3)在烘箱达到恒温163℃后,将盛样皿迅速放入烘箱内的转盘上,并关闭烘箱门和开动转盘架;使烘箱内温度回升至162℃时开始计时,连续5h并保持温度163℃±1℃。但从放置盛样皿开始至试验结束的总时间,不得超过5.25h

4)加热后取出盛样皿,放入干燥器中冷却至室温后,随机取其中两个盛样皿分别称其质量(m2),准确至lmg。注意,即使不进行质量损失测定的,亦应放入干燥器中冷却,但不称质量。

5)将盛样皿置于石棉网上,并连同石棉网放回163℃±1℃的烘箱中转动15min;然后,取出石棉网和盛样皿,立即将沥青残留物样品刮入一适当的容器内,置于加热炉上加热并适当搅拌使充分融化达流动状态。将热试样倾入针入度盛样皿或延度、软化点等试模内,并按规定方法进行针入度等各项薄膜加热试验后残留物的相应试验。如在当日不能进行试验时,试样应在容器内冷却后放置过夜,但全部试验必须在加热后72 h内完成。

4、试验结果计算

1)沥青薄膜试验后质量损失按式(1)计算,精确至小数点后1(质量损失为负值,质量增加为正值)

   1

式中: ——试样薄膜加热质量损失,%;

  ——试样皿质量,g

   ——薄膜烘箱加热前盛样皿与试样合计质量,g

  ——薄膜烘箱加热后盛样皿与试样合计质量,g

2)沥青薄膜烘箱试验后,残留物针入度比以残留物针入度占原试样针入度的比值按式(2)计算。

           (2)

式中: ——试样薄膜加热后残留物针入度比,%;

    ——薄膜加热试验前原试样的针入度,0.1mm;

——薄膜烘箱加热后残留物的针入度,0.1mm

3)沥青薄膜加热试验的残留物软化点增值按式(3)计算。

        (3)

式中: ——薄膜加热试验后软化点增值,℃;

——薄膜加热试验前软化点,℃

   ——薄膜加热试验后软化点,℃。

4)沥青薄膜加热试验粘度比按式(4)计算。

         (4)

式中: ——薄膜加热试验前后60℃粘度比;

   ——薄膜加热试验后60℃粘度,Pa·s

  ——薄膜加热试验前60℃粘度,Pa·s

5)沥青的老化指数按式(5)计算。

     5

式中:C——沥青薄膜加热试验的老化指数。

  5、说明与注意问题

1)质量损失,当两个试样皿的质量损失符合重复性试验精密度要求时,取其平均值作为试验结果,准确至小数点后2位。

2)根据需要报告残留物的针入度及针入度比、软化点及软化点增值、粘度及粘度比、老化指数、延度、脆点等各项性质的变化。

3)当薄膜加热后质量损失小于或等于0.4%时,重复性试验的允许差为0.04%,复现性试验的允许差为0.16%;当薄膜加热后质量损失大0.4%时,重复性试验的允许差为平均值的8%,复现性试验的允许差为平均值的40%。残留物针入度、软化点、延度、粘度等性质试验的精密度应符合相应的试验方法的规定。

 

八、沥青蜡含量试验(蒸馏法)

 

1、目的与适用范围

蜡的存在对石油沥青的路用性质造成极为不利的影响,确切掌握沥青中蜡的含量对了解沥青的品质非常重要。沥青中蜡含量的检测方法相对比较复杂,目前我国要求的试验方法是以蒸馏法分离出油分后,将规定的溶剂及规定的低温条件下结晶析出的固体物质当作蜡。

本试验通过裂解蒸馏法在规定条件下,测定道路石油沥青中的蜡含量,并以质量百分比表示,作为评定沥青路用品质的一项重要指标。

2、仪具与材料

1)蒸馏烧瓶:形状及尺寸如图1,耐热玻璃制成。

2)冷却过滤装置:根据条件选择图2或图3的冷却过滤装置。形状及尺寸如图所示。

由砂芯过滤漏斗、吸滤瓶、试样冷却筒、塞子及冷浴等组成的冷却过滤装置如图2所示,过滤漏斗(P16)的孔径系数为10um16um

由玻璃漏斗(G3G4)、玻璃外套、吸滤瓶、橡皮垫圈等组成的冷却过滤装置如图3所示,其连接处均为玻璃磨口塞,玻璃外套外面还有保温外套。

3)立式高温电炉:立式,950℃。

4)天平:感量不大于lmg及不大于0.1g各一个。

5)温度计:-50℃~60℃,分度为0.5℃。

6)锥形烧瓶:150mL250mL数个。

7)玻璃漏斗:直径40mm

8)水流泵或真空泵。

9)乙醚—无水乙醇混合液:分析纯,按体积比11配制。

10)石油醚经硅胶脱芳烃(60℃~90):分析纯。

11)工业酒精及干冰。

12)低温水槽:-30℃~+60℃,冷却液介质可采用甲醇或乙二醇的水溶液等。

13)冰块。

14)其它:电热套、燃气炉、烘箱、恒温水槽、量筒、烧杯、铁架、U形水银柱压力计(或真空表)、洗液、蒸馏水、温度计、电炉等。

3、方法与步骤

1)准备工作

1)将蒸馏瓶洗净、干燥后称其质量,准确至0.1g,然后置烘箱中备用。

2)将150mL250mL锥形瓶洗净、烘干、编号后称其质量,准确至lmg,然后置干燥器中备用。

3)将冷却装置各部洗净、干燥,其中过滤漏斗用洗液浸泡后蒸馏水冲洗干净,然后烘干备用。

4)准备沥青试样。

5)用高温炉蒸馏时,应预先加热并控制炉内恒温550℃±10℃。

6)在烧杯内备好冰水,以备馏出物接收瓶冷却用。

2)试验步骤

1)在蒸馏瓶中称取沥青试样质量(mb)为50g±lg,准确至0.1g,并将瓶塞塞妥用锥形瓶做接受器,装在盛有冰水的烧杯中。

2) 当用高温电炉时,将盛有试样的蒸馏瓶置已恒温550℃±10C的电炉中,并迅速将瓶颈固定在铁架的弹簧支架上,蒸馏瓶支管与置于冰水中的锥形瓶连接。随后蒸馏瓶底将渐渐烧红。

如用燃气炉时,调节火焰高度将蒸馏瓶周围包住。

3) 调节加热强度(即调节蒸馏瓶至高温炉间距离或燃气炉火焰大小),从加热开始起5min8min内开始初馏(支管端口流出第一滴馏分)。然后以每秒两滴(4mL/min5mL/min)的流出速度继续蒸馏至无馏分油,瓶内蒸馏残留物完全形成焦炭为止。

全部蒸馏过程必须在25min内完成。蒸馏后支管中残留的馏分不要流入接受器中。

4) 将盛有馏分油的锥形瓶,从冰水中取出,拭干瓶外水分,置室温下冷却称其质量,得到馏分油总质量(m1),准确至0.05g

5) 将盛有馏分油的锥形瓶盖上盖,稍加热熔化,并摇晃锥形瓶使试样均匀。加热时温度不要太高,避免有蒸发损失。然后,将熔化的馏分油注入另一已知质量的锥形瓶(250mL)中,称取用于脱蜡的馏分油质量lg3g(m2),准至lmg。估计蜡含量高的试样馏分油数量宜少取,反之需多取,使其冷冻过滤后能得到0.05g0.lg蜡,但取样量不得超过10g

6)馏分油中蜡的冷冻分离(方法一)

A .将冷却过滤装置按图2装妥,并将吸滤瓶支管用橡胶管与水流泵(或真空泵)U形水银柱压力计连接起来。向冷浴中注入适量的冷液(工业酒精),其液面比试样冷却筒内液面(乙醚-乙二醇)高约70mm以上,以便向冷浴内加干冰不致溅入试样冷却筒内,用适当工具搅拌冷液,使之保持温度-20℃±0.5℃。也可取低温水槽作冷浴,此时冷却液可采用11甲醇(或乙二醇)水溶液,低温水槽应能自动控温到-20℃±0.5℃。

B.将盛有馏分油的锥形瓶注入l0mL乙醚,使其充分溶解,然后注入试样冷却筒中,再用15mL乙醚分两次清洗盛油的锥形瓶,并将清洗液倒人试样冷却筒中。再将25mL乙醇注入试样冷却筒内与乙醚充分混合均匀。从加入乙醚时间开始,冷却1h,使蜡充分结晶析出。

C.预先在另一锥形瓶或试管(50mL)中量取50mL乙醚-乙醇体积比(11)混合液,使其冷却至-20℃,至少恒冷15min以后再使用。

D.当试样冷却筒中溶液冷却结晶后,拔起其中的塞子,过滤结晶析出的蜡,并将塞子用适当方法或吊在试样冷却筒中,保持自然过滤30min

E.当砂芯过滤漏斗内看不到液体时,启动水流泵(或真空泵),调节U形水银柱压力计真空度,使滤液的过滤速度为每秒一滴左右,抽滤至无液体滴落,然后小心地关闭水流泵(或真空泵)使压力计恢复常压。再将已冷却的乙醚-乙醇混合液一次加入30mL,洗涤蜡层并清洗塞子及试样冷却筒内壁。继续过滤,当溶剂在蜡层上看不见时,继续抽滤5min,将蜡中的溶剂抽干,以除去蜡中的溶液。

F.从冷浴中取出试样冷却过滤装置,取下吸滤瓶,将其中溶液倾入一回收瓶中乙吸滤瓶也用乙醚-乙醇混合液冲洗3次,每次用10mL15mL,洗液并入回收瓶中。

G..将试样冷却筒、塞子及吸滤瓶重新装妥,再将30mL已预热至50~60℃的石油醚清洗试样冷却筒及塞子,拔起塞子使溶液流至过滤漏斗。待漏斗中无溶液后,再用热石油醚溶解漏斗中的蜡两次,每次用量35mL,然后立即用水流泵(或真空泵)吸滤,至无液滴滴落。

H.将吸滤瓶中蜡溶液倾入已称质量的锥形瓶中,并用常温石油醚分3次清洗吸滤瓶,每次用量约5mL~10mL,洗液倒入锥形瓶的蜡溶液中。

I.将盛有蜡溶液的锥形瓶放在适宜的热源上回收溶剂或使溶剂蒸发净尽。然后,将锥形瓶置温度为105℃±5℃的烘箱中除去石油醚,然后放入真空干燥箱(105℃±5℃,残压2lkPa35kPa)lh,再置干燥器中冷却1h后称其质量,得到析出蜡的质量 ,准确至0.1mg

7)馏分油中蜡的冷冻分离(方法二)

A.当缺乏图2所示的冷却过滤装置时,可采用图3的冷却过滤装置进行蜡的分离,并按以下步骤进行。

B.将盛有馏分油的锥形瓶注入30mL50mL乙醚-乙醇的混合液(体积比11),所加混合液的数量视蜡含量高低调节,蜡含量高的样品应多加。以馏分能溶解成透明的溶液为度。

C.在锥形瓶中插入—根温度计,然后将锥形瓶浸入低温水槽的冷却液(如甲醇或乙二醇水溶液等)中。此冷却液的温度应控制到-20℃以下,此温度与外境温度有关,室温越高的温度要求越低,以便能使锥形瓶内的温度达到-20℃。当缺乏低温水槽时,也可采用在保温瓶中加冷却液并不断加干冰的办法降温制造低温冷却液。在严密注视锥形瓶中的温度计保持-20℃的同时,不断轻轻地晃动锥形瓶,从锥形瓶内的温度计达到-20℃开始计时,冷却lh,使蜡充分结晶析出。

D.按图3所示安装冷却过滤装置。

E.在玻璃漏斗里放—根温度计,向玻璃外套中注入已经冷却到-20℃以下的冷却液至约容积2/3处,待玻璃漏斗内的温度计下降到-20℃时,将锥形瓶中已经冷却了lh的含有蜡分的乙醚-乙醇混合液一起倒入玻璃漏斗内,开动真空泵或水流泵吸滤。此时仍应密切注意插在玻璃漏斗内的温度计,检测混合液的温度保持到-20℃,俟溶液吸滤将尽时,再用预先冷却至-20℃的洁净的乙醚-乙醇洗涤原锥形瓶,并将洗液倾至玻璃漏斗上吸滤,用乙醚-乙醇洗涤及吸滤的过程应该反复12次,每次洗涤用的混合液用量约为10mL。吸滤结束后,关闭真空泵或水流泵。可见玻璃漏斗底部有—层洁净的蜡的结晶。

F.卸下吸滤瓶,将瓶内的乙醚-乙醇混合液倒人回收瓶内,并用少量室温状态的纯净的乙醚—乙醇洗涤吸滤瓶23次,倒入回收瓶内。由于此混合液已不纯净,不能反复使用,应集中废弃。将玻璃外套中的冷却液倒回低温水槽中。

G.装上吸滤瓶,用已预热至50℃~60℃石油醚约l0mL倒入玻璃漏斗上使蜡溶解,再次开动真空泵或水流泵吸滤。再用少量石油醚反复洗涤、吸滤34次,直至玻璃漏斗底部完全没有蜡分为止,共使用石油醚30mL40mL,结束吸滤过程,关闭真空泵或水流泵。

H.取下吸滤瓶,将吸滤瓶中石油醚蜡溶液倾人已称质量的锥形瓶中,并用常温石油醚分3次清洗吸滤瓶,每次用量约5mL10mL,洗液倒入锥形瓶中。

I.将盛有蜡溶液的锥形瓶放在适宜的热源上回收溶剂或使溶剂蒸发净尽。然后,将锥形瓶置温度为105℃±5℃的烘箱中烘去石油醚至恒重(lh),取出置干燥器中冷却1h2h至室温后称其质量,得到析出蜡的质量 ,准确至0.1mg

3)同一沥青试样蒸馏后,应从馏分油中取2个以上试样进行平行试验。当取2个试样试验的结果超出重复性试验精密度要求时,需追加试验。当为仲裁性试验时,平行试验数应为3个。

4、试验结果处理

1)沥青试样的蜡含量按式(1)计算。

       1

式中: ——蜡含量,%;

  ——沥青试样质量,g

  ——馏分油总质量,g

  ——用于测定蜡的馏分油质量,g

  ——析出蜡的质量,g

2)所进行的平行试验结果的最大值与最小值之差符合重复性试验精密度要求时,取其平均值作为蜡含量结果,取小数点一位(%)。当超过重复性试验精密度时,以分离得到的蜡的质量(g)为横轴,蜡的质量百分率为纵轴,按直线关系回归求出蜡的质量为0.075g 时的蜡的质量百分率,作为蜡含量结果,取小数点一位(%)(注:关系直线的方向系数应为正值,否则应重新试验。)

3)蜡含量测定时重复性或复现性试验的允许差应符合下列要求:

    蜡含量(%)    重复性(%)    复现性(%)

    0.01.0        0.1          0.3

    1.03.0        0.3          1.0

    >3.0           0.5           1.5

 

 

 

 

九、沥青与粗集料的粘附性试验

 

1、目的与适用范围

粘附性是沥青材料的主要功能之一,沥青在沥青混合料中以薄膜的形式涂覆在集料颗粒表面,并将松散的矿质集料粘结为一个整体,除了沥青本身的粘结能力外,还需要沥青与石料之间的粘附能力,二者有一定的相关性。粘结能力较强的沥青,粘附性一般也较大。

本方法适用于检验沥青与粗集料表面的粘附性及评定粗集料的抗水剥离能力。对于最大粒径大于13.2mm的集料应用水煮法,对最大粒径小于或等于13.2mm的集料应用水浸法进行试验。对同一种料源集料最大粒径既有大于又有小于13.2mm不同的集料时,取大于13.2mm水煮法试验为标准,对细粒式沥青混合料应以水浸法试验为标准。

2、仪具与材料

1)天平:称量500g,感量不大于0.0lg

2)恒温水槽:能保持温度80℃±l℃。

3)拌和用小型容器:500mL

4)烧杯:1 000mL

5)试验架。

6)细线:尼龙线或棉线、铜丝线。

7)铁丝网。

8)标准筛:9.5mm13.2mm19mm1个。

9)烘箱:装有自动温度调节器。

10)电炉、燃气炉。

11)玻璃板:200mm× 200mm左右。

12)搪瓷盘:300mm × 400mm左右。

13)其它:拌和铲、石棉网、纱布、手套等。

3、水煮法试验

1)将集料过13.2mm19mm的筛,取粒径13.2mm19mm形状接近立方体的规则集料5个,用洁净水洗净,置温度为105℃±5℃的烘箱中烘干,然后放在干燥器中备用。将大烧杯中盛水,并置加热炉的石棉网上煮沸。

2)将集料逐个用细线在中部系牢,再置105℃±5℃烘箱内1h。准备沥青试样。

2)逐个取出加热的矿料颗粒用线提起,浸入预先加热的沥青(石油沥青130℃~150)(煤沥青100℃~110)试样中45s后,轻轻拿出,使集料颗粒完全为沥青膜所裹覆。将裹覆沥青的集料颗粒悬挂于试验架上,下面垫一张纸,使多余的沥青流掉,并在室温下冷却15min

3)待集料颗粒冷却后,逐个用线提起,浸入盛有煮沸水的大烧杯中央,调整加热炉,使烧杯中的水保持微沸状态,如图lc)b),但不允许有沸开的泡沫,如图la)

4)浸煮3min后,将集料从水中取出,观察矿料颗粒上沥青膜的剥落程度,并按表1评定其粘附性等级。

5)同一试样应平行试验5个集料颗粒,并由两名以上经验丰富的试验人员分别评定后,取平均等级作为试验结果。

 

沥青与集料的粘附性等级          1

试验后石料表面上沥青膜剥落情况

粘附性等级

沥青膜完全保存,剥离面积百分率接近于0

5

沥青膜少部为水所移动,厚度不均匀,剥离面积百分率少于10%

4

沥青膜局部明显地为水所移动,基本保留在石料表面上,剥离面积百分率少于30%

3

沥青膜大部为水所移动,局部保留在石料表面上,剥离面积百分率大于30%

2

沥青膜完全为水所移动,石料基本裸露,沥青全浮于水面上

1

 

4、水浸法试验

1)将集料过9.5mm13.2mm筛,取粒径9.5mm13.2mm形状规则的集料200g用洁净水洗净,并置温度为105℃±5℃的烘箱中烘干,然后放在干燥器中备用。

2)准备沥青试样,并加热至要求决定的沥青与矿料的拌和温度。将煮沸过的热水注入恒温水槽中,并维持温度80℃±l℃。

3)按四分法称取集料颗粒(9.5mm13.2mm)100g置搪瓷盘中,连同搪瓷盘一起放入已升温至沥青拌和温度以上5℃的烘箱中持续加热1h。按每100g矿料加入沥青5.5g±0.2g的比例称取沥青,准确至0.1g,放入小型拌和容器中,一起置入同一烘箱中加热15min

4)将搪瓷盘中的集料倒入拌和容器的沥青中后,从烘箱中取出拌和容器,立即用金属铲均匀拌和lmin1.5min,使集料完全被沥青薄膜裹覆。然后,立即将裹有沥青的集料取20个,用小铲移至玻璃板上摊开,并置室温下冷却lh。将放有集料的玻璃板浸入温度为80℃±1℃的恒温水槽中,保持30min,并将剥离及浮于水面的沥青,用纸片捞出。

5)由水中小心取出玻璃板,浸入水槽内的冷水中,仔细观察裹覆集料的沥青薄膜的剥落情况。由两名以上经验丰富的试验人员分别目测,评定剥离面积的百分率,评定后取平均值表示。

6)由剥离面积百分率按表1评定沥青与集料粘附性的等级。

5、说明与注意问题

水浸法试验时,为使估计的剥离面积百分率较为正确,宜先制取若干个不同剥离率的样本,用比照法目测评定,不同剥离率的样本,可用加不同比例抗剥离剂的改性沥青与酸性集料拌和后浸水得到,也可由同一沥青与不同集料品种拌和后浸水得到,样本的剥离面积百分率逐个仔细计算得出。

 

十、沥青动力粘度试验

 

1目的与适用范围

本方法适用于真空减压毛细管粘度计测定粘稠石油沥青的动力粘度。非经注明,试验温度为60℃,真空度为40kPa

2、仪具与材料

1)真空减压毛细管粘度计:一组3支毛细管,通常采用美国沥青学会式(Asphalt lnstitute,即Al),也可采用坎农曼宁式(CannonManning,即CM)或改进坎培式(ModifiedKoppers,即MK)毛细管测定。

2)温度计:50℃~l00℃,分度为0.03℃,不得大于0.1℃。

3)恒温水槽:硬玻璃制,其高度需使粘度计置入时,最高一条时间标线在液面下至少为20mm,内设有加热和温度自动控制器,能使水温保持在试验温度±0.1℃,并有搅拌器及夹持设备。水槽中不同位置的温度差不得大于±0.1℃。保温装置的控温精密度宜达到0.03℃。

4)真空减压系统:应能使真空度达到40kPa ± 66.5Pa(300mmHg±0.5mmHg)的压力,各连接处不得漏气,以保证密闭,在开启毛细管见压阀进行测定时,应不产生水银柱降低情况。在开口端连接水银压力计,可读至133Pa(1mmHg)的刻度,用真空泵或吸气泵抽真空。

5)秒表:2个,分度0.1s,总量程15min的误差不大于±0.05%。

6)烘箱:有自动温度控制器。

7)溶剂:三氯乙烯(化学纯)等。

8)其它:洗液、蒸馏水等。

3、方法与步骤

1)估计试样的粘度,根据试样流经规定体积的时间在60s以上,来选择真空毛细管粘度计的型号。将真空毛细管粘度计用三氯乙烯等溶剂洗涤干净。如粘度计粘有油污,可用洗液、蒸馏水等仔细洗涤。洗涤后置烘箱中烘干或用通过棉花的热空气吹干。

2)准备沥青试样,将脱水过筛的试样仔细加热至充分流动状态。在加热时,予以适当搅拌,以保证加热均匀。然后将试样倾入另—个便于灌入毛细管的小盛样器中,数量约为50mL,并用盖盖好。将水槽加热,并调节恒温在60℃±0.1℃范围之内,温度计应预先校验。将选用的真空毛细管粘度计和试样置烘箱(135℃±5)中加热30min

3)将加热的粘度计置一个容器中,然后将热沥青试样自装料管A注入毛细管粘度计,试样应不致粘在管壁上,并使试样液面在E标线处±2mm之内。将装好试样的毛细管粘度计放回电烘箱(135℃±5.5)中,保温10min±2min,以使管中试样所产生气泡逸出。

4)从烘箱中取出3支毛细管粘度计,在室温条件下冷却2min后,安装在保持试验温度的恒温水槽中,其位置应使工标线在水槽液面以下至少为20mm。自烘箱中取出粘度计,至装好放入恒温水槽的操作时间应控制在5min之内。

5)将真空系统与粘度计连接,关闭活塞或阀门。开动真空泵或抽气泵.使真空度达到40kPa(300mmHg±0.5mmHg)。粘度计在恒温水槽中保持30min后,打开连接减压系统阀门,当试样吸到第—标线时同时开动两个秒表,测定通过连续的—对标线间隔时间,准确至0.1s,记录第一个超过60s的标线符号及间隔时间。按此方法对另两支粘度计作平行试验。 

6)试验结束后,从恒温水槽中取出毛细管,按下列顺序进行清冼:

1)将毛细管倒置于适当大小的烧杯中,放入预热至135℃的烘箱中约0.5h1h,使毛细管中的沥青充分流出,但时间不能太长,以免沥青烘焦附在管中。

2)从烘箱中取出烧杯及毛细管,迅速用洁净棉纱轻轻地把毛细管口周围的沥青擦净。

3)从试样管口注入三氯乙烯溶剂,然后用吸耳球对准毛细管上口抽吸,沥青渐渐被溶解,从毛细管口吸出,进入吸耳球,反复几次。直至注入的三氯乙烯抽出时为清澈透明为止,最后用蒸馏水洗净、烘干、收藏备用。

4、试验结果计算

沥青试样的动力粘度按式(1)计算。

      1

式中: ——沥青试样在测定温度下的动力粘度。Pa·s

  —— 选择的第一对超过60s的一堆标线间的粘度计常数,Pa·s/s

  ——通过第一对超过60s标线的时间间隔,s

5、说明与注意问题

1)一次试验的3支粘度计平行试验结果的误差应不大于平均值的7%,否则,应重新试验。符合此要求时,取3支粘度计测定结果的平均值作为沥青动力粘度的测定值。

2)重复性试验的允许差为平均值的7%;重复性试验的允许差为平均值的10%。

 

十一、乳化沥青蒸发残留物含量试验

 

1、目的与适用范围

本方法适用于测定各类乳化沥青中加热脱水后残留沥青的含量。

2、仪具与材料

1)试榉容器;容量1500mL,高约60mm,壁厚0.5mmlmm的金属盘,也可甩小铝锅或瓷蒸发皿代替。

2)天平:感量不大于lg

3)烘箱:装有温度控制器。

4)电炉或燃气炉:有石棉垫。

5)玻璃棒。

6)其它:温度计、溶剂、洗液等。

3、方法与步骤   

1)将试样容器、玻璃棒等洗净、烘干并称其合计质量(m1)

2)在试样容器肉称取搅拌均匀的乳化沥青试群300g±lg,称取容器、玻璃棒及乳液的合计质量(m2),准确至1g

3)将盛有试样的容器连同玻璃棒一起置于电炉或燃气炉(放有石棉垫)上缓缓加热,边加热边搅拌,其加热温度不应致乳液溢溅,直至确认试样中的水分已完全蒸发(通常需20min30min),然后在163℃±3.0℃温度下加热lmin

4)取下试样容器冷却至室温,称取容器、玻璃棒及沥青一起的合计质量(m3),准确至lg

4、计算

乳化沥青试样的蒸发残留物含量按式(1)计算,并以整数表示。

          1

式中: ——乳化沥青中的沥青含量,%

   ——试样容器、玻璃棒合计质量,g

  ——试样容器、玻璃棒及乳液的合计质量,g

——试样容器、玻璃棒及残留物合计质量,g

5、说明与注意问题

1)同一试样至少平行试验两次,两次试验结果的差值不大于0.4%时,取其平均值作为试验结果。

2)重复性试验的允许差为0.4%;复现性试验的允许差为0.8%。

 

十二、乳化沥青筛上剩余量试验

 

1、目的与适用范围

本方法适用于测定各类乳化沥青的筛上剩余物含量,评定沥青乳液的质量。非经注明,筛孔尺寸为1.18mm

2、仪具与材料

1)滤筛:筛孔为1.18mm

2)金属盘:尺寸不小于100mm

3)天平:感量不大于0.1g

4)烧杯:750mL2000mL1个。

5)油酸钠溶液:含量2%。

6)蒸馏水。

7)烘箱:装有温度控制器。

8)其它:玻璃棒、溶剂、干燥器等。

3、方法与步骤

1)将滤筛、金属盘、烧杯等用溶剂擦洗干净,再用水和蒸馏水洗涤后用烘箱(105℃土5)烘干,分别称其质量,准确至0.1g

2)在一烧杯中称取充分搅拌均匀的乳化沥青试样500g±5g(m),准确至0.lg

3)将筛()网用油酸钠溶液(阴离子乳液)或蒸馏水(阳离子乳液)润湿。将滤筛支在烧杯上,再将烧杯中的乳液试样边搅拌边徐徐注入筛内过滤。在过滤畅通情况下,筛上乳液试样仅可保留一薄层,如发现筛孔有堵塞或过滤不畅时,可用手轻轻拍打筛框。过滤通常在室温条件下进行,如乳液稠度大,过滤困难时可将试样在水槽上加热至50℃左右后过滤。

4)试样全部过滤后,移开盛有乳液的金属盘,并换置另一空金属盘。用蒸馏水多次清洗烧杯,并将洗液过筛,再用蒸馏水冲洗滤筛,直至过滤的水完全清洁为止。

5)将滤筛置于另一已称质量和洁净的金属盘中,并置于烘箱(105℃±5)中烘干2h4h。取出滤筛,连同金属盘一起置于干燥器中冷却至室温(一般为30min以上)后称其质量(m2),准确至0.1g

4、试验结果计算

    乳化沥青试样过筛后筛上残留物含量按式(1)计算,准确至小数点后l位。

       (1)

式中:Pr——筛上残留物含量,%;

  m——乳化沥青试样质量,g

 m1 ——滤筛及金属盘质量,g

 m2 ——滤筛、金属盘与筛上残留物合计质量,g

5、说明与注意问题

1)同一试样至少平行试验两次,两次试验结果的差值不大于0.03时,取其平均值作为试验结果。

2)重复性试验的允许差为0.03%;复现性试验的允许差为0.08%。

 

十三、沥青弹性恢复试验

 

1、目的与适用范围

本试验适用于评价热塑性橡胶类聚合物改性沥青的弹性恢复性能,即测定用延度试验仪拉长一定长度后的可恢复变形的百分率。非经注明,试验温度为25℃,拉伸速率为5cm/min±0.25cm/min

2、仪具与材料

1)试模:采用延度试验所用试模,但中间部分换为直线侧模,如图1,制作的试件截面积为l

2)水槽:能保持规定的试验温度,变化不超过0.1℃。水槽的容积不小于10L,高度应满足试件浸没深度不小于10cm,离水槽底部不少于5cm的要求。

3)延度试验机:同前。

4)温度计:符合延度试验的要求。

5)剪刀。

3、试验步骤

1)按沥青延度试验方法浇灌改性沥青试样、制模,最后将试样在25℃水槽中保温1.5h

2)将试样安装在滑板上,按延度试验方法以规定的5cm/min的速率拉伸试样达10cm±0.25cm时停止拉伸。

3)拉伸一停止就立即用剪刀在中间将沥青试样剪断,保持试样在水中lh,并保持水温不变。注意在停止拉伸后至剪断试样之间不得有时间间歇,以免使拉伸应力松弛。

5)取下两个半截的回缩的沥青试样轻轻捋直,但不得施加拉力,移动滑板使改性沥青试样的尖端刚好接触,测量试件的残留长度为X

4、试验结果计算

   按式(1)计算弹性恢复率。

   (1)

式中: ——试样的弹性恢复率,%;

    ——试样的残留长度,cm

 

 

 

 

 

 

 


 

第二章  沥青混合料试验

 

一、沥青混合料取样法

 

1、目的与适用范围

用于在拌和厂及道路施工现场采集热拌沥青混合料或常温沥青混合料试样。供施工过程中的质量检验或在试验室测定沥青混合料的各项物理力学性质。所取的试样应有充分的代表性。

2、仪具与材料

1)铁锹。

2)手铲。

3)搪瓷盘或其它金属盛样容器、塑料编织袋。

4)温度计:分度为1℃。宜采用有金属插杆的热电偶沥青温度计,金属插杆的长度应不小于300mm。量程0℃~300℃,数字显示或度盘指针的分度0.1℃,且有留置读数功能。

5)其它:标签、溶剂(汽油)、棉纱等。

3、取样方法

1)取样数量

取样数量应符合下列要求:

1)试样数量根据试验目的决定,宜不少于试验用量的2倍。按现行规范规定进行沥青混合料试验的每一组代表性取样如表l。平行试验应加倍取样。在现场取样直接装入试模或盛样盒成型时,也可等量取样。

1   常用沥青混合料试验项目的样品数量

试验项目

目的

最少试样量(kg

取样量(kg

马歇尔试验、抽提筛分

施工质量控制

12

20

车辙试验

高温稳定性检验

40

60

浸水马歇尔试验

水稳定性检验

12

20

冻融劈裂试验

水稳定性检验

12

20

弯曲试验

低温性能检验

15

25

2)根据沥青混合料集料公称最大粒径,取样应不少于下列数量:

细粒式沥青混合料,不少于4kg

中粒式沥青混合料,不少于8kg

粗粒式沥青混合料,不少于12kg

特粗式沥青混合料,不少于16kg

3 取样材料用于仲裁试验时,取样数量除应满足本取样方法规定外,还应保留一份有代表性试样,直到仲裁结束。

2)取样方法

 沥青混合料取样应是随机的,并具有充分的代表性。以检查拌和质量(如油石比、矿料级配)为目的时,应从拌和机一次放料的下方或提升斗中取样,不得多次取样混合后使用。以评定混合料质量为目的时,必须分几次取样,拌和均匀后作为代表性试样。

1)在沥青混合料拌和厂取样

在拌和厂取样时,宜用专用的容器(一次可装5kg8kg)装在拌和机卸料斗下方,每放一次料取一次样,顺次装入试样容器中,每次倒在清扫干净的平板上,连续几次取样,混合均匀,按四分法取样至足够数量。

2)在沥青混合料运料车上取样

在运料汽车上取沥青混合料样品时,宜在汽车装料一半后开出去于汽车车厢内,分别用铁锹从不同方向的3个不同高度处取 样,然后混在一起用手铲适当拌和均匀,取出规定数量。这种车到达施工现场后取样时:应在卸掉一半后将车开出去从不同方向的3个不同高度处取样。宜从3辆不同的车上取样混合使用。在运料车上取样时不得仅从满载的运料车车顶上取样,且不允许只在一辆车上取样。

3)在道路施工现场取样

在道路施工现场取样时,应在摊铺后未碾压前于摊铺宽度的两侧1/21/3 位置处取样,用铁锹将摊铺层的全厚铲出,但不得将摊铺层下的其它层料铲入。每摊铺一车料取一次样,连续3车取样后,混合均匀按四分法取样至足够数量。对现场制件的细粒式沥青混合料,也可在摊铺机经螺旋拨料杆拌匀的一端一边前进一边取样。

4)常温条件下取样

乳化沥青常温混合料试样的取样方法与热拌沥青混合料相同,但宜在乳化沥青破乳水分蒸发后装袋,对袋装常温沥青混合料亦可直接从储存的混合料中随机取样。取样袋数不少于3袋,使用时将3袋混合料倒出作适当拌和,按四分法取出规定数量试样。

液体沥青常温沥青混合料的取样方法同上,当用汽油稀释时,必须在溶剂挥发后方可封袋保存。当用煤油或柴油稀释时,可在取样后即装袋保存,保存时应特别注意防火安全。其余与热拌沥青混合料同。

从碾压成型的路面上取样时,应随机选取3个以上不同地点,钻孔、切割或刨取混合料至全厚度。仔细清除杂物及不属于这一层的混合料,需重新制作试件时,应加热拌匀按四分法取样至足够数量。

3)试样的保存与处理

1)热拌热铺的沥青混合料试样需送至中心试验室或质量检测机构作质量评定且二次加热会影响试验结果(如车辙试验)时,必须在取样后趁高温立即装入保温桶内,送试验室立即成型试件,试件成型温度不得低于规定要求。

2)热混合料需要存放时,可在温度下降至60℃后装入塑料编织袋内,扎紧袋口,并宜低温保存,应防止潮湿、淋雨等,且时间不要太长。

3)在进行沥青混合料质量检验或进行物理力学性质试验时,由于采集的热拌混合料试样温度下降或稀释沥青溶剂挥发结成硬块已不符合试验要求时,宜用微波炉或烘箱适当加热重塑,且只容许加热一次,不得重复加热。不得用电炉或燃气炉明火局部加热。用微波炉加热沥青混合料时不得使用金属容器和带有金属的物件。沥青混合料的加热温度以达到符合压实温度要求为度,控制最短的加热时间,通常用烘箱加热时不宜超过4h,用工业微波炉加热约5min10min

4)样品的标记

 1)取样后当场试验时,可将必要的项目一并记录在试验记录报告上。此时,试验报告必须包括取样时间、地点、混合料温度、取样数量、取样入等栏目。

2)取样后转送试验室试验或存放后用于其它项目试验时应附有样品标签,样品标签应记载下列事项:

工程名称、拌和厂名称及拌和机型号。

样品概况:包括沥青混合料种类及摊铺层次、沥青品种、标号、矿料种类、取样时混合料温度及取样位置或用以摊铺的路段桩号等。

试样数量。

取样人,提交试样单位及责任者姓名。

取样目的或用途(送达单位)

样品标签填写人,取样日期。

备考:其它应予注明的事项。

 

二、沥青混合料试件制作方法

 

1、目的与适用范围

1)采用标准击实法或大型击实法制作沥青混合料试件,以供试验室进行沥青混合料物理力学性质试验使用。

2)标准击实法适用于马歇尔试验、间接抗拉试验(劈裂法)等所使用的 101.6mm×63.5mm圆柱体试件的成型。大型击实法适用于 52.4mm~95.3mm的大型圆柱体试件的成型。

3)沥青混合料试件制作时的矿料规格及试件数量应符合如下规定:

1)沥青混合料配合比设计及在试验室人工配制沥青混合料制作试件时,试件尺寸应符合试件直径不小于集料公称最大粒径的4倍,厚度不小于集料公称最大粒径的11. 5倍的规定。对直径 101.6mm的试件,集料公称最大粒径应不大于26.5mm。对粒径大于26.5mm的粗粒式沥青混合料,其大于26.5mm的集料应用等量的13.2mm26.5mm集料代替(替代法),也可采用直径 152.4mm的大型圆柱体试件。大型圆柱体试件适用于集料公称最大粒径不大于37.5mm的情况。试验室成型的—组试件的数量不得少于4个,必要时宜增加至56个。

2)用拌和厂及施工现场采集的拌和沥青混合料成品试样制作直径 101.6mm的试件时,按下列规定选用不同的方法及试件数量:

当集料公称最大粒径小于或等于26.5mm时,可直接取样(直接法)。一组试件的数量通常为4个。

当集料公称最大粒径大于26.5mm,但不大于31.5mm,宜将大于26.5mm的集料筛除后使用(过筛法),一组试件数量仍为4个,如采用直接法,一组试件的数量应增加至6个。

当集料公称最大粒径大于31.5mm时,必须采用过筛法。过筛的筛孔为26.5mm,一组试件秒54个。

2、仪具与材料

1)击实仪:击实仪由击实锤、压实头和套向棒组成、分为标准击实仪和重型击实仪两类:

1)标准击实仪:由击实锤 98.5mm平圆形压实头及带手柄的导向棒组成。用人工或机械将压实锤举起,从457.2mm±0.5mm高度沿导向棒自由落下击实,标准击实锤质量4536g±9g   

2)大型击实仪:由击实锤 149.5mm平圆形压实头及带手柄的导向棒(直径15.9mm)组成。用机械将压实锤举起,从457.2mm±2.5mm高度沿导向棒自由落下击实,大型击实锤质量10 210g±10g

2)标准击实台:用以固定试模,在200mm×200mm×457mm的硬木墩上面有一块305mm×305mm×25mm的钢板,木墩用4根型钢固定在下面的水泥混凝土板上。木墩采用青冈栎、松或其它干密度为0.67 0.77 的硬木制成。人工击实或机械击实均必须有此标准击实台。

自动击实仪是将标准击实锤及标准击实台安装一体并用电力驱动使击实锤连续击实试件且可自动记数的设备,击实速度为60/min±5/min。大型击实法电动击实的功率不小于250W

3)试验室用沥青混合料拌和机:能保证拌和温度并充分拌和均匀,可控制拌和时间,容量不小于10L,搅拌叶自转速度70r/rain80r/rain,公转速度40r/min50r/min

4)脱模器:电动或手动,可无破损地推出圆柱体试件,备有标准圆柱体试件及大型圆柱体试件尺寸的推出环。

5)试模:由高碳钢或工具钢制成,每组包括内径101.6mm±0.2mm,高87mm的圆柱形金属筒、底座(直径约120.6mm)和套筒(内径101.6mm、高70mm)1个。

大型圆柱体试件的试模与套筒如图2所示。套筒外径165.1mm,内径155.6mm±0.3mm,总高83mm。试模内径152.4mm±0.2mm,总高115mm,底座板厚12.7mm,直径172mm

6)烘箱:大、中型各一台,装有温度调节器。

7)天平或电子秤:用于称量矿料的,感量不大于0.5g;用于称量沥青的,感量不大于0.1g

8)沥青运动粘度测定设备:毛细管粘度计、赛波特重油粘度计或布洛克菲尔德粘度计。

9)插刀或大螺丝刀。

10)温度计:分度为I℃。宜采用有金属插杆的热电偶沥青温度计,金属插杆的长度不小于300mm。量程0℃~300℃,数字显示或度盘指针的分度0.1℃,且有留置读数功能。

11)其它:电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、标准筛、滤纸(或普通纸)、胶布、卡尺、秒表、粉笔、棉纱等。

3、准备工作

1)确定制作沥青混合料试件的拌和与压实温度。

1)测定沥青的粘度,绘制粘温曲线。按表l的要求确定适宜于沥青混合料拌和及压实的等粘温度。

1   适宜于沥青混合料拌和及压实的沥青等粘温度

沥青结合料种类

粘度与测定方法

适宜于拌和的沥青结合料粘度

适宜于压实的沥青结合料粘度

石油沥青

(含改性沥青)

表观粘度,T0625Pa.s

运动粘度,T0619mm2/s))

赛波特粘度,T0623s

0.17±0.02

170±20

85±10

0.28±0.03

280±30

140±15

煤沥青

恩格拉粘度,T0622

25±3

40±5

 

2)当缺乏沥青粘度测定条件时,试件的拌和与压实温度可按表2选用,并根据沥青品种和标号作适当调整。针入度小、稠度大的沥青取高限,针入度大、稠度小的沥青取低限,一般取中值。对改性沥青,应根据改性剂的品种和用量,适当提高混合料的拌和和压实温度,对大部分聚合物改性沥青,需要在基质沥青的基础上提高15℃~30℃左右,掺加纤维时,尚需再提高10℃左右。

2  沥青混合料拌和及压实温度参考表

沥青结合料种类

拌和温度(℃)

压实温度(℃)

石油沥青

130~160

120~150

煤沥青

90~120

80~110

改性沥青

160~175

140~170

 

3)常温沥青混合料的拌和及压实在常温下进行。

2)在拌和厂或施工现场采集沥青混合料试样。将试样置于烘箱中或加热的砂浴上保温,在混合料中插入温度计测量温度,待混合料温度符合要求后成型。需要适当拌和时可倒入已加热的小型沥青混合料拌和机中适当拌和,时间不超过lmin。但不得用铁锅在电炉或明火上加热炒拌。

3)在试验室人工配制沥青混合料时,材料准备按下列步骤进行:

1)将各种规格的矿料置105±5℃的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4h6h)。根据需要,粗集料可先用水冲洗干净后烘干。也可将粗细集料过筛后用水冲洗再烘干备用。

2)按规定试验方法分别测定不同粒径规格粗、细集料及填料(矿粉)的各种密度,测定沥青的密度。

3)将烘干分级的粗细集料,按每个试件设计级配要求称其质量,在一金属盘中混合均匀,矿粉单独加热,置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15(采用石油沥青时通常为163℃;采用改性沥青时通常需180)备用。一般按一组试件(每组46)备料,但进行配合比设计时宜对每个试件分别备料。当采用替代法时,对粗集料中粒径大于26.5mm的部分,以13.2mm26.5mm粗集料等量代替。常温沥青混合料的矿料不应加热。

4)将采集的沥青试样,用恒温烘箱或油浴、电热套熔化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用,但不得超过175℃。当不得已采用燃气炉或电炉直接加热进行脱水时,必须使用石棉垫隔开。

4)用沾有少许黄油的棉纱擦净试模、套筒及击实座等置100左右烘箱中加热lh备用。常温沥青混合料用试模不加热。

4、拌制沥青混合料

1)粘稠石油沥青或煤沥青混合料

1)将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃左右备用(对试验室试验研究、配合比设计及采用机械拌和施工的工程,严禁用人工炒拌法热拌沥青混合料)

2)将每个试件预热的粗细集料置于拌和机中,用小铲子适当混合,然后再加入需要数量的已加热至拌和温度的沥青(如沥青已称量在一专用容器内时,可在倒掉沥青后用一部分热矿粉将沾在容器壁上的沥青擦拭一起倒入拌和锅中),开动拌和机一边搅拌一边将拌和叶片插入混合料中拌和lmin1.5min,然后暂停拌和,加入单独加热的矿粉,继续拌和至均匀为止,并使沥青混合料保持在要求的拌和温度范围内。标准的总拌和时间为3min

2)液体石油沥青混合料

将每组(或每个)试件的矿料置已加热至55℃~100℃的沥青混合料拌和机中,注入要求数量的液体沥青,并将混合料边加热边拌和,使液体沥青中的溶剂挥发至50%以下。拌和时间应事先试拌决定。   

3)乳化沥青混合料

将每个试件的粗细集料,置于沥青混合料拌和机(不加热,也可用人工炒拌)中,注入计算的用水量(阴离子乳化沥青不加水)后,拌和均匀并使矿料表面完全湿润,再注入设.计的沥青乳液用量,在lmin内使混合料拌匀,然后加入矿粉后迅速拌和,使混合料拌成褐色为止。

5、成型方法

1)马歇尔标准击实法的成型步骤如下:

1)将拌好的沥青混合料,均匀称取—个试件所需的用量(标准马歇尔试件约1 200g,大型马歇尔试件约4050g)。当已知沥青混合料的密度时,可根据试件的标准尺寸计算并乘以1.03得到要求的混合料数量。当一次拌和几个试件时,宜将其倒入经预热的金属盘中,用小铲适当拌和均匀分成几份,分别取用。在试件制作过程中,为防止混合料温度下降,应连盘放在烘箱中保温。

2)从烘箱中取出预热的试模及套筒,用沾有少许黄油的棉纱擦拭套筒、底座及击实锤底面,将试模装在底座上,垫一张圆形的吸油性小的纸,按四分法从四个方向用小铲将混合料铲入试模中,用插刀或大螺丝刀沿周边插捣15次,中间10次。插捣后将沥青混合料表面整平成凸圆弧面。对大型马歇尔试件,混合料分两次加入,每次插捣次数同上。

3)插入温度计,至混合料中心附近,检查混合料温度。

4)待混合料温度符合要求的压实温度后,将试模连同底座一起放在击实台上固定,在装好的混合料上面垫一张吸油性小的圆纸,再将装有击实锤及导向棒的压实头插入试模中,然后开启电动机或人工将击实锤从457mm的高度自由落下击实规定的次数(755035)。对大型马歇尔试件,击实次数为75(相应小于标准击实50次的情况)112(相应于标准击实75次的情况)

5)试件击实一面后,取下套筒,将试模掉头,装上套筒,然后以同样的方法和次数击实另一面。

乳化沥青混合料试件在两面击实后,将一组试件在室温下横向放置24h;另一组试件置温度为105℃±5℃的烘箱中养生24h。将养生试件取出后再立即两面锤击各25次。

6)试件击实结束后,立即用镊子取掉上下面的纸,用卡尺量取试件离试模上口的高度并由此计算试件高度,如高度不符合要求时,试件应作废,并按下式调整试件的混合料质量,以保证高度符合63.5mm±1.3mm(标准试件)95.3mm±2.5mm(大型试件)的要求。

   

2)卸去套筒和底座,将装有试件的试模横向放置冷却至室温后(不少于12h),置脱模机上脱出试件。用于本规程T 0709作现场马歇尔指标检验的试件,在施工质量检验过程中如急需试验,允许采用电风扇吹冷1h或浸水冷却3min以上的方法脱模,但浸水脱模法不能用于测量密度、空隙率等各项物理指标。

3)将试件仔细置于干燥洁净的平面上,供试验用。

 

三、压实沥青混合料密度试验

 

试验方法一:表干法——沥青混合料毛体积密度测定

1目的与适用范围

用于测定吸水率不大于2%的各种沥青混合料试件,包括I型或较密实的II型沥青混凝土、抗滑表层混合料、沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)试件的毛体积相对密度或毛体积密度,以计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率等各项体积指标。

2仪具与材料

1)浸水天平或电子秤:当最大称量在3kg以下时,感量不大于0.1g;最大称量3kg以上时,感量不大于0.5g;最大称量10kg以上时,感量5g,应有测量水中重的挂钩。

2)称重装置:网篮、溢流水箱、试件悬吊装置等。

3)其他:秒表、毛巾、电风扇或烘箱。

3方法与步骤

1)除去试件表面的浮粒,选择适宜的浸水天平或电子秤(最大称量应不小于试件质量的1.25倍,且不大于试件质量的5倍)称取干燥试件的空中质量(ma),根据选择的天平的感量读数,准确至0.1g0.5g5g

2)挂上网篮,浸入溢流水箱中,调节水位,将天平调平或复零,把试件置于网篮中(注意不要晃动水)浸水中约3min5min称取水中质量(mw)。若天平读数持续变化,不能很快达到稳定,说明试件吸水较严重,不适用于此法测定,应改用蜡封法测定。   

3)从水中取出试件,用洁净柔软的拧干湿毛巾轻轻擦去试件的表面水(不得吸走空隙内的水),称取试件的表干质量(mf)

4)对从路上钻取的非干燥试件可先称取水中质量(mw),然后用电风扇将试件吹干至恒重(一般不少于12h,当不需进行其它试验时,也可用60℃±5℃烘箱烘干至恒重),再称取空中质量(ma)

4、计算

1)计算试件的吸水率,取l位小数。试件的吸水率即试件吸水体积占沥青混合料毛体积的百分率,按式(1)计算。

         1

式中: ——试件的吸水率,%;

    ——干燥试件的空中质量,g

    —一试件的水中质量,g

   ——试件的表干质量,g

2)计算试件的毛体积相对密度和毛体积密度,取3位小数。

当试件的吸水率符合Sa<2%要求时,试件的毛体积相对密度和体积密度按式(2)及式(3)计算,当吸水率Sa>2%要求时,应改用蜡封法测定。

             2

                      3

式中:  ——用表干法测定的试件毛体积相对密度,无量纲;

    ——用表干法测定的试件毛体积密度,

      —— 常温水的密度,≈1

3)试件的空隙率按式(4)计算,取1位小数。

               4

式中:VV——试件的空隙率,%;

   ——沥青混合料理论最大相对密度;当实测理论最大相对密度有困难时,也可采用按式(5)(6)计算的理论最大相对密度;

——试件的毛体积相对密度,用表干法测定,当试件吸水率Sa>2%时,由蜡封法或体积法测定;当按规定容许采用水中重法测定时,也可用表观相对密度ra代替。

4)计算试件的理论最大相对密度或理论最大密度,取3位小数。

1)当已知试件的油石比时,试件的理论最大相对密度可按式(5)计算

             5

  式中: ——理论最大相对密度,无量纲;

    ——油石比,%;

    ——沥青的相对密度(25/25)

    ——各种矿料占矿料总质量的百分率,%;

    ——各种矿料对水的相对密度。对粗集料,宜采用与沥青混合料同一种相对密度,即混合料采用表干法、蜡封法或体积法测定的毛体积相对密度时,粗集料也采用毛体积相对密度。当混合料采用水中重法测定的表观相对密度代替时,粗集料也采用表观相对密度;对细集料(砂、石屑)和矿粉均采用表观相对密度。矿料的相对密度按《公路工程集料试验规程》规定的方法测定。

2)当已知试件的沥青含量时,试件的理论最大相对密度 按式(6)计算。

           (6)

 

式中: ——各种矿料占沥青混合料总质量的百分率,%;

         ——沥青含量,%。

3)试件的理论最大密度按式(7)计算。

          (7)

式中: ——理论最大密度,

4)旧路面钻取芯样试样的混合料缺乏材料密度及配合比时,沥青混合料理论最大相对密度应实测求得。

5)试件中沥青的体积百分率可按式(8)(9)计算,取l位小数。

           (8)

        (9)

式中: ——沥青混合料试件的沥青体积百分率,%。

6)试件中的矿料间隙率,可按式(10)或式(11)计算,式(10)适用于空隙率按计算的理论最大相对密度计算的情况;式(11)适用于空隙率按实测的理论最大相对密度计算的情况,取l位小数。

                 (10)

          (11)

式中: ——沥青混合料试件的矿料间隙率,%;

    ——沥青混合料中各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和,即 ,%;

     ——全部矿料对水的平均相对密度,按式(12)计算。

           (12)

7)试件的沥青饱和度按式(13)计算,取l位小数。

           (13)

式中: ——沥青混合料试件的沥青饱和度,%。

8)试件中的粗集料骨架间隙率可按式(14)计算,取l位小 数。

         (14)

式中: ——沥青混合料中粗集料骨架之外的体积(通常指小于475mm的粗细集料、矿粉、沥青及空隙)占总体积的比例,%;

   —沥青混合料中粗集料的比例( 计算, 为矿料级配中475mm筛余量,即100减去475mm通过率之差),%;

——矿料中所有粗集料颗粒部分对水的合成毛体积相对密度,按式(15)计算。

 

        15

式中: ——各种粗集料在矿料配合比中的比例,%;

   ——相应的各种粗集料对水的毛体积相对密度。

 

试验方法二:水中重法——沥青混合料毛体积密度测定

1、目的与适用范围

适用于测定几乎不吸水的密实的沥青混合料试件的表观相对密度或表观密度。当试件很密实,几乎不存在与外界连通的开口孔隙时,采用本方法测定的表观相对密度代替表干法测定的毛体积相对密度。并计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率等各项体积指标。

2、仪具与材料

同试验方法一。

3、方法与步骤

1)除去试件表面的浮粒,在适宜的浸水天平或电子秤(最大称量应不小于试件质量的1.25倍,且不大于试件质量的5倍)称取干燥试件的空中质量(ma),根据选择的天平的感量读数,准确至0.1g0.5g5g

2)挂上网篮,浸入溢流水箱的水中,调节水位,将天平调平或复零,把试件置于网篮中(注意不要使水晃动),待天平稳定后立即读数,称取水中质量(mw)。若天平读数持续变化,不能在数秒钟内达到稳定,说明试件有吸水情况,不适用于此法测定,应改用蜡封法测定。

3)对从路上钻取的非干燥试件,可先称取水中质量(mw),然后用电风扇将试件吹干至恒重(一般不少于12h,当不需进行其它试验时,也可用60℃±5℃烘箱烘干至恒重),再称取空中质量(ma)

4、试验结果及计算

1)按式(1)及式(2)计算用水中重法测定的沥青混合料试件的表观相对密度及表观密度,取3位小数。

       (1)

     2

式中: ——试件的表观相对密度,无量纲;

    ——试件的表观密度,

 ——干燥试件的空中质量,g

   ——试件的水中质量,g

   ——常温水的密度,取1

2)当试件为几乎不吸水的密实沥青混合料时,以表观相对密度代替毛体积相对密度,并按试验一的方式计算试件的理论最大相对密度及空隙率、沥青的体积百分率、矿料间隙率、粗集料骨架间隙率、沥青饱和度等各项体积指标。

试验方法三:蜡封法——沥青混合料毛体积密度测定

1、目的与适用范围

用于测定吸水率大于2%的沥青混凝土或沥青碎石混合料试件的毛体积相对密度或毛体积密度,并计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率等各项体积指标。

2、仪具与材料

1)熔点已知的石蜡。

2)冰箱:可保持温度为4℃~5℃。

3)铅或铁块等重物。

4)滑石粉、秒表、电风扇、电炉或燃气炉。

5)其他同试验方法一。

3、方法与步骤

1)除去试件表面的浮粒,在适宜的浸水天平或电子秤(最大称量应不小于试件质量的1.25倍,且不大于试件质量的5倍)称取干燥试件的空中质量(ma),根据选择的天平的感量读数,准确至0.1g0.5g5g。当为钻芯法取得的非干燥试件时,应用电风扇吹干12h以上至恒重作为空中质量,但不得用烘干法。

2)将试件置于冰箱中,在4℃~5℃条件下冷却不少于30min。将石蜡熔化至其熔点以上5.5℃±0.5℃。从冰箱中取出试件立即浸入石蜡液中。至全部表面被石蜡封住后迅速取出试件,在常温下放置30min,称取蜡封试件的空中质量(mp)

3)挂上网篮,浸入溢流水箱中,调节水位,将天平调平或复零。将蜡封试件放入网篮浸水约lmin,读取水中质量(mc)

4)如果试件在测定密度后还需要做其它试验时,为便于除去石蜡,可事先在干燥试件表面涂—薄层滑石粉,称取涂滑石粉后的试件质量(ms),然后再蜡封测定。

5)用蜡封法测定时,石蜡对水的相对密度按下列步骤实测确定:

1)取—块铅或铁块之类的重物,称取空中质量(mg)

2)测定重物的水中质量( )

3)待重物干燥后,按上述试件蜡封的步骤将重物蜡封后测定其空中质量(md)及水中质量( );

4)按式(1)计算石蜡对水的相对密度。

          1

式中:   —— 在常温条件下石蜡对水的相对密度;

        ——重物的空中质量,g

         —— 重物的水中质量,g

        ——蜡封后重物的空中质量,g

        ——蜡封后重物的水中质量,g

4、汁算

1)计算试件的毛体积相对密度,取3位小数。蜡封法测定的试件毛体积相对密度按式(2)计算。

        2

式中:  ——由蜡封法测定的试件毛体积相对密度;

     ——试件的空中质量,g

     ——蜡封试件的空中质量,g

     ——蜡封试件的水中质量,g

2)涂滑石粉后用蜡封法测定的试件毛体积相对密度按式(3)计算。

       3

式中: ——试件涂滑石粉后的空中质量,g

   ——滑石粉对水的相对密度。

3)试件的毛体积密度按式(4)计算。

                 4

式中: ——蜡封法测定的试件毛体积密度,

  ——常温水的密度,取1

4)按试验一的方法计算试件的理论最大相对密度及空隙率、沥青的体积百分率、矿料间隙率、粗集料骨架间隙率、沥青饱和度等各项体积指标。

 

试验方法四:体积法——沥青混合料毛体积密度测定

1、目的与适用范围

测定沥青混合料的毛体积相对密度或毛体积密度。仅适用于不能用表干法、蜡封法测定的空隙率较大的沥青碎石混合料及大空隙透水性开级配沥青混合料(OGFC)等,并计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率等各项体积指标。

2、仪具与材料

1)天平或电子秤:当最大称量在3kg以下时,感量不大于0.1g;最大称量3kg以上时,感量不大于0.5g;最大称量10kg以上时,感量不大于5g

2)卡尺。

3、方法与步骤

1)选择适宜的天平或电子秤,最大称量应不于试件质量的1.25倍,且不大于试件质量的5倍。

2)清理试件表面,刮去突出试件表面的残留混合料,称取干燥试件的空中质量(ma),根据选择的天平的感量读取,准确至0.1g0.5g5g,当为钻芯法取得的非干燥试件时,应用电风扇吹干12h以上至恒重作为空中质量,但不得用烘干法。

3)用卡尺测定试件的各种尺寸,准确至0.0lcm,圆柱体试件的直径取上下2个断面测定结果的平均值,高度取十字对称四次测定的平均值;棱柱体试件的长度取—上下2个位置的平均值,高度或宽度取两端及中间3个断面测定的平均值。

4、计算方法

1)圆柱体试件毛体积按式(1)计算。

         1

式中:V——试件的毛体积,

  d——圆柱体试件的直径,cm

  h——试件的高度,cm

2)棱柱体试件的毛体积按式(2)计算。

         2

式中: ——试件的长度,cm

  —试件的宽度,cm

  ——试件的高度,cm

3)试件的毛体积密度按式(3)计算,取3位小数。

         3

式中: ——用体积法测定的试件的毛体积密度,

  ——干燥试件的空中质量,g

4)按试验方法一计算试件的理论密度、空隙率、沥青的体积百分率、矿料间隙率、粗集料骨架间隙率、沥青饱和度等各项体积指标。

 

四、沥青混合料马歇尔稳定度试验

 

1、目的与适用范围

适用于马歇尔稳定度试验和浸水马歇尔稳定度试验,以进行沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量检验。浸水马歇尔稳定度试验(根据需要,也可进行真空饱水马歇尔试验)供检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力时使用,通过测试其水稳定性检验配合比设计的可行性。适用于按规范成型的标准马歇尔试件圆柱体和大型马歇尔试件圆柱体。

2、仪具与材料

1)沥青混合料马歇尔试验仪:符合国家标准《沥青混合料马歇尔试验仪》(GB/T 11823)技术要求的产品,对用于高速公路和一级公路的沥青混合料宜采用自动马歇尔试验仪,用计算机或x-y记录仪记录荷载~位移曲线,并具有自动测定荷载与试件垂直变形的传感器、位移计,能自动显示或打印试验结果。对¢63.5mm的标准马歇尔试件,试验仪最大荷载不小于25kN,读数准确度100N,加载速率应能保持50mm/min-5mm/min。钢球直径16mm,上下压头曲率半径为50.8mm。当采用¢152.4mm大型马歇尔试件时,试验仪最大荷载不得小于50kN,读数准确度为100N。上下压头的曲率内径为152.4mm±0.2mm,上下压头间距19.05mm±0.1mm。大型马歇尔试件的压头尺寸如图l所示。

2)恒温水槽:控温准确度为1℃,深度不小于150mm

3)真空饱水容器:包括真空泵及真空干燥器。

4)烘箱。

5)天平:感量不大于0.1g

6)温度计:分度为1℃。

7)卡尺。

8)其它:棉纱,黄油。

3、标准马歇尔试验方法

1)准备工作

1)制作符合要求的马歇尔试件,标准马歇尔尺寸应符合直径101.6mm±0.2mm、高63.5mm±1.3mm的要求。对大型马歇尔试件,尺寸应符合直径152.4mm±0.2mm,高95.3mm±2.5mm的要求。一组试件的数量最少不得少于4个。

2)量测试件的直径及高度:用卡尺测量试件中部的直径,用马歇尔试件高度测定器或用卡尺在十字对称的4个方向量测离试件边缘10mm处的高度,准确至0.1mm,并以其平均值作为试件的高度。如试件高度不符合63.5mm±1.3mm95.3mm±2.5mm要求或两侧高度差大于2mm时,此试件应作废。

3)按规定方法测定试件的密度、空隙率、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标。

4)将恒温水槽调节至要求的试验温度,对粘稠石油沥青或烘箱养生过的乳化沥青混合料为60±1,对煤沥青混合料为33.8±1,对空气养生的乳化沥青或液体沥青混合料为25±1

2)试验步骤

1)将试件置于已达规定温度的恒温水槽中保温,保温时间对标准马歇尔试件需30min40min,对大型马歇尔试件需45min60min。试件之间应有间隔,底下应垫起,离容器底部不小于5cm

2)将马歇尔试验仪的上下压头放入水槽或烘箱中达到同样温度。将上下压头从水槽或烘箱中取出擦拭干净内面。为使上下压头滑动自如,可在下压头的导棒上涂少量黄油。再将试件取出置于下压头上,盖上上压头,然后装在加载设备上。

3)在上压头的球座上放妥钢球,并对准荷载测定装置的压头。

4)当采用自动马歇尔试验仪时,将自动马歇尔试验仪的压力传感器、位移传感器与计算机或XY记录仪正确连接,调整好适宜的放大比例。调整好计算机程序或将XY记录仪的记录笔对准原点。

5)当采用压力环和流值计时,将流值计安装在导棒上,使导向套管轻轻地压住上压头,同时将流值计读数调零。调整压力环中百分表,对零。

6)启动加载设备,使试件承受荷载,加载速度为50±5mm/min。计算机或XY记录仪自动记录传感器压力和试件变形曲线并将数据自动存入计算机。

7)当试验荷载达到最大值的瞬间,取下流值计,同时读取压力环中百分表读数及流值计的流值读数。

4、浸水马歇尔试验方法

浸水马歇尔试验方法与标准马歇尔试验方法的不同之处在于,试件在已达规定温度恒温水槽中的保温时间为48h,其余均与标准马歇尔试验方法相同。

5、真空饱水马歇尔试验方法

试件先放入真空干燥器中,关闭进水胶管,开动真空泵,使干燥器的真空度达到98.3kPa(730mmHg)以上,维持15min,然后打开进水胶管,靠负压进入冷水流使试件全部浸入水中,浸水15min后恢复常压,取出试件再放入已达规定温度的恒温水槽中保温48h,其余均与标准马歇尔试验方法相同。

6、试验结果计算

1)试件的稳定度及流值

1)当采用自动马歇尔试验仪时,将计算机采集的数据绘制成尽力和试件变形曲线,或由X-Y记录仪自动记录的荷载~变形曲线,按图2所示的方法在切线方向延长曲线与横坐标相交于01,将01作为修正原点,从01起量取相应于荷载最大值时的变形作为流值(FL),以mm计,准确至0.1mm。最大荷载即为稳定度(MS),以kN计,准确至0.01kN

2)采用压力环和流值计测定时,根据压力环标定曲线,将压力环中百分表的读数换算为荷载值,或者由荷载测定、装置读取的最大值即为试样的稳定度(MS),以kN计,准确至0.01kN。由流值计及位移传感器测定装置读取的试件垂直变形,即为试件的流值(FL),以mm计,准确至0.lmm

2)试件的马歇尔模数按式(1)计算。

           (1)

式中:T——试件的马歇尔模数,kN/mm

 MS——试件的稳定度,kN

  FL——试件的流值,mm

3)试件的浸水残留稳定度按式(2)计算。

     (2)

式中: ——试件的浸水残留稳定度,%;

  —试件浸水48h后的稳定度,kN

4)试件的真空饱水残留稳定度按式(3)计算。

       3

式中: ——试件的真空饱水残留稳定度,%;

——试件真空饱水后浸水48h后的稳定度,kN

7、说明与注意问题

1)从恒温水槽中取出试件至测出最大荷载值的时间,不得超过30s

2)当一组测定值中某个测定值与平均值之差大于标准差的k倍时,该测定值应予舍弃,并以其余测定值的平均值作为试验结果。当试件数目n3456个时,k值分别为1.151.461.67l.82

3)采用自动马歇尔试验时,试验结果应附上荷载~变形曲线原件或自动打印结果,并报告马歇尔稳定度、流值、马歇尔模数,以及试件尺寸;试件的密度、空隙率、沥青用量、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等各项物理指标。

 

五、沥青混合料车辙试验

 

1、目的与适用范围

1)用于测定沥青混合料的高温抗车辙能力,供沥青混合料配合比设计的高温稳定性检验使用。

2)车辙试验的试验温度与轮压可根据有关规定和需要选用,非经注明,试验温度为60℃,轮压为0.7MPa。根据需要,如在寒冷地区也可采用45,在高温条件下采用70等,但应在报告中注明。计算动稳定度的时间原则上为试验开始后45min60min之间。

3)本方法适用于用轮碾成型机碾压成型的长300mm、宽300mm、厚50mm的板块状试件,也适用于现场切割制作长300mm、宽150mm、厚50mm板块状试件。根据需要,试件的厚度也可采用40mm

2、仪具与材料

1)车辙试验机:示意图如图l,主要由下列部分组成:  

1)试件台:可牢固地安装两种宽度(300mm150mm)的规定尺寸试件的试模。

2)试验轮:橡胶制的实心轮胎,外径200mm,轮宽50mm,橡胶层厚15mm。橡胶硬度(国际标准硬度)20时为84±460时为78±2。试验轮行走距离为230mm±10mm,往返碾压速度为42/min±l/min(21次往返/min)。允许采用曲柄连杆驱动试验台运动(试验轮不移动)或链驱动试验轮运动(试验台不动)的任一种方式。

3)加载装置:使试验轮与试件的接触压强在60时为0.7MPa±0.05MPa,施加的总荷重为78kg左右,根据需要可以调整。

4)试模:钢板制成,由底板及侧板组成,试模内侧尺寸长为300mm,宽为300mm,厚为50mm(试验室制作),亦可固定150mm宽的现场切制试件。

5)变形测量装置:自动检测车辙变形并记录曲线的装置,通常用LVDT、电测百分表或非接触位移计。

6)温度检测装置:自动检测并记录试件表面及恒温室内温度的温度传感器、温度计,精密度0.5

2)恒温室:车辙试验机必须整机安放在恒温室内,装有加热器、气流循环装置及装有自动温度控制设备,能保持恒温室温度60±℃(试件内部温度60±0.5),根据需要亦可为其它需要的温度。用于保温试件并进行试验。温度应能自动连续记录。

3)台秤:称量15kg,感量不大于5g

3、方法与步骤

1)准备工作

1)试验轮接地压强测定:测定在60时进行,在试验台上放置一块50mm厚的钢板,其上铺一张毫米方格纸,上铺一张新的复写纸,以规定的700N荷载后试验轮静压复写纸,即可在方格纸上得出轮压面积,并由此求得接地压强。当压强不符合0.7MPa±0.05MPa,荷载应予适当调整。

2)用轮碾成型法制作车辙试验试块。在试验室或工地制备成型的车辙试件,其标准尺寸为300mm×300mm×50mm。也可从路面切割得到300mm×150m×50mm的试件。

当直接在拌和厂取拌和好的沥青混合料样品制作试件检验生产配合比设计或混合料生产质量时,必须将混合料装入保温桶中,在温度下降至成型温度之前迅速送达试验室制作试件,如果温度稍有不足,可放在烘箱中稍事加热(时间不超过30min)后使用。也可直接在现场用手动碾或压路机碾压成型试件,但不得将混合料放冷却后二次加热重塑制作试件。重塑制件的试验结果仅供参考,不得用于评定配合比设计检验是否合格使用。

3)如需要,将试件脱模按规定方法测定密度及空隙率等各项物理指标。如经水浸,应用电扇将其吹干,然后再装回原试模中。  

4)试件成型后,连同试模一起在常温条件下放置的时间不得少于12h。对聚合物改性沥青混合料,放置的时间以48h为宜,使聚合物改性沥青充分固化后方可进行车辙试验,但室温放置时间也不得长于一周。

2)试验步骤

1)将试件连同试模一起,置于已达到试验温度60±1的恒温室中,保温不少于5h,也不得多于24h。在试件的试验轮不行走的部位上,粘贴一个热电隅温度计(也可在试件制作时预先将热电隅导线埋入试件一角),控制试件温度稳定在60±0.5

2)将试件连同试模移置于轮辙试验机的试验台上,试验轮在试件的中央部位,其行走方向须与试件碾压或行车方向一致。开动车辙变形自动记录仪,然后启动试验机,使试验轮往返行走,时间约1h,或最大变形达到25mm时为止。试验时,记录仪自动记录变形曲线(如图2)及试件温度。

 4、试验结果计算

1)从图2上读取45min(t1)60min(t2)时的车辙变形d1d2,准确至0.01mm。当变形过大,在未到60min变形已达25mm时,则以达到25mm(d2)时的时间为t2,将其前15mint1,此时的变形量为d1

2)沥青混合料试件的动稳定度按式(1)计算。

              (1)

式中:DS——沥青混合料的动稳定度,次/mm

  ——对应于时间引的变形量,mm

  ——对应于时间t2的变形量,mm

  ——试验机类型修正系数,曲柄连杆驱动试件的变速行走方式为1.0,链驱动试验轮的等速方式为1.5

  ——试件系数,试验室制备的宽300mm的试件为1.0,从路面切割的宽150mm的试件为0.8

   N——试验轮往返碾压速度,通常为42/min

3)同一沥青混合料或同一路段的路面,至少平行试验3个试件,当3个试件动稳定度变异系数小于20%时,取其平均值作为试验结果。变异系数大于20%时应分析原因,并追加试验。如计算动稳定度值大于6000/mm时,记作:>6000/mm

4)试验报告应注明试验温度、试验轮接地压强、试件密度、空隙率及试件制作方法等。

 

六、沥青混合料弯曲试验

 

1、目的与适用范围

用于测定热拌沥青混合料在规定温度和加载速率时弯曲破坏的力学性质。试验温度和加载速率根据有关规定和需要选用,如无特殊规定,采用试验温度为15℃±0.5℃。当用于评价沥青混合料低温拉伸性能时,采用试验温度-l0C℃±0.5℃,加载速率宜为50mm/min。采用不同的试验温度和加载速率时应予注明。

适用于由轮碾成型后切制的长250mm±2.0mm,宽30mm±2.0mm,高35mm±2.0mm的棱柱体小梁,其跨径为200mm±0.5mm,若采用其它尺寸时,应予注明。

2、仪具与材料

1)万能材料试验机或压力机:荷载由传感器测定,最大荷载应满足不超过其量程的80%且不小于量程的20%的要求,一般宜采用lkN5kN,分度值为10N。具有梁式支座,下支座中心距200mm,上压头位置居中,上压头及支座为半径10mm的圆弧形固定钢棒,上压头可以活动与试件紧密接触。应具有环境保温箱,控温精密度±0.5℃,加载速率可以选择。试验机宜有伺服系统,在加载过程中速度基本不变。

2)跨中位移测定装置:LVDT、电测百分表或类似的位移计。

3)数据采集系统或X-Y记录仪:能自动采集传感器及位移计的电测信号,在数据采集系统中储存或在X-Y记录仪上绘制荷载与跨中挠度曲线。

4)恒温水槽或冰箱、烘箱:用于试件保温,温度范围能满足试验要求,控温程度±0.5。当试验温度低于0时,恒温水槽可采用11的甲醇水溶液或防冻液作冷媒介质。恒温水槽中的液体应能循环回流。

5)卡尺、秒表、分度为0.5℃的温度汁、天平感量不大于0.1g、平板玻璃等。

3、方法与步骤

1)准备工作

1)按沥青混合料试件制作方法由轮碾成型的板块状试件上用切割法制作棱柱体试件,试件尺寸应符合长250mm±2mm、宽30mm±2mm、高35mm±2mm的要求,一块300mm×300mm×50mm的板块最多可切制8根试件。

2)在跨中及两支点断面用卡尺量取试件的尺寸,当两支点断面的高度(或宽度)之差超过2mm时,试件应作废。跨中断面的宽度为b,高度为h,取相对两侧的平均值,准确至0.1mm

3)测量试件的密度、空隙率等各项物理指标。

4)将试件置于规定温度的恒温水槽中保温45min或恒温空气浴中3h以上,直至试件内部温度达到要求的试验温度±0.5为止。保温时试件应放在支起的平板玻璃上,试件之间的距离应不小于10mm

5)将试验机环境保温箱达到要求的试验温度,当加载速率等于或大于50mm/min时,允许不使用环境保温箱。

6)将试验机梁式试件支座准确安放好,测定支点间距为200mm±0.5mm,使上压头与下压头保持平行,并两侧等距离,然后将位置固定住。

2)试验步骤

1)将试件从恒温水槽或空气浴中取出,立即对称安放在支座上,试件上下方向应与试件成型时方向一致。

2)在梁跨下缘正中央安放位移测定装置,支座固定在试验机身上。位移计测头支于试件跨中下缘中央或两侧(用两个位移计)。选择适宜的量程,有效量程应大于预计的最大挠度的1.2倍。

3)将荷载传感器、位移计与数据采集系统或X-Y记录仪连接,以X轴为位移,Y轴为荷载,选择适宜的量程后凋零。跨中挠度可以用LVDT、电测百分表或类似的位移测定仪具测定。当以高精密度电液伺服试验机压头的位移作为小梁挠度时,可以由加载速率及X-T记录仪记录的时间求得挠度。为正确记录跨中挠度曲线,当采用50mm/min速率加载时。X-T记录仪X轴走纸速度(或扫描速度)根据温度高低宜采用500mm/min5000mm/min

4)开动压力机以规定的速率在跨径中央施以集中荷载,直至试件破坏。记录仪同时记录荷载一跨中挠度的曲线如图1所示。

5 当试验机无环境保温箱时,自试件从恒温箱中取出至试验结束的时间应不超过45s

4、试验结果计算

1)将图1中的荷载一挠度曲线的直线段按图示方法延长与横坐标相交作为曲线的原点,由图中量取峰值时的最大荷载 及跨中挠度

2)按式(1)(2)(3)计算试件破坏时的抗弯拉强度 、破坏时的梁底最大弯拉应变 及破坏时的弯曲劲度模量

       1

       2

         (3)

式中: ——试件破坏时的抗弯拉强度,MPa

   ——试件破坏时的最大弯拉应变;

  ——试件破坏时的弯曲劲度模量,MPa

   ——跨中断面试件的宽度,mm

    ——跨中断面试件的高度,mm

    ——试件的跨径,mm

  ——试件破坏时的最大荷载,N

    ——试件破坏时的跨中挠度,mm

3)需要计算加载过程中任一加载时刻的应力、应变、劲度模量的方法同上,只需读取该时刻的荷载及变形代替上式的最大荷载及破坏变形即可。

4)当记录的荷载一变形曲线在小变形区有一定的直线段时,可以试验的最大荷载 0.10.4范围内的直线段的斜率计算弹性阶段的劲度模量,或以此范围内各测点的c数据计算的 的平均值作为劲度模量。 的计算方法同(1)(3)

5、说明与注意问题

1)本方法不适用于试验温度高于30的情况。

2)当一组测定值中某个数据与平均值之差大于标准差的k倍时,该测定值应予舍弃,并以其余测定值的平均值作为试验结果。当试验数目n3456个时,k值分别为1.151.461.671.82

3)试验结果均应注明试件尺寸、成型方法、试验温度及加载速率。

 

七、沥青混合料劈裂试验

 

1、目的与适用范围

1)用于测定沥青混合料在规定温度和加载速率时劈裂破坏或处于弹性阶段时的力学性质,亦可供沥青路面结构设计选择沥青混合料力学设计参数及评价沥青混合料低温抗裂性能时使用。试验温度与加载速率可由当地气候条件根据试验目的或有关规定选用,但试验温度不得高于30,如无特殊规定,宜采用试验温度15±0.5℃,加载速率为50mm/min。当用于评价沥青混合料低温抗裂性能时,宜采用试验温度-10±0.5℃及加载速率lmm/min

2)测定时采用沥青混合料的泊松比 值如表1所示,其它试验温度的 值由内插法决定。也可由试验实测的垂直变形及水平变形计算实际的 值,但计算的 值必须在0.2~0.5范围内。

3)采用的圆柱体试件应符合下列要求:

1)最大粒径不超过26.5mm(圆孔筛30mm)时,用马歇尔标准击实法成型的直径为 101.6mm±0.25mm试件,高为63.5mm±1.3mm

2)从轮碾机成型的板块试件或从道路现场钻取直径 100mm±2mm 150mm±2.5mm,高为40mm±5mm的圆柱体试件。

劈裂试验使用的泊松比μ   1

试验温度(℃)

10

15

20

25

30

泊松比μ值

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

 

2、仪具与材料

1)试验机:能保持规定的加载速率及试验温度的材料试验机,当采用50mm/min的加载速率时,也可采用具有相当传感器的自动马歇尔试验仪代替。但均必须配置有荷载及试件变形的测定记录装置。荷载由传感器测定,应满足最大测定荷载不超过其量程的80%且不小于其量程的20%的要求,一般宜采用40kN60kN传感器,测定精密度为10N

2)位移传感器可采用LVDT或电测百分表:水平变形宜用非接触式位移传感器测定,其量程应大于预计最大变形的1.2倍,通常不小于5mm,测定垂直变形精密度不低于0.01mm,测定水平变形的精密度不低于0.005mm

3)数据采集系统或X-Y记录仪:能自动采集传感器及位移计的电测信号,在数据采集系统中储存或在X-Y记录仪上绘制荷载与跨中挠度曲线。

4)恒温水槽或冰箱、烘箱:用于试件保温,温度范围能满足试验要求,控温程度±0.5。当试验温度低于0时,恒温水槽可采用1:1的甲醇水溶液或防冻液作冷媒介质。恒温水槽中的液体应能循环回流。

5)压条:如图l所示,上下各一根,试件直径为100mm±2mm101.6mm±0.25mm时,压条宽度为12.7mm,内侧曲率半径50.8mm,试件直径为150mm±2.5mm时,压条宽度为19mm,内侧曲率半径75mm,压条两端均应磨圆。

6)劈裂试验夹具:下压条固定在夹具上,上压条可上下自由活动。

7)其它:卡尺、天平、记录纸、胶皮手套等。

3、方法与步骤

1)准备工作

1)根据规定制作圆柱体试件,并测定试件的直径及高度,准确至0.1mm。在试件两侧通过圆心画上对称的十字标记。

2)测定试件的密度、空隙率等各项物理指标。

3)使恒温水槽达到预定的试验温度±0.5。将试件浸入恒温水槽的水或冷媒中,不少于1.5h。当为恒温空气浴时不少于6h,直至试件内部温度达到要求的试验温度±0.5为止,保温时试件之间的距离不少于10mm

4)将试验机环境保温箱达到要求的试验温度,当加载速率等于或大于50mm/min时,也可不用环境保温箱。

2)试验步骤

1)从恒温水槽中取出试件,迅速置于试验台的夹具中安放稳定,其上下均安放有圆弧形压条,与侧面的十字画线对准,上下压条应居中、平行。

2)迅速安装试件变形测定装置,水平变形测定装置应对准水平轴线并位于中央位置,垂直变形的支座与下支座固定,上端支于上支座上。

3)将记录仪与荷载及位移传感器连接,选择好适宜的量程开关及记录速度,当以压力机压头的位移作为垂直变形时,宜采用50mm/min加载,记录仪走纸速度根据温度高低可采用500mm/min5000mm/min

4)开动试验机,使压头与上下压条接触,荷载不超过30N,迅速调整好数据采集系统或X-Y记录仪到零点位置。

5)开动数据采集系统或记录仪,同时启动试验机,以规定的加载速率向试件加载劈裂至破坏,记录仪记录荷载及水平变形(或垂直位移)。当试验机无环境保温箱时,自恒温槽中取出试件至试验结束的时间应不超过45s。记录的荷载-变形曲线如图2所示。

4、结果计算

1)将图2中的荷载-变形曲线的直线段按图示方法延长与横坐标相交作为曲线的原点,由图中量取峰值时的最大荷载PT及最大变形(YTXT)

当试件直径为100mm±2.0mm、压条宽度为12.7mm及试件直径为150.0mm±2.5mm、压条宽度为19.0mm时,劈裂抗拉强度RT分别按式(1)(2)计算,泊松比μ、破坏拉伸应变εT及破坏劲度模量ST按式(3)(4)(5)计算。

                        (1)

                         (2)

     (3)

     (4)

              (5)

式中: —— 劈裂抗拉强度,MPa

    ——破坏拉伸应变;

    ——破坏劲度模量,MPa

   ——泊松比;

——试验荷载的最大值,N

——试件高度,mm

——试件垂直变形与水平变形的比值( )

——试件相应于最大破坏荷载时的垂直方向总变形,mm

——按图2的方法量取的相应于最大破坏荷载时的水平方向总变形,mm。当试验仅测定垂直方向变形 或由实测的 计算的  值大于0.5或小于0.2时,水平变形( )可由表1规定的泊松比( )按式(6)求算。

   (6)

2)需要计算加载过程中任一加载时刻的应力、应变、劲度模量的方法同上,只需读取该时刻的荷载及变形代替上式的最大荷载及破坏变形即可。