公路沥青和沥青混合料

第八章沥青和沥青混合料试验检测技术第八章沥青和沥青混合料试验检测技术 第一节第一节 沥青的技术性质和技术标准沥青的技术性质和技术标准 沥青命名和分类如下 沥青命名和分类如下 按其在自然界中 获得的方式 将沥青分为地沥青和焦油 沥青两大类地沥青 由天然产状或石油 精致加工得到的沥青材料 按其产源又 可分为天然沥青和石油沥青 道路工程 以石油沥青为主 常用的有粘稠石油沥 青 液体石油沥青 改性石油沥青和乳 化石油沥青粘稠石油沥青按针入度大小 分为 30 50 70 90 110 130 160 号 7 个标号 每个标号又按气候分区对 沥青各项技术指标规定了指标植 同时 按针入度指数 软化点 延度 含蜡量 等指标又将粘稠石油沥青分为 A B C3 个等级液体石油沥青是指针入度大于 300 的沥青 根据凝固速度分为慢凝 中 凝和快凝乳化沥青是将粘稠沥青加热至 流态 经机械力作用 形成微粒分散在乳 化剂 1 稳定剂的水中 由于乳化剂 稳定剂的作 用而形成均匀稳定的乳状液 改性沥青 沥青与一种或数种改性剂通过适宜的加 工工艺加工成的混合物称为改性沥青 一 石油沥青的技术性质一 石油沥青的技术性质 1 粘滞性 沥青是一种典型的感温性 材料 不同温度下表示出不同的粘滞性 针入度 是在规定的温度 25 条件下 以规定质量 100g 的标准针 经过规定时间 5s 贯入沥青试样的深 度 以 0 1 计 计作 P25 100g 5s 针入度值愈大 表示沥青愈软 是测定 沥青稠度的一种指标 稠度高的沥青 其粘度也就愈高 还用于沥青标号的划 分 软化点 测定采用环球法 在规定的 加热升温速度 5 min 和环境下加 热 沥青下垂至规定距离 此时的温度 就是软化点 沥青越粘稠 其软化点越高 因此软化点是表示沥青热稳定性的指标 2 2 沥青延性 是指当其受到外力的拉伸 作用时 所能承受的塑性变形的总能力 是表示沥青内部凝聚力 内聚力的一 种量度 是表示沥青塑性或变形能力的 指标 沥青的延度越大 其抗变形能力 越强 温度为 15 拉伸速度一般为 5 min 3 3 沥青感温性 在不同温度下 沥青 粘度随温度的改变而产生一定的改变 呈现出明显的状态变化 这种随温度的 改变产生粘度变化的特点 称为沥青的 感温性 用针入度指数来表示 针入度 指数愈大 表明沥青对温度的敏感性愈 小 反之 则愈大 一般宜选用 PI 为 1 1 的沥青作为路用沥青 4 粘附性 粗的集料采用沸煮法 细 的集料采用水浸法 对附着性等级的评 定 优 差对应于 改善粘附性的三个方法 用石灰水裹 覆集料 用水灰 或水泥 替代一部 分矿粉 不超过总量的 2 优先选 择方法 用抗剥落剂 二 沥青适用的气候分区二 沥青适用的气候分区 级区划 1 高温炎热 2 3 4 温度凉爽 级区划 1 冬季寒冷 2 3 4 冬季温暖 级区划 1 降雨量 多 2 3 4 降雨量少 数字越少 说明考验越高 严格 3 的要求不高 三 沥青混合料的技术性质和技术标准三 沥青混合料的技术性质和技术标准 1 分类 按级配划分 连续级配 AC 沥青砼 间断级配 SMA 开 级配 AM 沥青碎石 按空隙率划分 密实式沥青混合料 用 AC 表示 将 剩余空隙率在 3 6 范围之间的称为 AC 型沥青砼 而将剩余空隙率在 4 10 范围之间的称为 AC 型沥青砼 连续半开级配沥青混合料 剩余空隙 率在 10 4 范围之间的称为沥青碎石 开级配沥 青混合料 剩余空隙率大于 15 为排 水式沥青磨耗层混合料 以 OGFC 表示 按矿料的最大粒径分类 特粗式沥 青混合料 矿料的最大粒径为 粗粒 式沥青混合料 矿料的最大粒径为 26 5 和 31 5 中粒式沥青混合料 矿料的最大粒径为 16 和 19 细粒式沥青混合料 矿料的最大粒径为 13 2 和 16 砂粒式沥青混合料 矿料的最大粒径为 4 75 四 沥青混合料的技术指标 稳定度 流值 空隙率 饱和度 残留稳定度 车辙指标 5 沥青 等级 适用范围 A 级 沥青 各个等级公路 适用任何 场合和层次 B 级 沥青 1 高速公路 一级公路 沥青层上 80 100cm 以下的 层次 二级二级以下公路 的各个层次 2 用作改性 沥青 乳化沥青 改性乳 化沥青 稀释沥青的基质 沥青 C 级三级三级以下公路的各个 沥青层次 空隙率大小对混合料性能的影响空隙率大小对混合料性能的影响 6 空隙率是影响沥青混合料的重要因素 沥青混合料中的空隙率小 环境中易造 成老化的因素 所以从沥青混合料耐久 性考虑 沥青混合料空隙率尽可能小一 些 但沥青混合料中还必须留有一定空 隙 以备夏季沥青材料的膨胀变形之用 成型马歇尔试件温度控制要求成型马歇尔试件温度控制要求 1 将各个规格的矿料置 105 5 的烘 箱中烘干至恒重 2 将混合料置烘箱中 预热 采用石油沥青 163 度 采用改性 沥青 180 度 3 将沥青加热至 175 度以内 4 套箱及击实底座置 100 度烘箱中加热 1h 确定一个标准马歇尔试件拌和物用 量计算方法 1 按确定的矿质混合料级配 类型 通过筛分确定各种规格集料所占 比例 2 一个马歇尔试件矿料总量一般 为 1200g 左右 根据各 种规格的一个 标准马歇尔试件各种规格集料的用量及 集料所占比例 计算某沥青用量 3 根 据级配填料所占比例 确定填料用量 4 沥青根据确定的油石比 计算用量 第二节第二节 沥青材料试验检测方法沥青材料试验检测方法 一 沥青试样的制备方法一 沥青试样的制备方法 一 适用范围 本方法是适用于粘稠 石油沥青 煤沥青等需要加热后才能进 7 行试验的沥青试样 常规测定油量宜不 少于 600g 二 仪具材料 烘箱 加 热炉具 石棉垫 滤筛 沥青盛样器皿 乳化剂 烧杯 1000mL 温度计 天 平 玻璃棒 溶剂 洗油 棉纱等 三 方法步骤 热沥青试样制备 1 将 装有试样的盛样器带盖放入恒温烘箱中 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 当石油沥青试样中含有水分时 烘 箱温度 80 左右 加热至沥青全部熔化 后供脱水用 对取来的沥青试样加热脱 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 温度不大于 100 2 将盛样 器中的热沥青通过 0 6cm 的滤筛过滤 不等冷却立即一次灌入各 项试验模具中 试样如冷却后可加热 但不可超过 2 次 以防止老化影响试验 结果 不得重复使用 8 二 沥青针入度试验 二 沥青针入度试验 T T 0604 20000604 2000 一 适用范围 本方法适用于测定道路 石油沥青 改性沥青 液体石油沥青蒸 馏 乳化沥青蒸发后的残留物的针入度 二 仪具材料 针入度仪 盛样皿 恒 温水槽 平底玻璃皿 温度计 石棉网 等 三 方法步骤 准备工作 1 按规程制备试样 2 按试 验要求将恒温水槽调节到要求的试验温 度一般为 25 0 1 重交通 或 15 0 1 中 轻交通 保持稳定 3 将预先制备好的试样在 15 30 室 温中冷却 时间为 1 1 5h 小盛样皿 或 1 5 2h 大盛样皿 然后移入保持 规定试验温度 25 0 1 重交通 或 15 0 1 中 轻交通 恒温水槽中保 温 1 1 5h 小盛样皿 1 5 2h 大盛样皿 4 调整针入度仪使之水平 测量试针 及试杆重量为 2 5g 0 05g 9 试验步骤 1 从恒温水槽中取出盛样皿 并移入水温在 25 15 0 1 的平底 玻璃皿中的山脚架上 试样表面以上的 水深度不得少于 10mm 2 将玻璃皿置于 针入度仪的平台上 慢慢放下针连杆 使 针尖恰好于试样表面接触 用反光镜或 灯光反射观察 使拉杆与针连杆端轻轻 接触 使刻度盘指示为零 3 开动秒表 在 指针正指 5 秒的瞬间 标准针自动下落 贯入试样并拉下刻度盘拉杆与连杆接触 读 取读数 准确至 0 5mm 精确 0 1mm 4 同 一试样平行做 3 次 各测点之间与盛样 皿边缘的距离不应少于 10mm 每次试针 贯入时 注意更换或擦拭干净 5 注意 每次测得数值结果是否超差 应满足 针入度 0 1mm 允许差值 0 1mm 0 49 2 50 149 4 150 249 12 250 500 20 10 注意事项 注意事项 1 针入度试验属于条件性试 验 试验时应严格控制试验条件 试样应 在 250C 0 10C 水中恒温 标准针应进 行检定 针与连杆的质量要满足误差要 求 2 测试时 标准针与式样表面的接触是 本实验的难点 最好的方法是观察倒影 使针尖恰好与式样表面接触 3 沥青式 样注入式样皿时 式样表面不应留有气 泡 若有气泡 可用明火将其消除 以 免影响结果的正确性 4 试验结果的精 密度和允许差必须符合要求 否则无效 三 沥青延度试验 三 沥青延度试验 T T 0605 0605 1993 1993 目的与范围 1 测定道路石油沥青 液 体沥青蒸馏残留物 乳化沥青蒸发残留 物等材料的延度 2 沥青延度的试验温度 与拉伸率可根据要求采用 通常采用试 验温度 250C 150C 100C 或 50C 拉伸 速度 5cm min 0 25cm min 当低温采用 1cm min 0 05cm min 应在报告中注明 11 二二 仪具与材料 仪具与材料 延度仪 试模 试模 底板 恒温水槽 温度计 隔离剂 甘 油与滑石粉质量比为 2 1 平刮刀 石棉网 三 方法与步骤 三 方法与步骤 12 准备工作准备工作 1 将隔离剂拌合均匀 涂于 清洁干燥的试模底板和两个侧模的内侧 表面 并将试模在试摸底板上装妥 2 将 事先准备好的试样仔细自试模的一端至 另一端往返数次缓缓注入 最后略高出 试模 灌模式应注意勿使气泡混入 3 将 试件在室温冷却 30 40min 然后置于在 15 重交通 0 1 或 25 中 轻交 通 0 1 的恒温水槽中 保持 30min 后取出 用热的刮刀除去高出试模的沥 青 刮时应从中间向两端 使沥青面 与试模面齐平并保持平滑 将试模连同 底板再浸入恒温水槽中 1 1 5h 保温 4 检 查延度仪伸缩速度 5cm min 0 25 cm min 滑动板使指针正对标尺 0 点 注意水温保持 15 重交通 0 1 或 25 中 轻交通 0 1 试验步骤试验步骤 1 将试样移入延度仪的水槽 中 然后将试模取下将试模两端的孔分 别套在滑板及槽固定板的金属柱上 并 取下侧模 水面距试件表面应不小于 25mm 2 开动延度仪 并注意观察试件 延伸情况 注意此时水槽中的水温保持 不变 水面不可晃动 停止循环和水流 如发现沥青丝浮于水面或沉入槽底应 加入酒精或食盐 调整水的密度 3 试件拉断时 读取指针所示读书 以厘 米表示 注意事项 注意事项 隔离剂的稀稠配置要适当 以免地板或侧模内侧粘上沥青 在刮模 时 刮刀温度不宜过高 以免沥青老化 刮平时用力不能过大 以免将式样底部 拉变形 应靠热刀将多余的沥青溶解后 拿掉 拉伸过程中 水面不能受任何扰 13 动 在低头观察时 防止呼吸气流扰动 式样当拉伸的沥青细丝出现上浮或下沉 时 应重新成型式样 加盐或酒精调整 水的密度后重新实验 四 沥青软化点试验 四 沥青软化点试验 T T 0606 20000606 2000 一一 目的与范围目的与范围 本方法测定道路石油沥 青 煤沥青的软化点 液体石油沥青经 蒸馏或乳化沥青破乳蒸发后残留物等材 料的软化点二二 仪具与材料 仪具与材料 软化点试 验仪 电冰箱 耐热玻璃烧杯 温度计 环夹 电热炉 应采用带有震荡搅拌器 的加热电炉防止气泡的产生 恒温水槽 平直刮刀 隔离剂 甘油与滑石粉质量 比为 2 1 石棉网 三 方法与步骤 三 方法与步骤 准备工作 准备工作 1 将试样环置于涂有甘 油滑石粉隔离剂的试样底板上 按规程 的规定方法将准备好的沥青试样徐徐注 入试样环内至略高出环面为止 2 试 样 14 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 使与环面齐平 15 试验步骤 试样软化点在试验步骤 试样软化点在 80800 0C C 以下者 以下者 1 将装有试样的试样环连同试样 底板置于 50C 0 50C 水的恒温水槽中至 少 15min 同时将金属支架 钢球 钢 球定位环等亦置欲相同水槽中 2 烧 杯内注入新煮沸并冷却至 50C 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 50C 0 50C 环架上任何部分不得附有 气泡 将 0 0C 800C 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 使环中水温在 30min 内调 节至维持每分钟上升 50C 0 50C 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 50C 试样软化点在试样软化点在 80800 0C C 以上者 以上者 1 将装有试 样试样环连同试样底板置于装有 320C 10C 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 320C 的甘油其液面略低与立杆上的深度 标记 3 从恒温水槽中取出装有试样 的试样环 按上述 1 的方法进行测 定 准确至 10C 报告 报告 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 16 求时 取其平均值作为试验结果 精确 至 0 50C 精度或允许差 精度或允许差 当软化点小于 80 时 重复性试验的允许差为 1 复现 性试验的允许差为 4 当软化点等于 或大与于 80 时 重复性试验的允许差 为 2 复现性试验的允许差为 8 注意事项 注意事项 1 对粘稠沥青 起始温 度对试验结果几乎无影响 一般小于平 行误差 而且沥青越粘稠 影响越小 因此 起始温度是次要影响因素 2 对同 一沥青试样 升温速度快 测得的软化 点偏高 相反则偏低 因此升温速度是 主要影响因素 必须严格控制升温速度 3 钢球必须严格居中 装试膜的承板不 水平 或试膜未装正 或定位环没套正 都可能造成钢球偏心 钢球偏心对试验 结果影响很大 严重时 一个式样已经 下来 一个还没动静 17 五 沥青闪点与燃点试验五 沥青闪点与燃点试验 T T 0644 0644 1993 1993 一 目的与范围 一 目的与范围 本方法是用于克利 夫开口杯 COC 测定粘稠石油沥青 煤沥青及闪点在 79 以上的液体石油沥 青材料的闪点和燃点 以评定施工安全 性时使用 二 仪具与材料 二 仪具与材料 克利夫 开口杯式闪点仪 防风屏 加热源附有 调节器电炉 三 方法与步骤 三 方法与步骤 18 准备工作准备工作 1 将试样杯用溶液洗净 烘 干置于支架上 将加热板放在可调电炉 上接好电源 2 安装温度计 垂直插入 试杯重 温度计水银球距杯底约 6 5mm 位置在与点火器相对一侧具备边缘约 16mm 处 3 将事先准备好的试样注入试 样杯中至标线处 杯其它部位不沾有沥 青 4 全部装置应置于室内光线较暗且无 显著空气流通的地方 并用防风屏三面 围护 5 将点火器转向一侧 试验点火 调节火苗在成标准球的形状 直径 4mmm 0 8mmm 试焰 试验步骤试验步骤 1 开始加热试样 升温速度 14 min 17 min 在预期闪点前 28 时 调节加热升温速度控制在 5 5 min 0 5 min 2 试样温度达 到预期闪点 28 时开始 每隔 2 将点 火器的试焰沿试验杯口中心以 150mm 半 径作弧水平扫过一次 绕一周时间为 1s 3 当试样液面上最初出现一瞬即灭 的蓝色火焰 立即读温度计读数 为试 样的闪点 4 继续加热 保持试样升温速 度 并按上速操作要求点火器点火试验 5 当试样接触火焰立即着火 并继续燃 烧不少于 5s 时 停止加热 并读温度 计读数作为试样的燃点 6 平行做两次 两次结果的差值不超过重复性试验允许 差 8 时 取平均值的整数为试验结果 7 精密度 重复性试验的允许误差为 闪点 8 燃点 8 复现性试验的允 许误差为 闪点 16 燃点 14 19 六 沥青与粗集料的粘附性试验 六 沥青与粗集料的粘附性试验 T T 0166 20000166 2000 水煮法 水煮法 一 目的与范围 一 目的与范围 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 二 仪具与材料 二 仪具与材料 天平 恒温水槽 拌合用小型容器 烧杯 试验架 细线 铁丝网 标准筛 烘箱 电炉 玻璃板 三 方法与步骤 三 方法与步骤 1 取粒径 13 2mm 19mm 形状近立方体的 规则集料 5 个 用水洗净 放入烘箱内 在 105 1 的温度下 烘干 1h 2 用大烧杯盛水 并置加热炉的石棉网上 煮沸 3 将试样浸入预先加热好的沥青 石油沥青 130 150 煤沥青 100 110 中 45s 使集料完全为沥 青膜所裹覆后 轻轻拿出 4 将粒料逐 个悬挂于试验架上 冷却 15min 5 冷 却后 浸入煮沸的烧杯中央 水保持微 沸 浸煮 20 3min 将集料从水中取出 观察矿料上 沥青剥落情况 按下表评定粘附等级 第三节第三节 沥青混合料配合比设计方法沥青混合料配合比设计方法 热拌沥青混合料配合比设计采用 马歇尔稳定度法 该法是首先按配合比 设计拌制沥青混合料 然后制成规定尺 寸试件 试件经 12h 测定其物理指标 包括表观密度 空隙率 沥青饱和度 矿料间隙率等 然后测定稳定度和流 值 在必要时 还要进行动稳定度校核 一 沥青混合料配合比设计方法一 沥青混合料配合比设计方法 沥青混合料配合比设计包括目标配 合比设计 生产配合比设计和生产配合 比验证等三个阶段 通过配合比设计决 定沥青混合料的材料品种 矿料级配及 沥青用量 1 材料准备 21 2 矿质混合料的配合比组成设计 1 确定沥青混合料类型 沥青混合料类型根据道路等级 路面类型 所处的结构层位选定 2 确定矿料的最大粒径 各国对沥青混合料的最大粒径 D 同路面结构层最小厚度的关系均 有规定 建议结构层厚度与最大粒径口 之比应控制在 h D 2 3 确定矿质混合料的级配范 围 根据已确定的沥青混合料类型 查阅规范推荐的矿质混合料级配范围 4 矿质混合料配合比例计算 组成材料的原始数据测定 根 据现场取样 对粗集料 细集料和矿粉 进行筛析试验 按筛析结果分别绘出各 组成材料的筛分曲线 计算组成材料的配合比 根据 各组成材料的筛析试验资料 采用图解 法或电算法 计算符合要求级配范围的 各组成材料用量比例 22 调整配合比 计算得的合成级配应根 据下列要求作必要的配合比调整 3 通过马歇尔试验确定沥青混合料的最 佳沥青用量 沥青混合料的最佳沥青用量可以通过各 种理论计算的方法求得 采用试验方法 确定沥青最佳用量目前最常用的方法有 维姆法和马歇尔法 确定沥青最佳用量按下列步骤 确定沥青最佳用量按下列步骤 1 制备试样 1 按确定的矿质混合料配合比计算 各种矿质材料的用量 2 根据相关材料推荐的沥青用量范 围 或经验的沥青用量范围 估计适 宜的沥青用量 或油石比 2 测定物理 力学指标 以估计沥青用量为中值 以 0 5 间隔 上下变化沥青用量制备马歇尔试件不少 于 5 组 23 然后在规定的试验温度及试验时间内用 马歇示仪测定稳定度和流值 同时计算 空隙率 饱和度及矿料间隙率 3 马歇尔试验结果分析 24 1 绘制沥青用量与物理力学指标关 系图 以沥青用量为横坐标 以视密度 空隙率 饱和度 稳定度 流值为纵坐 标 将试验结果绘制成沥青用量与各项 指标的关系曲线 2 求取相应于稳定度最大值 的沥青用量 a1 相应于密度最大的沥青 用量 a2 以及相应千规定空隙率范围中 值筋青用量 a3 求取三者平均值作为最 佳沥青用量的初始值 OAC1 3 求出各项指标符合沥青混 合料技术标准的沥青用量范围 OACmin OACmax 其中值为 OAC2 4 根据 OAC1 和 OAC2 综合确 定沥青最佳用量 OAC1 按最佳沥青 用量的初始值 OAC1 在图中求取相应的 各项指标值 检查其是否符合规定的马 歇尔设计配合比技术指标 密度试验密度试验 沥青密度或相对密度与沥青道路 性能无直接关系 它基本上是原油先天 决定的指标 炼油工艺基本上无法改变 沥青的密度 测定密度的目的有两个 一是沥青贮存期间体积与质量换算用 另一个是计算沥青混合料最大理论密度 供配合比设计所用 由于密度是有用的 指标 但不是沥青性能指标 因此在规 定中无限定值 1 目的和适用范围 1 沥青的密度是试样在规定温度下 单位体积所具有的质量 以 t m3 或 g cm3 表示 非经注明 规定温度为 15 2 沥青的相对密度是指在规定温度 下 沥青质量与同体积的水质量之比值 25 非经注明 沥青与水的相对密度是指 25 相同温度下的相对密度 3 本方法适用于利用比重瓶 测定各种沥青材料的密度与相对密度 本方法可以测定密度 15 换算得 相对密度 25 25 也可以测定相 对密度 25 25 换算求取密度 15 2 仪具与材料 本试验需要下列仪具与材料 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 以便由孔中排除空气 比重瓶的容 积为 20 30mL 质量不超过 40g 2 恒 温水浴 能保持恒定于测试温度 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 6mm 2 36mm 各一个 6 温度计 0 50 分度 0 1 7 烧杯 600 800mL 8 真空干燥 器 9 洗液 玻璃仪器清洗 26 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 或洗涤灵 12 其他 软布 滤纸等 27 3 方法与步骤 1 准备工作 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 m1 准确至 1mg 2 将盛有新 煮沸并冷却的蒸馏水的烧杯浸入恒温水 浴中一同保温 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 3 使恒温水浴及烧杯中的蒸馏水 达至规定的试验温度土 0 1 2 比重瓶水值的测定步骤 1 将比重瓶及瓶塞放人恒温水浴中 烧杯底浸没水中的深度应不少于 100mm 烧杯口露出水面 并用夹具将 其固牢 2 待烧杯中水温再次达至规定温度 并保温 30min 后 将瓶塞塞人瓶口 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 3 将烧杯 从水浴中取出 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 m2 准确至 1mg 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 4 以 m2 m1 作为 试验温度时比重瓶的水值 3 液体沥青试样的试验步骤 1 将试样过筛 0 6mm 后注入干燥 比重瓶中至满 注意不要混人气泡 2 将盛有试样的比重瓶及瓶塞移人 恒温水浴 测定温度土 0 1 内盛有 水的烧杯中 水面应在瓶口下约 40mm 注意勿使水浸人瓶内 3 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 28 净孔口挤出的试样 并注意保持孔中充 满试样 4 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 m3 准确至 1mg 4 粘稠沥青试样的试验步骤 1 将准备好的沥青试样 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 并防止混人 气泡 2 取出盛有试样的比重瓶 移 人干燥器中 在室温下冷却不少于 1h 连同瓶塞称其质量 m4 准确至 1mg 3 从水浴中取出盛有蒸馏水的 烧杯 将蒸馏水注入比重瓶 再放入烧 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 29 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 此时应注意不得带人 气泡 4 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 m5 准确至 1mg 30 5 固体沥青试样的试验步骤 1 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 2 将 50 100g 试样打碎 过 0 6mm 及 2 36mm 筛 取 0 6 2 36mm 的粉碎试样不少于 5g 放人清洁 干燥 的比重瓶中 塞紧瓶塞后称其质量 m6 准确至 1mg 3 取下瓶塞 将恒温水浴内烧杯中 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 如 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 4 取下瓶塞 将 盛有试样和蒸馏水的比重瓶置真空干燥 箱 器 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 直至元气泡为止 注 抽真空不宜过快 防止样品带出比 重瓶 5 将保温烧杯中的蒸馏水再注 入比重瓶中至满 轻轻地塞好瓶塞 再 将带塞的比重瓶放人盛有蒸馏水的烧杯 中 并塞紧瓶塞 6 将有比重瓶的盛 水烧杯再置恒温水浴 试验温度士 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 m7 准确至 1mg 4 计算 1 计算试验温度卞液体沥青试样的 密度或相对密度 2 计算试验温度下 粘稠沥青试样的密度或相对密度 3 计算试验温度下固体 31 沥青试样的密度或相对密度 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 复性试验精度的允许差为 0 003g cm3 再现性试验精度的允许差为 0 007g cm3 2 对固体沥青 重复性 试验精度的允许差为 0 01g cm3 再现 性试验精度的允许差为 0 02g cm3 3 相对密度的精密度要 求与密度相同 无单位 含蜡量试验含蜡量试验 石油沥青中的蜡含量测定是个比较复杂 的问题 它是以蒸馏法馏出油分后 在规定的溶剂及低温下结晶析出的蜡含 32 量 以质量百分比表示 国外测定沥青 蜡含量方法很多 如各种蒸馏法 硫酸 法 组成分析等 而用于析出蜡的溶剂 也不同 如乙醚 乙醇 苯 甲乙酮 甲 醇 丙酮 丙烷 丁烷等 所以根据使用 不同的测定方法及不同的冷冻溶剂 沥 青的蜡含量也不相同 这实际上牵涉到 对蜡含量的定义 蜡含量是一个非常重 要的指标 它对我国采用石蜡原油炼制 的沥青尤为重要 直接影响到沥青产品 的质量 所以我国在高等级道路用石油 沥脊技术要求中已列入蜡含量指标 1 目的和适用范围 1 本方法规定了 用裂解蒸馏法在规定条件下 测定道路 石油沥青中的蜡含量 以质量百分率表 示 非经注明 冷却结晶的温度为 20 2 本方法适用于测定道路石油 沥青的蜡含量 2 仪具与材料 33 本试验需要下列仪具与材料 1 冷 凝管蒸馏瓶 耐热玻璃制成 2 冷却 过滤装置 玻璃制 由吸滤瓶 砂芯过 滤漏斗 试样冷却筒 塞子及冷浴等组 成 过滤漏斗 P16 的孔径系数为 10 16 m 3 立式高温电炉 电热套或 燃气炉 4 天平 感量不大于 1mg 及 不大于 0 1g 各一个 5 温度计 30 至 60 分度 0 5 6 锥形 烧瓶 150mL 或 250mL 数个 7 水 流泵或真空泵 8 乙醚 乙醇 化学 纯 9 石油醚经硅胶脱芳烃 60 90 化学纯 10 工业酒精及干 冰 固体 CO2 11 冰块 12 其他 烘箱 恒温水浴 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 34 2 将 150mL 或 250mL 锥形瓶洗净 烘干 编号后 称其质量 准确至 1mg 然后置干燥器中备用 3 将冷 却装置各部洗净 干燥 其中砂芯过滤 漏斗用洗液浸泡后蒸馏水洗至中性 然 后干燥备用 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 土 10 6 在烧杯内 备好冰水 2 试验步骤 1 在蒸馏瓶中称取沥青试样质量 mb 为 50 1 g 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 10 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 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 35 36 或燃气炉火焰大小 使从加热开始起 5 8min 内开始初馏 支管端口流出第一 滴馏分 其后以每秒两滴 4 5mL min 的流出速度继续蒸馏至无溜出 油为止 然后在 1min 内将蒸馏瓶底烧 红 即瓶内蒸馏残留物焦化 全部蒸 馏过程必须在 25min 内完成 蒸馏后支 管中残留的馏出油应流入接受器中 4 将盛有馏出油的锥形瓶从冰水中 取出 拭干瓶外水分 在室温下冷却称 其质量 得到馏出油总质量 m1 准 确至 0 05g 5 将锥形瓶中的馏出油 加热熔化 并搅拌均匀 加热时温度不 要太高 避免有蒸发损失 然后将熔化 的馏出油注入另一己知质量的锥形瓶 250mL 中 称取用于脱蜡的馏出油 质量 m2 准确至 1mg 其数量需使其 冷冻过滤后能得到 0 05 0 1g 蜡 但取 样量不得超过 10g 6 将冷却过滤装 置装妥 并将吸滤瓶支管用橡胶管与水 流泵 或真空泵 及 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 醇 高约 70mm 以上 以便 向冷浴内加干冰不致溅人试样冷却筒内 用适当工具搅拌冷液 使之保持温度 20 土 0 5 也可取低温水槽作 冷浴 此时冷液可采用 l 1 甲醇水溶 液 低温水槽应能自动控温到 20 土 0 5 7 将盛有馏出油的锥 形瓶注入 10mL 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 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 冷却几 使蜡充 分结晶析出 8 预先在另一锥形瓶或 试管 50mL 中量取 50nIL 乙醚一乙醇 1 1 混合液 使其冷却至 20 至少 恒冷 15min 以后再使 37 用 9 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 10 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 抽滤至元液体滴落 然后小 心地关闭水流泵 或真空泵 使压力 计恢复常压 再将已冷却的乙醚一乙醇 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 11 从冷浴中取出试样冷却过滤装置 取下吸滤瓶 将其中溶液倾人一回收瓶 中 吸滤瓶也用乙醚一乙醇混合液中洗 3 次 每次用 10 15mL 洗液倒人回收 瓶中 12 将试样冷却筒 塞子及吸滤瓶重 38 新装妥 再将 30mL 已预热至 50 6O 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 13 将吸滤瓶中蜡溶液倾人已称质量 的锥形瓶中 并用常温石油醚分三次清 洗吸滤瓶 每次用量 10 15mL 洗液倒 人锥形瓶的蜡溶液中 14 将盛有蜡 溶液的锥形瓶放在适宜的热源上 囫收 溶剂或使溶剂蒸发净尽 然后将锥形瓶 置温度为 105 土 5 烘箱中除去石油 醚 然后放入真空干燥箱 105 土 5 残压 21 35kPa 中 1h 再置干燥器中 冷却 1h 后称其质量 得到析出蜡的质 量 m3 准确至 0 1mg 3 同一沥青试样蒸馏后 从馏出油中 取 3 个试样进行试验 39 4 计算 1 计算沥青试样的蜡含量 2 在方格纸上以得到蜡的质量 g 为横轴 蜡的质量百分率为纵轴 求出 其关系直线 然后按内推法求出蜡的质 量为 0 075g 一时的蜡的质量百分率 3 个试样平行试验结果最大值与最小值之 差符合重复性试验精度要求时 取其平 均值作为蜡含量结果 取小数点 注 关系直线的方向系数只取正值 有 两条直线时 取内插值的平均值 5 精密度或允许差 蜡含量测定时重复性或再现性试验精度 的允许差应符合下列要求 蜡含量 重复性 再现性 0 0 1 0 0 1 0 3 1 0 3 0 0 3 1 0 3 0 0 5 1 5 二 沥青混合料马歇尔稳定度试验方二 沥青混合料马歇尔稳定度试验方 法法 1 概述 沥青混合料稳定度试验是将沥 40 青混合料制成直径 101 6mm 高 63 5mm 的圆柱形试件 在稳定度仪上测定其稳 定度和流值 以这两项指标来表征其高 温时的抗变形能力 2 试验仪具 沥青混合料马歇尔试验仪 恒温水槽 真空饱水容器 烘箱 天平 温度计 卡尺或试件高度测定器 棉纱 黄油 3 试验方法 1 用卡尺 或试件高度测定器 测量 试件直径和高度 如试件高度不符合 63 5mm 1 3mm 要求或两侧高度差大于 2mm 时 此试件应作废 并按本节三的 方法测定试件的物理指标 2 将恒温 水槽 或烘箱 调节至要求的试验温度 对粘稠石油沥青混合料为 60 1 将试件置于已达规定温度和恒温水槽 或烘箱 中保温 30 40min 试件应垫 起 离容器底部不小于 5cm 3 马歇尔 试验 41 仪的上下压头放人水槽 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 4 将流值测定装置安装于导棒上 使导向 套管轻轻地压住上压头 同时将流值汁 读数调零 在上压头的球座上放妥钢球 并对准荷载测定装置 应力环或传感器 的压头 然后调整应力环中百分表对准 零或将荷重传感器的读数复位为零 5 启动加载设备 使试件承受荷载 加速速度为 50 5 mm min 当试验 荷载达到最大值的瞬间 取下流值计 同时读取应力环中百分表 或荷载传感 器 读数和流值计的流值读数 从恒温 水槽中取出试件至测出最大荷载值的时 间 不应超过 30s 42 6 试验结果和计算 7 试验结果报告 试验结果报告马歇尔稳定度 流值 马 歇尔模数以及试件尺寸 试件的密度 空隙率 沥青含量 沥青体积百分率 沥青饱和度 矿料间隙率等各项物理指 标 第四节 沥青混合料热稳定性试验检测第四节 沥青混合料热稳定性试验检测 方法方法 沥青混合料高温稳定性是指沥青混合料 夏季高温通常为 60 条件下 经车辆荷 载长期重复作用后 不产生车辙和波浪 等病害的性能 我国现行规范规定 对高速公路 一级 公路 城市快速路 主干路用沥青混合 料 还应通过车辙试验动稳定度指标检 验其抗车辙性能 一 沥青混合料车辙试验方法一 沥青混合料车辙试验方法 1 1 概述 概述 沥青混合料车辙试验是用一块 碾压成型的板块试件 通常尺寸为 300mm 43 x 300mm x 50mm 在规定温度条件 通 常为 60 下以一个轮压为 0 7MPa 的 实心橡胶轮胎在其上行走测量试件在变 形稳定期时 每增加 1mm 变形需要行走 的次数 即称为 动稳定度 以次 mm 表示 动稳定度是评价沥青混凝土路面高 稳定性的一个指标 也是沥青混合料配 合比设计时的一个辅助性检验指标 2 试验仪具 车辙试验机 试件台 试验轮 加载位置 试模 变 形测量装置 恒温室 台秤 3 试验方法 1 测定试验轮压强 应符合 0 7 0 05 MPa 将试件装于原试模 中 2 将试件连同试模一起 置于达 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 粘贴二个 热电偶温度计 控制试件温度稳定在 60 0 5 44 3 将试件连同试模置于车辙试验机 的试件台上 试验轮在试件的中央部位 其行走方向须与试件碾压方向一致 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 最 大变形达到 25mm 为止 试验时 记录 仪自动记录变形曲线及试件温度 45 4 结果计算 从曲线上读取 45min t1 及 60min t2 时的车辙变形 d1 及 d2 精 确至 0 01mm 如变形过大 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 15min 为 t1 此时的变形量为 d1 计 算沥青混合料试件的动稳定度 5 报告 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 定值大于 6000 次 mm 时 记作 6000 次 mm 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 6 精密度或允许差 重复性试验动稳定变异系数的允许值为 20 第五节第五节 沥青混合料水稳定性试验检测沥青混合料水稳定性试验检测 方法方法 一 沥青与矿料的粘附性试验方法一 沥青与矿料的粘附性试验方法 1 目的和适用范围 1 沥青与矿料粘附性试验是根据沥 青粘附在粗集料表面的薄膜在一定温度 下 受水的作用产生剥离的程度 以判 断沥青与集料表面的粘附性能 2 本方法适用于测定沥青与矿料的 粘 46 附性及评定集料的抗水剥离能力 根据 沥青混合料的最大集料粒径 对于大于 13 2mm 及小于 或等于 13 2mm 的集 料分别选用水煮法或水浸法进行试验 对同一种料源既有大于又有小于 13 2mm 不同粒径的集料时 取大于 13 2mm 水 煮法试验为标准 对细粒式沥青混合料 以水浸法试验为标准 2 适用于大于 13 2mm 粗集料的试验方 法 水煮法 1 试验步骤 将集料逐个用细线在 中部系牢 再置于 105 土 5 烘箱内 1h 准备沥青试样 逐个取出加热的 矿料颗粒用线提起 浸人预先加热的沥 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 下面垫一张废纸 使多余的沥青流 掉 并在室温 47 下冷却 15min 待集料颗粒冷却后 逐个用线提起 浸人盛有煮沸水的大烧 杯中央 调整加热炉 使烧杯中的水保 持微沸状态 但不允许有沸开的泡沫 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 评 定其粘附性等级 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 48 4 适用于小于 13 2mm 粗集料的试验 方法 水浸法 试验步骤 按四分法称取集料颗粒 9 5 13 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 5 0 2 g 的比 例称取沥青 准确至 0 1g 放人小型拌 和容器中 一起置人同一烘箱中加热 15min 将搪瓷盘中的集料倒人拌和 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 1 1 5min 使集料完全被沥青膜裹覆占然后 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 1h 将放有集料的玻璃板浸人温度为 80 2 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 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 由剥离面积百分率评定沥青与集料粘 附性的等级 第六节第六节 沥青混合料中沥青的含量测试沥青混合料中沥青的含量测试 方法方法 一 离心分离法 一 离心分离法 1 目的和适用范围 49 1 沥青混合料的沥青含量是沥青质 量在沥青混合料总质量中的比例 当采 用油石比时 它表示沥青质量与沥青混 合料中的矿料总质量的比例 均以质量 百分率表示 2 本方法适用于热拌热 铺沥青混合料路面施工时的沥青用量检 测 以评定拌和厂产品质量 此法也适 用于旧路调查时检测沥青混合料的沥青 用量 用此法抽提的沥青溶液可用于回 收沥青 以评定沥青的老化性质 2 仪具与材料 离心抽提议 圆环形滤 纸 回收瓶 压力过滤装置 天平 量 筒 电烘箱 三氯乙烯 碳酸铵饱和溶 液 小铲 金属盘 大烧杯等 3 方法与步骤 试验步骤 1 向装有试样的烧杯中注 入三氯乙烯溶剂 将其浸没 记录溶剂 角量浸泡 30min 用玻璃棒适当搅动混 合料 使沥青充分溶解 50 51 注 也可直接在离心分离器中浸泡 2 将混合料及溶液倒人离心分离器 用少量溶剂将烧杯及玻璃棒上的粘附物 全部洗入分离容器中 3 称取洁净 的圆环形滤纸质量 准确至 0 01g 注 意 滤纸不宜多次反复使用 有破损者 不能使用 有石粉粘附时应用毛刷清除 干净 4 将滤纸垫在分离器边缘上 加益紧固 在分离器出口处放上回收瓶 上口应注意密封 防止流出液成雾状散 失 5 开动离心机 转速逐渐增至 3000r min 沥青溶液通过排出口注人 回收瓶中 待流出停止后停机 6 从 上盖的孔中加入新溶剂 数量相同 稍 停 3 5min 后 重复上述操作 如此数 次直至流出的抽提液成清彻的淡黄色为 止 7 卸下上盖 取下圆环形滤纸 在通风橱或室内空气中蒸发后放人 105 5 的烘箱中干燥 称取质量 其增重部分 m2 为矿粉的一部分 将容器中的集料仔细取出 在通凤橱或 室内空气中蒸发后放人 105 5 的 烘箱中烘干 一般需 4h 然后放人大 干燥器中冷却至室温 称取集料质量 m1 9 用压力过滤器过滤回收瓶中的沥 青溶液 由滤纸的增重购得出泄漏入滤 液中矿粉 如元压力过滤器时 也可用 燃烧法测定 10 用燃烧法测定抽提液中矿粉质量 的步骤如下 将回收瓶中的抽提液倒 人量筒中