测方法
第一节 沥青材料试验检测方法
根据中华人民共和国交通部行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程(JTJ052-
93)中道路用石油沥青技术要求(M0671-93),对于中轻交通量道路石油沥青,需检验针人度。延度、软化点、溶解度、闪点以及蒸发损失试验后的质量损失和针人度比;对于重交通道路石油沥青,需检验针人度、延度、软化点、闪点、溶解度、含腊量、密度以及薄膜加热试验后的质量损失、针人度比、延度。现将各指标的检测方法分别叙述。
一、沥青针入度试验方法 针人度试验是国际上经常用来测定粘稠(固体、半固体)沥青稠度的一种方法,通常稠度高的沥青,针人度值愈小,表示沥青愈硬;相反稠度低的沥青,针人度值愈大,表示沥青愈软。我国现行标准是以针人度为等级未划分沥青的标号。
1.目的和适用范围(1)沥青的针人度是在规定温度和时间内,附加一定质量的标准针垂直贯人试样的深度。以0.1mm表示。(2)非经注明,标准针、针连杆与附加法码的总质量为100g±0.05g,试验温度为25℃,针人度贯人时间为5s。根据需要如采用其他试验条件时,应在试验结果中注明。(3)本方法适用于测定道路石油沥青、液体石油沥青蒸馏或乳化沥青蒸发后残留物的针入度。 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:并能指示针贯人深度准确至0.1mm的仪器均可使用。针和针连杆组合件总质量为50g±0.05g,另附50g±0.05g砖码一只,以供试验时适合总质量1oog±0.05g的需要。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。针连杆易于装卸,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,基本要求与此项相同,但应附有对计时装置的校正检验方法,以经常校验。(2)标准针由硬化回火的不锈钢制成,洛氏硬度HRC50-60,表面粗糙度μm-
μm,针及针杆总质量2.5g土0.05g,针杆上打印有号码标志。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。(3)盛样皿:金属制,圆柱形平底;小盛样皿的内径55mm,深35mm(适用于针人度小于200);大盛样皿内径70mm,深45mm(适用于针人度200-350);对针人度大于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)恒温水浴:容量不少于10L,控制温度土0.1℃。水中应备有一带孔的搁板(台),位于水面下不小于1mm,距水浴底不少于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)温度什:(0-50)℃,分度0.1℃。(7)秒表:分度。(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)其他:电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷把坩蜗等。
3.方法与步骤
(1)准备工作①将试样注入盛样皿中,试样高度应超过预计针人度值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(小盛样皿)、(大盛样皿)或特殊盛样皿)后,移人保持规定试验温度土0.1℃的恒温水浴中(小盛样皿)、(大试样皿)或特殊盛样皿)。②调整针人度仪使之水平。检查针连杆和导轨,以确认元水和其他外来物,元明显摩擦。
用三氯乙烯或其他溶剂清洗标准针,并拭干。将标准针插入针连杆,用螺丝固紧。按试验条
件,加上附加法码。
(2)试验步骤①取出达到恒温的盛样皿,并移人水温控制在试验温度土0.1℃(可用恒温水浴中的水)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。②将盛有试样的平底玻璃皿置于针人度仪的平台上,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。③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人试样,经规定时间,停压按钮使针停止移动。注:当采用自动针人度仪时,计时与标准针落下贯人试样同时开始,至5s时自动停止。④拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端接触,读取刻度盘指针或深度指示器的读数,精确至。⑤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)应将盛有盛样皿的平底玻璃皿放人恒温水浴,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的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。 ⑥测定针人度大于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。 4.报告: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,取至整数作为针人度试验结果,以0.1mm为单位。 针人度(0.1mm) 允许差值(0.1mm)0-49 2、50-149 4、150-249 6、250-349 10、>350 14。 5.精密度或允许差 (1)当试验结果小于50(0.1mm)时,重复性试验精度的允许差为2(0.1mm),再现性试验精度的允许差为4(0.1mm)。(2)当试验结果等于或大于50(0.1mm)时,重复性试验精度的允许差为平均值的4%,再现性试验精度的允许差为平均值的8%。 6.注意事项 (1)试验的精密度和允许差规定是非常重要的项目,本法对精度的规定尽量按国际上通行的采用重复性和再现性的表示方法。重复性试验是指短期内,在同一试验室由同一个试验人员、采用同一仪器、对同一试样、完成两次以上的试验操作,所得试验结果之间的误差应不超过规定的允许差;再现性试验是指在两个以上不同的试验室,由各自的试验人员采用各自的仪器,按相同的试验方法对同一试样分别完成试验操作,所得的试验结果之间的误差亦不应超过规定的允许差。但一个样品某次试验结果的获得是同时进行几次试验(如针人度同时扎三针)通常以几次平行试验的平均值作为试验结果。试验方法一般均规定几次试验结果的允许误差,它并不属于重复性试验。这里平行试验的允许差是检验这一次试验的精确度,是对试验方法本身的要求,其重复性和再现性试验的允许值与作为一次试验取2-3个平行试验的差值含义不同,它是多次试验的结果,即平均值之间的允许差,故要求更为严格。重复性和再现性试验只有在需要时(如仲裁试验)才做。重复性试验往往是对试验人员的操作水平·、取样代表性的检验,再现性则同时检验仪器设备的性能,通过这两种试验检验试验结果的法定效果,如试验结果不符合精确度要求时,试验结果即属无效。 (2)针人度试验属于条件性试验,因此试验时要注意其条件。针人度的条件有三项,分别为温度、时间和针质量,这三项要求不一样,会严重影响结果的正确性。试验时要定期检验标准针, 尤其不能使用针尖被损的标准针,在每次试验时,均 应用三氯乙烯擦试标准针。同时要严格控制温度,使其满足精度要求。 ( 3 )影响沥青针人度测定 值的一个非常重要的步骤就是标准针与试样表面的接触情况。在试验时,一定要让标准针刚接触试样表面;试验时可将针人度仪置于光线照射处,从试样表面观察标准针的倒影,而后调节标准针升降,使标准针与其倒影刚好接触即可。 (4)将沥青试样注人试皿时,不应留有气泡,若有气泡,可用明火将其消掉,以免影响结果的正确性。 7.当量软化点及当量脆点确定方法 (1)目的和适用范围①本试验通过三个以上温度的针人度试验求取针人度指数PI、当量软化点T800、当量脆点的方法。②本方法用以评价道路石油沥青的温度感应性,预估沥青的高温抗车辙能力及低温抗裂性能。③用本方法评定橡胶或聚合物改性沥青的改性效果时,仅适用于均匀混合的
样品。
(2)仪器设备:(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:并能指示针贯人深度准确至0.1mm的仪器均可使用。针和针连杆组合件总质量为50g±0.05g,另附50g±0.05g砖码一只,以供试验时适合总质量1oog±0.05g的需要。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。针连杆易于装卸,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,基本要求与此项相同,但应附有对计时装置的校正检验方法,以经常校验。(2)标准针由硬化回火的不锈钢制成,洛氏硬度HRC50-60,表面粗糙度μm-
μm,针及针杆总质量2.5g土0.05g,针杆上打印有号码标志。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。(3)盛样皿:金属制,圆柱形平底;小盛样皿的内径55mm,深35mm(适用于针人度小于200);大盛样皿内径70mm,深45mm(适用于针人度200-350);对针人度大于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)恒温水浴:容量不少于10L,控制温度土0.1℃。水中应备有一带孔的搁板(台),位于水面下不小于1mm,距水浴底不少于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)温度什:(0-50)℃,分度0.1℃。(7)秒表:分度。(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)其他:电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷把坩蜗等。
(3)试验步骤①按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ052-3)规定的沥青针人度试验方法准备沥青试样)②在15℃、25℃、30℃温度条件下分别测定沥青的针人度,当沥青较稀在30℃条件下测定沥青的针入度有困难时,可测定沥青的5℃针人度。
(4)计算沥青的针人度指数PI按下列步骤确定:a.由三个以上温度的针人度值的针人度与温度的对数关系求取针入度温度指数A。b.确定沥青的针入度值PI。c.确定沥青的当量软化点T800。d.确定沥青的当量脆点。
(5)报告:应报告试验温度及对应的针人度,由此求得的针人度指数PI、当量软化点T800、当量脆点,以及回归的直线相关系数。 沥胃延度试验方法
沥青的延性是当沥青受到外力的拉伸作用时,所能承受的塑性变形的总能,通常是用延度作为条件延性指标来表征。我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中道路用石油沥青技术要求(JTJ552-93中的T0671)规定,对中)轻交通量道路石油沥青,为试验温度为25℃、拉伸速度为5土)cm/min条件下延度;对重交通量道路石油沥青,为试验温度为15℃、拉伸速度为(5土)cm/min条件下延度。关于延度对路用性能关系,是众所关注但又有争议的课题,目前已有一些关于沥青在15℃(或更低)温度的延度值与沥青路面抗开裂能力相关性的研究报告,但仍存在不同的观点,如含蜡量增加会使沥青延度值相对降低等。
1.目的和适用范围(1)沥青的延度是规定形状的试样在规定温度下,以一定速度受拉伸至断开时的长度,以cm表示。(2)试验温度与拉伸速率根据有关规定采用,通常采用的试验温度为25℃或15℃。非经注明,拉伸速度为(5土)cm/min。当低温时采用(1土)cm/min拉伸速度时,应在报告中注明。(3)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。(2)试模:黄铜制,由两个端模和两个侧模组成,试模内侧表面粗糙度μm(3)试模底板;玻璃板或磨光的铜板、不锈钢板(表面粗糙度μm)。(4)恒温水浴:容量不少于10L,水温精度土0.1℃,水浴中设有带孔搁架,搁架距底不得少于50mm。试件浸人水中深度不小于100mm。(5)温度计:(0-50)℃,分度0.1℃。(6)砂浴或其他加热炉具)(7)甘油滑石粉隔离剂(甘油与滑石粉的质量比2:1。(8)其他:平刮刀、石棉网、酒精、食盐等。 3.方法与步骤 (1)准备工作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将沥青试样仔细自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人。 ③试件在室温中冷却34-40min,然后置于规定试验温度±0.1℃的恒温水浴中;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人规定试验温度的水浴中.④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℃。 (2)试验步骤①将保温后的试件连同底板移人延度仪的水槽中,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。②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人槽底时,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。③试件拉断时,读取指针所指标尺上的读数,以cm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.报告 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>l00cm;特殊需要也可分别记录实测值,如3个测定结果中,有1个以上的测定值小于100mm时,若最大值或最小值与平均值之差满足重复性试验精度要求,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度要求时,试验应重新进行。 5.精密反或允许差 当试验结果小于100cm时,重复性试验精度的允许差为平均值的20%;再现性试验精度的允许差为平均值的30%。 6.注意事项(1)在浇涛试样时,隔离剂配置要适当,以免试样取不下来, 对于粘结在玻璃上的试样,应放弃。在试模底部涂隔离剂时,不易大多,以免隔离剂占用试样部分体积,冷却后造成试样断面不合格,影响试验结果。(2)在灌模时应使试样高出试模,以免试样冷却后欠模。(3)对于延度较大的沥青试样,为了便于观察延度值,延度值窿部尽量采用白色衬砌。(4)在刮模时,应将沥青与试模刮为齐平,尤其是试模中部,不应有低凹现象。 沥青软化点试验方法 沥青材料是一种非晶质高分子材料,它由液态凝结为固态,或由固态熔化为液态、没有敏说的固化点或液化点,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,是一种沾滞流动状态。在工程实用中为保证沥青不致由于温度升高而产流动的状态,因此取液化点与固化点之间温度间隔的%作为软化点。软化点的数值随 采用仪器不同而异,我国现行规范试验法是采用环与球软化点法。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热稳定性的一个指标,也是沥青粘性的一种量度。 1.目的和适用范围(1)沥青的软化点是试样在规定尺寸的金属环内,上置规定尺寸和质量的钢球,放于水(或甘油)中,以(5±)℃/min的速度加热,至钢球下沉达规定距离(25.4mm)
时的温度,以℃表示。(2)本方法适用于测定道路石油沥青、煤沥青、液体石油沥青和乳化沥青蒸发后残留物等材料的软化点。 2.仪具与材料: (1)软化点试验仪,由下列附件组成:①钢球:直径
9.53mm,质量(土)g。②试样环:黄铜或不锈钢等制成。③钢球定位环:黄铜或不锈钢制成。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:中层板板上有两个孔,准备放置金属环,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800-1000mL,直径不少于86mm,高不少于120mm。⑥温度计:0-80℃,分度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他加热炉具(液化石油气、天燃气等)。(4)试样底板:金属板(表面粗糙度应达)或玻璃板。(5)恒温水槽)(6)平刮刀。(7)甘油滑石粉隔离剂(甘油与滑石粉的比例为质量比2:1)。(8)新煮沸过的蒸馏水。(9)其他:石棉网。
3.方法与步骤 (1)准备工作
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止。
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℃。 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,务使与环面齐平。
(2)试验步骤
①试样软化点在80℃以下者:a.将装有试样的试样环连同试样底板置于装有(5土)℃的保温槽冷水中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中。b.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。c.从保温槽水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;然后将整个环架放人烧杯中,调整水面至深度标记,并保持水温为(5土)℃。、注意,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。d.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,立即加热,使杯中水温在3min内调节至维持每分钟上升(5土)℃。注意,在加热过程中,如温度上升速度超出此范围时,则试验应重做。 e.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,至0.5℃。
②试样软化点在80℃以上者:
a.将装有试样的试样环连同试样底板置于装有(32土1)℃甘油的保温槽中至少15min;同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于甘油中。b.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。
c.从保温槽中取出装有试样的试样环按上述(1)的方法进行测定,读取温度至1℃。 4.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度要求时,取其平均值作为软化点试验结果,准确至0.5℃。 5.精密度或允许差
(1)当试样软化点小于80℃时,重复性试验精度的允许差为1℃,再现性试验精度的允许差为4℃。 (2)当试样软化点等于或大于80℃时,重复性试验精度的允许差为2℃,再现性试验精度的允许差为8℃。 沥青材料的热致者化试验方法
沥青在路面施工时,需要在空气介质中进行加热,热能加速沥青分子的运动,除了引起沥青的蒸发外,并能促进沥青化学反应的加速,最终导致沥青技术性能降低。尤其是在施工加热时,由于有空气中的氧参与共同作用,可使沥青性质产生严重的劣化。路面建成后,沥青长期裸露在现代工业环境中,仍经受日照、降水、气温变化作用,使沥青路面进一步恶化。目前,采用现代技术修筑的高等级沥青路面要求具有很大的耐用周期,因此对沥青材料的耐久性,亦提出了更高的要求。
由于路面施工加热导致沥青性能变化的评价,我国现行《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(611-93)规定,对中、轻交通量道路用石油沥青,应进行蒸发损失试验,对重交通量道路用石油沥青应进行薄膜加热试验。
(一)沥青蒸发损失试验 1.目的和适用范围
(1)沥青蒸发损失是试样在规定条件下,加热并保持一定时间后质量的损失,以百分率表示。非经注明,沥青试样为50g,保持受热时间为5h,温度为163℃。(2)本方法适用于测定石油沥青材料的蒸发损失试验。(3)蒸发损失后的残留物应进行针人度试验,并计算残留物针人度占原试样针人度的百分率。根据需要也可进行残留物的延度、软化点等其他试验,以评定沥青受热时性质的变化。 2.仪具与材料:(1)烘箱:内部尺寸不少于330mm x 330mm,装有温度自动调节器,灵敏度不低于土1℃。箱内安装有一个直径大于250mm的转盘,中心由一垂直轴悬挂于烘箱中央,通过传动机构,使转盘以(±1)r/min的速度转动。转盘呈水平装置,上有6个圆槽,供放置盛样皿使用。烘箱正面安装有大于10cm x l0cm的绞接密封窗门,即可通过玻璃读取箱内温度计的读数。烘箱应至少有一个进气孔及一个出气孔。注:烘箱亦可用“沥青薄膜加热试验”所用的薄膜加热烘箱代替。(2)盛样皿:金属或硬玻璃制成,不少于两个,平底,筒状,内径(55±1)mm,深(35±1)mm亦可用洁净的针人度试验用盛样皿代替。(3)温度计:0-200℃,分度0.5℃。(4)天平:感量1mg。(5)其他:沥青溶化锅、计时器等。 3.方法与步骤
1)准备工作(1)称洁净、干燥的盛样皿的质量(m0),准确至1mg,(2)准备试样缓缓倾人两个盛样皿中,质量约(50±)g冷却至室温后再称试样与盛样皿合计质量(m1),准确至1mg。(3)将烘箱调成水平,使转盘在水平面上旋转;再将温度计挂在转盘上方,位于转盘边缘内侧20mm,水银球底部在转盘顶面上的6mm处;然后打开烘箱的上下气孔并加热保持温度(163±1)℃。
2)试验步骤(1)待温度恒温后,将两个已盛试样的盛样皿置于烘箱内,注意观察温度下降,从温度回升至163℃时开始计算,连续保持5h。但全部时间不得超过。注:一般不宜将不同品种或标号的沥青同时放进一个烘箱中试验。(2)加热终了后取出盛样皿,在不落入灰尘的条件下,在室温下冷却,称取质量(m2),准确至1mg。(3)将盛样皿置于加热炉具徐徐加热将沥青溶化、并用玻璃棒上下搅匀;按针人度试验法规定的步骤测定此残留物的针人度,如果试样数量不够要求时,应增加试样皿数量;然后合并在要求的试样皿内试验。
4.计算(1)计算沥青试样蒸发损失百分率,当试样蒸发试验后质量减少时为负值(-),质量增加时为正值(+)。(2)计算试样蒸发后残留物的针入度占原试样针入度的百分率。
5.报告:同一试样平行试验两次,两个盛样皿的蒸发损失百分率之差符合重复性试验的精度要求时,求取其平均值作为试验结果,准确至小数点后2位。
6.精密度或允许差(1)当蒸发损失小于%时,重复性试验精度的允许差为%,再现性试验精度的允许差为%。(2)当蒸发损失等于或大于%时)重复性试验精度的允许差为%,再现性试验精度的允许差为%。(3)残留物针人度的精密度同针人度试验规定,不符要求时应重新试验。 沥青薄膜加热试验
该法又称为薄膜烘箱试验,将50g沥青试样盛于内径139.7mm、深为9.5mm器皿中,使沥青成为厚约3mm的薄膜,沥青薄膜在(163±1)℃标准烘箱中加热5h,以加热前后质量损失、针人度比和25℃、15℃延度值作为评价指标。
薄膜加热试验后的性质与沥青在拌和机中加热拌和后的性质有很好的相关性。沥青在薄膜加热试验后的性质,相当于在150℃拌和机中拌和后的性质。
后来又发展了旋转薄膜烘箱试验,这种试验方法的优点是试样在垂直方向旋转,沥青膜较薄,能连续介人热空气,以加速老化,使试验时间缩短为75min,并且试验结果精度较高。本节仅介绍广泛使用的薄膜加热试验。
1.目的和适用范围:沥青薄膜加热试验(简称TFOT)是厚度3.2mm的试样在规定温度条件下,经规定时间加热,测定试验前后沥青质量和性质变化的试验。非经
注明:加热温度为163℃,受热时间为5h。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人度、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:工作温度200℃,装有温度调节器和可转动的圆盘架。圆盘直径360-370mm,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(±1)r/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,不少于4个。(3)温度计:(0-200)℃,分度0.5℃(允许由普通温度计代替)(4)天平:感量不大于1mg(5)其他:干燥器、计时器等。 3.准备工作:(1)将洁净、烘干、冷却后的盛样皿编号,称其质量(m0),准确至1mg。(2)准备沥青试样,分别注入4个已称质量的盛样皿中[(50±)g,并形成厚度均匀的沥青薄膜,放人干燥器中冷却至室温后称取质量(m1),准确至1mg。‘同时按规定方法,测定沥青试样薄膜加热试验前的针人度、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。(3)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)℃。
4.试验步骤(1)把烘箱调整水平,使转盘在水平面上以±1)r/min的速度旋转,转盘与水平面倾斜角不大于30,温度计位置距转盘中心和边缘距离相等。(2)在烘箱达到恒温历3℃后,将盛样皿迅速放人烘箱内的转盘上,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,并保持温度(163±1)℃、5h但从放置盛样皿开始至试验结束的总时间,不得超过。(3)加热后取出盛样皿,放人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1mg。注意,即使不进行质量损失测定的,亦应放人干燥器中冷却,但不称量,然后进行以下步骤。(4)将盛样皿置一石棉网上,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人一适当的容器内,置于加热炉上加热并适当搅拌使之充分融化达流动状态。(5)将热试样倾人针人度盛样皿或延度,软化点等试模内,并按规定方法进行针人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72h内完成。
5.计算:计算沥青薄膜试验后质量损失,结果精确至小数点后一位(质量损失为负值,质量增加为正值)。 6.报告:本试验的报告应注明下列结果:(1)质量损失,当两个试样皿的质量损失符合重复性试验精度要求时,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人度及针人度比、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。 7.精密度或允许差:(1)当薄膜加热后质量损失小于或等于%时,重复性试验精度的允许差为%,再现性试验精度的允许差为8%。(2)当薄膜加热后质量损失大于%时,重复性试验精度的允许差为平均值的8%,再现性试验精度的允许差为平均值的40%。(3)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试验方法的规定。
沥青闪点试验方法
沥青材料在使用时必须加热,当加热至一定温度时,沥青材料中挥发的油分蒸气与周围空气组成混合气体,此混合气体遇火焰则易发生闪火。若继续加热,油分蒸气的饱和度增加,此种蒸气与空气组成的混合气体遇火极易燃烧,而引起溶油车间发生火灾或使沥青烧坏产生损失。因此为了保证生产施工安全,必须测定沥青闪点。闪点是保证沥青加热质量和施工安全的一项重要指标。我国现行行业标准《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052 M 0671-93)规定,对粘稠
石油沥青采用克利夫兰开口杯法,简称COC法测定闪点。
1.目的和适用范围(1)沥青闪点是试样在规定的克利夫兰开口杯(简称COC)盛样器内,按规定的升温速度受热时所蒸发的气体,以规定的方法与试样接触,初次发生一瞬即灭火焰时的试样温度,以℃表示。(2)本方法适用于测定粘稠石油沥青、煤沥青及闪点在79℃以上的液体石油沥青材料的闪点,以确定施工安全性时使用。本方法不适用于闪点低于79℃的液体石油沥青。
2.仪具与材料:(1)闪点仪:克利夫兰开口杯式。它由下列部分组成:①克利夫兰开口杯:用黄铜或铜合金制成,内口直径Φ 土)mm,深(土)mm,在内壁与杯上口的距离为(土)mm处刻有一道环状标线,带一个弯柄把手。②加热板:黄铜或铸铁制,为直径145-160mm、厚约6.5mm的金属板,上有石棉垫板,中心有圆孔,以支承金属试样杯。在距中心58mm处有一个与标准试焰大小相当的Φ( 土)mm电镀金属小球,供火焰调节的对照使用。③温度计:0~4oo℃,分度值不大于2℃。④点火器:金属管制,端部为产生火焰的尖嘴,端部外径约1.6mm,内径为-0.8mm,与可燃气体压力容器(如液化丙烷气或天然气)连接,火焰大小可以调节。点火器可以150mm半径水平旋转,且端部恰好通过柑锅中心上方2mm以内,也可采用电动旋转点火用具,但火焰通过金属试验杯的时间应为左右。⑤铁支架:高约500mm,附有温度计夹及试样杯支架,支脚为高度调节器,使加热顶保持水平。(2)防风屏:金属薄板制,三面将仪器围住挡风,内壁涂成黑色,高约600mm。(3)加热源附有调节器的1kW电炉或燃气炉。根据需要,可以控制加热试样的升温速度为(14-17)℃/min、土)℃/m1n。 3.方法与步骤1)准备工作(1)将试样杯用溶剂洗净、烘干,装置于支架上。加热板放在可调电炉上,如用燃气炉时,加热板距炉口约50mm,接好可燃气管道或电源。(2)安装温度计,垂直插入试样杯中,温度计的水银球距杯底约6.5mm,位置在与点火器相对一侧距杯边缘约16mm处。(3)准备沥青试样后,注入试样杯中至标线处,并使试样杯其他部位不沾有沥青。注:试样加热温度不能超过闪点以下55℃。(4)全部装置应置于室内光线较暗且元显着空气流通的地方,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或成直径为(4土)mm的小球形试焰。2)试验步骤(1)开始加热试样,升温速度迅速地达到(14-17)℃/min待试样温度达到预期闪点前56℃时,调节加热器降低升温速度,以便在预期闪点前28℃时能使升温速度控制在(土)℃/min。”(2)试样温度达到预期闪点前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;从试验杯口的一边至另一边所经过的时间约1s。此时应确认点火器的试焰为直径(4±)mm的火球,并位于坩埚口上方2-2.5mm处。注:试验时不应对着试样杯呼气。(3)当试样液面上最初出现一瞬即灭的蓝色火焰,立即从温度计上读记温度,作为试样的闪点。注意勿将试焰四周的蓝白色火焰误认为是闪点火焰。 4.报告:(1)同一试样至少平行试验两次,两次测定结果的差值不超过重复性试验允许差8℃时,取其平均值的整数作为试验结果。(2)当试验时大气压在(715mmHg)以下时,应对闪点的试验结果进行修正,若大气压为(715-634mmHg)时,修正值为增加2.8℃;当大气压为(634-500mmHg)时,修正值为增加5.5℃。
5.精密度或允许差:重复性试验精度的允许差为8℃;再现性试验精度的允许差为16℃。
沥青含蜡量试验方法
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:(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10-16μm。(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。(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-0.1g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)℃;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。 3)同一沥青试样蒸馏后,从馏出油中取3个试样进行试验。 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(%) 沥青溶解度试验方法 世界各国的沥青标准中几乎都有沥青溶解度指标,且均规定为不少于99%,其
主要目的是测试沥青产品的纯净程度,即含杂质情况,它对于产品成本有直接影响,如果有10%的杂质,就等于有10%损耗,这显然是不适宜的。 1.目的和适用范围(1)沥青的溶解度是试样在规定溶剂中可溶物的含量,以质量百分率表示。(2)经注明,溶剂为三氯乙烯。(3)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。 2.仪具与材料:(1)分析天平:称量100g,感量不大于。(2)锥形烧瓶:200mL。(3)古氏坩埚:50mL。(4)玻璃纤维滤纸:直径2.6cm,最小过滤孔0.6mm。(5)过滤瓶:250mL。(6)橡胶管或接管,固定古氏坩埚在吸滤瓶上用。(7)洗瓶。(8)量筒600mL。(9)干燥器。(10)烘箱:装有温度自动调节器。(11)水浴。(12)双连球、水流泵或真空泵。(13)三氯乙烯(化学纯),苯、三氯甲烷也可代替使用,但仲裁试验时应使用三氯乙烯。 3.方法与步骤 1)准备工作(1)准备沥青试样。(2)将玻璃纤维滤纸置于洁净的古氏坩埚的底部,用溶剂冲洗滤纸和古氏柑涡,使溶剂挥发后,置温度为(105土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3Omin称其质量(m1),准确至。(3)称取已烘干的锥形烧瓶和玻璃棒(m2)的质量,准确至。 2)试验步骤(1)用预先干燥的锥形烧瓶称取沥青试样2g(m3),准确至。(2)在不断摇动下,分次加人三氯乙烯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柑蜗,安装在过滤烧瓶上,用少量的三氯乙稀润湿玻璃纤维滤纸。然后将沥青溶液沿玻璃棒倒人玻璃纤维滤纸中,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;然后将古氏坩埚移人温
度为(105土5)℃的烘箱中至少20min;同时,将原
锥形瓶、玻璃棒等也置于烘蒸馏水(或去离子水)。(11)箱中烘至恒重。(5)取出古表面活性剂:洗衣粉(或洗氏坩埚及锥形瓶等置于干涤灵)。(12)其他:软布、燥器中冷却(30土5)mih滤纸等。 后,分别称其质量(m4,3.方法与步骤 m5),直至连续称量的差不1)准备工作(1)用洗液、大于为止。 水、蒸馏水先后仔细洗涤比4.计算:计算沥青试样的重瓶,然后烘干称其质量可溶物含量。 (m1),准确至1mg。(2)5.报告:同一试样至少平将盛有新煮沸并冷却的蒸行试验两次;当两次结果之馏水的烧杯浸入恒温水浴差不大于%时,取其平均值中一同保温,在烧杯中插入作为试验结果。对于溶解度温度计,水的深度必须超过大于%的试验结果,准确比重瓶顶部40mm以上。至%;对于溶解度等于或小(3)使恒温水浴及烧杯中于%的试验结果,准确至%。 的蒸馏水达至规定的试验6.精密度或允许差:当试温度土0.1℃。 验结果平均值大于%时,重2)比重瓶水值的测定步复性试验精度的允许差骤(1)将比重瓶及瓶塞放为%,再现性试验精度的允人恒温水浴中,烧杯底浸没许差为%。 水中的深度应不少于沥青密度试验方法 100mm,烧杯口露出水面,
沥青密度或相对密度与并用夹具将其固牢。(2)待沥青道路性能无直接关系,烧杯中水温再次达至规定它基本上是原油先天决定温度并保温30min后;将瓶的指标,炼油工艺基本上无塞塞人瓶口,使多余的水由法改变沥青的密度。测定密瓶塞上的毛细孔中挤出。注度的目的有两个,一是沥青意,比重瓶内不得有气泡。贮存期间体积与质量换算(3)将烧杯从水浴中取出,用,另一个是计算沥青混合再从烧杯中取出比重瓶,立料最大理论密度供配合比即用干净软布将瓶塞顶部设计所用。由于密度是有用擦拭一次,再迅速擦干比重的指标,但不是沥青性能指瓶外面的水分,称其质量标,因此在规定中无限定(m2),准确至1mg。注意值。 瓶塞顶部只能擦拭一次,即1.目的和适用范围(1)沥使由于膨胀瓶塞上有小水青的密度是试样在规定温滴也不能再擦拭。(4)以度下单位体积所具有的质m2-m1作为试验温度时比重量,以t/m3或g/cm3表示,瓶的水值。 非经注明,规定温度为3)液体沥青试样的试验15℃。(2)沥青的相对密度步骤(1)将试样过筛是指在规定温度下,沥青质(0.6mm)后注入干燥比重量与同体积的水质量之比瓶中至满,注意不要混人气值。非经注明,沥青与水的泡。
相对密度是指25℃相同温(2)将盛有试样的比重瓶及瓶度下的相对密度。(3)本方塞移人恒温水浴(测定温度土法适用于利用比重瓶测定0.1℃)内盛有水的烧杯中,水面各种沥青材料的密度与相应在瓶口下约40mm。。注意勿对密度。本方法可以测定密使水浸人瓶内。(3)从烧杯内的度(15℃),换算得相对密水温达到要求的温度后起算保度(25/25℃);也可以测温30min后,将瓶塞塞上,使多定相对密度(25/25℃),余的试样由瓶塞的毛细孔中挤换算求取密度(15℃)。 出。仔细用蘸有三氯乙烯的棉花2.仪具与材料:(1)比重擦净孔口挤出的试样,并注意保瓶:玻璃制,瓶塞下部与瓶持孔中充满试样(4)从水中取口须经仔细研磨。瓶塞中间出比重瓶,立即用干净软布仔细有一个垂直孔,以便由孔中地擦去瓶外的水分或粘附的试排除空气。比重瓶的容积为样(注意不得再揩孔口)后,称20-30mL,质量不超过40g其质量(m3),准确至1mg。 (2)恒温水浴:能保持恒4)粘稠沥青试样的试验定于测试温度±0.1℃。(3)步骤(1)将准备好的沥青烘箱:200℃,装有温度自试样,仔细注入比重瓶中,动调节器。(4)天平:感量约至2/3高度。注意勿使不大于1mg。(5)滤筛:试样粘附瓶口或上方瓶壁,0.6mm、2.36mm各一个。并防止混人气泡。(2)取出(6)温度计:0-50℃,分度盛有试样的比重瓶,移人干0.1℃。(7)烧杯:600-800mL。燥器中,在室温下冷却不少(8)真空干燥器。(9)洗于1h,连同瓶塞称其质量液:玻璃仪器清洗液,三氯(m4),准确至1mg。(3)乙烯(分析纯)等。(10)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。 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-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)。
沥青混合料配合比设计方法
我国现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ 032一94)规定,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。因此对于一名检测人员,必须懂得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:按相关试验规程规定的取样方法,取足够数量的具有代表性沥青及矿料试样。按《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ032-94)材料质量的技术要求试验各项性质,当检验不合格时,不得用于试验。
2.矿质混合料的配合比组成设计:矿质混合料配合比组成设计的目的是选配一个具有足够密实度并且有较高内摩阻力的矿质混合料,可以根据级配理论,计算出需要的矿质混合料的级配范围。但是为了应用已有的研究成果和实践经验,通常是采用规范推荐的矿质混合料级配范围来确定。按现行规范规定。按下列步骤进行:
(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,除前苏联规定矿料最大粒径分别为面层厚度的倍与底基层厚度的倍外,一般均规定为借以下。我国研究表明:随h/D增大,耐疲劳性提高,但车辙量增大。相反h/D减小/车辙量也减小,但耐久性降低,特别是在h/D≤2时,疲劳耐久性急剧下降。为此建议结构层厚度人与最大粒径口之比应控制在h/D>2。尤其是在使用国产沥青时, h/D就更接近于2。例如最大粒径的30-35mm的粗粒式沥青混凝土,其结构层厚度应大于4-7cm,D为20-25mm;中粒式沥青混凝土,其结构层厚度应大于4-5cm,D为15cm;细粒式沥青混凝土,其最小结构厚度应为3cm。只有控制了结构层厚度与最大粒径之比,才能拌和均匀,易于达到要求的密实度和平整度,保证施工质量。(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:①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,同时测出各组成材料的相对窃度”供计算物理常数备用。②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。③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。a.通常情况下,合成级配曲线宜尽量接近设计级配中限,尤其应使、和删筛孔的通过量尽量接近设计级配范围中限。b.对高速公路、一级公路、城市快速路、主干路等交通量大、轴载重的道路,宜偏向级配范围的下(粗)限。对一般道路、中小交通量或人行道路等宜偏向级配范围的上(细)限。c、合成的级配曲线应接近连续或有合理的间断级配,不得有过多的犬牙交错,当经过再三调整、仍有两个以上的筛孔超过级配范围时,必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计。 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。但是由于实际材料性质的差异,按理论公式计算得到的最佳沥青用量仍然要通过试验方法修正,因此理论方法只能得到一个供试验参考的数据。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。我国现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ 032 - 94)规定的方法,是在马歇尔法和美国沥青学会方法的基础上,结合我国多年研究成果和生产实践总结发展起来的更为完善的方法,该法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%间隔上下变化沥青用量制备马歇尔试件不少于5组。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(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。同时检验VMA是否符合要求,如能符合时,由OAC1及OAC2综合决定最佳沥青用量OAC。如不能符合,应调整级配厘新进行配合比设计马歇尔试验,直至各项指标均能符合要求为止。(5)根据气候条件和交通特性调整最佳沥青用量。由OAC1和OAC2综合决定最佳沥青用量OAC时,还应根据实践经验和道路等级、气候条件考虑所属情况进行调整。①对热区道路以及车辆渠化交通的高速公路、一级公路、城市快速路、主干路,预计有可能造成较大车辙的情况时,可以在中限值OAC2与下限OACmin范围内决定;但一般不宜小于中限值OAC2的%。②对寒区道路以及一般道路,最佳沥青用量可以在中限值OAC2与上限值OACmax范围内决定,但一般不宜大于中限值OAC2的%。
4.水稳定性检验
按最佳沥青用量OAC制作马歇尔试件进行浸水马歇尔试验(或真空饱水马歇尔试验),检验其残留稳定度是否合格。
如当最佳沥青用量OAC与两个初始值OAC1、OAC2相差甚大时,宜将OAC与OAC1或OAC2分别制作试件,进行残留稳定度试验。我国现行规范规定,=型沥青混凝土残留稳定度不低于75%,Ⅱ型沥青混凝土不低于70%。如不符合要求,应重新进行配合比设计,或者采用掺加抗剥剂方法来提高水稳定性。 5.抗车辙能力检验
按最佳沥青用量OAC制作车辙试验试件,按《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ 052-93,T07l9)方法,在60℃条件下用车辙试验相对设计的沥青用量检验其动稳定度。
用最佳沥青用量OAC与两个初始值OAC1或OAC2分别制作试件进行车辙试验,我国现行《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ 032-94)规定,用于上、中面层的沥青混凝土,在60℃时车辙试验的动稳定度:对高速公路、城市快速路不小于800次/mm;对一级公路及城市主干路宜不小于600次/mm。如不符合上述要求,应对矿料级配或沥青用量进行调整,重新进行主配合比设计。
经反复调整及综合以上试验结果,并参考以往工程实践经验,综合决定矿料级配和最佳沥青用量。 二、沥青混合料的制备和试样成型
1.概述:沥青混合料的制备和试件成型,是按照设计的配合比,应用现场实际材料,在试验室内用小型拌和机按规定的拌制温度制备成沥青混合料;然后将这种混合料在规定成型温度下,用击实法制成直径为101.6mm、高为63.5mm的圆柱体试件,供测定其物理常数和力学性质用。
2.试验仪具 (1)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(±)mm高度沿导向棒自由落下击实,标准击实锤质量(4536土9)g。(2)标准击实台:用以固定试模。在200mm x 200mm x 457mm的硬木墩上面有一块305mm x 305mm x 25mm的钢板。木墩用4根型钢固定在下面的水泥混凝土板上,木墩采用青冈木。松木或其他干密度为()g/cm2的硬木制成。人工击实或机械击实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于一体,并用电力驱动使击实锤连续击实试件且自动记数的设备,击实速度为(60±5)次/min。(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,容量不少于10L。搅拌叶自转速度(70-80)r/min,公转速度(40-50)r/min。(4)脱膜器:电动或手动,可元破损地推出圆柱体试件,备有要求尺寸的推出环。(5)试模:每种至少3组,由高碳钢或工具钢制成,每组包括内径101.6mm、高约87.0mm的圆柱形金属筒、底座(直径约120.6mm)和套筒(内径101.6mm、高约69.8mm)各1个。(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,分度值不大于0.5g用于称量沥青,分度值不大于0.1g。(8)沥青运动粘度测定设备:毛细管粘度计或赛波特重油粘度计。(9)插刀或大螺丝刀。(10)温度计:分度值不大于1℃。(11)其他:电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、试验筛、滤纸(或普通纸)、胶布、卡尺、秒表、粉笔、棉纱等。 3.试验方法
1)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用毛细管粘度计测定沥青的运动粘度,绘制粘温曲线。当使用石油沥青时,以运动粘度为(170±20)mm2/s对的温度为拌和温度;以(280±30)
mm2
/s时的温度为压实温度。亦可用赛氏粘度计测定赛波特粘度,以(85±10)s时的温度为拌和温度;以(140±15)s时的温度为压实温度。 ②当缺乏运动粘
度测定条件时,试件的拌和与压实温度可适当选用,并根据沥青品种和标号作适当调整。针人度小、稠度大的沥青取高限,针人度大、稠度小的沥青取低限,一般取中值。(2)将各种规格的矿料在105℃土5℃的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4-6h)。根据需要,可将粗细集料过筛后,用水冲洗再烘干备用。(3)分别测定不同粒径细集料及填料(矿粉)的表观密度,并测定沥青的密度。(4)将烘干分级的粗细集料按每个试件设计配比组成要求称其质量,在一金属盘上混合均匀。矿粉单独加热,置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15℃(石油沥青通常为163℃)备用。一般按一组试件(每组3-6个)备料,但进行配合比设计时宜一个一个分别备料。(5)将沥青试样用电热套或恒温烘箱熔化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用。(6)用沾有少许黄油的棉纱擦净试模、套筒及击实座等;并置于:m℃左右烘箱中加热1h备用。 2)混合料拌制(1)将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃左右备用。(2)将每个试件预热的粗细集料置于拌和机中,用小铲适当混合后加入需要数量的已加热至拌和温度的沥青。开动拌和机,一边搅拌、一边将拌和叶片插入混合料中拌和:,然后暂停拌和。加入单独加热的矿粉,继续拌和均匀为止,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。
3)试件成型(1)将拌好的沥青混合料均匀称取一个试件所需的用量(约1200g,当一次拌和几个试件时,宜将其倒人经预热的金属盘上,用小铲拌和均匀分成几份,分别取用。(2)从烘箱中取出预热的试模及套筒,用沾有少许黄袖的棉纱擦试套筒、底座及击实锤底面,将试模装在底座上(也可垫一张圆形的吸油性小的纸)。按四分法从四个方面用小铲将混合料铲人试模中,用插刀沿周边插捣15次,中间10次。插捣后将沥青混合料表面整平成凸弧面。(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(也可在装好的混合料上垫一张吸油性小的圆纸),再将装有击实及导向棒的压实头插入试模中,开启马达(或人工)将击实锤从457mm的高度自由落下击实规定的次数(75、50或35次)。(5)试件击实一面后,取下套筒:将试模掉头,装上套筒,然后以同样的方式和次数击实另一面。(6)试件击实结束后,如上下面垫有圆纸,应立即用镊子取掉,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数量,使高度符合(土)mm的要求。(7)卸去套简和底座,将装有试件的试模横向放置、冷却至室温后,置脱膜机上脱出试件将试件仔细置于干燥洁净的平面上,在室温下静置过夜(12h以上)供试验用。 沥青混合料物理指标测定 1.概述:按击实法制成的沥青混合料圆柱体,经12h以后,用水中重法测定其表观密度,并按组成材料原始数据计算其空隙率。沥青体积百分率。矿料间隙率和沥青饱和度等物理指标。 2.试验仪具:(1)浸水天平或电子秤:当最大称量在3kg以下时,分度值不大于0.1g;最大称量3kg以上时,分度值不大于0.5g最大称量10kg以上时,分度值不大于5%,应有测量水中重的拴钧。(2)网篮。(3)溢流水箱,使用洁净水,有水位溢流装置,保证试件和网篮浸人水中后的水位一定。(4)试件悬吊装置:天平下方悬吊网蓝及试件的装置,吊线应采用不吸水的细尼龙线绳,并有足够的长度。对轮碾成型机成型的板块状试件可用铁丝悬挂。(5)秒表、电扇或烘箱。 3.试验方法(1)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倍,且不大于试件质量的5倍。 (2)除去试件表面的浮粒,称取干燥试件在空气中的质量(ma)(准确度根据选择的天平感量决定,通常为5g)。(3)挂上网篮浸人溢流水箱的水中,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),浸水约1min,称取水中质量(mw)。注:若天平读数持续变化,不能在数秒钟内达到稳定,说明试件吸水较严重,不适于用此法测定,应改用表千法或封蜡法测定。 4.计算物理常数 (1)表观密度(2)理论密度(3)试件的空隙率按下式计算,取1位小数。(4)沥青体积百分率,试件中沥青的体积百分率按下式计算)取1位小数:(5)矿料间隙率(6)沥青饱和度按下式计算,取1位小数。 5.对于Ⅰ型沥青混合料试件应采用水中重法测定;表面较粗但较密实的Ⅰ型或Ⅱ型沥青混合料,使用吸水性集料的Ⅰ型沥青混合料试件应采用表干法测定,对吸水率大于2%的Ⅰ、Ⅱ型沥青混合料。沥青碎石混合料等不能用表干法测定的试件应采用蜡封法测定。 沥青混台料马歇尔稳定度试验方法 1.概述:沥青混合料稳定度试验是将沥青混合料制成直径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。根据沥青混合料的力学指标(稳定度和流值)和物理常数(密度、空隙率和沥青饱和度等),以及水稳性(残留稳定度)和抗车辙(动稳定度)检验,即可确定沥青混合料的配合组成。 2.试验仪具(1)沥青混合料马歇尔试验仪:可采用符合国家标准“沥青混合料马歇尔试验仪”(GB/T11823)技术要求的产品,也可采用带数字显示或用X-Y记录荷载一位移曲线的自动马歇尔试验仪。试验仪最大荷载不小于25kN,测定精度100N,加载速率应保持(50土5)mm/min,并附有测定荷载与试件变形的压力环(或传感器)、流值计(或位移计)、钢球(直径16mm)和上下压头(曲度半径为50.8mm)等组成。(2)恒温水槽,能保持水温于测定温度土1℃的水槽,深度不少于150mm。3)真空饱水容器, 由真空泵和真空干燥 器组成。(4)烘箱。(5)天平:分度值不大于0.1g。(6)温度计:分度1℃。(7)卡尺或试件高度测定器。(8)其他: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。 6)试验结果和计算 (1)稳定度及流值①由荷载测定装置读取的最大值即试样的稳定度。当用应力环百分表测定时,根据应力环表测定曲线、将应力坏中百分表的读数换算为荷载值,即试件的稳定度(MS),以kN计。②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0.1mm计。(2)马歇尔模数 7)试验结果报告(1)当一组测定值中某个数据与平均值大于标准差的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n为3、4、5、6个时,k值分别为、、、。(2)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。 沥青混合料热稳定性试验检测方法 沥青混合料是一种典型的流变性材料,它的强度和劲度模量随温度升高而降低)所以沥青路面在夏季高温时,在重交通荷载重复作用下,由于交通的渠化:在轮迹带逐渐形成变形下凹、两侧鼓起的所谓“车
辙”,这是现代高等级沥青路面最常见的病害:。 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,采用马歇尔稳定度试验进行沥青混合料级配设计;对高速公路、一级公路、城市快速路、主于路用沥青混合料,还应通过车辙试验动稳定度指标检验其抗车辙性能。 车辙试验用试件制作
1.概述车辙试验用的试件是采用轮碾法制成,尺寸为300mm x 300mm x 500mm的板块试件。
2.试验仪具 (1)轮碾成型机:轮碾成型机具有圆弧形碾压轮,轮宽300mm,压实线荷载为300N/cm,碾压行程等于试件长度,碾压后试件可达到马歇尔试验标准击实密度的(l00±1)%。注:当无轮碾成型机时,可用手动碾代替,手动碾轮宽与试件同宽。备有:10kg法码5个,以调整载重(手动碾成型的试件厚度不大于50mm)。(2)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,宜采用容量大于30L的大型沥青混合料拌和机,也可采用容量大于10L的小型拌和机。(3)试模:由高碳钢或工具钢制成呐部平面尺寸为300mm x 300mm,高50mm。根据需要,试模深度及平面尺寸可以调节。以制备不同尺寸的板块状试件。(4)手动碾压成型车辙试件的试模框架:钢板制,内部尺寸300mm x 300mm x 50mm,平面能与试模边缘齐平(5)烘箱:大、中型各一台,装有温度调节器。(6)台秤、天平或电子秤:称量5kg以上的分度值1g;称量5kg以下时,用于称量矿料的分度值不大于0.5g用于称量沥青的分度值不大于0.1g。(7)沥青运动粘度测定设备:毛细管粘度计或赛波特粘度计。(8)小型击实锤:钢制端部断面80mm x 80mm,厚10mm,带手柄,总质量0.5kg左右。(9)温度计:分度值不大于1℃。注:用于测量沥青混合料温度的温度计宜采用有金属插杆的热电偶沥青温度什,金属插杆不小于300mm,量程0-300℃,数字显示或度盘指针的分度0.1℃,宜有留置读数功能。(10)其他:电炉或煤气炉、沥青溶化锅、
拌和铲、标准筛、滤纸、胶布、卡尺、秒表、粉笔、垫木、棉纱等。
3.制作方法(1)按马歇尔稳定度试件成型方法,确定沥青混合料的拌和温度和压实温度。(2)将金属试模及小型击实锤等置于约100℃的烘箱中加热1h备用。(3)称出制作一块试件所需要的各种材料的用量。先按试件体积(V)乘以马歇尔稳定度击实密度(ρ0,再乘以系数,即得材料总用量(m=V·ρ0 x ),再按配合比计算出各种材料用量。分别(将各种材料放人烘箱中预热备用。(4)将预热的试模从烘箱中取出,装上试模框架。在试模中铺一张裁好的普通纸(可用报纸),使底面及侧面均被纸隔离。将拌和好的全部沥青混合料,用小铲稍加拌和后均匀地沿试模由边至中按顺序装人试模,中部要略高于四周。(5)取下试模框架,用预热的小型击实锤由边至中压实一遍,整平成凸圆弧形。(6)插入温度计,待混合料冷却至规定的压实温度(为使冷却均匀,试模底下可用垫木支起)时,在表面铺--张裁好尺寸的普通纸。(7)当用轮碾机碾压时,宜先将碾压轮预热至100℃左右(如不加热,应铺牛皮纸)。然后,将盛有沥青混合料的试模置于轮碾机的平台上,轻轻放下碾压轮,调整总荷载为9kN(线荷载300N/cm)。(8)启动轮碾机,先在一个方向碾压之个往返(4次),卸荷,再抬起碾压轮,将试件掉转方向,再加相同荷载碾压至马歇尔标准密实度(100±1)%为止。试件正式压实前,应经试压,决定碾压次数,一般12个往返(24次)左右可达要求。如试件厚度大于100mm对必须分层碾压。(9)当用手动碾碾压时、先用空碾碾压,然后逐渐增加砝码荷载,直至将5个砖码全部加上,进行压实至马歇尔标准密实度(100±1)%为止。碾压方法及次数亦应由拭压决定,并压至无轮迹为止。(10)压实成型后。,揭去表面的纸,用粉笔在试件表面上标明碾压方向。(11)盛有压实试件的试模,置室温下冷却,至少12h后方可脱模。
沥青混合料车辙试验方法 1.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 x 300mm x 50mm)在规定温度条件(通常为60℃)下,以一个轮压为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
(1)车辙试验机:主要由下列部分组成:①试件台:可牢固地安装两种宽度(300mm和150mm)的规定尺寸试件的试模。②试验轮:橡胶制的实心轮胎,外径Φ200mm,轮宽的50mm,橡胶层厚15mm。椽胶硬度(国际标准硬度)20℃时为84±4;60℃时为78±2。试验轮行走距离为(230±10)mm,往返碾压速度为(42±1)次/min(21次往返/min)的。允许采用曲柄连杆驱动试验台运动(试验台不动)的任一种方式。③加载位置:使试验轮与试件的接触压强在60℃时为(±)MPa,施加的总荷载为700N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。
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、电测百筛或非接触位移计。
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(精度0.5℃)。 (2)恒温室:车辙试验机安放在恒温室内,装有加热器、气流循环装置及自动温度控制设备,能保持恒温室温度(60±1)℃[试件内部温度(60±)℃],根摒需要亦可为其他需要的温度。用于保温试件并进行检验,温度应能自动连续记录入。(3)台秤:称量15kg,分度值不大于5g。 3.试验方法(1)测定试验轮压强[应符合±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±)℃。(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。
4结果计算 ①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。 ②计算沥青混合料试件的动稳定度。
5报告①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。②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%。
第四节 沥青混合料水稳定性试验检测方法
由水引起的沥青路面损坏通称为水损坏,它是一个普通的问题,已引起世界各国的注意,
道路工作者对此进行了广泛的研究,提出了许多理论方法。就评价沥青路面水稳性方面)通常采用的方法分为两大类:第一类是沥青与矿料的粘附性试验;这类试验方法主要是用于判断沥青与粗集料(不包含矿粉)的粘附性,属于这类的试验方法有水煮法和静态浸水法;第二类是沥青混合料的水稳性试验、这类试验方法适用于级配矿料与适量沥青拌和成混合料、制成试样后,测定沥青混合料在水的作用下力学性质发生变化的程度,这类方法与沥青在路面中的使用状态较为接近。测试方法有浸水马歇尔试验、真空饱水马歇尔试验以及冻融劈裂试验(“八五”攻关最新研究成果)。 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4.适用于小于13.2mm粗集料的试验方法(水浸法)(1)准备工作①将集料用9.5mm、13.2mm(或圆孔筛10mmm、15mm)过筛,取粒径-13.2mm(圆孔筛10-15mm)形状规则的集料件再放人规定稳定度「粘稠沥青混合料为(60±1)℃」的恒温水槽中保温48h进行马歇尔试验,其余与标准马歇尔试验方法相同,2.根据试件的真空饱水稳定度和标准稳定度,求得试件真空青的含量(或油石比),它不适用于其他沥青拌制的混合料。(3)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使用,以快速评定拌和厂产品质量。 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.仪具与材料:(1)天平:称量500g感量不大于0.01g。(2)恒温水槽:能保持温度80℃±1℃。(3)拌和用小型容器:5mL。(4)烧杯:100mL。(5)试验架。(6)细线:尼龙线或棉线、铜丝线。(7)铁丝网。(8)标准筛9.5mm、13.2mm、19mm各1个(也可用圆孔筛:10mm、15mm、25mm代替)。(9)烘箱:装有目动温度调节器。(10)电炉、燃气炉。(11)玻璃板:200mm x 00mm左右。(12)搪瓷盘:300mm x 400mm左右。(13)其他:拌和铲、石棉网、纱布、手套等。 3.适用于大于13.2mm粗集料的试验方法(水煮法)(1)准备工作①将集料用13.2mm、19mm(或圆孔筛15mm、25mm)过筛,取粒径-19mm(圆孔筛15-25mm)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。②将大烧杯中盛水,并置加热炉的石棉网上煮沸。(2)试验步骤①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。②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。③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,并在室温下冷却15min。④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。⑤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。⑥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。
200g用洁净水洗净,并置温度为105℃土5℃的烘箱烘干,然后放在干燥器中备用。②准备沥青试样功口热至与矿料的拌和温度。③将煮沸过的热水注入恒温水浴中,维持80℃±1℃恒温。 (2)试验步骤①按四分法称取集料颗粒(-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。②按每100g矿料加入沥青(±)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。③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,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。④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。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由剥离面积百分率评定沥青与集料粘附性的等级。
5.报告:试验结果应报告采用的方法及集料粒径。 二、浸水马歇尔试验方法 1.浸水马歇尔试验方法是将沥青混合料试件在规定温度(粘稠沥青混合料为60℃±l℃)的恒温水槽中保温48h,然后测定其稳定度。其余方法与标准马歇尔试验方法相同。2.根据试件的浸水马歇尔稳定度和标准马歇尔稳定度,求得试件浸水残留稳定度。
三、真空饱和马歇尔试验方法
1.真空饱和马歇尔试验方法是将试件先放人真空干燥器中,关闭进水胶管,开动真空泵。使干燥器的真空度达到(730mmHg)以上并维持15min,然后打开进水胶管,靠负压进入冷水流使试件全部浸人水中。浸水15min后恢复常压,取出试
饱水残留稳定度。 四、冻融劈裂试验方法
冻融劈裂试验方法是将标准马歇尔试件分为两组,一组在25℃水温中浸泡2h后,测定劈裂强度;第二组饱水过程如下:常温下(约25℃)浸水20min,真空下浸水15min后恢复常压,-18℃冰箱中置放16h,60℃水浴中恒定24h,25℃水温中浸泡2h后,测定劈裂强度。测试劈裂强度时可在马歇尔仪上下各安装一根压条,压条宽度为,内侧曲率半径为50.8mm,压条两端均应磨平。将两压条对齐进行劈裂试验,然后按公式R=0.006287FT/h计算劈裂强度,其中FT为劈裂压力(N),h为马歇尔试件高度(mm),R为劈裂强度(MPa)。第一级强度为R1,第二级强度为R2,则残留强度为R0= R2/R1 x 100%,其值越大,表示抗水害性能越好。
第五节 沥青混合料产品检测方法
沥青混合料产品的检验测试可以确保成品按照规格生产,例如集料的级配和沥青含量,从而保证沥青路面的路用性能。但是要对每次生产的产品都做试验是不现实的,因此只能按照规定抽取样品做测试。样品必须具有代表性,否则获取的数据将毫无意义,相反会引起误解。同样重要的是要有训练有素且有经验的人员用保养良好且准确的仪器做这类测试。在《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTJ O52-93)中规定了四种方法来测定沥青用量,接着用烘干法把集料烘干、并用各级配筛分开,从而考查沥青混合料拌和机生产产品的质量。
一、沥青混合料中沥青的含量测试方法 (一)射线法
1.目的和适用范围(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)本方法规定用射线法测定用粘稠石油沥青拌制的热拌沥青混合料中沥(4)本方法规定仪器标定和测定步骤的细节允许按所用仪器说明书规定有所变动。
2.仪具与材料:①射线法沥青含量测定仪:符合放射性安全规定。②试样容器:射线法沥青含量测定仪的规定附件。③沥青混合料拌和机。④磅秤或天平:称量10kg,精度不大于5g⑤木板:长50cm,宽10cm。⑥其他:铁铲,大号金属盘,烘箱,温度计等。 3.方法与步骤
(1)准备工作①沥青含量测定仪参数标定。a.用检测对象的实际材料按施工要求的矿料配合比配合矿料8kg,在烘箱中加热到165℃,4h。b.准备施工实际使用的沥青试样,按设计沥青用量(或油石比)的士%称取2档或3档沥青用量,加热到要求的拌和温度。c.从小的沥青用量开始分别用沥青混合料拌和机拌和3min。d.按仪器说明书要求称取沥青混合料(一般不少于6kg装人试样容器中压实,用木板压平放进射线法沥青含量测定仪中,经16min测定时间测定标定参数。注:仪器应放在木制仪器箱上方,并远离水源。e.重复c、d的步骤,每次增加所需沥青用量,将每一档沥青用量的混合料进行测定,得出标定参数,储存入试验仪器中。
②沥青混合料试样取样法,在拌和厂从运料卡车上采取欲检测的沥青混合料试样。
(2)试验步骤①按仪器操作说明书要求立即将热沥青混合料分别装人两个试样容器,称取质量,使之符合规定取样量,并量测沥青混合料温度。②用木板压紧沥青混合料,达到规定的体积。③依次将试样容器放人含量测定仪中,开动仪器,输入试样号。沥青混合料温度、标定的沥青混合料编号或标定参数,进行测定,测定的时间一般为8min(急需时也可采用4min)。到达时间后,测定仪自动显示沥青含量(或油石比),记录在测定报告中。注:沥青含量测定仪测定时的旋转条件应与标定时相同,挪
动测定地点时,应重新标定后方可测定,测定时的沥青混合料数量应与标定时相同。混合料温度应接近标定温度,显示的数据是沥青含量还是油石比应与标定用充分溶解。注:也可直接在(三)回流式抽提仪法 至沸腾后,其蒸汽上升遇冷离心分离器中浸泡。(2)将1.目的和适用范围 凝器冷凝后滴人铜网筛筒混合料及溶液倒人离心分(1)沥青混合料的沥青含溶洗混合料试样中的沥青,离器,用少量溶剂将烧杯及量是沥青质量在沥青混合并通过滤纸流至抽提筒内。玻璃棒上的粘附物全部洗料总质量中的比例,当采用如此反复溶洗,至试样中的入分离容器中。 油石比时, 它表示沥青质量 沥青被溶解洗净为止。 这一的相同。
4.报告:同一沥青混合料试样至少平行试验两次,其差值不大于%时,取平均值作为试验结果。 (二)离心分离法
1.目的和适用范围 (1)(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:(1)离心抽提议:由试样容器及转速不小于3O00r/min的离心分离器组成,分离器备有滤液出口。容器盖与容器之间用耐油的圆环形滤纸密封。滤液通过滤纸排出后从出口流出收入回收瓶中,仪器必须安放稳固并有排风装置。(2)圆环形滤纸。 (3)回收瓶:容量1700mL以上。(4)压力过滤装置。(5)天平:精度0.01g、1mg。(6)量筒:最小刻度1mL。(7)电烘箱:装有温度自动调节器。(8)三氯乙烯:工业用。(9)碳酸铵饱和溶液:供燃烧法测定滤纸中的矿粉含量用。(10)其他:小铲,金属盘,大烧杯等。 3.方法与步骤
1)准备工作(1)在拌和厂从运料卡车采取沥青混合料试样,放在金属盘中适当拌和,待温度稍下降至100℃以下时,用大烧杯取混合料试样质量1000-1500g左右(m)(粗粒式沥青混合料用高限,细粒式用低限,中粒式用中限),准确至0.1g。(2)如果试样是路上用钻机法或切割法取得的,应用电风扇吹风使其完全干燥,置微波炉或烘箱中适当加热后成松散状态取样,但不得用锤击以防集料破碎。
2)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
(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:①将回收瓶中的抽提液倒人量筒中,准确定量至(Va)mL。②充分搅匀抽提液,取出10mL(Vb)放人增蜗中,在热浴上适当加热使溶液试样变成暗黑色后,置高温炉[(500-600)℃]中烧成残渣,取出坩埚冷却。③向坩埚中按每1g残渣5mL的用量比例,注入碳酸铵饱和溶液,静置lh后放人105℃±5℃炉箱中干燥。④取出后放在干燥器中冷却,称取残渣质量(m4)。 4.计算(1)计算沥青混合料中矿料的总质量。(2)计算沥青混合料中的沥青含量和油石比。 5.报告:同一沥青混合料试样至少平行试验两次,取平均值作为试验结果。两次试验结果的差值应小于%,当大于%但小于%时,应补充平行试验一次,以3次试验的平均值作为试验结果;3次试验的最大值与最小值之差不得大于%。 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)本方法规定用回流式抽提仪法测定沥青混合料中沥青的含量。(3)本方法适用于沥青路面施工的沥青用量检测使用,以评定施工质量,也适用于旧路调查中检测沥青路面的沥青用量。但对煤沥青路面,需有煤沥青的游离碳含量的原始测定数据。 2.仪具与材料: (1)回流式沥青抽提仪:由水冷凝器、抽提筒、铜网筛筒、外套筒及热源等部分组成。除铜网筛外均为紫铜皮制成,热源可用红外线灯泡(250W)或电热丝等。(2)滤纸筒:壁厚2mm左右,大小与筛网筒内部尺寸匹配,亦可用大张定性滤纸或滤纸筒代替。(3)天平:感量不大于1g。(4)溶剂:三氯乙烯,工业纯。(5)碳酸铵饱和溶液。(6)其他:蒸馏烧瓶、滤纸、脱脂棉、烘箱、高温炉(1000℃)、量筒、金属盘、磁蒸发皿。 3.方法与步骤 1)准备工作 (1)准备好滤纸筒。如没有滤纸筒时也可将大张定性滤纸卷成2-3层的圆筒状,下部摺成平底(大小接近铜筛网内部尺寸),用一细线捆好以防散开,底面再铺一张滤纸和一层脱脂棉,称合计质量(m1)后,仔细置铜网筛筒内。(2)将溶剂注入抽提筒内,其用量可根据试样质量确定,一般约为试样的倍。(3)采集沥青混合料试样。当试样已冷却结块或系从路上钻取的芯样时,应置微波炉或烘箱内加热(石油沥青不高于100℃,煤沥青不高于80℃),使之呈松散状态(注意不得用锤打碎)。需要时,须用电风扇充分吹干1h以上,预先测定试样的水分含量。(4)称取松散的沥青混合料试样1kg(m),准确至1g,轻轻放人铜网筛筒的滤纸筒内。(5)将盛有试样的铜网筛筒放人抽提筒内的铜柱上,盖好水冷凝器。 2)试验步骤 (1)检查抽提仪是否全部装妥。(2)开放进水阀,使冷水流入冷凝器,充满后不断由排水阀流出。(3)接通电路,加热抽提筒内的溶剂过程一般需要8-10h。(4)抽提结束,关闭电源。待冷却后关闭进水阀,取下冷凝器,仔细将筒网筛筒取出,置通风橱内晾干,再将装有矿料的滤纸筒置干净的金属盘中,并置烘箱「(105±5)℃〕内烘至恒重,一般需4h。(5)分别称取烘干的矿料质量(m2)及带用矿粉的滤纸筒、脱脂棉质量(m3)。(6)测定抽提溶液中矿粉质量:①将抽提筒中的抽提溶液搅动后倒人量筒中,并用少量溶剂摇洗抽提筒数次,清洗的溶液并入量筒中,记录量筒内抽提液的体积(V1),准确至mL。②搅匀量筒内抽提液后,约取10mL溶液倒人一已称重的磁蒸发皿(m4)中,并记录用于量测部分的抽提溶液体积(V2)。③将蒸发皿移置电热板或砂浴上适当加热,使溶剂蒸发、干燥。④将蒸发皿移人高温炉内加热至暗红色([500-600)℃]后,冷却至室温。⑤按每1g残余物约5mL的比例向蒸发皿内注入饱和碳酸铵溶液,在室温下使蒸发皿中残余物浸渍lh,然后置烘箱[(105±5)℃]中烘至恒重。⑥将恒重的蒸发皿置干燥器中冷却后称其质量(m5),作为矿粉的一部分。 4.计算(1)计算沥青路面或混合料试样的沥青含量。(2)如试样为煤沥青路面时,煤沥青含量应进行修正。 5.报告:同一试样至少平行试验两次,其差值不大于%时,取其平均值作为试验结果。 (四)脂肪抽提器法 1.目的和适用范围(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)本方法规定用脂肪抽提器测定用粘稠石油沥青拌制的沥青混合料中沥青的含量(或油石比)。(3)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。 2.仪具与材料:(1)索克斯
里抽提仪:由回流冷凝器、脂肪抽提器及蒸馏烧瓶三部分组成,各连接部磨口结合密封。(2)滤纸筒:直径40mm,高140mm。无滤纸筒时可用大张滤纸卷成筒状代替,滤纸应不通过矿粉。(3)脱脂棉花。(4)加热装置:可调电炉或燃气炉。(5)压力过滤装置。(6)天平:称量2kg,感量不大于0.1g;称量500g,感量不大于0.01g。(7)电烘箱:装有温度自动调节器。(8)三氯乙烯:工业或化学纯。(9)碳酸铵饱和溶液:供燃烧法测定滤纸中的矿粉含量用。(10)干燥器。(11)其他:小铲;金属盘,玻璃杯,大烧杯等。 3.方法与步骤
1)准备工作(1)在拌和厂或施工现场采取沥青混合料试样,放在金属盘中适当拌和,待温度稍下降至100℃以下时,取混合料试样质量200g左右(m),准确至0.1g。(2)如果试样是路上用钻机法或切割法取得的,应待其干燥,置微波炉或烘箱中适当加热后成松散状态取样,但不得用锤击以防集料破碎。(3)安装滤纸筒于脂肪抽提器中,如无滤纸筒时,可用大张滤纸裁成约180mm x 400mm大小,然后将其卷成直径约40mm、长140mm的纸筒。注意,卷纸时应一边卷一边将底边招好,卷好后用线将纸筒上口系牢。用一块脱脂棉花垫在筒底,将已称重的沥青混合料装人滤纸筒内,上面再盖一层脱脂棉,滤纸筒内的棉花均应称量(mp),至0.01g。
2)试验步骤(1)向蒸馏烧瓶中注入三氯乙烯溶剂至其容量的50%-70%,安装滤纸筒;再向脂肪抽提器中注入溶剂约200mL;并用少量溶剂将烧杯及玻璃棒上的粘附物全部洗人滤纸筒中。(2)安装回流冷凝器,开放冷却水,试验过程中调节水量至回流冷凝器中溶剂蒸发为度。(3)开始加热烧瓶,热量由小到大,至烧瓶中的三氯乙烯溶剂受热沸腾。在强热下,溶剂不断蒸发,经过冷凝器冷却滴人滤纸筒中,逐渐溶解、冲洗混合料中的沥青,冲洗的溶剂进入烧瓶。如此循环反复,直至溶剂清澈透明为止。(4)停止加热,回流冷凝器继续通水回流约20min。(5)关闭冷却循环水,拆下冷凝器,仔细从脂肪抽提仪中取出滤纸筒,将
其竖立在大烧杯中,放通风橱内,让矿料中残留的溶剂滴尽,然后移人搪瓷盘中,待溶剂自然蒸发干燥,连同滤纸筒、棉花及矿料一起放人105℃+-5℃烘箱中,烘干至恒重(通常为4h)。(6)将滤纸筒、棉花、烘干的矿料从烘箱中取出,置干燥器中冷却至室温,然后分别称量滤纸筒及棉花的质量(ms),准确至0.01g;称取矿料质量(m1)准确至0.1g。滤纸及棉花的增重为矿粉的一部分。(7)用压力过滤器过滤蒸馏烧瓶中的沥青溶液,由滤纸的增重m3得出泄漏人滤液中矿粉的质量。如元压力过滤器时,也可用燃烧法测定。(8)用燃烧法测定抽提液中矿粉质量的步骤如下:①将烧瓶中的抽提液倒人量筒中;准确定量至mL。②充分搅匀抽提液,取出10mL放人坩埚中,在热浴上适当加热使溶液试样变成暗黑色后,置高温炉(500℃-600℃)中烧成残渣,取出坩埚冷却。③向坩埚中按每1g残渣5mL的用量比例,注入碳酸铵饱和溶液,静置1h,放人(105土5)℃
炉箱中干燥。④取出放在干燥器中冷却,称取残渣质量(m4)。
4.计算(1)计算沥青混合料中矿料的总质量。(2)计算沥青混合料中的沥青含量、油石比。
5.报告:同一沥青混合料试样至少平行试验两次,其差值不大于%时,取平均值作为试验结
果,取1位小数。
二、沥青混合料的矿料级配检验方法
1.目的和适用范围(1)沥青混合料的矿料级配检验方法是沥青路面施工时检验拌和厂生产的沥青混合料的矿料颗粒级配组成的试验,以通过规定筛孔的质量百分率表示。(2)本方法适用于测定沥青路面施工过程中沥青混合料的矿料级配,以评定沥青路面施工质量时使用。 2.仪具与材料:(1)标准筛:孔径为、37.5mm、31.5mm、26.5mm、19.0mm、16.0mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的方孔筛标准筛系列中)根据沥青混合料级配选用相应的筛号,必须有密封圈、盖和底。当使用圆孔筛时,从60mm、5Omm、40mm、35mm、30mm、
25mm、20mm、15mm、10mm、5mm、2.5mm、1.2mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.074mm的圆孔筛系列中选用需要的筛号。”(2)天平:愿量不大于0.1g。(3)摇筛机。(4)烘箱:装有温度自动控制器。(5)其他:样品盘,毛刷等。
3.方法与步骤“
(1)准备工作①从拌和厂选取代表性样品。②将沥青混合料试样按规定的沥青混合料沥青含量的试验方法抽提沥青后、将全部矿质混合料放人样品盘中置温度(105℃土5)℃烘干,并冷却至室温。注:应将沾在滤纸、棉花上的矿粉及抽提液中的矿粉计人矿料的矿粉含量中。③按沥青混合料矿料级配设计要求。选用全部或部分需要筛孔的标准筛。做施工质量检验时,一般应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及集料最大粒径等5个筛孔;如为圆孔筛,一般应包括0.074mm、2.5mm、5.0mm及集料最大粒径等5个筛孔,按大小顺序排 列成套筛。
(2)试验步骤 ①将抽提后的矿料试样(必要时采用四分法称取试样)称其质量1-1.5kg,准确至0.1g。②将标准筛带筛底置摇筛机上,并将矿质混合料置于筛内,盖妥筛盖后,压紧摇筛机,开动摇筛机筛分10min。取下套筛后,按筛孔大小顺序,在一清洁的浅盘上再逐个进行手筛。手筛时可用手轻轻拍击筛框并经常地转动筛子,直至每分钟筛出量不超过筛上试样质量的%时为止。但不允许用手将颗粒塞过筛孔,筛下的颗粒并入下一号筛,并和下一号筛中试样一起过筛。③称量各筛上筛余颗粒的质量,准确至0.1g。注意,所有各筛的分计筛余量和底盘中剩 余质量的总和与筛分前试样总质量相比,相差不得超过总质量的1%。
4.计算(1)计算试样的分计筛余量。(2)累计筛余百分率:该号筛上的分计筛余百分率与大于该号筛的各号筛上的分计筛余百分率之和,准确到%。(3)通过筛分百分率:用100减去该号筛上的累计筛余百分率,准确至%。(4)以筛孔尺寸为横坐标,各个筛孔的通过筛分百分率为纵坐标,绘制矿料组成级配曲线,评定该试样的颗粒组成。
5.报告:同一混合料至少取两个试样平行筛分试验两次,取平均值作为每号筛上筛余量的试验结果,报告矿料级配通过百分率及级配曲线。
三、烧灼法测定沥青含量和矿料级配试验方法简介
现在许多单位均采用氯化物溶剂抽提和回收沥青混合料中的沥青,以便测定沥青含量和矿料级配两项重要性质。但是由于抽提用的溶剂价钱很贵,处理困难,且不安全,对身体健康和环境均有影响。国际上已有一些国家已经规定不得使用此类溶剂,有的国家还在研究新型生物溶剂取代现有溶剂,但至今尚未成功一
核子沥青含量测定仪的测定速度快,测定精度可与抽提法相比,但该法的最大缺点是无法测定矿料级配。基于这一情况,美国国家沥青技术中心(NCAT)从1990年开始研究烧灼法测定沥青混合料中沥青含量的方法。所谓烧灼法是将热拌沥青混合料的试样放人高温炉内,使沥青混合料中的沥青完全被燃烧,测定沥青混合料在燃烧前后的质量差,即为混合料的沥青含量,矿料级配可用烧灼后的矿料筛分得出。
该法规定采用一个内部衬砌尺寸为35.6cm x 35.6cm x 35.6cm的炉子,它可以加热到538℃。将热拌沥青混合料分成两份,放在2个4号筛孔的不锈钢盘子里,一个放在炉的顶架上,一个放在底架上,进行加热,然后在538℃温度下燃烧lh。在此燃烧温度和时间里,集料的质量损失是有限的,对试验结果的影响狠少。试验数据可用微机采集系统自动得出。该法现己得到世界各国的关注。
第六节 沥青混合料非常规试验方法
一、冷料食的流量试验方法 沥青混合料拌和设备通常设有4个冷料仓,最靠近烘干筒的1号仓装最细集料,依集料粒径从小到大编号,4号仓装最粗集料。4个冷料仓中4种规格集料的用量比例在目标配合比设计中确定。生产时,4个冷料仓应按设计比例和一定速度向拌和机供料,即每个冷料仓必须分别保持各自的稳定流量,这样才能满足矿料级配和拌和机生产能力的要求。
各冷料仓的固定流量,
可根据拌和机的生产能力下的 至两曲线吻合为止。 认为不合适(有花料、离析(t/h)和目标配合比计算得流量; 7.按调整好的热料仓等),则需重新进料,适当到。如某拌和机的生产能力 8.绘制各冷料仓小皮供料比及矿粉所占比例进延长拌和时间。反复几次,为100t/h,1号仓装有天然带转速与流量关系曲线 行干拌(不加沥青),在拌直至合格为止。此时的拌和砂,在目标配合比中天然砂 当冷料仓出料由振动和机出料口取样进行筛分时间再加3~5s即为正式生的用量比例为20%,所拌沥马达或电磁线包或往复式试验,计算通过率,并与标产时的拌和时间。 青混合料的沥青含量为5%,送料滑板控制时、亦按类似准级配范围中值比较。如出第一锅出料后,虽目测则1号仓的固定流量应为:方去测定并绘 入较大,还须适当调整热料合格,须适当缩短拌和时间100 x x =19(t/h),即1制振动马达转速或电磁线仓供料比,直至关键筛孔的重新试拌。反复几次,直至号仓须均匀地每小时流出包振荡频率或滑板往复频通过率与标准级配相应筛不合格料现为止。取不合格19t。 率与流量关系曲线。 孔通过率中值的误差不超料出现前一次合格料的拌
冷料仓出料控制一般在实际生产中,料场进料规过规定值(0.075mm筛孔为和时间再加3-5s即为正式有振动式和输送式两种。振格会有变动,含水量也不断±1%,其余筛孔为±2%)为生产时的拌和时间。增加动式的振源来自安装在冷变化。这时尚须根据实际情止。这时各热料仓的供料比3-5s,是考虑设备误差而增料仓出料口附 况对冷 即为正式生产时的供料比。 加的额外时间。 近的振动马达或电磁线包,通过改变振动马达的转速或电磁线包的振荡频率改变冷料仓的流 量。输送式是在出料口下缘安装一个小型皮带运输机或往复式送料滑板,改变小皮带转速或 改变滑板的往复频率,就能改变冷料仓的流量 。 冷料仓的流量试验,就是要找到流量与集料规格(品种),出料口开启程度、小皮带转速(振动马达转速或电磁线包振荡频率)等之间的关系,并用流量关系曲线表示。根据计算的流量,在曲线上查得装有某种规格集料的冷料仓出料口应张开的大小以及小皮带应具备的转速(振动马达转速或电磁线包振荡频率)。 为了减少试验工作量,冷料仓出料口的张开程度可根据集料的粗细,凭经验确定。因此,只须分别测定4个冷料仓的流量与小皮带转速(振动马达转速或电磁线包振荡频率)的关系。 现以皮带式为例,详述试验步骤如下: 1.备冷料仓分别装满不同规格集料; 2.移走与水平皮带运输机接头的提升运输机,将装载机置于该处,准备接料; 3.启动大型水平皮带运输机; 4.选择某一低速,启动1号仓的小皮带,并开始计时。 装载机料斗内落满料后,开走装载机称料重,直至接料总重超过10t为止,并记录时间(h); 5.根据称料总重及延续时间,计算1号仓在该小皮带转速下的流量(t/h); 6.改变(提高)小皮带4-5种转速,分别测定1号仓相应小皮带转速下的流量; 7.同法分别测定其他各冷料仓不同小皮带转速料仓流量作适当调整,以达到与热料仓供料比相匹配,满足标准级配的要求。 细集料含水量变化较大;为保待其相对稳定,宜采取防雨措施。 必要时应将出料口开启程度作为一个变量进行试验。 二、备热料食供料比试验方法 当使用连续式拌和机时,经冷料仓流量试验后就可按固定流量直接供料加热拌和。但高 速公路和一级公路对混合料的质量要求高,规范规定用间歇式拌和机拌和,这就带来了一个所谓二次筛分的问题。 使用间歇式拌和机,冷料经烘干筒加热后,提升到拌和楼内进行筛分分档,每档分别进入各自的热料仓。但由于拌和楼内的筛子长度有限;重兼有倾角影响,集料不能充分筛分,流进各热料仓的集料不是按机内各筛号准确分级。因此还必须从各热料仓中取样进行筛分试验(即二次筛分), 根据沛分结果再进行矿料 配比计算,决定各热料仓的供料比例。测试步骤如下: 1.按各冷料仓确定的小皮带转速(振动马达转速或电磁线包振荡频率)启动冷料仓卸料; 2.启动大型水平皮带运输机运料; 3.启动烘干筒工作; 4.启动拌和楼内各筛工作,至各热料仓内有足够料为止; 5.逐次打开各热料仓,冷却后分别进行筛分试验; 6.根据各热料仓中集料及矿粉的筛分结果,对照标准级配,用图解法或其他 方法计算各热料仓的供料 比例,进而计算矿料的合成级配,并与标准级配对比。合成级配曲线应与标准级配中值曲线相吻合、如出入较大;则须调整各热料仓供料比,重新计算合成级配,直 关键筛孔指0.075mm、2.36mm、4.75mm、最大公称粒径对应的筛孔以及最大公称粒径与中间的筛孔。 在拌和过程中如发现某热料仓溢料或待料)说明冷、热仓的供料比不相匹配,此时要根据溢料或待料的集料粒径调整相应冷料仓的流量。 三、加热温度及拌和时间试验方法 经反复调整冷料仓供料比达到供料平衡后,即可加沥青进行拌和。根据拌和后混合料的 温度及其外观,决定集料和沥青的加热温度以及混合料的拌和时间。 1.初步拟定加热温度。根据沥青品种与标号,取规范中规定的加热范围中值,暂定为沥青加热温度。集料加热温度应比沥青加热温度高(10-20)℃。 2.初步拟定拌和时间。根据以往经验初步拟定拌和时间。一般每拌一锅约需30-50,试 拌时先选50s为宜。 3.拌制沥青混合料。按初步拟定的加热温度及拌和时间:,按目标配合比的油石比控制贤青进量,拌制沥青混合料。 4.确定集料及沥青的加热温度。在拌和机的出料口接料测温,该温度如在规范规定的出厂温度范围内,且混合料色泽均一,流而不散,则认为原拟定的加热温度可行。如温度超出规定范围,或目测不合格,则须适当调整原材料的加热温度,直至满足要求为止。此时集料及沥青的加热温度,即可定为正式生产时的加热温度。 5.确定拌和时间,最佳拌和时间是使拌出的混合料色泽均一、每个集料颗粒都被沥青膜均匀裹覆、大小颗粒分布均匀所需的最短时间(s)。 当每一锅出料后,目测四、运层试验方法 规范规定:“在无机结合料稳定土或粒料的半刚性基层上必须浇洒透层沥青。”“基于阻水的目的,最好透层与下封层合二为一,一次作成”。这样就要求透层沥青既要渗人基层,又要在基层表面保持一层沥青薄膜。 透层沥青宜选用慢裂洒布型乳化沥青,亦可采用慢凝液体石油沥青或煤沥青。从经济、安全、易渗角度考虑,选用沥青含量40%-50%韵慢裂石油沥青较为适宜。 乳化沥青的稠度及单位面积洒布量应通过试洒确定。可在试铺段基层上选择具有代表性的1m2面积,清扫并洒水润湿,表面略干后,用喷壶将沥青含量为1kg的乳化沥青均匀洒布于该表面积内,24h后观察表面情况:①若表面色泽均一,被一层厚约0.3mm沥青薄膜均匀覆盖,用小刀不能将薄膜揭起,这说明乳液
的稠度与用量适当;②若表面色泽均一,已形成均匀薄
膜,用小刀亦不能揭起)但膜层较厚(>0.5mm),说明乳液稠度适中,但用量过多;③若表面色泽均一,已形成均匀薄膜,但用小刀能将薄膜成片揭起,说明乳液稠度太大或破乳速度大快,未渗入基层内部;④若表面色泽不一,局部显干涩状,沥青未形成均匀薄膜,说明乳液稠度虽适中,但需采取相应处理措施,再次试洒,直至满意为止占。 五、松铺系数试验方法 1.初始松铺系数。根据规范推荐的松铺系数范围,取中值暂作试铺段的松铺系数;· 2.摊铺时每隔约10m长路段量一次虚厚(h虚)。测点位置要交错分布于路中线两侧的随机位置上;
3.待碾压完毕,用核子密度仪在每点的三个不
同方向测密度(供建立密度关系用),然后钻芯取样,量取压实厚度(h实); 4.计算松铺系数K。 六、摊铺速度试验方法
试验目的是在现有条件(拌和机产量、运料能力、摊铺层厚度与宽度)下,找出保证摊铺均匀、平整、摊铺机能连续工作的最高速度。
按初始速度v进行摊铺。如摊铺层表面密实、均匀、平整,且供料能保证摊铺机连续工作,则还可提高速度;反之,要降低速度。经反复几次试验,就可定下正式生产时的一般摊铺速度。生产时混合料运距不断变化,届时须根据实际运距适当调整摊铺速度,但最高不超过6m/min。
七、摊铺温度试验方法
试验目的是找出容许最低摊铺温度,容许最低摊铺温度与气温、沥青品种和标号有关。
摊铺温度试验一般在正常施工气温下进行,先取摊铺温度>=140℃铺一段路面作为正常段(在该温度下摊铺,通常总是可行的),然后把沥青混合料摊铺温度分别降至130℃、120℃和110℃各铺一段,每段长度要大于汕,并与正常段比较。相邻两段出现明显差异,前一个温度段与正常段元甚差异,而后一个温度段则有结团、不密实、甚至发现蜂窝,则最低摊铺温度取前一个温度段的温度)当:m℃段与正常段仍无较大差异时,最低摊铺温度可定为110℃。
摊铺温度不容许低于110℃。
八、 初压温度和初压速度试验方法
量取摊铸层温度后,用轻型钢筒式压路机低速碾压。如摊铺层发生推移)则压路机按原路线退出,待摊铺层温度下降5℃再行碾压,如还有推移,则每降j℃试碾一次,直到不产生推移为止,取此时沥青层的温度为初压温度。该温度应高于或等于规范规定的最低碾压温度。
在测定的初压温度下,用轻型钢筒式压路机由慢到快分几种速度进行碾压试验,取既不产生推移又不产生横向鱼鳞状发裂的速度为初压速度。该速度要小于或等于规范规定的最高初压速度。
实践表明,用9-16t轮胎式压路机进行初压,不但
不易产生推移、发裂,还可提高初压温度。有条件的施工单位最好用轮胎式压路机进行碾压温度、碾压速度试验。
九、复压遍数试验方法
取长约30m的路段为试验对象,初压完毕,改用重型压路机压二遍,每隔10m取一点,共取三点,用核子密度仪测密度,以后每压完一遍一次密度,直至测点处密度不再增加为止。
绘制狠压遍数一密度曲线,在曲线上取该沥青混合料马歇尔试件密度96%所对应的碾压遍数为该沥青混合料最低碾压遍数。
取点位置宜结合松铺系数试验一并选定。
测密度时,须将路表扫净,让核子密度仪的底面与路表紧密相贴。
采用振动压路机时,宜先用大振频小振幅碾压1-2遍,以后逐步降低振频加大振幅。
十、建立钻孔法与核子密度仪法测定密度的关系
规范规定,施工压实度的检查以钻孔法为准,但钻孔法不如核子密度仪法方便简捷,且不能在碾压过程中测定。因此,工地多采用核子密度仪检测密度。基于测试方法的不同和仪器性能的影响,同一点用两种方法测定的结果可能不一致。为此需建立两种方法测得结果间的关系,将核子密度仪测得的密度换算为钻孔法的密度。
在松铺系数试验中已用核子密度仪测定了若干测点密度,同时还在相应点进行了钻芯取样,只须对芯样在室内用常规法做密度试验,求得平均密度,然后与核子密度仪所测密度的平均值相比,即可得到相关系数。施工检查时,可用此系数将核子密度仪测得的密度换算为钻丑法测得的密度。
将两种方法测得的一系列相关系数通过数理统计方法建立回归方程进行换算,可能更加准确方
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