沥青及沥青混合料试验培训

沥青及沥青混合料试验东南大学交通学院赵永利内容第一部分沥青一、石油沥青的生产工艺概述。二、石油沥青的组成和结构三、沥青的常规试验：1、针入度2、延度3、软化点4、闪点5、燃点6、溶解度7、脆点8、薄膜加热9、蒸发损失。第二部分沥青混合料一、概述。二、沥青混合料试验：1、沥青含量2、矿料级配3、马歇尔稳定度试验4、浸水马歇尔试验5、密度6、饱水率7、劈裂8、弯曲9、收缩系数第一部分沥青一、石油沥青的生产工艺概述石油沥青的性质不仅与产源有关，而且与制造沥青的石油的基属及生产工艺有关。石油沥青可以分为：石蜡基沥青、中间基沥青、环烷基沥青。1、蒸馏法与氧化沥青相比，温度稳定性和气候稳定性较差。2、氧化法氧化沥青的分子量大，针入度减小，延度降低，软化点升高。3、溶剂法高温稳定性和低温抗裂性均较好。二、石油沥青的组成和结构（一）石油沥青的化学组成和结构石油沥青由多种极其复杂的碳氢化合物和这些碳氢化合物的非金属衍生物所组成的混合物。它的通式可以写为CnH2n+aObScNd，化学组成元素主要是碳（80％～87％），氢（10％～15％），其次是非烃元素如：氧、硫、氮（小于5％），此外还含有一些其他金属：镍、钒、铁、铅等。到目前为止，并没有找到元素组成与路用性能间的直接关系。（二）石油沥青的化学组成1、化学组分化学组分分析就是将沥青分离成几个化学性质相近，而且与路用性能有一定联系的的组，这些组就称“组分”。2、组分分析方法（1）溶剂法可以将沥青分为：油分、树脂和沥青质三组分。（2）色谱分析法可以将沥青分为：饱和分、芳香分、胶质和沥青质四组分。3、组分对沥青性质的影响沥青质和胶质的含量高其针入度值小（稠度较高），软化点高；饱和分含量高，其针入度值较大（稠度较低），软化点较低；芳香分含量对针入度、软化点无影响，但极性芳香分含量高对其粘附性有利；胶质对其延度有利。（三）石油沥青的胶体结构1、胶体结构的形成沥青的胶体结构是以沥青质为胶核，胶质分被吸附在其表面，并逐渐向外扩散形成胶团，胶团再分散于芳香分与饱和分中。2、胶体结构类型（1）溶胶结构沥青中沥青质的含量极少，沥青胶团由于胶质分的胶溶作用，沥青质完全胶溶分散于芳香分和饱和分的介质中，胶团之间没有吸引力或吸引力极小。液体沥青多属溶胶型沥青，在路用性能上有很好的自愈性和低温变形能力，但高温稳定性较差。（2）溶—凝胶结构沥青中沥青质含量适当，并有较多的胶质作为保护物质，它所组成的胶团之间有一定的吸引力。在变形的初级阶段，表现为非常明显的弹性效应，但应变增加至一定的数值后，则可变成牛顿流动（即τ与γ成正比），粘度（η）随剪应力的增加而减小。大多数的优质沥青均属此类，在高温时具有较低的感温性，低温时又有较好的形变能力。（3）凝胶结构沥青中沥青质含量很多，并有相应数量的胶质分，胶团互相接触而形成空间网络结构。具有明显的弹性效应，具有较低的温度感应性，但低温变形能力较差。氧化沥青多属此类。建筑石油沥青技术指标序号项目质量指标试验方法10号30号40号1针入度（25℃,100g,5s),0.1mm10~2526~3536~50GB/T45092延度（25℃,5cm/min),不小于，cm1.52.52.5GB/T45083软化点（环球法），不小于,℃957560GB/T45074溶解度（三氯乙烯）,不小于，%99.5GB/T111485蒸发损失（163℃，5h）,不大于，%1GB/T119646蒸发后针入度比，不小于,%65GB/T45097闪点,（COC）,不低于,℃230GB/T2678脆点，℃实测记录GB/T4510三、沥青的常规试验1、针入度2、延度3、软化点4、闪点5、燃点6、溶解度7、脆点8、薄膜加热9、蒸发损失（一）沥青的针入度试验(GB/T4509-1999）1、目的及适用范围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。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。（一）沥青的针入度试验(GB/T4509-1999）1、目的及适用范围针入度为标准针在规定条件下贯入沥青的深度。试验的标准试验条件为温度25℃，荷重100g，贯入时间为5s，以0.1mm计。针入度指数用以描述沥青的温度敏感性，宜在15℃、25℃、30℃、3个温度条件下测定，若30℃时的针入度值过大，可采用5℃代替。当软化点T800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T1.2是相当于针入度为1.2时的温度，用以评价沥青的低温抗裂性能。2、仪具与材料2.1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砝码一只，试验时总质量为100g±0.05g。当采用其它试验条件时，应在试验结果中注明。2.2标准针由硬化回火的不锈钢制成，洛氏硬度HRC54~60，表面粗糙度Ra0.2μm~0.3μm,针及针杆总质量2.5g±0.05g，针杆上应有号码标志，针应设有固定装置盒（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，2.3盛样皿：金属制，圆柱形平底。小盛样皿的内径55mm，深35mm（适用于针入度小于200）；大盛样皿内径70mm，深45mm（适用于针入度200~350）；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。2.5平底玻璃皿：容量不少于1L，深度不少于80mm。内设有一不锈钢三角支架，能使盛样皿稳定。2.4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。2.6温度计：0℃~50℃，分度为0.1℃。2.7秒表：分度0.1s。2.8盛样皿盖：平板玻璃，直径不小于盛样皿开口尺寸。2.9溶剂：三氯乙烯等。2.10其它：电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷把坩锅等。3、方法与步骤3.1准备工作3.1.1调节水浴温度3.1.2检查仪器设备3.1.3将试样注入盛样皿中，试样高度应超过预计针入度值10mm，并盖上盛样皿盖，以防落入灰尘。盛有试样的盛样皿在15℃~30℃室温中冷却1h~1.5h(小盛样皿）、1.5h~2h(大盛样皿)或2h~2.5h(特殊盛样皿)后移入保持规定温度±0.1℃的恒温水槽中1h~1.5h（小盛样皿）、1.5h~2h(大试样皿)或2h~2.5h（特殊盛样皿）。3.2试验步骤3.2.1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）的平底玻璃器皿中的三角支架上，试样表面以上的水层深度不少于10mm。3.2.2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3.2.3开动秒表，在指针正指5s的瞬间，用手指压按钮，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。注：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。3.2.4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的读数，准确至0.5（0.1mm）。3.2.5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。3.2.6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。4、报告4.1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，以0.1mm为单位。针入度（0.1mm）允许差值（0.1mm）0~49250~1494150~24912250~50020当试验值不符合此要求时，应重新进行试验。5、精密度或允许误差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（0.1mm）。当试验结果大于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4平均值的8%。（二）沥青的延度试验（GB/T4508-1999）1、目的与适用范围1.1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。1.2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25℃、15℃、10℃或5℃，拉伸速度为5cm/min±0.25cm/min。当低温采用1cm/min±0.05cm/min拉伸速度时，应在报告中注明。2.1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。2.2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Ra0.2μm。2.3试模底板：玻璃板或磨光的铜板、不锈钢板（表面粗糙度Ra0.2μm）。沥青延度试验仪2.4恒温水槽：容量不少于10L，控制温度的精确度为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。2.5温度计：0℃~50℃，分度为0.1℃。2.6砂浴或其它加热炉具。2.7甘油滑石粉隔离剂（甘油与滑石粉的质量比2：1）。2.8其它：平刮刀、石棉网、酒精、食盐等。3、方法与步骤3.1准备工作3.1.1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。3.1.2按规定的方法准备试样，然后将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。3.1.3试件在室温中冷却30min~40min，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，且表面应刮的平滑。将试模连同底板再浸入规定试验温度的水槽中1h~1.5h。3.1.4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℃。3.2试验步骤3.2.1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。3.2.2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。3.2.3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、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“＞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、精密度或允许差当试验结果小于100