农村公路试验检测员培训---沥青及沥青混合料检测技术

沥青及沥青混合料实验检测技术培训陕西省交通职工培训中心2009年3月第一部分沥青•按常温下的稠度划分1、固体沥青2、粘稠沥青3、液体沥青•按常用类型划分1、道路石油沥青2、乳化沥青3、液体石油沥青4、煤沥青5、改性沥青6、改性乳化沥青沥青化学组分1.沥青质约占5%~25%2.胶质含量较少3.芳香分约占20%~50%4.饱和分约占5%~20%常用沥青的技术性质指标•针入度表征粘稠沥青条件粘度的一种指标•软化点表征沥青由固态向液态转变的一个象征指标•延度表示沥青内部凝聚力的一种量度•密度体现沥青质量的一个物理参数•含蜡量用于评定沥青路用性能的一项重要指标•耐久性用于评定沥青路用性能（耐久性，抗老化性）的一项重要指标常用沥青的技术性质指标含义•沥青粘滞性的含义：沥青材料在外力作用下，沥青粒子产生相互位移时抵抗剪切变形的能力。通常以表观粘度表示。•沥青针入度的含义：在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定的时间贯入沥青试样的深度（以0.1mm计)。•针入度与沥青粘稠性的关系：针入度是表征沥青粘稠度的一种指标，沥青越粘稠，针入度越小；针入度读数可以表征沥青相应的标号，如：针入度读数为60～80之间，则沥青标号为70＃。•沥青针入度指数定义：以三个以上的不同温度（通常为15℃、25℃、30℃）时对应的不同针入度，进行一元一次直线方程回归后确定针入度指数。lgP=K+Algpen*TPI=(20-500Algpen)/(1+50Algpen)含义：应用针入度和软化点试验结果来表征沥青感温性的一种指标。•影响沥青针入度试验的条件针入度仪、试验温度、负重、标准针等•沥青软化点表征沥青材料的热稳定性的一个指标•软化点与沥青粘滞性的关系软化点的高低反映沥青在一定温度条件下的物理状态，软化点高的沥青，说明该沥青在温度较高条件下，软化变形的程度低，说明沥青的粘滞性好。反之，软化点低的沥青，沥青粘滞性差。•影响沥青软化点试验的因素软化点仪、升温速度、钢球质量和直径等•沥青延度表征沥青材料内部凝聚力的一种量度，反映沥青在某一条件下的变形能力。•沥青延度反映沥青性质有研究发现，低温时延度大小与沥青在低温时的抗裂性有一定的关系，低温延度值大，低温条件下沥青的开裂性相对较小。•影响沥青延度试验的因素延度仪、试验温度、拉伸速率等沥青的技术要求指标规范JTJ032-94JTGF40-2004针入度（25℃，100g，5s）√√针入度指数PI√软化点℃√√60℃动力粘度Pa.s√延度cm√√蜡含量%√√闪、燃点℃√√溶解度%√√密度(15℃)√√薄膜烘箱加热质量变化%√√残留针入度比%√√残留延度cm√√一、针入度试验操作流程试件制备养护试件试件安放开始试验预热80℃，脱水135℃，过筛0.6mm，灌模15℃~30℃,1h~1.5h。试验温度1h~1.5h针锥与试样刚好接触，负重100g试验落锥时间为5s针入度试验视频演示二、软化点试验操作流程试件制备养护试件试件安放开始试验80℃，135℃，0.6mm室温,30min。5℃，15min稳定，不得混有气泡记录每分钟的升温数值调节升温速度为5℃±0.5℃软化点试验视频演示三、延度试验操作流程试件制备养护试件试件安放开始试验80℃，135℃，0.6mm室温,30min。试验水中养护30min。刮平稳定，不得混有气泡。水面高出试件25mm每分钟拉伸5cm/min再放入试验温度水中养护1h~1.5h延度试验视频演示沥青老化•引起沥青老化的因素1、热的影响：热能加速沥青内部组分的挥发，促使化学反应，导致性能劣化2、氧的影响：空气中的氧被沥青吸收，产生氧化反应，改变内部组分比例3、光的影响：紫外线促使沥青氧化过程4、水的影响：水在热、氧、光的共同作用下，加速老化5、渗流硬化：沥青中轻组分渗流到矿料的孔隙中导致沥青老化•现行评价老化的方法沥青加热蒸发损失试验、薄膜（旋转薄膜）烘箱加热试验，前者适应与中、轻交通道路石油沥青，后者适应于重交通石油沥青。•老化沥青的性能1、三大指标的变化：针入度变小，延度变小2、评价指标：残留针入度比，残留延度值。四、沥青密度试验操作流程例如：普通石油沥青称量干燥比重瓶质量m1比重瓶注满水后质量m2干燥后，瓶加注入2/3沥青试样的质量m3向空余1/3处注入水后瓶加水加试样合计质量m4相对密度计算rb=(m4-m1)/((m2-m1)-(m4-m3))五、沥青蜡含量试验操作流程蒸馏溶解、冷却、结晶、过滤溶解蒸发，除去石油醚550℃，在20分钟内蒸馏完乙醇：乙醚=1：1，-20℃石油醚105℃，真空干燥（105℃，残余压力21~35KPa),1h蜡对沥青路用性能的影响1.蜡在低温下结晶析出后分散在沥青中，减少沥青分子之间的紧密程度，使沥青的低温延展能力减低。2.蜡在温度升高时易融化，使沥青的黏度降低，增加沥青的温度敏感性。3.蜡降低沥青与石料的表面黏附性。4.蜡的存在易引起沥青路面抗滑性能的降低。其他的沥青材料1、乳化沥青是将粘稠沥青加热至流动状态，经机械力的作用而形成粒径约为2~5的微粒分散在有乳化剂—稳定剂的水中，而形成的均匀稳定的乳液状。2、改性沥青采用各种措施使沥青的性能得到改善的沥青，路用性能下使路面高温不推，低温不裂，保证安全快速行，延长使用年限。3、SBS改性沥青改性剂主要为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。4、常用的改性沥青方法：A、搅拌法B、混融法C、胶乳法D、母体法5、改性沥青改善或提高沥青的路用性能A、提高抗久变形能力B、提高抗低温开裂能力C、提高抗疲劳开裂能力D、提高抗水损害能力第二部分沥青混合料•类型划分1、连续密级配沥青混合料2、连续半开级配沥青混合料3、开级配沥青混合料4、间断级配沥青混合料•对应的特性（空隙率）3%~6%AC6%~12%AM18%OGFC3%~4%SMA沥青混合料结构类型1、悬浮密实结构密实、空隙率低、水稳性好，抗裂、耐久、但易车辙2、骨架密实结构密实、空隙率低、水稳性好，抗车辙3、骨架空隙结构空隙率大、水稳性差、易老化、耐久性差、抗车辙沥青混合料的技术指标JTJ032-94JTGF40-2004稳定度:稳定度流值流值空隙率空隙率间隙率间隙率饱和度饱和度残留稳定度动稳定度残留稳定度残留强度比低温弯曲破坏应变渗水系数空隙率大小对混合料质量的影响•空隙率的大小取决于矿料的级配，沥青用量及压实程度。•主观上希望沥青混合料的空隙率越小越好，但必须留有一定的空隙，以备在高温季节沥青材料的膨胀变形。•空隙率较大，沥青与自然环境的接触面积和机会就会增大，加速沥青的老化，影响沥青路面的使用寿命；同时，空隙率较大，路表水就会渗漏进路面基层，导致基层的破坏，失去承载力，面层也相应破坏。沥青含量的表示方法•沥青用量混合料中沥青的质量/混合料的质量X100•油石比混合料中沥青的质量/混合料中集料的质量X100•两者换算关系沥青用量=油石比/(100+油石比)油石比=沥青用量/(100-沥青用量)沥青混合料耐久性指标1、空隙率：指压实状态下沥青混合料内矿料与沥青体积之外的空隙（不包括矿料本身或表面已被沥青封闭的空隙）的体积占试件总体积的百分率。2、饱和度：指压实状态下沥青混合料试件中沥青实体体积占矿料骨架实体以外的空间体积的百分率。3、残留稳定度：指压实状态下沥青混合料试件在同一温度（60℃），不同养护时间（30～45min、48h)的马歇尔稳定度比。一、沥青混合料路用性能之高温稳定性（车辙试验）定义：指在高温条件下，沥青混合料能够抵抗车辆反复作用，不会产生显著永久变形，保证沥青路面平整的特性。车辙试验：用来模拟车辆轮胎在路面上行驶所形成的车辙深度的多少，是对沥青混合料高温稳定性进行评价的一种试验方法。试验方法：在规定的试验条件下（通常是60℃）和轮压条件下（通常为0.7MPa),沿试件表面同一轨迹反复碾压行走，测定试件表面在试验过程中形成的车辙深度。以每产生1mm车辙变形所需要的碾压次数（称为动稳定度）作为评价沥青混合料抗车辙能力大小的指标。计算公式：DS=(t1-t2)*N/(d2-d1)*C1*C2其中：N=42次/min,C1(试验机类型修正）=1,C2（试件系数）=1。二、沥青混合料路用性能——马歇尔稳定度试验定义：该试验用来测定沥青混合料试样在一定条件下承受破坏荷载能力的大小和承载时变形量的多少。试验方法区别：见下表区别试验名称试验条件计算公式常规马歇尔试验水温：60℃养护时间：30~45min马歇尔模数T=MS/FL浸水马歇尔试验水温：60℃养护时间：48h残留稳定度MS0=MS1/MS*100真空饱水马歇尔真空度：98.3kPa养护时间：15min水温：60℃养护时间：48h残留稳定度MS'0=MS2/MS*100马歇尔试验操作流程成型马歇尔试件脱模、测试物理指标恒温养生试验，记录稳定度、流值混合料加热温度145~165℃，击实温度135~155℃试件高度63.5±1.3mm、密度、空隙率、饱和度、沥青体积百分率60℃，30~45min试验结果的评定：精确度：稳定度(0.01KN),流值(0.1mm)马歇尔试件制作流程（标准试件，普通沥青混凝土）将混合料和试模加热到试验温度称取1200克左右的沥青混合料装模双面击实75次后，静置，待试件完全冷却，脱模如果试件高度不满足要求，应按下面公式计算应取的混合料质量1200/实测高度X63.5混合料加热温度145~165℃，击实温度135~155℃成型马歇尔试件温度控制要求（℃）施工工序石油沥青标号50号70号90号110号130号沥青加热温度160～170155～165150～160145～155140～150矿料加热温度比沥青加热温度高出10～30（填料不加热）沥青混合料拌和温度150～170145～165140～160135～155130～150试件击实成型温度140~160135~155130~150125～145120～140确定标准马歇尔试件拌和质量的计算方法材料组成计算：1、假定试件质量为1200g左右2、以各种材料的配比百分率X1200g得到每一试件所需各材料的质量。3、击实高度满足要求（63.5±1.3mm)4、高度不标准时的换算：所需的混合料质量＝1200÷实测高度X63.5三、沥青混合料的密度1、理论最大密度：假设沥青混合料被压实至完全密实，没有空隙的理想状态下的最大密度。2、表观密度：是指在规定条件下，沥青混合料试件的单位表观体积（沥青混合料实体体积与不吸水的内部闭口孔隙体积之和）的干质量。3、毛体积密度：是指在规定条件下，沥青混合料试件的单位毛体积（沥青混合料实体体积，不吸水的闭口孔隙、能吸水分的开口孔隙体积之和）的干质量。用马歇尔试件测定混合料密度的方法•表干法：吸水率≤2%•水中重法几乎不吸水的密级配混凝土•蜡封法2%•体积法空隙率较大的透水性开级配1、马歇尔试件的密度测定方法(表干法)称取试件的空气中质量m1将试件置于浸水天平的水槽中，待数据稳定时读取水中质量m2取出试件，用湿毛巾擦干表面水，称取试件表干质量m3计算公式：表观相对密度＝m1/(m1-m2)毛体积相对密度＝m1/(m3-m2)2、沥青混合料理论最大密度（真空法）称取容器的水中质量m1(25℃)称取满足规定要求的试样质量m2，加入容器内将容器安装在真空装置上抽真空（97.3KPa)维持15±2min振荡至没有气泡出现时至称取试样和容器的合计水中重m325℃计算公式r＝m2/(m2-(m3-m1))四、沥青与矿料的粘附性试验（水煮法与水浸法）•水煮法1、取13.2~19mm的碎石5颗洗净，烘干，冷却，用细线系牢。2、将沥青加热130～150℃，将碎石浸入45s后取出。3、室温冷却15min。4、将裹附沥青的碎石浸入微沸的水中3min后取出。5、由两名有经验人员观察碎石表面的沥青裹附情况，评价。•水浸法1、取13.2~9.5mm的碎石100g。放入盘中，烘箱中加热（沥青拌和温度以上5℃）1h。2、称取5.5g沥青在同一烘箱中加热15min。3、将2种试样取出拌和1～1.5min至沥青裹附均匀，立即取出20颗移至玻璃板