模电第六版课后题答案:沥青试验

1沥青分类 沥青是一种结构和组成都十分复杂的有机混合物,相应类型的划分目前还没有一个统一标准.根据不同的依据,沥青类型划分有多 沥青分类 种不同的结果.1)按产源不同划分成经地质开采加工后得到的地沥青和通过化学工业加工制造获得的焦油沥青,其中地沥青又分为地质直接 ) 开采的天然沥青和开采石油加工后的石油沥青;而焦油沥青又根据化学工业加工的原材料的不同,可分为煤沥青,木沥青和页岩沥青等. 由 于石油沥青的产量大,可加工改性的程度高,并能够较好的满足现代道路交通运输特点,是目前道路工程中最主要的沥青品种,所以本章讨论 的沥青和沥青混合料均指石油沥青.2)按原油成分中所含石蜡数量的多少划分成石蜡基沥青(含蜡量>)5%,沥青基沥青(含蜡量<2%), ) 1 混合基(含蜡量2%～5%)沥青等.3)按加工方法分类,经过不同的加工工艺,得到多种性能有明显差别的沥青品种.○直馏沥青 ) ○直馏沥青——原油通 过常压或减压蒸馏方法得到的沥青产品,当该产品符合沥青标准的就是直馏沥青,不符合沥青标准的是渣油沥青.直馏沥青的温度稳定性和大 2 气稳定性较差.○溶剂脱沥青:渣油沥青通过减压蒸馏,得到减压渣油.由减压渣油经溶剂沉淀后得到溶剂脱沥青产品或半成品,这类沥青在 ○溶剂脱沥青 3 常温下是半固体或固体.○氧化沥青:以减压渣油(或加入其它组分)为原料,在高温下(230℃～280℃)吹入空气,经氧化处理得到的沥青 ○氧化沥青 产品.常温下是固体,比直馏沥青有较高的热稳定性,高温抗变形能力较好,但低温变形能力较差,易形成开裂现象.所以通过降低氧化程度 4 得到半氧化沥青,以改善氧化沥青的温度感应性.○裂化沥青:对蒸馏后的重油在高温下进行裂化,得到裂化残渣成为裂化沥青.裂化沥青具 ○裂化沥青 有更大的硬度和延度,软化点也较高.但粘度,气候稳定性比直馏沥青和氧化沥青差.4)按常温下的稠度划分成固体沥青,粘稠沥青和液体 ) 沥青.5)按用途的不同分成道路石油沥青和建筑沥青. ) 2沥青的化学组分 通过一定的分离方法,将沥青分离成化学性质相近,并且和路用性质有一定联系的几个组,这些组就成为"组分".沥青中各 沥青的化学组分 组分的含量与沥青的技术性质有直接关系.1)沥青质:沥青质是不溶于正庚烷而溶于苯的黑褐色无定形固体物,约占沥青含量的5%～25%. )沥青质 沥青质对沥青的热稳定性,流变性和粘性有很大影响.其含量越高,沥青软化点越高,粘度也越大,沥青相应也就越硬,越脆.2)胶质:能 )胶质 够溶于正庚烷,是深棕色固体或半固体,有很强的极性,影响沥青中沥青质的分散效果,突出的特征是具有很强的粘附力.胶质和沥青质之间 的比例决定了沥青的胶体结构类型.3)芳香分:是由沥青中分子量最低的环烷芳香化合物组成,约占沥青总量的20%～50%,粘稠状液体, )芳香分 呈深棕色,对其它高分子烃类物质有较强的溶解能力.4)饱和分:是由直链和支链饱和烃,烷基烃和一些烷基芳香烃组成,含量约占沥青的 )饱和分 5%～20%,是非极性稠状油类,色较浅.随饱和分含量增加,沥青的稠度降低,温度感应性加大. 除了上述四种组分之外,在芳香分和饱和 分中还存在另一个需要引起重视的成分——蜡分.因为一方面由于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 青的低温延展能力降低;另一方面蜡在温度升高时易融化,使沥青的粘度降低,增加沥青的温度敏感性.蜡还能使沥青与石料表面的粘附性降 低,在水的存在下易引起沥青膜从石料表面的脱落,造成水对沥青路面的破坏.同时沥青中蜡的存在易引起沥青路面抗滑性能的降低,所以沥 青中蜡分是一个对沥青路用性能极为不利的成分,目前用于高等级公路的重交通道路石油沥青对蜡含量有严格限制. 3国产沥青的特点 1)含蜡量较高 国产沥青的特点 )含蜡量较高:由于国产原油普遍含有较多的蜡分,沥青中蜡的含量较高.随着沥青生产技术的提高, 国产重交沥青中的蜡分已得到相应控制.2)比重一般偏小 )比重一般偏小:比重大小与原油种类有直接关系,国外道路石油沥青的比重大 都在1.0以上,我国沥青由于普遍含有较多的蜡分,大部分原油生产的沥青比重都小于1.0.3)延度较小 )延度较小:同样因蜡分的影 响,国产沥青的延度往往比较低,指标达不到标准要求,从而影响到沥青的低温性质. 4)软化点相对较高 )软化点相对较高:国产沥青的 软化点测定值大多在45℃～51℃范围内,与国外沥青的软化点相比并不低.但在公路路面使用时,夏季高温仍很容易出现 软化, 路面泛油, 拥包等现象, 问题的原因仍然是由于沥青中存在的蜡对软化点的测定造成了假相. 蜡的融点一般在30℃～ 70℃之间,在测定软化点时,沥青中蜡的晶体同时融化要吸收一部分热量,从而表现出沥青软化点较高的假相. 石油沥青的技术性质 1粘滞性 指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.它随沥青的组分和温度而定,沥青质含量高粘滞性大,随温度升高粘滞性降低.沥青的粘 粘滞性 滞性与沥青路面的力学行为有密切的关系,在现代交通条件下,为防止高温时路面出现车辙及过多的变形,沥青粘度是一个很重要的参数,该参数也是目前我国进行沥青标号划分的依据. 由于沥 青是一种典型的感温性材料,不同的温度下表现出不同的粘滞性,通常以表观粘度表示其粘滞性.粘度的表达和测定方法分为绝对粘度和条件粘度两大类,实际工作中大多采用经验方法,通过测定 沥青的相对条件粘度来表示沥青的粘滞性.1)针入度 是表征粘稠沥青条件粘度一种的指标,在表示沥青粘稠度大小的同时,针入度还用于沥青标号的划分.针入度值是在规定的温度条件下,以规 针入度 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.通常我国将这些试验条件规定为:温度25℃,标准针质量100g,贯入时间5s,所以计作P25℃,100g,5s.此外,针入度值的测 定采用的温度还有5℃,15℃,30℃等. 通过针入度试验测得的针入度值愈大,表示沥青愈软.实质上,针入度是测定沥青稠度的一种指标,也就是说,稠度高的沥青,其粘度也就愈高.2)软化 软化 点 沥青材料是一种非晶质有机高分子材料,它由液态凝结为固态,或由固态熔化为液态时,没有明确的固化点或液化点,通常采用条件的硬化点和滴落点来表示其状态的转变.沥青材料从硬化点到 滴落点之间的温度阶段,是一种粘滞流动状态,在工程实际中为保证沥青不致因温度升高而产生流动的状态,取滴落点和硬化点之间温度间隔的87.21%当作软化点. 目前软化点的测定大多采用环 与球法,它是将沥青浇注在规定的金属环中,上置规定重量的钢球,在规定的加热升温速度(通常5℃/min)和环境条件下进行加热.随着温度地不断升高,沥青试样逐渐软化,直至在钢球荷重作 用下,沥青产生规定的下垂距离,此时对应的温度就是软化点.由于软化点的高低反映了沥青在一定温度条件下的物理状态,所以软化点高的沥青,说明该沥青在温度较高的条件下,软化变形的程 度低;而对于软化点低的沥青,表明这种沥青在温度升高时,易发生软化变形,所以将软化点当作沥青材料热稳定性的指标. 另一方面,试验研究认为,许多沥青在软化点时的针入度值往往为800 (0.1mm)单位,所以可以认为软化点是沥青呈现相同粘度时所要达到的温度——即"等粘温度",这样一来将表示沥青热稳定性的软化点指标就与沥青的粘度指标产生了联系.因此,软化点既是反映 沥青材料热稳定性的一个指标,也是沥青条件粘度的一种表示方式. 石油沥青的技术性质 2沥青延性 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.通常采用延度作为沥青的 沥青延性 条件延性指标,并通过延度试验测定相应的延度值.延度试验是将沥青试样制成8字型标准试件,在规定的拉伸速度和温度条件下被拉断的操作过程,将该过程拉伸距离定 义为延度,试验结果以cm计.通常,试验温度对于中,轻交通沥青采用25℃,而对重交沥青则为15℃,拉伸速度一般为5cm/min. 可见,延度在一定程度上反映了沥青 在某一条件下的变形能力.有研究发现,低温时的延度(10℃,5℃等)大小与沥青在低温时抗裂性有一定关系.低温延度值大,低温环境下沥青的开裂性相对较小. 以 上提出的针入度,软化点和延度传统上称之为沥青的"三大指标",是目前我国在路用领域中对沥青提出的最基础指标.3沥青感温性 在不同温度条件下,沥青粘度随温度 沥青感温性 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.对于路用沥青,温度和粘度的关系是沥青的一项极其重要 针入度指数( )是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, 的性能.表示沥青这种感温性常用的指标是针入度指数(PI). 针入度指数(PI)是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,它表示软化点之下的 沥青感温性,可采用下式通过计算获得:PI=30/(1+50A)-10;式中:A=针入度温度感应系数,由沥青的针入度和软化点确定:A=( lg800-lgP25℃,100g, 5s)/(TR&B-25)其中: 沥青感温性 P25℃,100g, 5s=在25℃,100g, 5s条件下侧得的针入度,0.1mm;TR&B = 环球法测定的软化点,℃. 针入度指数愈大,表明沥青对温度的敏感性愈小,也就是说在温度升 针入度指数愈大,表明沥青对温度的敏感性愈小, 高时,沥青状态改变的程度较小. 高时,沥青状态改变的程度较小.表现为夏季高温时沥青不易变软,有一定的抗车辙变形能力;但另一方面冬季沥青较硬,开裂的可能性增加.所以沥青PI<-2时,沥青的 温度敏感性大;PI>+2时,感温性敏感性较低.为了兼顾高低温要求,一般宜选用针入度指数PI为-1～+1的沥青作为路用沥青. 需要说明的是,该针入度指数的计算是依 据软化点时的针入度值为800的假设,实际上很多沥青在软化点时的针入度值并非是800.为求得真实的针入度指数,可通过测定数个不同温度下的针入度,采用数学回归 的方法计算求得. 石油沥青的技术性质 4粘附性 沥青克服外界不利影响因素(如环境对沥青的老化,水对沥青膜的剥离等)在集料表面的附着能力称为沥青的粘附性.该粘附性直接影响 粘附性 沥青路面的使用质量和耐久性,是评价沥青技术性能的一项重要指标.沥青的粘附性的好坏首先与沥青自身特点密切相关,随着沥青稠度的增加或沥青中一些类似沥青酸 的活性物质的增加,其粘附性加大.同时,集料的亲水性程度也直接决定着沥青和集料之间粘附性的优劣,使用憎水碱性石料时的粘附性优于亲水酸性石料的粘附性,所 以采用石灰岩集料拌制的沥青混合料,其粘附性明显好于花岗岩沥青混合料.目前沥青与集料之间粘附性好坏的常规评价方法是水煮法或水浸法,通过一定条件下考察集 料表面的沥青膜抵御水的剥离能力来界定沥青粘附性的好坏.5沥青耐久性 路用沥青在储运,加热,拌和,摊铺,碾压,交通荷载和自然因素的作用下,会产生一系列的 沥青耐久性 物理化学变化,从而使沥青逐渐改变其原有性能而变硬变脆,使沥青的路用性能明显变差,这种变化称为沥青的老化.当今修筑的高等级沥青路面,其设计寿命要长达十 年以上,因此要求沥青材料具有较好的抗老化性,即良好的耐久性是沥青路用性能的又一重要指标. 引起沥青老化的直接因素有 引起沥青老化的直接因素有:1)热的影响 热的影响:热能加速沥青内部组分 热的影响 氧的影响:空气中的氧被沥青吸收后产生氧化反应,改变沥青的组成比例引起老化; 3)光的影响 光的影响:日 的挥发变化,促进沥青化学反应,最终导致沥青性能的劣化; 2)氧的影响 氧的影响 光的影响 光特别是紫外光照射沥青后,使沥青产生光化学反应,促使沥青的氧化过程加速; 4)水的影响 水的影响:水在与光,热和氧共同作用时,起到加速老化的催化作用; 5)渗流硬 水的影响 渗流硬 化:沥青中轻组分渗流到矿料的孔隙中导致沥青的硬化.从以上因素可以看出,沥青的老化过程是诸多因素综合作用的结果,这一结果最终导致沥青发硬变脆,引起沥青 路面开裂,产生道路病害. 目前评价沥青抗老化能力的试验方法大多是模拟沥青在拌和过程中加热条件下产生的老化效果.具体方法有:沥青加热蒸发损失试验和薄膜烘 箱加热试验(或旋转薄膜烘箱加热试验),前者适用于中,轻交通的道路石油沥青,后者用于重交通道路石油沥青.两种试验基本原理都是采用一定的加热试验条件,通 过不同的评价指标考察经历加热后沥青性能状态的变化程度. 沥青试样准备方法 1目的 通过规范的试样制备方法,为沥青的各项试验做准备,以确保试验结果的代表性和准确性.内容适用于粘稠道路石油沥青,煤沥青等需要加热 目的 后才能进行试验的沥青样品,按此法准备的沥青供立即在试验室进行各项试验使用.2仪器与材料 仪器与材料1)烘箱:200℃,有温度调节装置.2)加热炉具:电炉或其它燃气炉(丙 仪器与材料 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)乳化剂.6)烧杯:1000ml.7)温度计:0℃～100℃及200℃,分度为0.1℃. 8)天平:称量2000g,感量不大于1g;称量100g,感量不大于0.1g.9)沥青盛样器皿;10)其它:玻璃棒,溶剂,洗油,棉纱等.3试验步骤 试验步骤1)将装有试样的盛样器带 试验步骤 盖放入恒温烘箱中,当石油沥青试样中含有水分时,将烘箱温度调在80℃左右,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)或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. 沥青密度与相对密度试验:试验步骤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(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槽中一同保温,烧 沥青密度与相对密度试验:试验步骤 步骤 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.在烧杯中插入温度计,然后将比重瓶及瓶塞放入烧杯中,且烧杯中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)待烧杯中水温达至规定温度并保温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(m2),准确至1mg.注意瓶塞顶部只能擦试一次,即使由于膨胀瓶塞 上有小水滴也不能再擦拭.以m2-m1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 塞移入恒温水槽(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(m3),准确至1mg.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)或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(m4),准确至1mg.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(m5),准确至1mg.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50g～100g试样打碎,过0.6mm及2.36mm 筛.取0.6mm～2.36mm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(m6),准确至1mg.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(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.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(m7),准确至1mg.注意问题 注意问题1)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, 注意问题 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.对粘稠石油沥青及液体沥青,重复性试验的允许差为0.003g/cm3;复现性试验的允许差为0.007g/cm3;对固体沥 青,重复性试验的允许差为0.01g/cm3,复现性试验的允许差为0.02g/cm3.2)比重瓶的水值应经常校正,一般每年至少进行一次.3)抽真空不宜过快,防止样品被带出比重瓶. 沥青针入度试验1目的 沥青针入度试验 目的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 目的 15℃,25℃,30℃等多个温度条件下测定.若30℃时的针入度值过大,可采用5℃代替.当量软化点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T12是相当于沥青针入度为1.2时的温度,用以评价沥青的低温抗裂性能.2仪器与材料 仪器与材料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 仪器与材料 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.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HRC54～60,表面粗糙度Ra0.2m～0.3m,针及针杆总质量2.5g±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.3)盛样皿:金属制,平底圆柱形.小盛样皿的内径55mm, 深35mm(适用于针入度小于200个单位的试样);大盛样皿内径70mm,深45mm(适用于针入度200～350个单位的试样);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,试样体积不少于是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,金属锅或瓷柄坩埚等. 沥青针入度:试验步骤 沥青针入度:试验步骤1)将试样注入盛样皿中,试样高度应超过预计针入度值10mm.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)后移入保持规定试验温度±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).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,并擦干.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)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,使之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,当秒表指针正指向5s的瞬间,用手紧压针入度仪按钮,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,计时与标准针落入贯入试 样同时开始,至5s时自动停止.)3)压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的读数,准确至0.5(0.1mm).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入恒温水槽,使平底玻璃皿中的水温保持试验温度.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,按同样的方法分别在15℃,25℃,30℃(或5℃)3个温度条件下分别测定沥青的针入度.试验结果计算 试验结果计算:1)同一试样3次平行试验结果的 试验结果计算 ) 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,并取至整数作为针入度试验结果,单位0.1mm. 针入度(0.1mm)0～49, 50～149,150～249, 250～500 允许差 1 值(0.1mm)2,4,12,20 2)沥青针入度指数PI,当量软化点T800和当量脆点T1.2的计算:○由3个以上的温度针入度按一元一次方程直线回归法,求取针入度温度指数Algpen . LgP=AlgpenXT+K ) 式中: Algpen= 针入度温度感应系数,由 LgP=AlgpenXT+K 式回归得到的斜率;LgP= 不同温度条件下侧得的针入度值的对数;T=试验温度,℃;K=由 LgP=AlgpenXT+K式回归得到的截距.由回归求 2 3 PI /(1+50 Algpen) ○沥青的当量软化点T800=(lg800-k)/ Algpen=(2.9031-K)/ Algpen○沥青的当量脆点T1.2=(lg1.2-K)/ Algpen 注意问题 1) 得的Algpen计算针入度指数PI,并记为PI lgpen . lgpen =(20-500 Algpen) 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性.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)测定针入度值大于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(0.1mm);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%. 沥青软化点试验(环球法) 目的 沥青软化点试验(环球法)1目的 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稳定性的一个指标,也是沥青粘稠性的一种量度.2 试验仪器1)软化点试验仪2)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.中层板上有两个孔,各放置金属环,中间有 试验仪器 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.3)耐热玻璃烧杯:容量800mL～1000mL,直径不小于86mm,高不小于120mm.4)温度计:0℃～80℃,分度为0.5℃.5)环夹:由薄钢条制成,用以夹持金属环,以便刮平表面.6) 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).最好采用带有振荡搅拌器的加热电炉,振荡子置于烧杯底部.7)试样底板:金属板(表面粗糙度应达Ra0.8m)或玻璃板.8) 恒温水槽:控温的准确度为0.5℃.9)平直刮刀.10)甘油滑石粉隔离剂(甘油与滑石粉的比例为质量比2:1).11)新煮沸过的蒸馏水.12)其它:石棉网.3试验步骤 试验步骤1)将试样环置于涂有甘油 试验步骤 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,用环夹夹着试样环,用热刮刀刮除环面上超出的部分,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 试验方法一:软化点在 ℃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; 软化点在 同时将金属支架,钢球,钢球定位环亦置于相同水槽中. 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试样受热软化逐渐开始下坠,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 试验方法二:软化点在 ℃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℃±1℃甘油的恒温容器中至少15min;同时将金属支架,钢球,钢球定位环等亦置于甘油中. 试验方法二 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,并将盛有甘油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开始试验.3按上述相同 的升温方法进行加热测定,最终测出试样坠落接触底板时的温度,准确至1℃.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 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, 试验结果同一试样平行试验两次 注意问题: )当试样软化点小于80℃ 重复性试验的允许差为1℃ 复现性试验的允许差为4℃ 当试样软化点等于或大于80℃ 重复性试验的允许差为2℃ 果,准确至0.5℃.5注意问题:1)当试样软化点小于 ℃时,重复性试验的允许差为 ℃,复现性试验的允许差为 ℃.当试样软化点等于或大于 ℃时,重复性试验的允许差为 ℃,复现性试验 准确至 ℃ 注意问题 的允许差为8℃ 的允许差为 ℃.2)如估计试样软化点高于 )如估计试样软化点高于120℃,则试样环和试样底板(不得用玻璃板)均应预热至 ℃～100℃. ℃ 则试样环和试样底板(不得用玻璃板)均应预热至80℃ ℃ 沥青延度试验1试验目的 试验仪器1)延度仪:试验专用水槽型设备,能将试件浸没 沥青延度试验 试验目的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.2试验仪器 试验目的 试验仪器 于水中,保持规定的试验温度及按照规定拉伸速度进行拉伸试验.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;3)试模底板:玻璃板或磨光的铜板,不锈钢板 (表面粗糙度Ra0.2m).4)恒温水槽:容量不少于10mL,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:0℃～ 50℃,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2:1).8)其它:平刮刀,石棉网,酒精,食盐等.3试验步骤 1)将隔离剂拌和均匀,涂于清洁干燥 试验步骤 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向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3min～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. 检查延度仪延伸速度是否符合规定要求, 3) 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,调整水的密度与沥青试样的密度相近后,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试验结果同一试样,每次平行试验不少于3个试件,如3个测定结 试验结果同一试样,每次平行试验不少于 个试件 个试件, 试验结果同一试样 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 ,试验结果记作 > 个测定结果中, 足重复性试验精密度要求, 果均大于 ;特殊需要也可分别记录实测值. 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, 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 注意问题1)当 则取 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注意问题 个测定结果的平均值的整数作为延度试验结果 ,记作"> ;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. 注意问题 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有25℃,15℃,10℃ 或5℃等,通常重交通道路石油沥青延度试验时的温度为15℃,而中,轻交通道路石油沥青延度试验时的温度为25℃.拉伸速度一般为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.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. 沥青薄膜加热试验1目的 沥青薄膜加热试验 目的主要测定重交通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. 目的 2试验仪器1)薄膜加热烘箱:2)盛样皿:铝或不锈钢制成的浅盘,尺寸内径140mm±1mm,深9.5～10mm.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 试验仪器 试验仪器 计代替).4)天平:感量不大于1mg;5)其它:干燥器,计时器等.3试验步骤 试验步骤1)将洁净,烘干,冷却后的盛样皿编号,称其质量(m0),准确至1mg.然后分别在4个已称质量的盛样皿中注入 试验步骤 沥青试样50g±0.5g,并使沥青形成厚度均匀的薄膜,放入干燥器中冷却至室温后称取质量(m1),准确至1mg.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3o,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;使烘箱内温度回升到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)加热结束后取出盛样皿,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1mg.注意,即使不进行质量损失 测定的,亦应放入干燥器中冷却,但可不称其质量.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72h内完成.4结果计算 结果计算1)沥青薄膜试验后质量损失 沥青薄膜试验后质量损失按LT(%)=(m2-m1)/(m1-m0)X100式计算,精确至小数点后 结果计算 沥青薄膜试验后质量损失 一位(质量损失为负值,质量增加为正值).式中:m0=试样皿质量;m1=薄膜烘箱加热前盛样皿与试样合计质量;m2=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 沥青薄膜烘箱试验后, 沥青薄膜烘箱试验后 物针入度比以残留物针入度占原试样针入度的比值按KP(%)=P2/P1X100式计算.式中:KP=试样薄膜加热后残留物针入度比;P1=薄膜加热前原试样的针入度0.1mm;P2=薄膜加热后原试样的 物针入度比 针入度0.1mm 3)沥青薄膜加热试验的残留物软化点增值 沥青薄膜加热试验的残留物软化点增值按式△T=T2-T1计算. T1=薄膜加热试验前软化点,℃;T2=薄膜加热试验后软化点,℃.5注意问题 注意问题1)蒸发"损失"试验的计算结果可正可 沥青薄膜加热试验的残留物软化点增值 注意问题 负,正值表明加热时沥青试样不仅没有损失,而且还有一定的增重,原因在于高温条件下沥青从空气中吸附了某些物质的缘故.2)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.3)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.4)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于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.5)与薄膜烘箱试验类似的方法还有旋转烘箱法,试验方法大致相同,后者可替代前者. 沥青含蜡量试验方法1目的 沥青含蜡量试验方法 目的: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 目的 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 2 为评定沥青路用品质的一项重要指标.3试验 )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.○将150mL或250mL锥形瓶洗净,烘干,编号后,称其质量,准确 试验1)准备工作○ 试验 3 4 5 至1mg,然后置干燥器中备用.○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.○准备沥青试样.○用高温炉蒸馏时,应预先加热并控制炉内恒温 6 550℃±10℃.○在烧杯内备好冰水,以备溜出物接收瓶冷却用.2)试验步骤 1 在蒸馏瓶中称取沥青试样质量(mb)50±1g,准确至0.1g,塞好瓶塞,用锥形瓶做接受器,装在盛有冰水的烧杯中. )试验步骤○ 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,蒸馏瓶通过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 3 馏瓶周围包住.○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 4 度继续蒸馏至无馏出油为止,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.○将盛有馏出油的锥形瓶 5 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.○将锥形瓶中的馏出油加热熔化,并晃动使其均匀.注意加热时温度不能太高,避免因温度过高 蒸发引起损失.然后将熔化后的一部分馏出油注入另一已知质量的锥形瓶(250mL)中用于脱蜡,要求其数量能够使其冷冻过滤后能得到0.05～0.1g蜡,但取样总量不得超过10g.称取用于脱腊的 6 馏出油质量(m2),即已知质量锥形瓶和脱蜡用油分的质量之和减去锥形瓶的质量,准确至1mg.○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—乙醇) 高约70min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) ℃; 7 也可取低温水槽作冷浴,此时冷却液可采用1:1甲醇水溶液,低温水槽应能自动控温到(-20±0.5)℃.○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 8 乙醚分两次清洗盛油的锥形瓶,并将清洗液倒入试样冷却筒中.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1h,使蜡充分结晶析出.○预先在另一锥形瓶或试 9 管(50mL)中量取50mL乙醚—乙醇(1:1)混合液,使其冷却至-20℃,至少恒冷15min后再使用.○当试样冷却筒中溶液冷却结晶后,拔起其中的塞子(即实心玻璃棒),过滤结晶析出的蜡,并 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 将塞子用适当方法吊在试样冷却筒中,保持自然过滤30min.○ 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,并清洗玻璃棒塞子及试样冷却筒内壁.继续过滤,当溶剂 11从冷浴中取出试样冷却过滤装置,取下吸滤瓶,将其中溶液倾入一回收瓶中.吸滤瓶也用乙醚—乙醇混合中液中洗3 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.○ 12将试样冷却筒,塞子及吸滤瓶重新装妥,再将30mL已预热至(50～60)℃的石油醚在溶解结晶析出的蜡的同时,清洗试样冷却筒及塞子,拔起塞子使 次,每次用10～15mL洗液倒入回收瓶中.○ 13将吸滤瓶中被石油醚溶解的蜡溶液倾入已知 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.○ 14将盛有蜡溶液的锥形瓶放在适宜的热源上,回收石油醚溶剂或使溶剂蒸发掉. 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,并将洗液全部倒入锥形瓶的蜡溶液中.○ 然后将锥形瓶置温度为105℃±5℃烘箱中进一步除去残留的石油醚,然后放入真空干燥箱(条件105℃±5℃,残压21～35KPa)中1h,再置于干燥器中冷却1h后称其质量,得到析出蜡的质量mw, 15同一沥青试样蒸馏后,从馏出油中取至少2个以上试样进行平行试验.4试验结果 准确至0.1mg.○ 试验结果1)平行试验各次试验结果中沥青蜡含量 沥青蜡含量按PP(%)=[(m1/m2Xmw)/mb]X100式计算:式中mb=沥青试 试验结果 沥青蜡含量 样质量m1=镏出油总质量m2=用于测定蜡的镏出油总质量mw=析出蜡的质量.2)当平行试验结果的最大值与最小值之差满足重复性精度试验要求时,取平行试验的平均值作为蜡含量测定结果.3) 当不满足重复性试验要求时,按以下方法处理:以每次试验析出的蜡的质量(g)为横轴,相应计算得到的蜡的质量百分率为纵轴,画图.在图中确定各平行试验的结果,采用回归拟合的方法得到 关系直线图 (方向系数应为正值) 然后在横轴上找出蜡的质量为0.075g时对应的蜡的质量百分率, . 作为蜡含量测定结果. (4) 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: 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 蜡 沥青混合料概述:沥青混合料的分类 沥青混合料概述 沥青混合料的分类:根据不同的分类方法,沥青混合料可分成五个不同的大类.1按沥青类型分类 :1)石油沥青混合料:以石油沥青为结合料的沥青混合料;2)焦油沥青混合料: 沥青混合料的分类 按沥青类型分类 以煤焦油为结合料的沥青混合料.2按施工温度分类 按施工温度分类1)热拌热铺沥青混合料:沥青与矿料经加热后拌和,并在一定的温度下完成摊铺和碾压施工过程的混合料;2)常温沥青混合料:以乳化沥青或 按施工温度分类 液态沥青在常温下与矿料拌和,并在常温下完成摊铺碾压过程的混合料.3按矿质集料级配类型分类 按矿质集料级配类型分类:1)连续级配沥青混合料:沥青混合料中的矿料是按级配原则,从大到小各级粒径都有,按比例 按矿质集料级配类型分类 互相搭配组成的连续级配混合料,典型代表是密级配沥青混凝土,以AC表示和粒径偏粗的沥青稳定碎石(ATB)等;2)间断级配混合料:矿料级配中缺少若干粒级所形成的沥青混合料.典型代表 是沥青玛蹄脂碎石混合料,以SMA表示.4按混合料密实度分类 1)密实式沥青混合料:按连续密级配原理设计组成的矿料与沥青结合料拌制而成的混合料,通常称为沥青混凝土,用AC表示.将剩 按混合料密实度分类 余空隙率在3%～6%范围之间的,称为AC-I型沥青混凝土,而将剩余空隙率在4%～10%范围之间的,称为AC-II型沥青混凝土.2)连续半开级配沥青混合料:由适当比例的粗集料,细集料及少量填 料(或不加填料)与沥青填料拌和而成,压实后剩余空隙率在10%左右,称为沥青碎石混合料,以AM表示;3)开级配沥青混合料:矿料级配主要由粗集料组成,细集料及填料较少,采用高粘度沥 青结合料粘结形成混合料, 剩余空隙率往往大于15%, 此类混合料的典型代表是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 1) 5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37.5mm; 2)粗粒式沥青混合料:矿料最大粒径分别为26.5mm和31.5mm;3)中粒式沥青混合料:矿料最大粒径为16mm和19mm; 4)细粒式沥青混合料:矿料最大粒径为13.2mm和16mm;5)砂粒式沥 青混合料:矿料最大粒径等于或小于4.75mm. 目前,我国在沥青路面中采用最多的类型是以石油沥青作为结合料,采用连续级配的密实式热拌热铺型沥青混凝土.2.连续密级配沥青混凝土混合料: 采用连续密集配原理设计组成的矿料与沥青拌和而成.其中包括:(1)密实型沥青混凝土混合料:设计空隙率在3%～6%(重载交通道路4%～6%;行人道路2%～5%),以DAC表示.(2)密 级配沥青稳定碎石:设计空隙率仍为3%～6%,以ATB表示.这两种密实型沥青混合料实际上与传统的AC-I型沥青混凝土大致相一致,只是将原AC-I型中的级配范围做了进一步的扩大,由砂粒式到 粗粒式扩大到特粗粒式,公称粒径由4.75mm～26.5mm扩展到最大为37.5mm.其中特粗型以下的是DAC型(公称最大粒径26.5mm),特粗型属ATB,公称最大粒径达到37.5mm.3.连续半开级 配沥青混合料:又称为沥青稳定碎石,是由适当比例的粗集料,细集料及少量填料(或不加填料)与沥青结合料拌和而成,压实后剩余空隙率在6%～12%,用AM表示.与以往空隙率在10%～15% 的半开级配相比空隙率偏小一些.4.开级配沥青混合料:矿料主要由粗集料组成,细集料和填料较少,采用高粘度沥青结合料粘结形成,压实后空隙率在18%以上.代表类型有排水式沥青磨耗层 混合料,以OGFC表示;另有排水式沥青稳定碎石基层,以ATPB表示.5.间断级配沥青混合料:矿料级配中缺少1个或几个粒级而形成的级配不连续的沥青混合料,空隙率控制在3%～4%,典型 代表是沥青玛蹄脂碎石混合料,以SMA表示. 沥青混合料是矿料(包括碎石,石屑,砂)和填料与沥青结合料经混合拌制而成的混合料的总称,其中矿料起骨架作用,沥青与填料起胶结填 充作用.沥青混合料经摊铺,压实成型后成为沥青路面,是现代道路路面结构的主要材料形式之一.它具有优良的力学性能,良好的耐久性和 抗滑性等特点,并便于分期修筑及再生利用,且修成的路面具有晴天少尘,雨天不泞,减震吸声,行车舒适等多方面的优点. 将这些沥青 混合料类型汇总于下表.热拌沥青混合料类型表8-5沥青混合料类型公称最大粒径(mm)最大粒径(mm)密 级 配半开级配开 级 配间断级 配传统AC-I型沥青混凝土沥青混凝土沥青稳定碎石沥青碎石混合料排水式沥青磨耗层排水式沥青稳定碎石沥青碎石马蹄脂混合料砂砾式 4.759.5AC-5IDAC-5—AM-5---细粒式9.513.2AC-10IDAC-10—AM-10OGFC-10-SMA-1013.216AC13-IDAC-13—AM-13OGFC-13- SMA-13中粒式1619AC16-IDAC-16-AM-16OGFC-16-SMA-161926.5AC-20IDAC-20-AM-20--SMA-20粗粒式 26.531.5AC-25IDAC-25ATB-25--ATPB-25-31.537.5--ATB-30--ATPB-30-特粗式37.553.0--ATB-40--ATPB-40-设计空隙率 (%)3～63～63～66～12>18>13～4 沥青混合料结构类型 在以沥青作为胶结材料的沥青混合料中,由粗集料,细集料,矿粉(填料)组成一定类型的级配,其中粗集料分布在由细集料和沥青组成的沥青砂浆中,而细集料又分布在沥 青与矿粉构成的沥青胶浆中,形成具有一定内摩阻力和粘聚力的多级空间网络结构.由于各组成材料用量比例的不同,压实后沥青混合料内部的矿料颗粒分布状态,剩余空隙率也会呈现出不同的特 点,形成不同的组成结构,而具有不同组成结构特点的沥青混合料在使用时则会表现出不同的性质.1悬浮密实结构 悬浮密实结构:在采用连续密级配矿料配制的沥青混合料中,一方面矿料的颗粒由大到小连续 悬浮密实结构 分布,并通过沥青胶结作用形成密实结构.另一方面较大一级的颗粒只有留出充足的空间才能容纳下一级较小的颗粒,这样粒径较大的颗粒就往往被较小一级的颗粒挤开,造成粗颗粒之间不能直接 接触,也就不能相互支撑形成嵌挤骨架结构,而是彼此分离悬浮于较小颗粒和沥青胶浆中间.这样就形成了所谓悬浮密实结构的沥青混合料,工程中常用的AC-I型沥青混凝土就是这种结构的典型代 表.2骨架空隙结构 当采用连续开级配矿料与沥青组成沥青混合料时,由于矿料几乎大多集中在较粗的粒径上,所以粗粒径的颗粒可以相互接触,彼此相互支撑,形成嵌挤的骨架.但因很少含有 骨架空隙结构 细颗粒,粗颗粒形成的骨架空隙无法填充,从而压实后在混合料中留下较多的空隙,形成所谓骨架空隙结构.工程实践中使用的沥青碎石混合料(AM)和排水沥青混合料(OGFC)是典型的骨架 空隙型结构.3骨架密实结构 当采用间断型密级配矿料与沥青组成沥青混合料时,由于矿料颗粒集中在级配范围的两端,缺少中间颗粒,所以一端的粗颗粒相互支撑嵌挤形成骨架,另一端较细的 骨架密实结构 颗粒填充于骨架留下的空隙中间,使整个矿料结构呈现密实状态,形成所谓骨架密实结构.沥青碎石玛蹄脂混合料(SMA)是一种典型的骨架密实型结构. 三种不同结构特点的沥青混合料,在路 用性能上呈现不同的特点.悬浮密实结构的沥青混合料密实程度高,空隙率低,从而能够有效地阻止使用期间水的侵入,降低不利环境因素的直接影响.因此悬浮密实结构的沥青混合料具有水稳性 好,低温抗裂性和耐久性好的特点.但由于该结构是一种悬浮状态,整个混合料缺少粗集料颗粒的骨架支撑作用,所以在高温使用条件下,因沥青结合料粘度的降低而导致沥青混合料产生过多的变 形,形成车辙,造成高温稳定性的下降. 而骨架空隙结构的特点与悬浮密实结构的特点正好相反.在骨架密实结构中,粗集料之间形成的骨架结构对沥青混合料的强度和稳定性(特别是高温稳定 性)起着重要作用.依靠粗集料的骨架结构,能够有效地防止高温季节沥青混合料的变形,以减缓沥青路面车辙的形成,因而具有较好的高温稳定性.但由于整个混合料缺少细颗粒部分,压实后留 有较多的空隙,在使用过程中,水易于进入混合料中引起沥青和矿料粘附性变差,不利的环境因素也会直接作用于混合料,引起沥青老化或将沥青从集料表面剥离,使沥青混合料的耐久性下降. 当 采用间断密级配矿料形成的骨架密实结构时,在沥青混合料中既有足够数量的粗集料形成骨架,对夏季高温防止沥青混合料变形,减缓车辙的形成起到积极的作用;同时又因具有数量合适的细集料 以及沥青胶浆填充骨架空隙,形成高密实度的内部结构,不仅很好地提高了沥青混合料的抗老化性,而且在一定程度上还能减缓沥青混合料在冬季低温时的开裂现象.因而这种结构兼具了上述两种 结构优点,是一种优良的路用结构类型. 沥青混合料的路用性能:在使用过程中要承受行驶车辆荷载的反复作用,以及环境因素的长期影响.所以沥青混合料在具备一定的承载能力的同时,还必须具有良好的抵抗自然因素作用的耐久性, 沥青混合料的路用性能 也就是说要能表现出足够的高温环境下的稳定性,低温状况下的抗裂性,良好的水稳性,持久的抗老化性和利于安全的抗滑性等诸多技术特点,以保证沥青路面良好的的服务功能.1高温稳定性 高温稳定性: 高温稳定性 沥青混合料是一种典型的粘-弹-塑性材料,它的承载能力或模量随着温度的变化而改变,温度升高,承载力下降.特别是在高温条件下或长时间承受荷载作用时会产生明显的变形,变形中的一些不 可恢复的部分累积成为车辙,或以波浪和拥包的形式表现在路面上.所以沥青混合料的高温稳定性是指在高温条件下,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. 对于沥青混合料的高温稳定性,实际工作中通过马歇尔稳定度试验方法和车辙试验法进行测定和评价.1)马歇尔稳定度试验:该试验用来测定沥青混合料试样在一定条件下承受破坏 )马歇尔稳定度试验 荷载能力的大小和承载时变形量的多少.将沥青混合料制备成规定尺寸的圆柱体试件,试验时将试件横向置于两个半圆形的压模中,使试件受到一定的侧限.在规定的温度和加载速度下,对试件施 加压力,记录试件可承受的最大承载压力和与之相对应的变形,以此得出标征沥青混合料高温稳定性的马歇尔稳定度和流值两项指标.稳定度是指试件受压至破坏时能承受的最大荷载(单位KN), 而流值则是达到最大荷载时试件的垂直变形(单位0.1mm). 试验过程中这些试验结果既可以由试验仪器显示给出, 也可根据试验过程所记录的加载量与对应的变形曲线图获得. 图中纵坐标表示荷载, 横坐标表示变形.曲线峰值对应的纵坐标位置就是马歇尔稳定度值,而变形量即流值有三个不同的结果.其中Fm表示总流值,Fx表示中间流值,Fi表示切线流值,通常取Fx(中间流值)作为所需 的流值.2)车辙试验:用来模拟车辆轮胎在路面上行驶时所形成的车辙深度的多少,对沥青混合料高温稳定行进行评价的一种试验方法.试验采用标准方法成型沥青混合料板型试件,在规定的试 )车辙试验 验温度和轮碾条件下,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(称之为动稳定度)作为评价沥青混合料抗车辙能 力大小的指标.显然动稳定度值愈大,相应沥青混合料高温稳定性愈好. 这两种评价沥青混合料高温稳定性的方法各有特点,马歇尔试验设备简单,操作容易,是公路工程领域长期以来最主要的 试验方法.但多年应用表明,用马歇尔试验指标评价沥青混合料的的高温性能存在一定的局限性,它不能确切反映沥青混合料永久变形产生的机理,与沥青路面的抗车辙能力相关性不好.实践证明, 即使马歇尔稳定度和流值都满足技术要求,仍有相当一部分沥青混合料难以避免沥青路面出现车辙.而车辙试验效果在很大程度上改善了马歇尔方法的不足,其试验结果直观,重要的是试验结果与 沥青路面车辙深度之间有良好的相关性,较真实地反映了沥青混合料抗车辙形成能力的大小,稍嫌不足的是试验设备较复杂. 沥青混合料的路用性能:2沥青混合料低温抗裂性 沥青混合料低温抗裂性:与高温变形相对应,冬季低温时沥青混合料将产生体积收缩,但在周围材料的约束下,沥青混合料不能自由收缩,从而在结构层内部产生温度应 沥青混合料的路用性能 沥青混合料低温抗裂性 力.由于沥青材料具有一定的应力松弛能力,当降温速率较为缓慢时,所产生的温度应力会随时间逐渐松弛减小,不会对沥青路面产生明显的消极影响.但当气温聚降时,这时产生的温度应力就来 不及松弛,当温度应力超过沥青混合料允许应力值时,沥青混合料被拉裂,导致沥青路面出现裂缝造成路面的破坏.因此要求沥青混合料应具备一定的低温抗裂性能,即要求沥青混合料具有较高的 低温强度或较大的低温变形能力. 目前用于研究和评价沥青混合料低温性能的方法可以分为三类:预估沥青混合料的开裂温度,评价沥青混合料的低温变形能力或应力松弛能力和评价沥青混合料 断裂能等几种方法. 沥青混合料的耐久性 指沥青混合料在使用过程中抵抗环境不利因素的能力及承受行车荷载反复作用的能力, 3沥青混合料的耐久性 沥青混合料的耐久性: 主要包括沥青混合料的抗老化性, 水稳性, 抗疲劳性等几个方面. 沥 青混合料的老化主要是受到空气中氧,水,紫外线等因素的作用,引发沥青材料多种复杂的物理化学变化,逐渐使沥青变硬,发脆,最终导致沥青老化,产生裂纹或裂缝等与老化有关的病害.水稳 定性问题是因为水的影响,促使沥青从集料表面剥离而降低沥青混合料的粘结强度,最终造成混合料松散被车轮带走,形成大小不等的坑槽等水损害现象. 影响沥青混合料耐久性的因素很多,一 个很重要的因素是沥青混合料的空隙率.空隙率的大小取决于矿料的级配,沥青材料的用量以及压实程度等多个方面.沥青混合料中的空隙率小,环境中易造成老化的因素介入的机会就少,所以从 耐久性考虑,希望沥青混合料空隙率尽可能的小一些.但沥青混合料中还必须留有一定的空隙,以备夏季沥青材料的膨胀变形之用.另一方面,沥青含量的多少也是影响沥青混合料耐久性的一个重 要因素.当沥青用量较正常用量减少时,沥青膜变薄,则混合料的延伸能力降低,脆性增加.同时因沥青用量偏少,混合料空隙率增大,沥青暴露于不利环境因素的可能性加大,加速老化,同时还 增加了水侵入的机会,造成水损害.综上所述,我国现行规范采用空隙率,饱和度和残留稳定度等指标来表征沥青混合料的耐久性.4沥青混合料的抗滑性 沥青混合料的抗滑性:是保障公路交通安全的一个很重要因素, 沥青混合料的抗滑性 特别是行驶速度很高的高速公路,确保沥青路面的抗滑性要求显得尤为重要. 影响沥青路面抗滑性的因素主要取决于矿料自身或级配形成的表面构造深度,颗粒形状与尺寸,抗磨光性等方面.因 此,用于沥青路面表层的粗集料应选用表面粗糙,坚硬,耐磨,抗冲击性好,磨光值大的碎石或破碎的碎砾石集料.同时,沥青用量对抗滑性也有非常大的影响,沥青用量超过最佳用量的0.5%,就 会使沥青路面的抗滑性指标有明显的降低,所以对沥青路面表层的沥青用量要严格控制.5施工和易性 施工和易性沥青混合料应具备良好的施工和易性,要求在整个施工的各个工序中,尽可能使沥青混合料的 施工和易性 集料颗粒以设计级配要求的状态分布,集料表面被沥青膜完整覆盖,并能被压实到规定的密度,这是保证沥青混合料实现上述路用性能的必要条件. 影响沥青混合料施工和易性的因素首先是材料 组成.例如,当组成材料确定后,矿料级配和沥青用量都会对和易性产生一定影响.如采用间断级配的矿料,当粗细集料颗粒尺寸相差过大,缺乏中间尺寸颗粒,沥青混合料容易离析.又比如当沥 青用量过少,则混合料疏松且不易压实;但当沥青用量过多时,则容易使混合料粘结成团,不易摊铺.另一影响和易性的因素是施工条件的控制,例如施工时的温度控制,如温度不够,沥青混合料 就难以拌和充分,而且不易达到所需的压实度;但温度偏高,则会引起沥青老化,严重时将会明显影响沥青混合料的路用性能. 目前还没有成熟的能够直接用于评价沥青混合料施工和易性的方法 和指标,通常的做法是严格控制材料的组成和配比,采用经验的方法根据现场实际状况,进行调控. 1沥青混合料密度 沥青混合料密度:沥青混合料的密度是指压实沥青混合料试件单位体积的质量.针对密度指标中涉及到的体积内容的不同,又有不同的密度形式.1)沥青混合料最大理论相对密度 相对密度 沥青混合料密度 )沥青混合料最大理论相对密度—该密度是假设 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,即压实沥青混合料试件全部被矿料(包括矿料内部孔隙)和沥青所占有,且空隙率为零的密度.2)沥青混合料试件的表观相对密度 ) (视密度)—该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.采用水中重法测定表干密度,适用于几乎不吸水的密 视密度) 集配沥青混合料,计算公式为:pa=ma/(ma-mw) 式中:pa=沥青试件的表观密度;ma=沥青混合料干试件在空气中的质量;mw=沥青混合料试件在水中质量;pw=常温水的密度.3)沥青混合料试 ) 件的毛体积密度—指沥青混合料单位毛体积(包括沥青混合料实体矿物成分体积,不吸水的闭口孔隙,能吸收水分的开口空隙所占体积之和)的干质量. 采用表干法测定毛体积密度,适用于较密 件的毛体积密度 实且吸水很少的试件,计算公式为:pb=ma/(md-mw) Xpd 式中:pb=沥青混合料试件的毛体积密度;ma=沥青混合料干试件在空气中的质量;md=沥青混合料饱和面干试件在空气中的质量;mw= 沥青混合料试件在水中的质量;pw=常温水的密度.2沥青混合料试件的空隙率 沥青混合料试件的空隙率: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孔隙)的体积占试 沥青混合料试件的空隙率 件总体积的百分率,计算公式为:VV(%)=(1-ps/pt)X100 式中:ps=沥青混合料试件的毛体积密度或表观密度;pt=沥青混合料试件理论最大密度,对于普通密度沥青混合料可通过实验测得.3 ( ) 沥青混合料试件的矿料间隙率: 沥青混合料试件的矿料间隙率:矿料间隙率是指压实沥青混合料试件中矿料实体以外的空间体积占试件总体积的百分率,它等于试件空隙率与沥青体积百分率之和,由式VMA(%)=(1-rb/rsb .Ps) ( ) X100表示.rb=沥青混合料试件的相对毛体积密度,无量纲;Ps=各种矿料占沥青混合料总质量的百分率之和,即沥青混合料总量减去沥青含量,%.Rsb=矿料混合料的合成体积相对密度,无量纲, 由下式计算:rsb=100/(p1/r1+p2/r2+…+pn/rn) 式中:p1,p2,…,pn=各种规格矿料成分的配合比,其和为100.r1,r2,…,rn=各种规格矿料的毛体积相对密度,无量纲. 4沥青混合料试件的 沥青混合料试件的 沥青饱和度沥青饱和度 沥青饱和度沥青饱和度:指压实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,又称为沥青填隙率,按式计算VFA=(VMA-VV)/VMAX100 式中:VFA=沥青混合料试件的沥 饱和度 青饱和度,%.VMA,VA,VV=意义同上. 气候分区指标: ) 热拌沥青混合料配合比组成设计 :在我国技术规范《公路沥青路面施工技术规范》(JTG F40 -2004)中,提出沥青路面使用性能气候分区.1气候分区指标:1)高温指 气候分区指标 标:采用工程所在地最近30年内年最热月份平均最高气温的平均值,作为反映沥青路面在高温和重载条件下出现车辙等流动变形的气候因子,并作为气候分区的一级指标. 按照设计高温指标,一级区划分为3个区.2)低温指标:采用工程所在地最近30年内的极端最低气温,作为反映沥青路面由于温度收缩产生裂缝的气候因子,并作为气候 )低温指标 分区的二级指标.按照设计低温指标,二级区划分为4个区.3)雨量指标:采用工程所在地最近30年内的年降雨量的平均值,作为反映沥青路面受水影响的气候因子,并 )雨量指标 作为气候分区的三级指标.按照设计雨量指标,三级区划分为4个区.2气候分区的确定 气候分区的确定:沥青路面使用性能气候分区由一,二,三级区划组合而成,以综合反映该地区的 气候分区的确定 气候特征,见表.每个气候分区用3个数字表示:第一个数字代表高温分区,第二个数字代表低温分区,第三个数字代表雨量分区,每个数字越小,表示气候因素对沥青路 面的影响越严重.例如,如果某个地区气候区划为1-2-3,则表示该地区表现出夏季炎热,冬季寒冷的半干旱气候特点,因此该地区对沥青混合料的高温稳定性和低温抗 裂性都有很高的要求.又如某个地区气候分区是1-4-1,则说明该地区呈现冬季温暖,但夏季十分炎热,且多雨的气候特征,要求此时的沥青混合料应具有较高的高温稳 定性和良好的水稳性.沥青路面使用性能气候分区(JTG F40-2004)表8-8 气候分区指标 气候分区 按照高温指标 气候分区指标 气候分区 高温气候区 1 2 3 气候区 沥青路面使用性能气候分区( 沥青路面使用性能气候分区 ) - 名称 夏炎热区 夏热区 夏凉区 七月平均最高温度(℃) >30 20～30 <20 按照低温指标 低温气候区 1 2 3 4 气候区名称 冬严寒区 冬寒区 冬冷区 冬温区 极端最低气 温(℃) <-37.5 -37.5～-21.5 -21.5～-9.0 >-9.0 按照雨量指标 雨量气候区 1 2 3 4 气候区名称 潮湿区 湿润区 半干区 干旱区 年降雨量(mm)>1000 1000～500 500～ 250 <250 沥青:沥青是沥青混合料中最重要的组成材料,其性能直接影响沥青混合料的各种技术性质.沥青路面所用沥青标号应根据气候条件和沥青混合料类型,道路等级, 沥青混合料组成材料技术要求 1沥青 沥青 交通性质,路面类型,施工方法以及当地使用经验等因素,经技术论证后确定.针对气候环境条件选择粘稠性合适的沥青,是沥青混合料配合比设计过程中的重要一步.通常在较热的气候区,针对 较繁重的交通,使用细粒式或砂粒式的混合料应选用稠度较高的沥青.同样,对于渠化交通的道路,或位于路面顶层的沥青混合料也应选择稠度较高的沥青.原因在于粘度较大的沥青配制的混合料 能够在高温条件下较好地避免沥青路面出现车辙,推挤,拥包等问题.但另一方面如粘度过高,则沥青混合料的低温变形能力较差,沥青路面容易产生裂缝.反之,采用粘度较低的沥青所配制的混 合料在低温时具有较好的变形能力,有益于减缓路面裂缝的形成.但在夏季高温时往往会由于稳定性不足使沥青路面产生较大的变形.为此,在选择沥青等级时,必须考虑环境温度对沥青混合料的 影响作用.表给出考虑气候温度因素时沥青标号的一个大致选择. 持续时间较长的地区,应采用粘度高的沥青,即提高高温气候分区的温度水平来选择沥青.而在冬季寒冷的地区,则宜采用稠度低, 低温劲度较小的沥青.对于日温差较大的地区还应考虑选择针入度指数较大,感温性较低的沥青. 2粗集料 粗集料:1)粗集料的物理力学性质要求 )粗集料的物理力学性质要求:沥青混合料用粗集料,可以采用碎石,破碎砾石,筛 粗集料 选砾石,矿渣等.用于高速公路,一级公路,城市快速道路,主干路沥青路面表层的粗集料应该选用坚硬,耐磨,抗冲击性好的碎石或破碎砾石,不得使用筛选砾石,矿渣及软质集料,该类粗集料 应符合表对磨光值和粘附性的要求.当坚硬石料来源缺乏时,允许掺加一定比例较小粒径的普通粗集料,掺加比例根据试验确定.在以骨架原则设计的沥青混合料中不得掺加其它粗集料.粗集料磨 表 粗集料磨 光值及其与沥青粘附性的技术要求表 雨量气候分区 技术指标 1(潮湿区)2(湿润区)3(半干区)4(干旱区)粗集料磨光值(PSV)不小于 ≥42 ≥40 ≥38 ≥36 粗集料与沥青的粘附性(级) 表 层,不小于 ≮5 ≮4 ≮3 其它层次,不小于 ≮4 ≮4 ≮3 ≮3 沥青混合料用粗集料应该洁净,干燥,表面粗糙,形状接近立方体,且无风化,不含杂质,并具有足够的强度,耐磨耗性.粗 集料的质量应符合表4-4的要求.破碎砾石采用粒径大于50mm的颗粒轧制,破碎前必须清洗,含泥量不得大于1%,破碎砾石的破碎面积应符合表的要求.钢渣作为粗集料时,仅限于三级及三级以 下公路和次干路以下的城市道路,并应经过试验论证取得许可后使用.钢渣破碎后应有6个月以上的存放期,除吸水率允许适当放宽外,各项指标应符合表的要求. 沥青混合料组成材料技术要求: 细集料 细集料1)细集料的物理力学性能要求:用于拌制沥青混合料的细集料,可以采用天然砂,机制砂或石屑.细集料应洁净,干燥,无风化,不含杂质,并有适当的 沥青混合料组成材料技术要求: 3细集料 )细集料的物理力学性能要求 级配范围.细集料的物理力学指标要求见表8-18.细集料应与沥青有良好的粘结能力,在高速公路,一级公路,城市快速路,主干路沥青面层使用与沥青粘结性能差的天然砂或用花岗岩,石英岩 等酸性岩石破碎的人工砂及石屑时,应采取前述粗集料的抗剥落措施对细集料进行处理.在高速公路,一级公路,城市快速路,主干路沥青路面面层及抗滑磨耗层中,所用石屑总量不宜超过天然砂 或机制砂的用量.沥青混合料用细集料主要质量要求表 -18指标高速公路,一级公路城市快速路,主干路其它公路与城市道路视密度(t/m3)≥2.502.45坚固性①(>0.3mm部分)(%)≥12—砂当 沥青混合料用细集料主要质量要求表8- 沥青混合料用细集料主要质量要求表 量(%)≥6050含泥量(%)≤35注:①坚固性试验根据需要进行.2)细集料的粒径规格:○天然砂:天然砂宜采用河砂或海砂,当使用山砂时应经过清洗.天然砂的规格应符合表8-19的规定, )细集料的粒径规格: 1 天然砂 规格 经筛洗法测定的砂中小于0.75mm颗粒含量对于高速公路,一级公路,城市快速路,主干路不得大于3%,其它等级道路不大于5% .沥青面层用天然砂规格表8-19分类通过各筛孔(mm)的质量百 分率(%)细度模数Mx9.54.752.361.180.60.30.150.075粗砂10090～10065～9535～6515～305～200～100～53.7～3.1中砂10090～10075～9050～9030～608～300～100～53.0～2.3细砂 2 石屑 10090～10085～10075～10060～8415～450～100～52.2～1.6 ○石屑:石屑是采石场破碎石料时通过4.75mm或2.36mm的筛下部分,它与机制砂有着本质的不同,是石料加工破碎过程中表面剥 落或撞下的边角,强度一般较低,且针片状含量较高,在沥青混合料的使用过程中还会进一步细化.所以在生产石屑的过程中应特别注意,避免山体覆盖层或夹层的泥土混入石屑.石屑规格应符合 表8—20的要求.不得使用泥土,细粉,细薄碎片颗粒含量高的石屑,砂当量应符合表8—18的要求.对于高速公路,一级公路,城市快速路,主干路,应将石屑加工成S14(3～5mm)和S16(0～ 3mm) 两档使用, 在细集料中石屑含量不宜超过总量的50%.沥青面层用机制砂或石屑规格表8-20分类公称粒径 (mm) 通过各筛孔 (mm) 的质量百分率 (%) 9.54.752.361.180.60.30.150.075S150～ 510090～10060～9040～7520～557～402～200～10S160～310080～10050～8025～508～450～250～15细集料的级配在沥青混合料中的适用性,应将其与粗集料及填料配制成矿质混合料后, 再判定其是否符合矿料设计级配的要求再做决定.当一种细集料不能满足级配要求时,可采用两种或两种以上的细集料掺合使用.4填料 填料填料(又称矿粉)在沥青混合料中起着很重要的作用,通过 填料 沥青和填料之间相互作用形成的结构沥青和组成的沥青胶浆,使混合料中的矿料结合成为一体.因为只有碱性石料加工成的填料与沥青能够形成较发达的结构沥青,所以用于沥青混合料的填料只能 采用石灰岩一类的憎水性碱性石料加工磨细制成,且要求必须达到一定的细度.相应的质量应符合表8-21的要求.沥青混合料用填料的质量要求8-21指标高速,一级公路,城市快速路,主干路其 它公路与城市道路表观密度(g/cm3)2.502.45含水量(%)1.01.0粒度范围(%)<0.6mm100100<0.15mm90～10090～100<0.075mm75～10070～100外 观无团粒结块 改善沥青混合料水稳性,可以采用干燥的磨细生石灰粉,消石灰粉或水泥作为填料,但其用量不易超过矿料总量的1%～2%. 亲水系数<1.0 为 沥青混合料配合比设计内容 沥青混合料配合比设计内容沥青混合料的配合比设计结果与沥青路面的使用性能,材料用量及工程造价关系密切.全过程的沥青混合料配合比设计包括三个阶段:目标 热拌沥青混合料配合比设计 1沥青混合料配合比设计内容 配合比设计阶段, 生产配合比设计阶段和生产配合比验证——即试验路试铺阶段.2矿料级配组成设计及其要求 沥青路面工程混合料的类型及矿料级配由工程设计文件或招标文件根据所建工程要求, 矿料级配组成设计及其要求 道路等级, 路面类型, 所处结构层层位等因素来选定. 并要求沥青面层种集料的最大粒径应与该层压实后的厚度相匹配, 通常是沥青层一层的压实厚度不宜小于集料公称最大粒径的2.5-3.0倍, 对SMA 或OGFC等嵌挤型混合料不宜小于集料公称最大粒径的2. 0-2. 5倍,以减少离析,便于压实.实践证明,同一种矿料级配对不同的道路等级,气候和交通特点时,适宜的级配有粗型(C型)和细型(F 型)之分.通常对夏季温度高,高温持续时间长,重载交通多的路段,宜选用粗型密级配,并取较高的设计空隙率;对冬季温度低 .通常对夏季温度高 对冬季温度低,且持续时间长的地区,或重载交通少的路段,宜选用细型密级配, 对冬季温度低 并取较低的设计空隙率.同时,为确保高温抗车辙能力,同时兼顾低温抗裂性能的需要,配合比设计时宜适当减少公称最大粒径附近的粗集料用量,减少0.6mm以下的部分细粉用量,使中等粒径集 料较多,形成S型级配曲线,并取中等或偏高水平的设计空隙率.设计合成级配不得有太多的锯齿形交错,且在0.3-0.6mm范围内不出现"驼峰".当经过反复调整仍有两个以上的筛孔超出设计级 配范围时,必须对原材料进行调整或更换原材料重新设计.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0.075mm,2.36mm,4.75mm等筛孔的通过量尽量接近设计级配范围的 中限.对于交通量大,轴载重的道路,合成级配可以考虑偏向级配范围的下限,而对于中小交通量或人行道路等,合成级配宜偏向级配范围的上限.3沥青混合料马歇尔试验沥青混合料马歇尔试验 沥青混合料马歇尔试验沥青混合料马歇尔试验 沥青混合料 是确定最佳沥青用量(以OAC表示).沥青用量可以通过各种理论公式计算得到,但由于实际材料性质的差异,计算得到的最佳沥青用量,仍然要通过试验进行修正,所以采用马歇尔试验是沥青混 合料配合比设计的基本方法.1)沥青用量的表示方法 沥青用量的表示方法可以采用沥青含量或油石比两种方式,前者指沥青占沥青混合料的百分数,后者指沥青与矿料质量比的百分数,一般用油石比更方便.2)制备 沥青用量的表示方法 ) 试样○ 试样 1 马歇尔试件制备过程是针对选定混合料类型,根据经验确定沥青大致用量,用下式确定:Pa=PalXrsbl/rsb;Pb(%)=Pa/(100+rsb)X100;式中:Pa=预估的最佳油石比;Pb=预估的最佳沥青含量; Pal=已建类似工程沥青混合料所用的油石比;rsb=集料的合成体积相对密度,无量纲.以预估沥青用量为中值,按一定间隔(对密级配沥青混合料通常为0.5%,对沥青碎石混合料可适当缩小间隔为 0.3-0.4%),取5个或5个以上不同得油石比分别成型马歇尔试件.每一组试件的试样数按要求确定通常是5个,对粒径较大的沥青混合料以增加试件数量.当缺少预估时,可考虑以5.0%的沥青用量 2 为基准,从两侧等间距的扩展沥青用量,直至在规定内.○按已确定的矿质混合料级配类型,计算某个沥青用量条件下一个马歇尔试件或一组试件中各种规格集料的用量(实践中大多是一个标准马 3 歇尔试件矿料总量1200g左右).○确定一个或一组马歇尔试件的沥青用量(通常采用油石比),按要求将沥青和矿料拌制成沥青混合料,以规定的击实次数和操作方法成型试件. 沥青混合料取样法:试验仪器 沥青混合料取样法 试验仪器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℃.有条件时最好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 试验仪器 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.试验步骤 试验步骤1确定取样数量:取样数量应符合下列要求:1)试样数 试验步骤 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.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. 常 用沥青混合料试验项目的样品数量表 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 施工质量检验 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. 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 取样方法 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.对热拌沥青混合料每次取样时,都必须用温度计测量温度,准确至1℃.1)在沥青混合料拌和厂取样在拌和厂取样时,宜用专 )在沥青混合料拌和厂取样在拌和厂取样时 用的容器(一次可装54Kg～8Kg)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 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 青混合料样品时 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.3)在道路施工现场取样在道路施工现场取样时,应在摊 )在道路施工现场取样在道路施工现场取样时 铺后未碾压前于摊铺宽度的两侧位置处取样,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 )常温条件下取样 1 2 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 3 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.5)试样的保存与 ) 处理○ 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 2 3 件成型温度不得低于规定要求.○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.○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,且只允许加热一次,不得重复加热.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5～ 10min.6)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,取样人等栏目.2)取样后转送试 )样品的标记 验室试验或存放后用于其它项目试验时应附着样品标签,样品标签应记载下列事项:①工程名称,拌和厂名称及拌和机型号.②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.③试样数量.④取样人,提交试样单位及责任者姓名.⑤取样目的或用途(送达单位).⑥样品标签填写人,取样日期.⑦备考;其 它应予注明的事项. 压实沥青混合料密度试验:方法 表干法—沥青混合料毛体积密度测定 目的用于测定吸水率不大于2%的各种沥青混合料试件的毛体积相对 压实沥青混合料密度试验:方法一:表干法 沥青混合料毛体积密度测定 目的 表干法 沥青混合料毛体积密度测定1目的 密度或毛体积密度,并以此为基础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试验仪具 试验仪具1)浸水天平或电子秤:当最大称量 试验仪具 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:包括网篮,溢流水箱,试件悬吊装置等.3)其它:秒表,毛巾,电风扇或烘箱.3试验步骤 试验步骤1)除去试件表面的浮粒,在适宜的天平或电 试验步骤 子秤上(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0.1g,0.5g或5g.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3min～ 5min,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计算 试件的吸 计算1)试件的吸 计算 水率,取1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Sa(%)=(mf-ma)/(mf-mw)X100计算,式中:ma=干燥试 水率 件的空中质量;mw=试件的水中质量;mf=试件的表干质量.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%时,按下式计算:rf=ma/(mf-mw);pf=ma/(mf-mw)Xpw;式中:rf=用表干法测定的试件毛体积相对密度,无量纲.Pf=用表干法测定的试 件毛体积密度;pw=常温水的密度. 压实沥青混合料密度试验:方法二 水中重法 沥青混合料表观密度的测定 试验仪器:1)浸水天平或电子秤:当最大称量在3Kg以下时,感 沥青混合料表观密度的测定:试验仪器 压实沥青混合料密度试验:方法二:水中重法—沥青混合料表观密度的测定 试验仪器 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:包括网篮, 溢流水箱,试件悬吊装置等.3)其它:秒表,毛巾,电风扇或烘箱.试验步骤 试验步骤1)除去试件表面的浮粒,在适宜的天平或电子秤上(最大称量 试验步骤 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0.1g,0.5g或 5g.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),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)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).结果计算 结果计算(1)按式ra=ma/(ma-mw)及式pa=ma/(ma-mw)Xpw计算用水中重法测定的沥青混合料 结果计算 试件的表现相对密度及表观密度,取3位小数.式中:ra=试件的表观相对密度;ps=试件的表观密度;ma= 干燥试件的空中质量mw=试件的水 中质量pw=常温水的密度,取1g/cm3. 沥青混合料试件制作方法:目的: 试验步骤1基本要求 沥青混合料试件制作方法 目的:采用标准击实法或大型击实法制作沥青混合料试件,用于进行室内马歇尔稳定度试验和进行劈裂强度试验.试验步骤 基本要求 目的 试验步骤 基本要求1)试验室制作沥青混合料试件时的 矿料规格及试件数量应符合如下规定: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1～1.5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13.2mm～26.5mm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.试验室成型的一组试件的数量不得少于4个,必要时宜增加至5～6个.2)确定制作沥青混合料试件的拌和与压实温度.根据沥青的粘度,绘制粘温曲线. 按表8-42的要求确定适宜于沥青混合料拌和及压实的等粘温度. 适宜于沥青混合料拌和及压实的沥青等粘温度表8-42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,T 0625运动粘度,T 0619赛波特粘度,T 0623(0.17±0.02)Pas(170±20)mm2/s(85±10)s(0.28±0.03)Pas(280±30)mm+/s(140±15) s煤沥青恩格拉粘度,T 062225±340±5注:液体沥青混合料的压实成型温度按石油沥青要求执行.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8-43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.沥青混合料拌和及压实温度参数表表8-43沥青结合料种类拌和温度(℃)压实温度(℃)石油沥青130～ 160120～150煤沥青90～12080～110改性沥青160～175140～170常温沥青混合料的拌和及压实在常温下进行.2成型准备工作 成型准备工作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 成型准备工作 4h～6h).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规格粗,细集料及填料(矿粉)的各种密度,以及测定沥青 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4～6个)备时,对粗集料中粒径大于26.5mm的部分,以13.2mm～26.5mm粗集料等量代替.常温沥青混合料的矿料不应加热.4)将沥青试样 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.5)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1h备用.常温沥青混合料用试模不加热.3拌制沥青混合料(粘稠石油沥青为例)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 拌制沥青混合料(粘稠石油沥青为例) 拌制沥青混合料 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1min～ 1.5min,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.4成型操作 成型操作1)将拌好的沥青混合料,均匀称取一个 成型操作 试件所需的用量(标准马歇尔试件约1200g,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.为防止混合料温度下降,在试件制作过程中,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 油的棉纱擦试套筒,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.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(75,50或35次).对大型马歇尔试件,击实次数为75次(相应于标准击实50次的情况)或112次(相应于标准击实75次的情况).4)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.5)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)或95.3mm±2.5mm(大型试件)的要求.调整后混合料质量 要求试件高度 原用混合料质量 所得试件的高度 调整后混合料质量=要求试件高度 原用混合料质量/所得试件的高度 调整后混合料质量 要求试件高度X原用混合料质量 所得试件的高度6)卸去套筒 和底座,将装有试件的试模侧向放置冷却至室温后(不少于12h),置脱模机上脱出试件,逐一编号,将试件仔细置于干燥洁净的平面上,供试验用.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. 压实沥青混合料密度试验:方法三:蜡封法 沥青混合料毛体积密度的测定 目的: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 沥青混合料毛体积密度的测定1目的 压实沥青混合料密度试验:方法三:蜡封法—沥青混合料毛体积密度的测定 目的 密度.2试验仪器 试验仪器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)其它同试验方法一.3试验 试验仪器 试验 步骤1)除去试件表面的浮粒,在适宜的天平或电子秤上(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 步骤 天平的感量读数, 准确至0.1g, 0.5g或5g. 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. 将试件置于冰箱中, 2) 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1min,读取水中质量(mc).4)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 取一块铅或铁块之类的重物, ○ 称取空中质量 (mg) ○分别测定重物的水中质量 ;2 (m'g) 和蜡封后在水中质量 (m'd) ; 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),按式rp=(md-mg)/[(md-mg)-(m'd-m'g)] 计算石蜡对水的相对密度 石蜡对水的相对密度:式中:mg=重物的空中 石蜡对水的相对密度 质量;m'g=重物的水中质量;md=蜡封后重物的空中质量;m'd=蜡封后重物的水中质量,g.5)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 干燥试件表面涂上薄层滑石粉,称取涂滑石粉后的试件质量(ms),然后再蜡封测定.结果计算 结果计算:1) 计算毛体积相对密度 毛体积相对密度,取3位小数:pf=ma/[mp-mc-(mp-ma)/rp]Xpw 结果计算 毛体积相对密度 式中:ma=试件的空中质量mp=蜡封试件的空中质量mc=蜡封试件的水中质量rp=在常温条件下石蜡对水的相对密度pw=常温水的密度,取1g/cm3.2)涂滑石粉后用蜡封 法测定的试件毛体积密度按式计算:pf=ma/[mp-mc-(mp-ma)/rp+(ms-ma)/rs]Xpw;式中:pf=蜡封法测定的试件毛体积密度ms=试件涂滑石粉后的空中质量rs=滑石粉对水的 相对密度;其他符号意义同上. 沥青混合料马歇尔稳定度试验: 目的: 沥青混合料马歇尔稳定度试验:1目的: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.2仪具与材料:1)沥青混合料马歇尔试验仪:对用于高速公路和一级 2仪具与材料: 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记录仪记录荷载一位移曲线,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φ63. 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φ152. 4 mm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lOON.上下压头的曲率内径为152.4mm ±0.2M,上下压头间距19.05mm±0.lmm.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.lg .6)温度计:分度为1℃. 7)卡尺. 8)其它:棉纱,黄油.3试验步骤:1,准备工作 3试验步骤 1 准备工作1)制备符合要求的马歇尔试件,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lOmm处的高度,准确至0.lmm,并以其平均值作为试件 的高度.如试件高度不符合63. 5mm±1. 3mm或95. 3mm士2. 5mm要求或两侧高度差大于2mm时,此试件应作废. 3)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33.3℃±1℃,对空气养生的乳化沥青或液体沥青混合料为2 5℃±1℃.4)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许黄油.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.在下压头的球座上放妥钢球,并对准荷载测定 装置的压头.2,试验步骤1)将试件置于己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30min ～ 40min,对大型马歇尔试件需45min～60min.试件之间应有间隔,底下应垫起,离 2 试验步骤 容器底部不小于5cm.2)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X-Y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X-Y记录仪的 记录笔对准原点.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,对零.3)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X-Y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人计算机.4)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.3,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.计算 1, 3 浸水马歇尔试验方法 计算:1 计算 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压力和试件变形曲线,或由X一Y记录仪自动记录的荷载一变形曲线.取相应于荷载最大值时的变形作为流值(FL) , 试件的稳定度及流值 以mm计,准确至0. lmm.最大荷载即为稳定度(MS),以kN计,准确至0.O1KN.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.O1kN .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 2 试件的马歇尔模数按式T=MS/FL T MS/ 马歇尔模数 计算. 式中: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MS0=MS1/MS×100计算.式中: MS1——试件浸水48h后的稳定度,Kn.注意问题 试件的浸水残留稳定度 注意问题:1,当一组测定值中某 试件的浸水残留稳定度 注意问题 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n为3,4,5,6个时,k值分别为1.15,1. 46,1.67,1.82. 2,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. 沥青混合料车辙试验1目的: 沥青混合料车辙试验 目的: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.试验基本要求是在规定温度条件下(通常为60℃),用一块碾压成型的板块 目的 试件(通常尺寸为300mm×300mm×50mm),以轮压0.7MPa的实心橡胶轮胎在其上往复碾压行走,测定试件在变形稳定期时,每增加1mm变形需要碾压行走的次数,以此作为沥青混合料车辙试验 结果,称为动稳定度,以次/mm表示.2试验仪器 试验仪器(1)车辙试验机:主要由下列部分组成: 1)试件台:可牢固地安装两种规定宽度(300mm及150mm)的尺寸试件试模.2)试验轮:橡胶制的实 试验仪器 心轮胎,外径φ200mm,轮宽50mm,橡胶层厚15mm.橡胶硬度(国际标准硬度)20℃时为84±4,60℃时为78±2.试验轮行走距离为230mm±10mm,往返碾压速度为42次/min±1次/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30mm,宽为30mm,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:能自动检测并记录试件表面温度及恒温室温度的温度传感器,温度计等,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℃±1℃(试件内部温度600℃±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试验步骤(1)准备工作 试验步骤( )准备工作:1)在60℃下,试验轮的接地压强为0.7±0.05MPa.2)试 试验步骤 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.对于聚合物改性沥青混合料试件,放置时间以24h为宜,使聚合物改性沥青充分固化后再进行车辙试验,但在室温中放置时间不得长 于一周.(2)试验过程 ( )试验过程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,以检 测试件温度.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25mmmm时为止.试验时,记录仪自动记录变形曲线(如图8-9)及试件温度. 结果计算(1)从图5-3上读取45min(t1)及60min(t2)时的车辙变形d1及d2, 准确至0.01mm. 如果变形过大,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)沥青混合料试件的动稳定度 ( )沥青混合料试件的动稳定度按式 DS=(t1-t1)XN/(d2-d1)Xc1Xc2计算.式中:d1=对应于时间t1的变形量,次/mm;d2=对应于时间t2的变形量;c1=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;c2=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次/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次/mm时, 记作: >6000次/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. 沥青路面芯样马歇尔试验1目的 用于从沥青路面钻取的芯样进行马歇尔试验, 供评定沥青路面施工质量是否符合设计要求 沥青路面芯样马歇尔试验 目的: 目的 或进行路况调查. 标准芯样钻孔试件的直径为100mm,适用的试件高度为30mm～80mm; 大型钻孔试件的直径为150mm, 适用的试件高度为80mm～100mm.2仪器与材料:本方法所用的仪器与沥青混合料马歇尔稳定度试验相同 试验步骤 仪器与材料: 试验步骤 仪器与材料 本方法所用的仪器与沥青混合料马歇尔稳定度试验相同.3试验步骤1) 按现行《公路路基路面现场测试规程》(JTJ059-95)T0924的方法用钻孔机钻取压实沥青混合料路面芯样试件.2)适 当整理混合料芯样表面,如果底面沾有基层泥土则应洗净,若底面凹凸不平严重,则应用锯石机将其锯平.3)用卡尺测定 试件的直径,取两个方向的平均值.4)测定试件的高度,取4个对称位置的平均值,准确至0.1mm.5)按标准方法进行 马歇尔试验,由试验实测稳定度乘以表8-44或表8-45的试件高度修正系数K得到试件的稳定度MS,其余内容与标准马歇 尔试验方法相同. 沥青与矿料粘附性试验1目的 沥青与矿料粘附性试验 目的:用于测定沥青与矿料粘附性,掌握集料的抗水剥离能力,以评价沥青混合料水稳定性.根据沥青混合料中矿料的最大粒径,对于大于13.2mm及小于(或等于13.2mm) 目的 13.2mm的集料分别选用水煮法和水浸法进行试验.对同一种原料既有大于又有小于13.2mm不同粒径的集料时,取大于13.2mm的水煮法试验结果为准,对细粒式沥青混合料以水浸法试验结果为准. 2试验仪器 试验仪器1)天平:称量500g,感量不大于0.01g.2)恒温水槽:控温在80℃±1℃.3)拌和用小型容器:5L.4)烧杯:100mL.5)标准筛:9.5mm,13.2mm,19mm各一个.6)烘箱:能够 试验仪器 自动调温控温. 7)电炉 8)试验架:用于悬挂试样.9)其它:细线,玻璃板,搪瓷盘,拌和铲,石棉网,纱布,手套等.3试验步骤 试验方法一:水煮法(适用于大于 试验步骤:试验方法一 粒径的粗集料) 试验步骤 试验方法一:水煮法(适用于大于13.2mm粒径的粗集料)1) 粒径的粗集料 将集料过13.2mm,19mm的筛,取存留在13.2mm筛上的颗粒5个,要求试样表面规整,接近立方体.用水洗净,在105℃的烘箱中烘干.用细线将试样集料颗粒逐个系牢,继续放入105℃的烘箱中 加热待用.2)石油沥青加热至130℃～150℃,将待用的集料试样浸入沥青45s,使沥青能够全部裹覆在集料表面,取出并悬挂在试验架上,在室温下冷却15min.3)将盛水的大烧杯放置在有石棉 网的电炉上加热煮沸,在水微沸的状态下(避免有沸腾的气泡出现)将裹覆沥青的集料试样通过细绳悬挂于水中.保持微沸状态浸煮3min.4)浸煮结束后,将集料从水中取出,观察集料颗粒表面 沥青膜的剥落程度,并按下表的提示的内容评定粘附等级.5)同样试样平行试验5个颗粒,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. 试验方法二:水浸法(适用 试验方法二:水浸法( 于小于13.2mm粒径的集料)1)集料过13.2mm,9.5mm的筛,取粒径9.5mm～13.2mm形状规则的集料200g,洗净并在105℃的烘箱中烘干备用.2)以标准方法取沥青试样放入烧杯中,加热至要 粒径的集料) 于小于 粒径的集料 求的拌和温度.3)按四分法称取备用试样颗粒100g置搪瓷盘上,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. 4)按每100g矿料加入沥青5g±0.2g的比例称取沥青, 准确至0.1g,放入小型拌和容器中,放入同一烘箱中加热15min.5)从烘箱中取出拌和容器,将搪瓷盘中的集料倒入拌和容器的沥青中,立即用金属铲均匀拌和1～1.5min,使集料完全被沥青膜裹 覆.拌和完成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,并在室温下冷却1h.6)将放有集料试样的玻璃板浸入水温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.7)由水中小心取出玻璃板,浸入水槽的冷水中,仔细观察裹覆集料的沥青薄膜的剥落情况.由两名以上的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.并以表同样的方式评价沥青与集料的的粘附等级.沥青与集料粘附性的等级评定表: 试验后石料表面上沥青膜剥落情况: 粘附等级: 沥青膜完全保存,剥离面积百分率接近0 表 沥青与集料粘附性的等级评定表: 沥青与集料粘附性的等级评定表 试验后石料表面上沥青膜剥落情况: 粘附等级: 青膜少部分被水所移动,厚度不均匀,剥离面积百分率少于10% 料表面,剥离面积百分率大于30% 4 沥青膜局部明显的被水移动,基本保留在石料表面,剥离面积百分率少于30% 1 5 沥 3 沥青膜大部分被水所移动,局部保留在石 2 沥青膜完全被水所移动,石料基本裸漏,沥青全部浮在水面 沥青混合料中沥青含量试验1目的 沥青混合料中沥青含量试验 目的:沥青混合料中沥青含量的测定是公路工程施工过程中一项常规试验项目,它对沥青路面施工质量控制有着重要意义.该试验既可用于热拌热铺沥青混合料路面施 目的 工时的沥青用量检测,以评定拌和厂产品质量,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.相应的有若干种不同的试验检测 方法,实际工作中可根据试验条件,选择适用的方法操作.方法一,离心分离法:1试验仪器与材料 方法一,离心分离法 试验仪器与材料1)离心抽提仪:由试样容器及转速不小于3000r/min的离心分离器组成,分离器备有滤液出口. 方法一 试验仪器与材料 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:感量不大于0.01g,1mg的天平各一台.6)量筒:最小分度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) 其它:小铲,金属盘,大烧杯等.2试验步骤 ,准备工作 )以规定的方法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,待温度稍下降后至100℃以下时,用大烧杯取混合料 试验步骤1,准备工作1) 试验步骤 试样质量1000g～1500g左右(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,操作步骤1)向装有试样的烧杯中注入三氯乙烯溶剂,将其浸没,浸泡30min,用玻璃棒适当搅动混合料,使沥青充分溶解.注: ,操作步骤 ) 也可直接在离心分离器中浸泡.2)将混合料及溶液倒入离心分离器,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,有破损的不能使用,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,加盖紧固,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入回收瓶中,待流出停止后停机.6)从上盖的孔中加入新溶剂,数量大体相同,稍停3min～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干燥,然后放入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.8)将容器中的集 料仔细取出,在通风橱或室内空气中蒸发后放入105℃±5℃烘箱中烘干(一般需4h),然后放入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 得出泄漏入滤液中矿粉,如无压力过滤器时,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入量筒中,准确定量至mL(Va).②充分搅匀 抽提液,取出10mL(Vb)放入坩埚中,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,放入105℃±5℃烘箱中干燥.④取出放在干燥器中冷却,称取残渣质量(m4),准确至1mg.3结果计算及要求 沥青混合料中矿料的总质量 结果计算及要求1)沥青混合料中矿料的总质量 沥青混合料中矿料的总质量按式ma=m1+m2+m3计算.式中: 结果计算及要求 m1=容器中留下的集料干燥质量m2=圆环形滤纸在实验前后的增重m3=泄漏入抽提液中的矿粉质量.用燃烧法时可按式 用燃烧法时可按式m3=m4X(va/Vb)计算.式中:Va=抽提液的总量Vb=取出的燃烧干燥的抽提液 用燃烧法时可按式 数量m4=坩埚中燃烧干燥的残渣质量.2)沥青混合料中的沥青含量按式Pb=(m-ma)/m计算;油石比按式Pa=(m-ma)/ma计算.式中:m=沥青混合料的总质量Pb=沥青混合料的沥青含量Pa=沥青混 )沥青混合料中的沥青含量 合料的油石比,%.3)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0.3%,当大于0.3%但小于0.5%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0.5%. 沥青混合料中沥青含量试验方法二:回流式抽提仪法 试验仪器 试验仪器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 沥青混合料中沥青含量试验方法二:回流式抽提仪法1试验仪器 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)其它:蒸馏烧瓶,滤纸,脱脂棉,烘箱,高温炉(1000℃),量筒,金属盘,磁蒸发皿.2试验步骤 试验步骤:1,准备工作 )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 ,准备工作1) 试验步骤 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,仔细放置在铜网筛筒内.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1～1.5倍.3)按规定方法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,轻轻放入铜网筛筒的滤 纸筒内.5)将盛有试样的铜网筛筒放入抽提筒内的铜柱上,盖好水冷凝器.2,试验步骤1)检查抽提仪是否全部装妥.开放进水阀,使冷水流入冷凝器,充满后不断由排水阀流出.2)接通电路, ,试验步骤 加热抽提筒内的溶剂至沸腾后,其蒸气上升遇冷凝器冷凝后滴入铜网筛筒溶洗混合料试样中的沥青,并通过滤纸流至抽提筒内.如此反复溶洗,至试样中的沥青被溶解洗净为止.这一过程一般需要 8h～10h.3)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.4)分别称取烘干的矿料质量(m2)及带有矿粉的滤纸筒,脱脂棉质量(m3).5)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入量筒中,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溶液倒入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的体积 (,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将蒸发皿移入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1h,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.结果计算及要求 结果计算及要求1)沥青路面或混 结果计算及要求 合料试样的沥青含量 沥青含量按式Pb=[(m-mo)-m2-(m3-m1)-m6]/(m-mo)X100计算.式中:m=试样的质量mo=试样中水分含量(不需测定时可省略)m1=滤纸筒及脱脂棉质量m2=抽提后矿料质量m3=抽提 沥青含量 后粘附有矿粉的滤纸筒和脱脂棉质量m6=抽提溶液中的矿粉质量,m6=m7XV1/V2;其中m7=10mL实验部分抽提溶液中矿粉的质量(m5-m4);V1=抽提液的全部体积V2=用于量测部分的抽提液体 积.2)如试样为煤沥青路面时,煤沥青含量 煤沥青含量按式PB=Pb[1+Pc/(100-Pc)]式中:Pb=上式计算的沥青含量;Pc=煤沥青中游离碳含量%.3)同一试样至少平行试验两次,其差值不大于0.3%时,取其 煤沥青含量 平均值作为试验结果. 沥青混合料中沥青含量试验方法三:高温燃烧法(原理) 沥青混合料中沥青含量试验 燃烧法测定的原理是在一定条件下利用高温将沥青混合料中的沥青成分分解为气 主要试验设备是一个 体,再通过相应矿料的质量修正,从而确定出沥青的含量.该试验方法操作简便,快捷,结果准确性高,不污染环境,是未来沥青混合料中沥 青含量测定方法的发展方向.但至今该测定方法未列入现行试验操作规范,所以相关试验操作内容仅作原理性的讨论. 示的窗口.连有打印装置,便于打印测定结果.加热炉还带有一个烟雾净化过滤装置. 可控连续升温的加热炉,要求容积至少为35.6cm×26.7cm×35.6cm(W×H×D) .内置感量为0.1g的天平,最大称量3500g,配有重量变化数字显 检测操作时,按标准取样方法,取待测沥青混合料试 样约1Kg,放入已升温到530℃～550℃的加热炉中燃烧灰化.经过一定时间后,当在连续三个一分钟里,试样质量变化小于0.1g,则认为燃烧 试验结束.由于在加热燃烧过程中,除了沥青燃烧挥发掉之外,混合料中矿料的质量也会产生变化,产生一定的损失,所以要对矿料质量变化 进行修正.方法是称取和沥青混合料相同的矿料约1Kg,按同样的方式放入加热炉中经历加热过程,根据加热前后矿料质量变化,按下式求得 矿料的修正系数.r=[m1(1-AC')-m2]/[m1(1-AC')]式中:r=矿料修正系数;m1=矿料燃烧前质量m2=矿料燃烧后质量AC'=配合比设计沥青含 量,%.最终沥青混合料的沥青含量按下式计算:AC=(1-M2/M1-r)/(1-r)X100%;式中:r=矿料修正系数;M1=矿料燃烧前质量M2=矿料燃烧 后质量AC=待测样品中沥青含量,%. 沥青混合料的矿料级配检验方法1目的 用于测定沥青路面施工过程中沥青混合料的矿料级配, 供评定沥青路面的施工质量时使用. 试验仪器 标准筛: 2试验仪器 试验仪器1) 在尺寸为53.0mm, 沥青混合料的矿料级配检验方法 目的: 目的 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.2)天平:感量不大于0.1g.3)摇筛机.4)烘箱:装有温度自动控制器.5)其它:样品盘,毛刷等.3试验步骤(1) 试验步骤( ) 试验步骤 准备工作1)按要求方法从拌和厂选取代表性样品.将分离沥青后的全部矿质混合料放入样品盘中置温度105℃±5℃烘干,并冷却至室温.2)按沥青混合料矿料级配设计 准备工作 要求,选用全部或部分需要筛孔的标准筛,进行施工质量检验时,至少应包括0.075mm,2.36mm,4.75mm及集料公称最大粒径等5个筛孔,按大小顺序排列成套筛.(2) ( ) 操作步骤1)将抽提后的全部矿料试样称量,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,盖好筛盖后,扣紧摇筛机,开动摇筛机筛分10min. 操作步骤 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0.1%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.矿料的筛分方法,尤其是对最下面的0.075mm筛,采用水筛法,或者对同 一种混合料,适当进行几次干筛与湿筛的对比试验后,对0.075mm通过率进行适当的换算或修正.3)称量各筛上筛余颗粒的质量,准确至0.1g.并将沾在滤纸,棉花上的 矿粉及抽提液中的矿粉计入矿料中通过0.075mm的矿粉含量中.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 结果计算及要求1)筛分结果按照第五章的式(5-17),(5-18),(5-19)和式(5-20)分别计算砂的分计筛余,累计筛余,通过量等内容.2)以筛孔尺寸为横坐 结果计算及要求 标,各个筛孔的通过百分率为纵坐标,绘制矿料组成级配曲线,评定该试样的颗粒组成.3)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的筛余 量的试验结果,报告矿料级配通过百分率及级配曲线.