沥青及沥青混合料试验.docx
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沥青及沥青混合料试验
道路综合试验指导书
[试验内容和学习要求]
本章选编了
（1）石油沥青的针入度、延度和软化点试验；
（2）沥青的脆点试验；（3）石料的抗压强度和磨耗试验；（4）沥青的粘附性试验；（5）粗、细集料及矿粉的筛析试验；（6）沥青混合料组成设计；（7）沥青混合料的制备；（8）沥青混合料的物理指标测定；（9）沥青混合料马歇尔稳定度试验；（10）沥青混合料车辙试验等十个试验。
要求学生通过试验：
（1）掌握沥青三大指标测定方法并会确定其称号；
（2）了解沥青脆点的试验方法；（3）了解石料抗压、磨耗的试验方法，并会确定其等级；（4）掌握沥青的粘附性试验，并能确定其等级；（5）掌握筛析试验方法，并会进行矿质混合料组成设计；（6）掌握沥青混合料马歇尔稳定度试验，了解车辙试验，并且能够确定沥青最佳用量，从而完成沥青混合料的组成设计。
试1石油沥青的针入度、延度和软化点试验
试3．1．1石油沥青的针入度试验
1.试验目的
沥青的针入度是在规定温度和时间内，在规定的荷载作用下，标准针垂直贯入试样的深度，以0.1mm表示，非经注明，试验温度为25℃，荷载（包括标准针、针的连杆与附加砝码的质量）为100ｇ±0.1g，时间为5s。
测定沥青的针入度，可以了解粘稠沥青的粘结性并确定其标号。
2.试验仪具
（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，并能指示标准针贯入沥青试样深度准确至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。
仪器设有放置平底玻璃保温皿的平台，并有调解水平的装置，针连杆应与平台相垂直。
仪器设有针连杆制动标钮，使针连杆可自由下落。
针连杆容易装卸，以便检查其质量。
仪器还设有可自由转动与调解距离的悬臂，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如试图3-1。
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，并能自动显示和记录，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Ra0.2μm～0.3μm，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，以试图3-1沥青针入度仪
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1-齿杆；2-连杆；3-揿钮；4-镜；
检验，其尺寸及形状如试图3-2。
5-试样；6-底脚螺丝；7-度盘；8-转盘
试图3-2针入度试验用标准针（单位：
mm）
（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，试样体积不小于125mL。
（4）恒温水浴：
容量不小于10L，控温准确度为0.1℃。
水槽中应设有一带孔的搁板（台），位于水面下不小于100mm，距水浴底不少于50mm处。
（5）平底玻璃皿：
容量不小于1L，深度不小于80mm，内设有一个不锈钢三脚支架，能使盛样皿稳定。
（6）温度计：
0℃～50℃，分度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。
（10）其它：
电炉或砂浴、石棉网、金属锅或瓷把坩埚等。
3.试验方法
（1）装有试洋的盛样器带盖放入恒温烘箱中，当石油沥青中无水分时，烘箱温度宜为软化点温度以上90℃，通常为135℃左右。
当石油沥青中含有水分时，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，仔细脱水至无泡沫位置，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）。
用筛孔0.6mm的筛过滤除去杂质。
（2）将试样倒入盛样皿中，试样深度应超过预计针入度值10mm，并遮盖盛样皿，以防落入灰尘。
使其在15～30℃空气中冷却1～1.5h（小试样皿）、1.5～2h（大试样皿）或2～2.5h（特殊盛样皿）后移入保持规定试验温度±0.1℃的恒温水槽中1～1.5h（小试样皿）、1.5～2h（大试样皿）或2～2.5h（特殊盛样皿）。
（3）调整针入度仪的水平，检查针连杆和导轨，以确认无水和其它外来物，无明显摩擦。
用三氯乙烯或其他合适的溶剂清洗标准针，用干棉花将其擦干，把标准针插入针连杆中固紧。
按试验条件放好附加砝码。
（4）到恒温时间后，取出盛样皿，放入水温控制在试验温度±0.1℃的平底玻璃皿中的三脚架上，试样表面以上的水层深度应不少于10mm（平底玻璃皿可用恒温浴的水）。
（5）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，使针尖刚好与试样表面接触。
用放置在合适位置的光源反射来观察，使针尖刚好与试样表面接触。
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。
（6）开动秒表，在指针正指5s的瞬时，用手紧压按钮，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。
（7）拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端接触，此时刻度盘指针或位移指示器的读数，准确至0.5（0.1mm）。
（8）同一试样平行试验至少3次，各测定点之间及测定点与盛样皿边缘之间的距离不应小于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洗净，再用棉花或布擦干。
（9）测定针入度大于200的沥青试样时，至少用3根针，每次测定后将针留在样品中，直至三次测定完成后，才能把针从试样中取出。
（10）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
当试验值不符此要求时，应重新进行。
（11）精密度与允许差
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%。
试3．1．2沥青延度试验
1.试验目的
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，以厘米表示。
测定沥青的延度，可以了解粘稠沥青的延性。
试验温度与拉伸速率根据有关规定，试验温度为15±0.5℃，拉伸速度为（5±0.25）cm／min。
2.试验仪具
（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震动的延伸仪均可使用，其形状及组成如试图3-3。
试图3-3沥青延度仪（单位：
mm）
1-滑动器；2-螺旋杆；3-指针；4-标尺；5-电动机
（2）试模：
黄铜制，由两个端模和两个侧模组成，其形状及尺寸如试图3-4。
试图3-4沥青延度试模（单位：
mm）
（3）试模底板：
玻璃板或磨光的铜板，不锈钢板。
（4）恒温水浴：
容量不小于10L，控制温度的准确度为0.1℃，水浴中设有带孔搁架，搁架距底不小于50mm。
试件侵入水中深度不小于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.试验方法
（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）与针入度试验相同的方法准备沥青试样，将试样呈细流状，自模的一端至另一端往返注入，使试样略高出模具。
（3）试件在15～30℃的空气中冷却30～40min，然后置于规定试验温度±0.1℃的恒温水浴中，保持30min后取出，用热刀将高出模具的沥青刮走，使沥青面与模面齐平。
沥青的刮法应自模的中间刮向两边，表面应刮得十分平滑。
将试模连同金属板再浸入规定试验温度的水浴中1～1.5h。
（4）检查延度仪拉伸速度是否符合要求，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℃。
（5）将试件移至延度仪的水槽中，然后将试件从金属板上取下，将模具两端的孔分别套在滑板及槽端的金属往上，水面距试件表面应不小于25ｍｍ，然后去掉侧模。
（6）确认延度仪水槽中水温为试验温度±0.5℃时，开动延度仪（此时仪器不得有振动），观察沥青的延伸情况，在测定时，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的密度相近后，再重新试验。
（7）试件拉断时指针所指标尺上的读数，即为试样的延度，以cm表示。
在正常情况下，试件延伸时应成锥尖状，在断裂时实际横断面接近于零。
如不能得到上述结果，则应在报告中注明。
（8）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时，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。
（9）精密度或允许差
当试验结果小于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%。
试3．1．3沥青软化点试验
1.试验目的
沥青的软化点是试样在规定尺寸的金属环内，上置规定尺寸和重量的钢球，放于水（或甘油）中，以5℃／min±0.5℃／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。
测定沥青的软化点，可以确定粘稠沥青的稳定性。
2.试验仪具
（1）环与球软化点仪：
软化点仪多为双球结构形式，其结构如试图3-5。
环与球法软化点仪，由下列几个部分组成。
1）钢球：
钢制圆球，直径为9.53mm，质量为3.50g土0.05g，表面应光滑，不许有斑痕、锈迹。
2）试样环：
用黄铜或不锈钢制成，其形状和尺寸见试图3-6。
3）钢球定位环：
用黄铜或不锈钢制成，能使钢球定位于试样环中央。
通常采用的一种定位环的形状和尺寸见试图3-７。
4）试验架：
由两根连接杆和三层平行金属板组成。
上层为一圆盘，中间有一圆孔，用以插放温度计。
中层板上有两个孔，以供放置试样环，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，应刻一液面指示线，应保证中层板与下层板之间的距离力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）烧杯：
容积约800～1000ml，直径不小于86mm，高度不小于120mm。
（2）温度计：
刻度0～80℃，分度0.5℃。
（3）试样底板，金属板（表面粗糙度应达Ｒa0.8μm）
或玻璃板。
试图3-5沥青环与球软化点仪
（4）环夹：
由薄钢条制成，用以夹持金属环，以1-温度计；2-立杆；3-钢球；4-钢球定
便刮平表面。
位环；5-金属环；6-烧杯；7-水面
（5）装有温度调节器的电炉或其他加热炉具。
应采用带有振荡搅拌器的加热电炉，振荡子置于烧杯底部。
（6）新煮沸过的蒸馏水。
（7）甘油滑石粉隔离剂（配比同前）。
（8）恒温水槽。
（9）平直刮刀。
（10）其他：
石棉网。
3.试验方法
（1）将试样环置于涂有隔离剂的金属板上，与针入度试验相同方法准备沥青试样，将试样注入试样环内至略高出环面为止（如预估软化点在120℃以上时，应将试样环与金属扳预热至80～100℃）。
（2）试样在室温冷却30min后，用环夹夹着试样环，并用热刀刮去高出环面上的试样，务使与环面齐平。
（3）预估软化点低于80℃的试样，将盛有试样的试样环及金属板置于5℃土0.5℃水的恒温水槽中至少15min；同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于相同水槽中。
试图3-6试样环（单位：
mm）试图3-7钢球定位环（单位：
mm）
（4）烧杯内注入新煮沸并冷却至约5℃的蒸馏水，水面略低于立杆上的深度标记。
（5）从恒温水槽中取出盛有试样的试样环放置在环架中层板的圆孔中，并套上钢球定位环，把整个环架放入烧杯内，调整水面至深度标记，并保持水温为5℃土0.5℃。
环架上任何部分均不得有气泡。
将温度汁由上层板中心孔垂直插入，使水银球底部与试样环下面齐平。
（6）将烧杯移放在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℃土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，则试验应重做。
（7）试样受热软化下坠至与下层底板表面接触时，立即读取温度，准确至0.5℃。
（8）预估软化点高于80℃的试样，将盛有试样的试样环及金属板置于装有32℃土1℃甘油的恒温槽中至少15min；同时将金属支架、钢球、钢球定位环等亦置于甘油中。
（9）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。
（10）从恒温槽中取出装有试样的试样环，按上述6的方法进行测定，准确至1℃。
（11）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果，准确至0.5℃。
（12）精密度或允许差
当试样软化点小于80℃时，重复性试验的允许差为1℃，复现性试验的允许差为4℃。
当试样软化点等于或大于80℃时，重复性试验的允许差为2℃，复现性试验的允许差为8℃。
4.试验记录
沥青针入度、延度和软化点记录如试表3-1。
试表3-1沥青针入度、延度和软化点试验记录表
试样编号
试样来源
试样名称
初拟用途
针
入
度
试验
次数
试验温度
T
（℃）
试验荷载
m
（g）
经历时间
t
（s）
度盘读数（1/10mm）
针入度
（个别值）
Pi=Pb-Pa
（1/10mm）
针入度
平均值
P（℃,g,S）
（1/10mm）
标准针与试样
表面接触时读数
Pa
标准针经历试验
时间后的读数
Pb
1
2
3
试验精度校核：
延
度
试验次数
试验温度
T
（℃）
延伸速度
v
（cm/min）
延度（cm）
试件1
试件2
试件3
平均值
试验精度校核：
软
化
点
试
验
杯
号
室
内
温
度
（℃）
烧杯内液体名称
开
始
加
热
液
体
温
度
（℃）
烧杯内液体在每分钟末温度上升记录（℃）
试样下垂与底版接触时的温度（℃）
软
化
点
TR&B
（℃）
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
试验精度校核：
试验者：
；日期：
；复核者：
；日期：
试2粗、细集料的筛析试验
试3．4．1粗集料的筛析试验
1.试验目的
测定碎石或卵石的颗粒级配粗细程度，并为沥青混合料组成设计提供必要的原始数据。
2.试验仪具
（1）试验筛：
根据需要选用规定的标准筛。
（2）天平或台秤：
感量不大于试样质量的0.1％。
（3）其它：
盘子、铲子、毛刷等。
3.试验方法
将来料用四分法缩分至试表3-6要求的试样所需量，风干后备用。
每种试样准备两份，分别供水洗法和干洗法筛分使用。
对于水泥混凝土用粗集料，如果没有要求，也可不进行水洗，只进行干筛筛分。
根据需要可按要求的最大粒径的筛孔尺寸过筛，除去超粒径部分颗粒后，再进行筛分。
（1）用水洗法测定集料中小于0.075mm的细粉部分质量。
1）取一份试样，将试样置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥试样的总质量（
），准确至0.1％。
试表3-6粗集料筛分析试验所需试样的最少质量
最大公称粒径（mm）
9.5
16
19
26.5
31.5
37.5
63
75
试样质量（kg）
≥1.0
≥1.0
≥2.0
≥2.5
≥4
≥5
≥8
≥10
2）将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将集料全部盖没。
3）用搅棒充分搅动集料，使集料表面洗涤干净，使细粉悬浮于水中，但不得破碎集料或有集料从水中溅出。
4）根据集料粒径大小选择组成一组套筛，其底部为0.075mm标准套筛，上部为2.36mm或4.75mm筛。
仔细将容器中混有细粉的悬浮液倒出，经过套筛流入另一容器中，尽量不致将粗集料倒出，损坏标准筛筛面。
5）重复以上步骤，直至倒出的水洁净为止。
6）将套筛的每个筛子上的集料和容器中的集料全部回收在一个搪瓷盘中，容器上不得有沾附的集料颗粒，将搪瓷盘连同集料一起置105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥试样的总质量（
），准确至0.1％。
（2）用干筛法测定粗集料各个粒级质量百分率。
1）将回收的干燥集料
按下列方法筛分出0.075mm筛以上各筛的筛余量。
2）用搪瓷盘作筛分容器，按筛孔大小排列顺序逐个将集料过筛，人工筛分时，需使集料在筛面上同时有水平方向及上下方向的不停顿运动，使小于筛孔的集料通过筛孔，直至1min内通过筛孔的质量小于筛上残余量的1％为止。
采用摇筛机筛分后，应该逐个由人工补筛。
将筛出通过的颗粒并入下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。
以确认1min内通过筛孔的质量确实小于筛上残余量的1％为止。
3）如果某个筛上的集料过多，影响筛分作业时，可以分两次筛分。
当筛余颗粒的粒径大于20mm时，筛分过程中允许用手指轻轻拨动颗粒，但不得逐颗塞过筛孔。
4）称取每个筛上的筛余量，准确至总质量的0.1％。
各筛分计筛余质量及筛底存量的总和与筛分前试样的总质量
相比，其相差不得超过0.5％。
3.计算
（1）集料中通过0.075mm的含量按式（试3-3）计算，准确至0.1％。
（试3-3）
式中：
——集料中小于0.075mm的含量（通过率），％；
——用于水洗的干燥集料的总质量，g；
——集料水洗后的干燥质量，g。
（2）分计筛余百分率
各号筛上的分计筛余百分率按式（试3-4）计算，但0.075mm筛不计算分计筛余，准确至0.1％。
（试3-4）
式中：
——各号筛上的分计筛余百分率，％；
——用于水洗的干燥集料总质量，；g
――各号筛上的分计筛余，g；
――依次为0.15mm、0.3mm、0.6mm……至集料最大粒径。
（3）累计筛余百分率
各号筛的累计筛余百分率为该号筛及大于该号筛的各号筛的分计筛余百分率之和，但0.075mm筛不计算累计筛余，准确至0.1％。
（4）各号筛的质量通过百分率
各号筛的质量通过百分率等于100减去该号筛累计筛余百分率，但0.075mm筛的质量通过百分率即为
，准确至0.1％。
（5）根据需要，绘制集料筛分曲线。
试表3-8粗集料筛析试验记录表
试样编号
字第号
试样来源
集料名称
初拟用量
试样质量
g
筛孔尺寸
mm
分计筛余量g
分计筛余
（%）
累计筛余
（%）
通过百分率
（%）
1
2
3
平均
①
②
③
④
⑤
⑥
⑦=⑥/①
⑧
⑨100％-⑧
试验者：
；日期：
；复核者：
；日期：
；
试3．4．2细集料的筛析试验
1．试验目的
测定砂的颗粒级配及粗细程度，并为沥青混合料组成设计提供必要的数据。
2．试验仪具
（1）标准筛：
孔径为4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm、0.15mm、0.075mm的方孔筛。
（2）天平：
称量1000g，感量不大于0.5g。
（3）摇筛机。
（4）烘箱：
能控温在105℃±5℃。
（5）其它：
浅盘和硬、软毛刷等。
3．试验方法
将来样通过9.5mm筛（水泥混凝土用天然砂）或4.75mm筛（沥青路面及基层用天然砂），然后在潮湿状态下充分拌匀，用四分法缩分至每份不少于550g的试样两份，在105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重，冷却至室温后备用。
1.水泥混凝土用砂，按下列步骤筛分。
（1）准确称取烘干试样约500g（
），准确至0.5g。
置于套筛的最上一只筛，即4.75mm筛上，将套筛装入摇筛机，摇筛约10min，然后取出套筛，在按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的1％为止，将筛出通过的颗粒并入下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，这样顺序进行，直到各号筛全部筛完为止。
（2）称量各筛筛余试样的质量，精确至0.5g。
所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量相比，其相差不得超过1％。
2.沥青路面用细集料，按下列步骤筛分。
（1）准确称取烘干试样约500g（
），准确至0.5g。
（2）将试样置一洁净容器中，加入足够数量的洁净水，将集料全部盖没。
（3）用搅棒充分搅动集料，使集料表面洗涤干净，使细粉悬浮于水中，但不得有集料从水中溅出。
（4）用1.18mm筛和0.075mm筛组成套筛。
仔细将容器中混有细粉的悬浮液徐徐倒出，经过套筛流入另一容器中，但不得将集料倒出。
（5）重复以上步骤，直至倒出的水洁净为止。
（6）将容器中的集料倒入搪瓷盘中，用少量水冲洗，使容器上粘附的集料颗粒全部进入搪瓷盘中。
将筛子反扣过来，用少量水将筛上的集料冲洗入搪瓷盘中。
操作过程中不得有集料散失。
（7）将搪瓷盘连同集料一起置于105℃±5℃烘箱中烘干至恒重，称取干燥试样的总质量（
），准确至0.1％。
与
之差即为通过0.075mm部分。
（8）将全部要求筛孔组成套筛（但不需0.075mm筛），将已经洗去小于0.075mm部分的干燥集料置于套筛上（一般为4.75mm筛），将套筛装入摇筛机，摇筛约十分钟，然后去出套筛，再按筛孔大小顺序，从最大的筛号开始，在清洁的浅盘上逐个进行手筛，直到每分钟的筛出量不超过筛上剩余量的1％为止，将筛出通过的颗粒并入下一号筛，和下一号筛中的试样一起过筛，这样顺序
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