沥青材料试验,大连理工大学土木水利实验教学中心 道路工程实验室,道路实验与检测技术教学实验,一、实 验 目 的,1.通过沥青三大指标实验，熟知沥青的条件温度、条件粘度及沥青材料的感温性。2.掌握沥青三大指标的测定方法和沥青标号的划分。3.熟悉沥青材料的主要技术性质和技术标准。,二、标准依据,“重交通量道路石油沥青的技术要求”中 8个指标归类： 第一类为沥青的路用性能 （针入度、延度、软化点、薄膜烘箱、密度） 第二类为沥青成分的控制指标 （溶解度、含蜡量） 第三类为沥青的工艺性质 （闪点）,石油沥青的技术标准,蜡对沥青性能的影响，现有研究认为：沥青中蜡的存在， 在高温时会使沥青容易发软，导致沥青高温稳定性降低，出现车辙或流淌；相反，在低温时会使沥青变得脆硬，导致低温抗裂性降低；此外，蜡会使沥青与石料粘附性降低，在有水的条件下，会使路面石子产生剥落现象，造成路面破坏；更严重的是， 含蜡沥青会使沥青路面的抗滑性降低，影响路面的行车安全。 对于沥青含蜡量的限制，由于世界各国测定方法不同， 所以限制值也不一致，其范围为2%4%。我国标准规定, 重交通量道路石油沥青的含蜡量（蒸馏法）不大于3% 含蜡量（蒸馏法）不大于3%。,沥青的含蜡量,石油沥青的评价方法,1.沥青的分级指标-用针入度和60度粘度测定法2.沥青的高温稳定性指标-软化点和60度粘度测定3.沥青的低温抗裂性指标-用脆点和延度测定4.沥青的抗老化性能指标-用旋转薄膜烘箱测定5.沥青的综合指标-用蜡含量,密度,溶解度,针入度指数测定,三、实验内容,1.针入度实验2.延度实验3.软化点实验,评价粘稠石油沥青路用性能最常用的经验指标为： 针入度、延度、软化点，通称“沥青三大指标”。,沥青三大指标,针入度粘滞性（确定沥青标号）延度塑性（低温抗裂性）软化点感温性（高温稳定性）,沥青三大指标（续）,针入度是在规定温度下测定沥青的条件粘度软化点是沥青达到规定条件粘度时的温度延度与沥青的流变特性、胶体结构和化学组分等有密切的关系,沥青试样准备,恒温烘箱中（烘箱温度80左右）加热至沥青全部熔化。盛样器皿在有石棉垫的炉具上缓慢加热。目的：脱水（即无泡沫）注：加热时间不超过30min沥青温度不超过100沥青通过0.6mm的滤筛，目的：过滤（去杂质） 注：盛样器皿要干净,干燥数量要满足一批试验项目所需的量并有富余。沥青一次灌入各项试验的模具中。 注：反复加热的次数不得超过两次；灌模剩余的沥青不得重复使用。,（一）针入度实验,针入度试验 (Penetration test),该法是沥青材料在规定温度条件下，以规定质量的标准针经过规定时间贯入沥青试样的深度（以1/10为单位计）。针入度试验常用条件为5、15、25和35等，但标准针质量和贯入时间均为100g和5s.针入度值愈大，表示沥青愈软（稠度愈小）。实质上，针入度是测定沥青稠度的一种指标。通常稠度高的沥青，其粘度亦高。,针入度试验（续） (Penetration test),实验条件以：PT、m、t表示。其中 P为针入度，T为试验温度，m为标准针（包括连杆及砝码）的质量，t为贯入时间。我国现行试验法(JTJ 052 T 0604-93)规定：常用的试验条件为：P 25 、100g、5s,针入度试验方法,针入度仪：标准针的连杆无明显摩擦垂直运动精度准确至0.1mm标准针：不锈钢制成，硬度为5460针的表面粗糙度为0.20.3m针与柄的总质量为2.50.05g盛样皿：试样皿内径551mm,内部深度351mm（针入度200时用）内径701mm,内部深度451mm（大试样皿，针入度在200350时用）,针入度试验方法,样品准备：在1530空气中冷却 小试样皿1.01.5h大试样皿 1.52.0h在规定试验温度0.1的恒温水浴中恒温 小试样皿1.52h大试样皿 22.5h开始试验： 试验温度250.1求5秒内贯入试样深度，即针入度值（1/10mm）注：同一试样平行试验至少3次，各测点间距离不应小于10mm，每一次测定针必须干净。试验结果必须在允许偏差范围内，否则试验重做。,（二）延度实验,延度试验 （Ductility）,该法是将沥青试样制成8字形标准试件（最小断面1cm），在规定拉伸速度和规定温度下拉断时的长度（以cm计）称为延度。沥青的延性是沥青受到外力的拉伸作用时，所能承受的塑性变形的总能力。通常是用延度作为条件延性指标来表征,延度试验（续） （Ductility）,沥青的延度是采用延度仪来测定。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50.25cm/min。当低温采用10.05cm/min拉伸速度时，应在报告中注名。,延度试验（续） （Ductility）,我国现行规范规定：对中、轻交通量道路石油沥青，试验温度 T=25，拉伸速度 v=50.25cm/min下的延度；对重交通量道路石油沥青，试验温度 T=15，拉伸速度 v=50.25cm/min下的延度。,延度试验方法,延度仪：试件浸没于水中，试验过程中无明显振动。保持规定的试验温度（25，15，10，5）规定的拉伸速度5cm/min，使试件拉足。试模：八字模，由黄铜制成由两个端模和两个侧模所组成金属板，由黄铜或不锈钢制成，表面粗糙度0.2m样品准备：甘油滑石粉拌和的隔离剂涂在金属板和铜模的内侧面八字模在金属板上组装好沥青样品从模的一端至另一端往返注入试样略高出模具注：两个端模不涂隔离剂 （为何？）,延度试验方法,样品准备：试件在1530空气中冷却3040min在试验温度的水浴中保持30min用热刀刮平（沥青面与模面齐平），自模的中间刮向两边试样连同金属板再浸入水浴中11.5h 开始试验：确定延度仪的拉伸速度，试验温度0.5试件从金属板上取下，模具两端套在滑板及槽端上，去掉侧模水面距试件表面不小于25mm求试件拉断时指针所指标尺上的读数，即为试样的延度（cm）注：试验数据整理见（P305） 8，9，10条。,（三）软化点实验,软化点试验 （Softening point）,该法是沥青试样注于内径为18.9mm的铜环中，环上置一重3.5g的钢球，在规定的加热速度（5/min）下进行加热，沥青试样逐渐软化，直至在钢球荷重作用下，使沥青产生25.4mm挠度时的温度，称为软化点。,软化点试验（续） （Softening point）,根据已有研究认为：沥青在软化点时的粘度约为1200Pas。或相对于针入度值800（1/10mm）。据此，可以认为：软化点是一种人为的“等粘温度”。故软化点既是反映沥青材料热稳定性的一个指标，也是沥青粘度的一种量度。,软化点试验方法,环与球软化点仪：双环结构，由钢球，试样环，定位环，试验架，烧杯组成 钢球直径9.53mm，质量3.50.05g，由钢制成试样环内径19.8mm（上内径），15.9mm（下内径）定位环使钢球定位于试样环中央试验架由两个连接杆，三层平行金属板组成中层板与下层板之间的距离为25.4mm烧杯容积为8001000ml，直径不小于86mm高度不小于120mm，无嘴高型烧杯样品准备：试样环放在涂有隔离剂的金属板上或玻璃板上试样注入试样环内，略高出环面试样在1530空气中冷却30min用热刀刮平（沥青面与环面齐平）恒温水浴50.5，保持15min,软化点试验方法,开始试验：烧杯内5的蒸馏水，放置试样环，套上钢球定位环，整个环架放入烧杯内，调整水面（水面至液面指示线）环架上任何部分均不得有气泡垂直插入温度计，至试样环下面齐平求水温以50.5/min速度上升，试样受热软化下坠至与下层底板表面接触时的温度，即为试样的软化点()注：取平行测定两个结果的算术平均值为测定结果,沥青三大指标 （试验准备时间 ),针入度 空中冷却1-1.5小时恒温水浴1.5-2小时 软化点 空中冷却30min刮平后恒温水浴15min 延度 空中冷却30-40min恒温水浴30min刮平后恒温水浴1-1.5小时,各类沥青材料的单价比较,各类沥青混合料的单价比较,