沥青试验方法课件

沥青技术指标与试验方法基本概念沥青是一种有机胶凝材料，它是由一些复杂的高分子碳氢化合物及非金属衍生物所组成的混合物。沥青在常温下呈固体、半固体或粘稠液体，颜色为黑或黑褐色。分类

地沥青焦油沥青俗称柏油建筑石油沥青按用途又将石油沥青道路石油沥青普通石油沥青天然沥青石油沥青在常温下，沥青呈（）状态A固体B稀薄液体C半固定D粘稠液体

ACD沥青可分为（）和（），又将石油沥青分为（）A地沥青B焦油沥青C建筑石油沥青D道路石油沥青E石油沥青F普通石油沥青G天然沥青ABCDF建筑石油沥青技术指标道路石油沥青的使用范围沥青等级适用范围A级沥青各个等级的公路，适用于任何场合和层次B级沥青1.高速公路、一级公路沥青下面层以下的层次，二级及二级以下公路的各个层次；2.用作改性沥青、乳化沥青、改性乳化沥青、稀释沥青的基质沥青C级沥青三级及三级以下公路的各个层次B级沥青适用于（）A高级公路B三级公路C各个等级的公路D一级公路沥青下面以下的层次，二级及二级以下公路的各个层次D取样方法及数量固体或半固体样品取样量为1~1.5kg液体沥青为1L针入度试验原理：沥青针入度是在规定温度（25℃±0.1℃）和规定时间（5s）内，附加一定重量的标准针、针连杆与附加砝码的总重量（100g±0.05g）垂直贯入沥青试样中的深度（单位为1/10mm）。环境要求：室温15~30℃仪器设备：针入度仪标准皿试样皿：金属或玻璃的圆柱形平底皿恒温水浴：容量不少于10L,温度控制0.1℃，距水底50mm处应设有一带孔的支架，位于水面至少100mm，在低温下测定时，水浴中装入盐水。计时器：刻度为0.1s或小于0.1s，60s内准确度达到±0.1s液体玻璃温度计：刻度范围为0~50℃，分度值为0.1℃针入度mm直径mm深度mm＜2005535200~3505570350~5005060样品制备（1）小心加热样品，不断搅拌以防局部过热，加热时焦油沥青的加热温度不超过软化点的60℃，石油沥青不超过软化点的90℃。加热时间不超过30min。加热、搅拌过程中避免试样中进入气泡。（2）将试样倒入预先选好的试样皿中，试样深度应大于预计穿入深度10mm。同时将试样倒入两个试样皿。（3）松松地盖住试样皿以防灰尘落入。在15~30℃的室温下冷却1-1.2h（小试样皿）或1.5h~2.0h（大试样皿），然后将两个试样皿和平底玻璃皿一起放入恒温水浴中，水面应没过试样表面10mm以上。操作步骤：（1）调节针入度仪使之水平，检查针连杆和导轨，确保上面没有水和其他物质。先用合适的溶剂将针擦干净，然后将针插入针连杆中固定，按试验条件放好砝码。（2）将已恒温到试验温度的试样皿和平底玻璃皿取出，放置在针入度仪的平台上。慢慢放下针连杆，使针尖刚刚接触到试样的表面，必要时用放置在合适位置的光源反射来观察。拉下活杆，使标准针停止移动。（3）用手紧压按钮，同时启动秒表，使标准针自由下落穿入沥青试样，到规定时间停压按钮，使标准针停止移动。（4）拉下活杆，再使其与针连杆顶端相接触，此时表盘针的读数即为试样的针入度，用1/10mm表示。（5）同一试样至少重复测定三次。每一试验点的距离和试验点与试样皿边缘的距离都不得小于10mm。每次试验前都应将试样和平底玻璃皿放入恒温水浴中，每次测定都要用干净的针。当针入度超过200mm时，至少用三根针，每次试验用的针留在试样中，直到三根针扎完时再将针从试样中取出。针入度小于200mm时可将针取下用合适溶剂擦净后继续使用。练一练一般做沥青针入度试验所用标准针和针连杆及附加发麻的总重为（）A、100±0.01gB、100±0.05gC、100±1gD、100±5g

B练一练针入度试验，在低温下测定时，水浴中装入（）A盐水B甘油C酒精D煤油A样品制备：（1）所有石油沥青试样的准备和测试必须在6h内完成，小心加热试样，并不断搅拌以防止局部过热，直到样品变得流动。小心搅拌以免气泡进入样品中。（2）石油沥青样品加热至倾倒温度的时间不超过2h，其加热温度不超过预计沥青软化点110℃。（3）如果重复试验，不能重新加热样品，应在干净的容器中用新鲜样品制备试样。（4）若估计软化点在120℃以上，应将黄铜环与支撑板预热至80~100℃，然后将铜环放到如有隔离剂的支撑板上。否则会出现沥青试样从铜环中完全脱落。（5）向每个环中倒入略过量的沥青试样，让试件在室温下至少冷却30min。对于在室温下较软的样品，应将试件在低于预计软化点10℃以上的环境中冷却30min。从开始倒试样时起至完成试样的时间不得超过240min。（6）当试样冷却后，用稍加热的小刀或刮刀干净地刮去多余的沥青，使得每一个圆片饱满且和环的顶部齐平。操作步骤：（1）选择一种加热介质：a.新煮沸过的蒸馏水适用于软化点为30~80℃的沥青，起始加热介质的温度应为5±1℃b.甘油适于软化点为80~157℃的沥青，起始加热介质的温度应为30±1℃C.为了进行比较，所有软化点低于80℃的沥青应在水浴中测定，而高于80℃的在甘油浴中测定。数据处理与结果判定取两个温度的平均值作为试验结果，如果两个温度的差值超过1℃，则重新试验。练一练沥青软化点的国家标准测定方法是（）A、真空毛细管法B、环球法C、立方体法D、旋转黏度计法B练一练测量沥青软化点时所用的温度计最小分度值为（）A、0.5℃B、0.2℃C、0.1℃D、1℃A仪器设备：水浴：能保持试验温度变化不大于0.1℃，容量至少为10L，试件浸入水中深度不得小于10cm，水浴中设置带孔搁架以支撑试件，搁架距水浴底部不得小于5cm温度计：0~50℃，分度为0.1℃和0.5℃各一支筛孔为0.3~0.5mm的金属网隔离剂：两份甘油和一份滑石粉调制而成样品制备：（1）将模具组装在支撑下，将隔离剂涂于支撑板表面及侧模的内表面，以防沥青粘在模具上。（2）小心加热样品，防止局部过热，直到完全变成液体能够倾倒。石油沥青样品加热至倾倒温度的时间不超过2h，其加热温度不超过预计沥青软化点110℃。（3）把熔化了样品过筛，在充分搅拌后，把样品倒入模具中，倒样时使试样呈细流状，自模的一端至另一端往返倒入，使试样略高出模具，将试件在空气中冷却30~40min，然后放在规定温度的水浴中保持30min取出，用热的直刀将高出模具的沥青刮出，使试样与模具齐平。（4）恒温：将支撑板、模具和试件一起放入水浴中，并在试验温度下保持85~95min，然后从板上取出试件，立即进行拉伸试验。操作步骤：（1）将模具两端的孔分别套在延度仪的柱上，然后以5±0.25cm/min速度拉伸至断裂,测量试件从拉伸到断裂所经过的距离，以cm表示。试验时，试件距水面和水底的距离不小于2.5cm，并且要使温度保持在规定温度的±0.5℃的范围内。（2）如果沥青浮于水面或沉入槽底时，则试验不正常。应使用乙醇或氯化钠调整水的密度，使沥青材料既不浮于水面，又不沉入槽底。（3）正常的试验应将试样拉成锥形，直至断裂时实际横断面面积接近于零。如果三次试验得不到正常结果，则报告在该条件下延度无法测定。数据处理与结果判定：若三个试件测定值在其平均值的5%以内，取平行测定三个结果的平均值作为测定结果。若三个时间测定值不在其平均值的5%以内，则弃去最低测定值，去两个较高的平均值作为测定结果，否则重新测定。溶解度原理：沥青的溶解度是指样品溶解在三氯乙烯中，用玻璃纤维滤纸过滤，，不溶解经洗涤、干燥和称量，计算出结果，以%表示。仪器设备古氏坩埚：顶部内径约32mm，高约80mm；下部为具塞式，经仔细研磨，可与34号标准磨口严密配合。玻璃接头：用于将古氏坩埚固定在吸滤瓶上，上部为34号标准磨口，可与古氏坩埚严密配合；下部经仔细研磨，可与24号标准磨口严密配合。吸滤瓶：玻璃材质，锥形，厚壁，带支管，瓶口为24号标准磨口，可与玻璃接头严密配合。真空泵或水流泵：能保证吸滤所需的真空度；锥形烧瓶：250ml，具塞；玻璃纤维滤纸：平均孔径下于1μm，直径约26mm；烘箱：能保持温度105～110℃；水浴：能保持温度38±5℃；分析天平：感量为0.0002g；其他：洗瓶或滴管、100ml量筒、干燥器；溶剂：三氯乙烯，化学纯。(PS：三氯乙烯有毒，试验须在具有良好的通风设施中进行。可以用化学纯三氯甲烷代替三氯乙烯，但仲裁试验时应使用三氯乙烯。）样品制备：按《石油沥青取样法》GB/T11147-1989获取有代表性的样品，将待试验样品熔化脱水，控制加热温度不超过试样估计软化点100℃，加热时间不超过1h，如怀疑样品含有杂质，须用筛孔为0.6～0.8mm的金属筛过滤。操作步骤：①将玻璃纤维滤纸放入洁净的古氏坩埚中，用少量溶剂洗涤，待溶剂挥发后，将带有滤纸的古氏坩埚在105～110℃的烘箱内干燥30min，取出放在干燥器中冷却30min后进行称量，称准至0.0001g，然后重复干燥、冷却、称量过程，直至连续称量间的差值不大于0.0003g为止，古氏坩埚与滤纸的质量记作m1，存在干燥器中备用。②在预先干燥并已称量的锥形烧瓶中称取约2g沥青样品，称准至0.0001g，记作m2。在不断摇动下分次加入三氯乙烯，直到样品溶解，加入三氯乙烯总量为100ml，盖上瓶塞，在室温下放置至少15min。③将预先准备好并已恒重的古氏坩埚，通过玻璃接头安装在吸滤瓶上，用少量的三氯乙烯润湿玻璃纤细滤纸。先过滤澄清溶液，控制过滤速度是滤液以滴状过滤，视是否需要进行轻微抽滤。当不溶物明显时，尽可能将不溶物保留在锥形烧瓶中，直至滤液滤完。用少量溶剂洗涤锥形烧瓶，将不溶物全部转移到古氏坩埚中。用溶剂洗涤古氏坩埚上的不溶物，直至滤液无色为止。取下古氏坩埚，用少量三氯乙烯洗涤古氏坩埚底部外边缘。将古氏坩埚连同玻璃纤维滤纸和不溶物一起放在通风处，直至无三氯乙烯味道为止。④将古氏坩埚、滤纸和不溶物放在105～110℃烘箱内至少30min后取出，然后放在干燥器中冷却30min后称量。重复干燥、冷却及称量，称准至0.0001g，直至连续称量间的差值不大于0.0003g为止。记录古氏坩埚、滤纸和不溶物的质量，记为m3。数据处理与果判定：试样的溶解度X（%）按下式计算：对于溶解度大于99.0%的结果，准确至0.01%，对于溶解度等于或小于99.0%的结果，准确至0.1%。取平行测定两个结果的算术平均值作为试样的溶解度。 精密度：重复性、再现性符合《石油沥青溶解度测定法》GB/T11148-2008要求。薄膜烘箱试验原理：石油沥青薄膜在163℃的烘箱中加热5h，通过测定试样在试验前后的物理性质，来确定热和空气对石油沥青性质的影响和试样试验前后的质量变化。通常以质量变化率、针入度比和延度来表示。仪器设备：烘箱：为电加热空气自然对流式烘箱，工作温度可达180℃。转盘：直径250~450mm的金属圆盘。水银温度计：水银球底部应在转盘上面40mm盛样皿：平底圆柱形盘（内径140mm，深9.5mm），可用不锈钢或铝制成，金属厚度为0.6~1.0mm，在使用中不应变形。分析天平：精确到0.001g。样品制备：将足够的试样放在适当的容器中，加热至流体状态，加热时要避免试样局部加热，加热最高温度不超过150℃，加热期间要搅拌试样，避免在试样中产生气泡。在已知质量的盛样皿中，分别称取50±0.5g试样。将①中的试样同时倒入需要测定试验前石油沥青的分析仪器试模中，进行试验前试样的黏度、针入度的测定。需要测定质量变化时，应将称好的试样冷却至室温后，称准至0.001g。

操作步骤：（1）将烘箱调成水平，当转盘在水平面上旋转时，转盘与水平面的倾斜角不大于3°。（2）将空盛样皿放入转盘预定的位置。烘箱处于平衡状态时，调节温控开关使温度控制在163±1℃。（3）将空盛样皿取出的同时，迅速将盛有试样的盛样皿放到转盘上。关闭烘箱门，开始使转盘旋转。在试样放入烘箱，且箱内温度重新上升到要求温度后，在163±1℃温度下保持5h。5h的起始时间是从温度上升到162℃开始，但试样在烘箱内时间不应超过5.25h。试验结束后，将试样烘箱中移出。需要测定试样的质量变化时，将试样冷却至室温后，称准至0.001g。注：不允许将不同牌号的沥青同时放在一个烘箱中试验。（4）试样称重后，将其放在163℃烘箱的转盘上，关闭烘箱门，使转盘旋转15min，取出试样，立即进行下一步工作。（5）将每个盛样皿中试样，用适当的刮铲或油灰刀刮出，倒入一只240mL的瓷皿或金属皿，充分搅拌混合试样。如有必要可将瓷皿或金属皿放在加热板上加热，以保持试样呈流体状态。在72h内，采用引用标准规定的试验方法，完成试验后试样的黏度、针入度和延度等的测定。数据处理与判定（1）试样的针入度Pr（%）按下式计算：式中P—试验后试样针入度（1/10mm）PS—试验前试样针入度（1/10mm）（2）试样的质量变化Mr（%）按下式计算：式中m—试验后试样总质量（g）ms—试验前试样总质量（g）（3）试样60℃黏度比Vr按下式计算：式中μ—试验后试样60℃黏度（Pa.s）ms—试验前试样60℃黏度（Pa.s）闪点与燃点试验（开口杯法）原理：闪点是指加热沥青至挥发出的可燃气体和空气的混合物，在规定条件下与火焰接触，初次闪火（有蓝色闪光）时的沥青温度。燃点是指加热沥青产生的气体和空气的混合物，与火焰接触能持续燃烧5s以上时，此时沥青的温度。一般沥青燃点比闪点温度约高10ºC。沥青的闪点是沥青质量的安全性指标，同时燃点是施工安全的一项参考指标。仪器设备：开口闪点测定器温度计煤气灯溶剂油样品制备：（1）试样的水分大于0.1%时，必须脱水。脱水处理是在试样中加入新煅烧并冷却的食盐、硫酸钠或无水氯化钙进行。闪点低于100ºC的试样脱水时不必加热；其他试样允许加热至50～80ºC时用脱水剂脱水。脱水后，取试样的上层澄清部分供试验使用。（2）内坩埚用溶剂油洗涤后，放在点燃的煤气灯上加热，出去遗留的溶剂油。待内坩埚冷却至室温时，放入装有细砂（经过煅烧）的外坩埚中，使细砂表面距离内坩埚的口部边缘约12mm，并使内坩埚底部与外坩埚底部之间保持厚度5～8mm的砂层。对闪点在300ºC以上的试样进行测定时，两只坩埚底部之间的砂层厚度允许酌量减薄，但在试验时必须保持每分钟升高4±1ºC的升温速度。（3）试样注入内坩埚时，对于闪点在210ºC和210ºC以下的试样，液面距离坩埚口部边缘为12mm（即内坩埚内的上刻度处）；对于闪点在210ºC以上的试样，液面距离口部边缘为18mm（即内坩埚内的下刻度处）。试样向内坩埚注入时，不应溅出，而且液面以上的坩埚壁不应沾有试样。（4）将装好试样的坩埚平稳地放置在支架上的铁环（或电炉）中，再将温度计垂直地固定在温度计夹上，并使温度计的水银球位于内坩埚中央，与坩埚底和试样液面的距离大致相等。（5）测定装置应放在避风和较暗的地方并用防护屏围着，使闪点现象能够看得清楚。操作步骤：①闪点a.加热坩埚，使试样逐渐升高温度，当试样温度达到预计闪点前60ºC时，调整加热速度，使试样温度达到闪点前40ºC时能控制升温速度为每分钟升高4±1ºC.b.试样温度达到预计闪点前10ºC时，将点火器的火焰放到距离试样液面10～14mm处，并在该处水平面上沿着坩埚内径作直线移动，从坩埚的一边移至另一边所经过的时间为2～3s。试样温度每升高2ºC应重复一次点火试验。点火器的火焰长度，应预先调整为3～4mm。c．试样液面上方最初出现蓝色火焰时，立即从温度计读出温度作为闪点的测定结果，同时记录大气压力。注：试样蒸汽的闪火同点火器火焰的闪火不应混淆。如果闪火现象不明显，必须在试样升高2ºC时继续点火证实。②燃点测得试样的闪点之后，如果还需要测定燃点，应继续对外坩埚进行加热，使试样的升温度速度为每分钟升高4±1ºC。然后按上述方法用点火器的火焰进行点火试验。试样接触火焰后立即着火并能继续燃烧不少于5s，此时立即从温度计读出温度作为燃点的测定结果。数据处理与结果判定大气压力对闪点和燃点影响的修正大气压力低于99.3kPa(745mmHg)时，试验所得的闪点或燃点t0（ºC）按式（1-186）进行修正（精确到1ºC）：t0=t+△t(1-186)式中t0-相当于101.3kPa(760mmHg)大气压力时；t-在试验条件下测得闪点或燃点（ºC）；△t-修正数（ºC）。②大气压力在72.0～101.3kPa(540～760mmHg)范围内，修正数△t（ºC）可按式（1-187）或式（1-188）计算：t=(0.00015t+0.028)(101.3-P)7.5(1-187)t=(0.00015t+0.028)(760-P1)(1-188)式中P1-试验条件下的大气压力（kPa）；t-在试验条件下测得的闪点或燃点（300ºC以上仍按300ºC计）（ºC）；0.00015,0.028-试验常数；7.5-大气压力单位换算系数；P1-试验条件下的大气压力（mmHg）。注：对64.0～71.9kPa（480～539mmHg）大气压力范围，测得闪点或燃点的修正数△t（ºC）此外，修正数△t（ºC）可从《石油产品闪点和燃点测定法（开口杯法）》GB267-88附表中查出。③重复性同一操作者重复测定的两个闪点结果之差不应大于下列数值：闪点，ºC重复性，ºC≤1504＞1506同一操作者重复测定的两个燃点结果之差不应大于6ºC.取重复测定两个闪点结果的算术平均值，作为试样的闪点。取重复测定两个燃点结果的算术平均值，作为试样的燃点脆点试验（弗拉斯法）原理：指涂有试样的平直薄钢片在规定条件和连续递减的温度下被弯曲，直至沥青涂层出现裂纹为止。沥青涂层出现裂纹时的温度即为石油沥青的脆点。仪器设备：弯曲器薄钢片冷却装置温度计加热器天平：最小分度值为0.01g。其他：瓷皿或金属皿，筛孔为0.3～0.6mm的金属网、干冰或其他冷却剂、工业乙醇或丙酮。2） 样品制备：处理样品室，最重要的一点是不要使试样过热。除非特殊情况，试样只能加热一次。试样的制备应遵循以下原则：样品在试样制备过程中不发生老化分解等性质变化，以免影响试验结果；试样应充分流动，以保证试样中气泡最少。样品加热时，应选择适当的加热温度。对于道路石油沥青和软化点低于80ºC的建筑石油沥青，加热温度应高于估计软化点的80～90ºC；对于软化点高于80ºC的建筑石油沥青，如不能精确确定加热温度，应加热到试样中无气泡的最低温度，任何情况下试样的加热温度都不得超过其软化点的120ºC.加热时间以样品充分流动为宜，加热过程中不断搅拌样品，避免局部过热。当试样中含水时，不断搅拌直到除去水分。当样品中含杂质时，用筛过滤。3） 操作步骤：① 清洁足够的薄钢片，再将薄钢片干燥后进行称量，不能使用弯曲的锈蚀的薄钢片。② 在清洁的、已知质量的薄钢片上，称取0.40±0.01g试样。将薄钢片放在加热板上慢慢加热，当试样刚刚流动时，用镊子夹住加热板前后左右摆动，直至薄钢片上完全涂上试样；对高软化点的试样或使用固定加热板时，可用干净的细针展开或用玻璃纸隔开按压等方式使薄钢片上完全涂上试样，并去除气泡，薄钢片在加热板上加热，最终获得光滑膜片，加热时间不宜过长；如果仪器附有特殊的压片设备时，可将压制好的试样贴在薄钢片上，并加微热，使之与薄钢片很好地粘结起来。将制备好的膜片冷却至室温后重新进行测量，试样质量与要求应相等，否则此膜片不准使用。③ 至少准备3张光滑、均匀无裂缝的膜片，在室温下静置1～4h，并且保护膜片不沾染灰尘。④ 在试管5中注入工业乙醇或丙酮，注入量约为试管空间的一半。稍稍弯曲膜片将它放在弯曲器两夹钳之间，并将弯曲器装在试管4中。⑤ 通过漏斗将干冰加到工业乙醇或丙酮中，控制加入速度，是温度每分钟下降1ºC.当温度达到预计脆点以上至少10ºC时，开始以每秒钟1转的速度转动摇把，直至夹钳距离缩短3.5±2mm为止。同时观察膜片上的试样有无裂缝，然后以同样的速度转回。如此操作使膜片每分钟弯曲一次。⑥ 当膜片弯曲时，出现一条或多条裂缝时的温度即为该试样的脆点。⑦ 试样至少进行三次重复测定，每次测定都必须使工业乙醇或丙酮温度回升到试验初始温度。