《沥青针入度试验仪》编制说明

交通运输部部门计量检定规程

《沥青针入度试验仪》

编制说明

（征求意见稿）

规程编制组

2018年12月

一、任务来源

《沥青针入度试验仪检定规程》是《交通运输部关于下达2017年交通运输

标准化计划的通知》（交科技函〔2017〕412号）下达的交通运输行业标准

制修订项目（计划编号JJG2017-4）。由交通运输部公路科学研究所主要

负责起草，协助单位为国家道路与桥梁工程检测设备计量站、江苏建科计量技术

有限公司、北京路桥通国际工程咨询有限公司、交通运输部科学研究院。

二、项目背景

1、目的意义

随着我国公路建设事业的发展，公路建设的规模和等级不断提高，对公路工

程试验检测工作的质量要求也越来越高。为加强公路工程试验检测专用仪器的计

量管理，确保公路建设与养护工程质量，提高公路工程试验检测仪器计量朔源的

准确性、科学性与可靠性，2015年编制了JJG（交通）067-2015沥青针入度试

验仪检定规程。随着电子技术的高度发展，自动化设备层出不穷，现有检定规程

的一些检查手段已经无法满足全自动电子设备的使用要求，同时原有检定方法人

员不确定度较多，同时耗费大量的人力物力。所以，对2015版检定规程进行修

订，对现有沥青针入度仪输出量值进行统一，对其量值溯源过程进行进一步规范，

建立同步性全自动计量标准，不仅节省大量人力成本，同时提高工作效率，减少

测量不确定度，无论是经济社会还是环境其预期积极效果明显。

2、国内外概况

沥青针入度仪在公路交通行业使用量大面广，虽然仪器本身结构并不复杂，

但其所测试对象比较特殊。沥青在常温状态下为固态，加热后变成液塑态，冷却

后恢复固态，拉伸后有较好的塑性变形等，这些沥青固有的特点，使得很难建立

某一与沥青有相似特征的标准器（或标准物质），实现对量值进行传递。因此国

内无锡、山东、湖北等地依据原有检定规程建立了计量标准。这些标准不是直接

对针入度进行计量，而是分别计量温度、长度等参数，认为各分项参数计量准确，

所测目标参数即符合要求。由于未能进行整个过程的计量，使得各个计量机构计

量过的设备标准不一致，最终检定结果参差不齐。所以建立沥青针入度仪计量标

准装置，实现对所需检测指标的整体计量，显得迫在眉睫。

交通运输行业发布沥青针入度试验仪计量检定规程JJG（交通）067-2014《沥

青针入度试验仪》，规定：标准针及针连杆装置表面粗糙度、标准针、针连杆和

附加砝码质量、标准针针体、椎体的外形尺寸、针体的截锥与圆柱体交界面的同

轴度、针体截端面与锥体轴线垂直度、针偏离中心值、时控器、温控器、示值装

置允许误差、恒温水槽容积、水温均匀性波动性为其主要计量参数。

国外方面，美国以美国材料与试验协会发布的ASTM-D-5（2013版）

Standard-Test-Method-for-Penetration-of-Bituminous-Materials和美国国

有公路运输管理员协会（AASHTOT49-2015测定沥青材料贯入度的标准试验方法）

为依据进行试验。

三、编制过程

1、编制原则

标准编制格式依据JJF1002—2010国家计量检定规程编写规则。

确定标准需修改内容时，原则上JJG（交通）067—2015沥青针入度检定规

程中适用部分不做修改，修改仅限于以下几种情况：

（1）不符合JJF1002—2010国家计量检定规程编写规则格式要求的内容；

（2）与现行国家标准、检测规范、校准规范不符的内容；

（3）依据原检定规程检定过程中与实际工作不符的内容；

（4）随着技术水平提高，原检测手段明显不适用的内容；

（5）因缺乏技术手段，原规程无法检/校的主要计量技术指标；

2、工作进程

2017年06月～2017年08月，成立标准起草组，对JJG（交通）067主要计

量技术指标进行梳理。

2017年09月～2017年12月，对JJG（交通）067拟修订内容进行讨论分析，

并对拟修订主要计量技术指标修订方案进行确认；

2018年1月～2018年8月，完成规程草案稿，发送检测机构、生产厂家等

广泛征求意见；

2018年8月22日，召开标准专家征求意见会，按照专家意见形成征求意见

稿。

2018年8月～2018年12月，整理征求意见回函，形成送审稿。

3、人员分工

序号参加单位起草人主要工作

1交通运输部公路科学研周毅姝负责统筹、统稿及方案研究工

究所作

2交通运输部公路科学研和松负责统稿及方案研究工作

究所

3国家道路与桥梁工程检任励硕负责调研及部分实验验证工

测设备计量站作

4国家道路与桥梁工程检郭鸿博负责标准器具模型建立、试验

测设备计量站验证工作

5江苏建科计量技术有限王俊飞负责部分实验验证工作

公司

6国家道路与桥梁工程检张金凝负责部分调研工作

测设备计量站

7北京路桥通国际工程咨苏成林负责部分实验验证工作

询有限公司

8交通运输部公路科学研何华阳负责实验数据分析处理工作

究所

9交通运输部科学研究院石欣负责部分实验验证工作

四、编制依据

标准编制格式依据JJF1002—2010国家计量检定规程编写规则。

确定标准需修改内容时，原则上JJG（交通）067—2015沥青针入度检定规

程中适用部分不做修改。

在规程编写中，编写组搜集了部分国内标准或规程资料，主要参照以下标准

或规程：

JT/T653沥青针入度试验仪

JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程

T0604-2011沥青针入度试验

JJF1030恒温槽技术性能测试规范

JJG130工作用玻璃液体温度计

ASTM-D5-13Standard-Test-Method-for-Penetration-of-Bituminous-Materials

AASHTOT49Standardmethodoftestforpenetrationofbituminousmaterials

五、主要技术内容说明

按照《国家计量检定规程编写规则（JJF1002-2010）》的要求制定试验机检

定规程。在内容与格式上保持一致，规程的具体内容有范围、引用文件、术语、

概述、计量性能要求、通用技术要求、计量器具检定控制（包括检定条件、检定

项目、检定方法、检定结果的处理及检定周期）。

5.1引言（增加）

依据：JJF1002—2010国家计量检定规程编写规则要求本规程增加了引言的

内容。

5.2引用文件（无变化）

5.3针入度值示值误差

4.5针入度值示值误差删除测量范围和分度值要求。

针入度仪测量范围和分度值，在设备出厂时已经确定，后续使用中此项不

会变化。设备厂商按照沥青针入度试验仪行业标准生产设备，即可满足要求。检

定规程中不需要对此项进行检定。

5.4标准针要求修改

删除标准针部分检定要求。标准针针柄直径、针柄长度、针体长度、针体的

针尖平面与针体轴线所成垂直度、针体圆锥表面粗糙度5项指标在出厂检验时合

格即可。在使用中，对试验结果影响较小。同时，这几项检测费时费力，去除这

几项参数后，有利于减轻检定员工作量。

5.5增加对水循环水浴缸温度波动性要求

4.8水循环水浴缸温度波动性：5s内能保持温度在±0.1℃，60s内能保持温

度在±0.3℃。

根据市场调研，现有厂商可以提供带水循环功能的平底器皿产品，部分检测

单位使用的也是带水循环功能的平底器皿，见表1。2015版中，未对此项设备进

行要求，在实际检定过程中无法对此类设备进行检定。此次修订，根据市场调研

情况（表1）增加对带水循环功能的平底器皿的检测项目。

表1带水循环浴缸生产厂商及客户

序号单位性质单位名称设备名称

HWY-15低温循环恒温水

1设备生产商上海昌吉

浴

2设备生产商无锡石油带鹰嘴玻璃器皿恒温水浴

HWY-15低温循环恒温水

3检测单位宁夏公路工程质量检测中心

浴

HWY-15低温循环恒温水

浴

4检测单位浙江交科工程检测有限公司

法国NORMALAB针入度

仪

5.6通用技术要求

除对5.1,5.2,5.3三条条款编辑性修改外，将度盘等可视化及手感检查

项目移至此项。

删除2015版中5.2针入度仪要求。针入度仪底座平台水平、立柱与底座平

台垂直、悬臂支架、针连杆与悬臂支架间隙、针连杆与底座平台垂直、针连杆长

度和表面粗糙度、标准针和针连杆质量7项删除。根据专家意见、调研厂家意见

及地方计量站意见，以上7项参数，在设备出厂时调整好参数后，在后续使用中

基本没有变化，不需要检定中体现。示值刻线刻字和显示及清零、针连杆制动和

释放按钮两项移至5.3条款，属于外观部分。

5.7试样皿尺寸及材质。

删除试样皿检定要求。设备厂商按照行业标准生产试样皿后，其材质和尺寸

已经确定。在使用中，试样皿尺寸和材质不会发生变化，同时此项参数对试验结

果无影响，因此检定意义不大。同时删掉此项可以减轻送检设备的配件数，有利

于减少试验检测单位成本和检定员工作量。

5.8检定用仪器设备

6.1.2.1标准针入度仪测量装置：位移测量量程0mm~50mm，分度值0.01mm。

最大允许误差±0.01mm。时间测量量程不小于60s，分度值0.01s，10min最大

允许误差±0.07S。2015版检定规程中，位移量和时间量分别测量。导致结果是

位移量和时间量单独检定结果合格。在实际使用中，由于针连杆卡滞、磨损、锈

迹等原因，导致位移量和时间量不同步，对结果影响较大。此次修订，将位移量

和时间量同时测量，保证同步性，减少由于不同步引起的测量误差。

6.1.2.2测量投影仪（或其它影像测量仪）：修改最大允许误差±0.005mm。标准

针尺寸要求最大精度为0.01mm，使用最大允许误差±0.005mm的影像测量仪即

可满足要求。同时最大允许误差±0.002mm设备均为进口设备，价格昂贵。最大

允许误差±0.005mm要求国产设备可以满足，价格便宜。兼顾使用及经济原则，

将最大允许误差调整为±0.005mm。

6.1.2.4符合JJF1030规范的温55度检定装置：测量范围（0～55）℃，最大允

许误差±0.1℃。

根据新的检定项目，将不需要的检定器具删除。包括游标卡尺、外径千分尺、内

径千分尺、深度千分尺、百分表、框式水平仪、量筒7项。

5.9通用技术要求更改

编辑性修改通用技术要求，同时将度盘或标尺式刻线刻字应清晰、准确；数

字式显示的内容应齐全；悬臂支架和针连杆上下滑动自由，锁住安全可靠等要求

移至此处，定性指标全部集中。

5.10修改针入度值示值误差检定方法

6.3.3.4示值系统

用目测检查测量范围和分度值。将底座平台调整至水平状态，在针连杆和底

座之间放入标准针入度测量装置、，按下针连杆释放按钮，使针连杆与标准针入

度测量装置一同下落，分别记录显示示值，重复进行不同量程测量十次，记录，

并按公式（1）计算每次最大允许误差。其测量范围、分度值、每次最大允许误

差应满足4.1的要求。

eLL0（1）

式中：

e——示值最大允许误差，针入度（0.1mm）；

L——针入度仪显示测量值，针入度（0.1mm）；

L0——标准测量装置示值，针入度（0.1mm）。

根据针入度仪标准测量装置，增加示值系统检定步骤。

5.11删除了标准针部分检定方法

根据标准针7项检定项目要求，删除了其他检定方法。删除检定方法，有利

于减轻检定员工作量，提高工作效率。

5.12修改水循环水浴缸温波动性检定步骤

6.3.6水循环水浴缸温度控制检定

a）将平底玻璃器皿注入水，保温到设定温度。

b）用标准铂电阻温度计或其它测温装置，测量平底玻璃器中层中部温度。

c）连续采集温度时间设置5s，1s间隔记录数据。

d）温度值与25℃之差不大于±0.1℃，即满足4.8温度控制要求

5.13将影像测量仪最大允许误差修改为±0.005mm。

在对影像测量仪市场调研时，国产影像测量仪最大允许误差都在±

0.002mm+以上，价格在10万左右。最大允许误差达到±0.002mm时，都是进口

产品，价格比较高，大多在100万左右。实验室因检定标准针而采购此设备成本

较高。建议将影像测量仪最大允许误差修改为±0.005mm。

六、试验验证分析

6.1水循环水浴缸温度波动性试验

在试验室温度为22℃时，进行平底玻璃器皿温度波动性试验，数据如下：

时间温度时间温度时间温度

0s25.00s25.10s25.0

5s25.05s25.15s25.0

10s25.110s25.010s25.0

15s25.115s25.015s25.0

20s25.120s25.020s24.9

25s25.025s25.025s24.9

30s25.030s24.930s24.9

35s25.035s24.935s24.9

40s24.940s24.940s25.0

45s24.945s25.045s25.0

50s24.950s25.050s25.0

55s24.955s25.055s25.1

60s24.960s25.060s25.1

6.2针连杆时间误差试验

按规程步骤进行针连杆时间误差试验，数据如下（单位为s）：

针入度仪标准器时针入度仪标准器时

误差误差

时间间时间间

54.97-0.036060.080.08

54.96-0.046059.98-0.02

55.030.036059.95-0.05

54.98-0.026060.090.09

55.000.006060.040.04

55.000.006060.000.00

54.96-0.046060.000.00

54.99-0.016060.010.01

54.97-0.036059.94-0.06

55.020.026060.050.05

55.020.026060.030.03

55.040.046060.050.05

55.010.016059.95-0.05

54.97-0.036060.100.10

54.96-0.046059.90-0.10

6.3针入度示值误差试验

按规程步骤进行针入度示值误差试验，数据如下（单位为针入度）：

针入度仪针入度仪

标准值误差标准值误差

示值示值

9.7100.399.71000.3

9.9100.1100.5100-0.5

9.5100.5100.01000.0

10.110-0.199.51000.5

9.6100.4100.01000.0

10.110-0.1100.5100-0.5

9.6100.4100.01000.0

10.310-0.399.71000.3

10.210-0.2100.1100-0.1

10.310-0.399.81000.2

50.350-0.3200.5200-0.5

49.6500.4200.2200-0.2

50.550-0.5199.72000.3

49.8500.2200.4200-0.4

50.550-0.5199.72000.3

49.8500.2199.72000.3

49.5500.5200.2200-0.2

50.250-0.2200.1200-0.1

50.350-0.3200.3200-0.3

49.8500.2200.3200-0.3

七、不确定度评定

针入度误差校准结果的不确定度评定

7.1、数学模型

eLL0…………（1）

式中：

e——示值最大允许误差，针入度（0.1mm）；

L——针入度仪显示测量值，针入度（0.1mm）；

L0——标准测量装置示值，针入度（0.1mm）。

7.2、e的不确定度来源

的不确定度来源主要考虑如下因素：

a被检针入度仪针入度值测量重复性引入的不确定度；

b标准器（标准测量装置）引入的不确定度。

7.3、被检针入度仪针入度值测量重复性带来的不确定度

选取某普遍使用被检设备，重复性条件下进行一组（10次）测量，所得数

据见表1。

表1针入度值测量重复性记录

12345678910

测量

次数30.330.529.630.330.629.730.430.229.930.3

根据式2和3分别计算平均值及标准偏差，如表2所示。

…………（2）

…………（3）

…………（4）