公路沥青材料内聚特性检测技术规程

公路沥青材料内聚特性检测技术规程范围本文件规定了采用测力延度仪检测沥青材料内聚特性的仪器设备和材料、准备工作、试验步骤、内聚能计算方法、报告、允许误差等要求。本文件适用于公路工程用道路石油沥青和聚合物改性沥青。包括原样沥青、压力老化后的沥青和薄膜加热试验（或旋转薄膜加热试验）后的沥青，以及回收路面沥青、乳化沥青或改性乳化沥青残留物。规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JTGE20公路工程沥青及沥青混合料试验规程术语和定义下列术语和定义适用于本文件。内聚特性cohesionproperties沥青材料分子间相互作用的特征，以抵抗外力拉伸作用产生的内聚力、内聚能来表征。内聚力cohesionforce沥青材料标准试件在规定温度和拉伸速度下进行拉伸时所承受的力，单位为牛顿（N）。伸长变形值elongationdeformationvalue沥青材料标准试件在规定温度和拉伸速度下进行拉伸所达到的长度，单位为厘米（cm）。内聚能cohesionenergy消除沥青材料分子间作用力所需要的能量。在一定温度和拉伸速度下拉伸试件直至断裂（或拉伸至150cm仍未断裂），以内聚力-伸长变形值曲线与横坐标所形成的封闭区域面积来表示，单位为焦耳（J）。注：在平面坐标系中以伸长变形值为横坐标，对应的内聚力为纵坐标，计算内聚力-伸长变形值曲线与横坐标形成的封闭区域面积。符号下列符号适用于本文件。l——伸长变形值；f——内聚力；E——内聚能；lmax——断裂时试件的伸长变形值fmax——最大内聚力一般规定试验温度按沥青类型确定，除特殊要求外，道路石油沥青试验温度为10℃，聚合物改性沥青试验温度为5℃。试验拉伸速度为5cm/min。仪器设备和材料测力延度仪：具有自动控温、控速系统，控温精度为±0.1℃，拉伸速度控制精度为±0.25cm/min。具备拉力及伸长变形值的记录功能，测力范围0N～300N，拉力分辨率0.1N，测量长度范围0cm～150cm，伸长变形值分辨率0.1cm。应满足试件浸没于水中，能在规定试验温度及拉伸速度条件下拉伸试件，且试验时应无明显振动。恒温水槽：容量不少于10L，控温精度为±0.1℃，水槽中应设有带孔搁架，搁架距水槽底面不得少于50mm。试件浸入水中深度不小于100mm。烘箱：装有温度自动调节器，控温范围为室温至200℃，控温精度为±5.0℃。温度计：量程0℃～50℃，分度值0.1℃。试模底板：玻璃板或磨光的铜板、不锈钢板（表面粗糙度Ra0.2µm）。试模：黄铜材质，试模内侧表面粗糙度Ra0.2µm，其形状及尺寸如图1所示，由两个侧模（图2）和两个端模（图3）组成。图1试模（尺寸单位：mm）图2侧模（尺寸单位：mm）图3端模（尺寸单位：mm）砂浴或其他加热炉具。隔离剂：甘油滑石粉（甘油与滑石粉的质量比2:1）。其他：平刮刀、XX网、酒精、食盐等。准备工作沥青取样应按JTGE20中T0601规定的沥青取样法进行取样。试验室进行沥青取样时，应采用恒温烘箱进行加热，道路石油沥青加热温度宜控制在135℃～145℃，改性沥青加热温度宜控制在165℃～175℃，加热至可充分流动，搅拌均匀后进行取样。沥青试样冷却后反复加热的次数不得超过两次。标准试件制备将隔离剂拌合均匀，涂于清洁干燥的试模底板和两个侧模的内侧表面，将端模和侧模紧密拼装、平整地安装于试模底板上，并保持水平。按JTGE20中T0602规定的方法准备试样，将装有试样的盛样器带盖放入恒温烘箱中加热至7.1.2规定的温度，使沥青样品呈均匀流动、粘稠液体状后灌模。样品为乳化沥青或改性乳化沥青残留物时按JTGE20中T0651规定的方法获得残留物样品，在蒸发试样容器中搅拌其残留物，然后直接注入试模中灌模。灌模时将预热好的试样自试模的一端至另一端往返数次缓缓注入模中，最后略高出试模。灌模时不得使气泡混入。试件在室温中冷却不少于1.5h，然后用热刮刀刮除高出试模的沥青，使沥青面与试模齐平，刮除时刮刀应自试模中段分别刮向两端，且保证刮后的表面平滑。保温将制备好的试件连同试模和底板一起放入规定试验温度的恒温水槽中保温不少于1.5h。试验温度按5.1条确定。试验步骤将测力延度仪的水槽注水，水面距试件表面应不小于25mm，开启保温使水温达到并保持在试验温度±0.1℃。设置并检查确认拉伸速度为5cm/min±0.25cm/min，然后移动滑板使其指针正对标尺的零点。将保温后的试件连同试模和底板一起移入测力延度仪的水槽中，将试模自底板上取下，两端模孔分别套在滑板及槽端固定板的金属柱上，再取下侧模，避免试件弯曲。启动测力延度仪，观察试件延伸情况，当发现沥青细丝浮于水面或沉入槽底时，应在水中加入酒精或食盐，调整水的密度至与试件相近后，重新试验。试验过程中水温应保持在规定的试验温度范围内，仪器不应有振动，关闭水循环，水面不应有晃动。试件拉断时或当伸长变形值达到150cm仍未拉断时，终止试验，按每0.1cm伸长变形量输出并记录试验过程中试件的伸长变形值l和内聚力f。内聚能计算方法在平面坐标系中以伸长变形值l为横坐标，内聚力f为纵坐标，绘制内聚力与伸长变形值的关系曲线，计算内聚力-伸长变形值曲线与横坐标形成的封闭区域面积为沥青材料的内聚能E，如图4所示。a.道路石油沥青b.聚合物改性沥青图4内聚力、伸长变形值、内聚能关系示意图根据内聚力和伸长变形值的测试数据，按公式（1）计算内聚能，宜使用数据处理软件或计算机工作表进行计算。E=0lmax式中：E——内聚能，单位为焦耳（J）；dl、∆l——试件沿横坐标方向伸长变形值的单位变化量，f（l）——单位伸长变形值变化量对应的平均作用力，单位为牛顿（N）；fi——第i报告同一样品平行试验不少于3个试件，当平行试验的最大伸长变形值、最大内聚力测定值均符合重复性试验允许误差要求时，计算各平行试验的内聚能，若3个试件的内聚能计算值符合重复性试验允许误差要求时，取其平均值作为试验结果。如不符合要求，应重新进行试验。试验报告应包括沥青类型、试验温度、拉伸速度、最大伸长变形值lmax、最大内聚力f试验结果宜参照附录A记录。允许误差伸长变形值lmax的重复性试验允许误差为平均值的20%，再现性试验允许误差为平均值的30%。最大内聚力fmax的重复性试验允许误差为平均值的15%，再现性试验允许误差为平均值的20内聚能E的重复性试验允许误差为平均值的15%，再现性试验允许误差为平均值的30%。附录A（资料性）检测记录表样式表A.1沥青材料内聚特性检测记录表工程名称样品名称工程部位/用途样品型号检测日期样品数量检测仪器样品状态检测项目送样日期检测依据检测环境样品编号试验温度（℃）拉伸速度（cm