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摘要:路面中的沥青混合料在使用中直接承受车辆荷载的作用,应具有一定的力学强度。此外,沥青混合料还受到各种自然因素的作用,而沥青本身是对温度比较敏感的材料,导致沥青混合料的强度也随温度的变化而变化。
关键词:沥青混合料 性质 检测
1.沥青混合料的制备与试件成型(击实法)
沥青混合料的制备和试件成型,是按照设计的配合比,应用现场实际材料,在试验室内用小型拌和机按规定的拌制温度制备成沥青混合料;然后将这种混合料在规定成型温度下,用击实法制成直径为101.6mm、高为63.5mm的圆柱体试件,供测定其物理常数和力学性质用。
(1)试验仪具
① 击实仪:由击实锤、φ98.5mm平圆形压实头及带手柄的导向棒组成。用人工或机械将压实锤举起从(457.2±1.5)mm高度沿导向棒自由落下击实,标准击实锤质量(4536±9)g。
②标准击实台:在200mm×200mm×45mm的硬木墩上面有一块305mm×305mm×25mm的钢板,用以固定试模。木墩采用青冈木、松木或其他干密度为0.67-0.77g/cm3的硬木制成,用4根型钢固定在下面的水泥混凝土板上。人工击实或机械击实必须有此标准击实台。
自动击实仪是将标准击实锤及标准击实台安装于一体。并用电力驱动使击实锤连续击实试件且自动记数的设备,击实速度为(60±5)次/min。
③试验室用沥青混合料拌和机:能保证拌和温度并充分拌和均匀,可控制拌和时间,容量不少于10L。搅拌叶自转速度70-80r/min,公转速度40-50r/min。
④脱膜器:电动或手动,可无破损地推出圆柱体试件,备有要求尺寸的推出环。
⑤试模:每种至少3组,由高碳钢或工具钢制成,每组包括内径101.6mm、高约87.0mm的圆柱形金属筒、底座(直径约120.6mm)和 套筒(内径101.6mm、高约69.8mm)各一个。
⑥烘箱:大、中型各一台,装有温度调节器。
⑦天平或电子秤:用于称量矿料,分度值不大于0.5g;用于称量沥青,分度值不大于0.1g。
⑧沥青运动粘度测定设备:毛细管粘度计或赛波特重油粘度计。
⑨插刀或大螺丝刀
⑩其它:温度计(分度值不大于1℃)、电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、试验筛、滤纸(或普通纸)、胶布、卡尺、秒表、粉笔、棉纱等。
(2)准备工作
①确定制作沥青混合料试件的拌和与压实温度
Ⅰ测定沥青的运动粘度,绘制粘温曲线。当使用石油沥青时,以运动粘度为(170±20)mm2/s时的温度为拌和温度;以(140±15)s时的温度为压实温度。
Ⅱ当缺乏运动粘度测定条件时,试件的拌和与压实温度可按表1-1选用,并根据沥青品种和标号作适当调整。针入度小、稠度大的沥青取高限,针入度大、稠度小的沥青取低限,一般取中值。
②将各种规格的矿料在105±5℃的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4-6h)。根据需要,可将粗细集料过筛后,用水冲洗再烘干备用。
③分别测定不同粒径粗、细集料、填料(矿粉)及沥青的密度。
④将烘干分级的粗细集料按每个试件设计配比组成要求称其质量,在一金属盘上混合均匀。矿粉单独加热,置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15℃(石油沥青通常为163℃,改性沥青通常为180℃)备用。一般按一组试件(每组4-6个)备料,但进行配合比设计时宜一个一个分别备料。
⑤将沥青试样用电热套或恒温烘箱溶化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用。
⑥用沾有少许黄油的棉纱擦净试模、套筒及击实座等,并置于100℃左右烘箱中加热1h备用。
(3)混合料拌制
①将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃作右备用。
②将每个试件所需预热的粗细集料置于拌和机中,用小铲适当混合后加入需要数量的已加热至拌和温度的沥青,开动拌和机,一边搅拌、一边将拌和叶片插入混合料中拌和1-1.5min,然后暂停拌和。加入单独加热的矿粉,继续拌和均匀为止,并使沥青混合料保持在要求的拌和温度范围内。标准的总拌和时间为3min。
(4)试件成型
①将拌好的沥青混合料称取一个试件所需的用量(约1200g)。当一次拌和几个试件时,宜将其倒入经预热的金属盘上,用小铲拌和均匀分成几份,分别取用。
②从烘箱中取出预热的试模及套筒,用沾有少许黄油的棉纱擦拭套筒、底座及击实锤底面,将试模装在底座上,垫一张圆形的吸油性小的纸。按四分法从四个方面用小铲将混合料铲入试模中,用插刀沿周边插捣15次,中间10次。插捣后将沥青混合料表面整平成凸弧面。
③插入温度计,至混合料中心附近,检查混合料温度。
④待混合料温度符合要求的压实温度后,将试模连同底座一起放在击实台上固定,在装好的混合料上垫一张吸油性小的圆纸,再将装有击实及导向棒的压实头插入试模中,开启马达(或人工),将击实锤从457mm的高度自由落下击实规定的次数(75、50或35次)。
⑤试件击实一面后,取下套筒,将试模掉头,装上套筒,然后以同样的方式和次数击实另一面。
⑥试件击实结束后,如上下面垫有圆纸,应立即用镊子取掉,用卡尺量取试件离试模上口的高度,并由此计算试件高度。如高度不符合要求时,试件应作废,并按式(1-2)计算试件的混合料数量,使高度符合(63.5±1.3)mm的要求。
⑦卸去套筒和底座,将装有试件的试模横向放置,冷却至室温后,置脱模机上脱出试件。将试件仔细置于干燥洁净的平面上,供试验用。
2.沥青混合料物理指标测定
按击实法制成的沥青混合料圆柱体,可测定其密度,并按组成材料原始数据计算其空隙率、沥青体积百分率、矿料间隙率和沥青饱和度等物理指标。 沥青混合料物理指标测定有表干法、水中重法、蜡封法和体积法。
表干法适用于测定吸水率不大于2%的各种沥青混合料试件,包括Ⅰ型或较密实的Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层混合料、沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)试件的毛体积相对密度或毛体积密度,并计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率等体积指标。
测定沥青混合料密度的基本方法是表干法,当空隙大到不适合用表干法测定时,应用蜡封法测定。如果空隙率较小,几乎不吸水时,可以简化为水中重法测定。
(1)试验仪具
①浸水天平或电子秤:当最大称量在3kg以下时,分度值不大于0.1g;最大称量3kg以上时,分度值不大于0.5g;最大称量10kg时,分度值不大于5g,应有测量水中重量的挂钩。
②网篮
③溢流水箱:使用洁净水,有水位溢流装置,保证试件和网篮浸入水中后的水位一定。
④试件悬吊装置:天平下方悬吊网篮及试件的装置,吊线应采用不吸水的细尼龙线绳,并有足够的长度。对轮碾成型机成型的板块状试件可用铁丝悬挂。
⑤秒表、毛巾、电扇或烘箱。
(2)试验步骤
①选择适宜的浸水天平(或电子秤),最大称量应不小于试件质量的1.25倍,且不大于试件质量的5倍。
②除去试件表面的浮粒,称取干燥试件在空气中的质量(ma)(准确度根据选择的天平感量决定,通常为5g)。
③挂上网篮浸入溢流水箱的水中,调节水位,将天平调平或复零。把试件置于网篮中(注意不要使水晃动),浸水约3-5min,称取水中质量(mw)。若天平读数持续变化,不能很快达到稳定,说明试件吸水较严重,不适于用此法测定,应改用蜡封法测定。
④从水中取出试件,用洁净柔软的拧干湿毛巾轻轻擦去试件的表面水(不得吸走空隙内的水),称取试件的表干质量(mf)
⑤对从路上钻取的非干燥试件可先称取水中质量(mw),然后用电风扇将试件吹干至恒重(一般不少于12h,当不需要进行其他试验时,也可用60±5℃烘箱烘至恒重),再称取空中质量(ma)。
3.沥青混合料马歇尔稳定度试验方法
沥青混合料稳定度试验是目前混合料最重要的一个试验方法。根据试验条件的不同,可分为标准马歇尔试验、浸水马歇尔试验及真空饱水马歇尔试验,用于进行沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量控制。浸水马歇尔试验(根据需要,也可进行真空饱水马歇尔试验)可测试沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力,用于检验配合比设计的可行性。
关键词:沥青混合料 性质 检测
1.沥青混合料的制备与试件成型(击实法)
沥青混合料的制备和试件成型,是按照设计的配合比,应用现场实际材料,在试验室内用小型拌和机按规定的拌制温度制备成沥青混合料;然后将这种混合料在规定成型温度下,用击实法制成直径为101.6mm、高为63.5mm的圆柱体试件,供测定其物理常数和力学性质用。
(1)试验仪具
① 击实仪:由击实锤、φ98.5mm平圆形压实头及带手柄的导向棒组成。用人工或机械将压实锤举起从(457.2±1.5)mm高度沿导向棒自由落下击实,标准击实锤质量(4536±9)g。
②标准击实台:在200mm×200mm×45mm的硬木墩上面有一块305mm×305mm×25mm的钢板,用以固定试模。木墩采用青冈木、松木或其他干密度为0.67-0.77g/cm3的硬木制成,用4根型钢固定在下面的水泥混凝土板上。人工击实或机械击实必须有此标准击实台。
自动击实仪是将标准击实锤及标准击实台安装于一体。并用电力驱动使击实锤连续击实试件且自动记数的设备,击实速度为(60±5)次/min。
③试验室用沥青混合料拌和机:能保证拌和温度并充分拌和均匀,可控制拌和时间,容量不少于10L。搅拌叶自转速度70-80r/min,公转速度40-50r/min。
④脱膜器:电动或手动,可无破损地推出圆柱体试件,备有要求尺寸的推出环。
⑤试模:每种至少3组,由高碳钢或工具钢制成,每组包括内径101.6mm、高约87.0mm的圆柱形金属筒、底座(直径约120.6mm)和 套筒(内径101.6mm、高约69.8mm)各一个。
⑥烘箱:大、中型各一台,装有温度调节器。
⑦天平或电子秤:用于称量矿料,分度值不大于0.5g;用于称量沥青,分度值不大于0.1g。
⑧沥青运动粘度测定设备:毛细管粘度计或赛波特重油粘度计。
⑨插刀或大螺丝刀
⑩其它:温度计(分度值不大于1℃)、电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、试验筛、滤纸(或普通纸)、胶布、卡尺、秒表、粉笔、棉纱等。
(2)准备工作
①确定制作沥青混合料试件的拌和与压实温度
Ⅰ测定沥青的运动粘度,绘制粘温曲线。当使用石油沥青时,以运动粘度为(170±20)mm2/s时的温度为拌和温度;以(140±15)s时的温度为压实温度。
Ⅱ当缺乏运动粘度测定条件时,试件的拌和与压实温度可按表1-1选用,并根据沥青品种和标号作适当调整。针入度小、稠度大的沥青取高限,针入度大、稠度小的沥青取低限,一般取中值。
②将各种规格的矿料在105±5℃的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4-6h)。根据需要,可将粗细集料过筛后,用水冲洗再烘干备用。
③分别测定不同粒径粗、细集料、填料(矿粉)及沥青的密度。
④将烘干分级的粗细集料按每个试件设计配比组成要求称其质量,在一金属盘上混合均匀。矿粉单独加热,置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15℃(石油沥青通常为163℃,改性沥青通常为180℃)备用。一般按一组试件(每组4-6个)备料,但进行配合比设计时宜一个一个分别备料。
⑤将沥青试样用电热套或恒温烘箱溶化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用。
⑥用沾有少许黄油的棉纱擦净试模、套筒及击实座等,并置于100℃左右烘箱中加热1h备用。
(3)混合料拌制
①将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃作右备用。
②将每个试件所需预热的粗细集料置于拌和机中,用小铲适当混合后加入需要数量的已加热至拌和温度的沥青,开动拌和机,一边搅拌、一边将拌和叶片插入混合料中拌和1-1.5min,然后暂停拌和。加入单独加热的矿粉,继续拌和均匀为止,并使沥青混合料保持在要求的拌和温度范围内。标准的总拌和时间为3min。
(4)试件成型
①将拌好的沥青混合料称取一个试件所需的用量(约1200g)。当一次拌和几个试件时,宜将其倒入经预热的金属盘上,用小铲拌和均匀分成几份,分别取用。
②从烘箱中取出预热的试模及套筒,用沾有少许黄油的棉纱擦拭套筒、底座及击实锤底面,将试模装在底座上,垫一张圆形的吸油性小的纸。按四分法从四个方面用小铲将混合料铲入试模中,用插刀沿周边插捣15次,中间10次。插捣后将沥青混合料表面整平成凸弧面。
③插入温度计,至混合料中心附近,检查混合料温度。
④待混合料温度符合要求的压实温度后,将试模连同底座一起放在击实台上固定,在装好的混合料上垫一张吸油性小的圆纸,再将装有击实及导向棒的压实头插入试模中,开启马达(或人工),将击实锤从457mm的高度自由落下击实规定的次数(75、50或35次)。
⑤试件击实一面后,取下套筒,将试模掉头,装上套筒,然后以同样的方式和次数击实另一面。
⑥试件击实结束后,如上下面垫有圆纸,应立即用镊子取掉,用卡尺量取试件离试模上口的高度,并由此计算试件高度。如高度不符合要求时,试件应作废,并按式(1-2)计算试件的混合料数量,使高度符合(63.5±1.3)mm的要求。
⑦卸去套筒和底座,将装有试件的试模横向放置,冷却至室温后,置脱模机上脱出试件。将试件仔细置于干燥洁净的平面上,供试验用。
2.沥青混合料物理指标测定
按击实法制成的沥青混合料圆柱体,可测定其密度,并按组成材料原始数据计算其空隙率、沥青体积百分率、矿料间隙率和沥青饱和度等物理指标。 沥青混合料物理指标测定有表干法、水中重法、蜡封法和体积法。
表干法适用于测定吸水率不大于2%的各种沥青混合料试件,包括Ⅰ型或较密实的Ⅱ型沥青混凝土、抗滑表层混合料、沥青马蹄脂碎石混合料(SMA)试件的毛体积相对密度或毛体积密度,并计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率等体积指标。
测定沥青混合料密度的基本方法是表干法,当空隙大到不适合用表干法测定时,应用蜡封法测定。如果空隙率较小,几乎不吸水时,可以简化为水中重法测定。
(1)试验仪具
①浸水天平或电子秤:当最大称量在3kg以下时,分度值不大于0.1g;最大称量3kg以上时,分度值不大于0.5g;最大称量10kg时,分度值不大于5g,应有测量水中重量的挂钩。
②网篮
③溢流水箱:使用洁净水,有水位溢流装置,保证试件和网篮浸入水中后的水位一定。
④试件悬吊装置:天平下方悬吊网篮及试件的装置,吊线应采用不吸水的细尼龙线绳,并有足够的长度。对轮碾成型机成型的板块状试件可用铁丝悬挂。
⑤秒表、毛巾、电扇或烘箱。
(2)试验步骤
①选择适宜的浸水天平(或电子秤),最大称量应不小于试件质量的1.25倍,且不大于试件质量的5倍。
②除去试件表面的浮粒,称取干燥试件在空气中的质量(ma)(准确度根据选择的天平感量决定,通常为5g)。
③挂上网篮浸入溢流水箱的水中,调节水位,将天平调平或复零。把试件置于网篮中(注意不要使水晃动),浸水约3-5min,称取水中质量(mw)。若天平读数持续变化,不能很快达到稳定,说明试件吸水较严重,不适于用此法测定,应改用蜡封法测定。
④从水中取出试件,用洁净柔软的拧干湿毛巾轻轻擦去试件的表面水(不得吸走空隙内的水),称取试件的表干质量(mf)
⑤对从路上钻取的非干燥试件可先称取水中质量(mw),然后用电风扇将试件吹干至恒重(一般不少于12h,当不需要进行其他试验时,也可用60±5℃烘箱烘至恒重),再称取空中质量(ma)。
3.沥青混合料马歇尔稳定度试验方法
沥青混合料稳定度试验是目前混合料最重要的一个试验方法。根据试验条件的不同,可分为标准马歇尔试验、浸水马歇尔试验及真空饱水马歇尔试验,用于进行沥青混合料的配合比设计或沥青路面施工质量控制。浸水马歇尔试验(根据需要,也可进行真空饱水马歇尔试验)可测试沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力,用于检验配合比设计的可行性。