高职实验教材道路建筑材料试验指导书——沥青混合料试验禹凯编浙江.docx

道路建筑材料试验指导书

—— 沥青混合料试验

目 录

目录………………………………………………………………………………………………… 1
1、沥青混合料试件制作方法……………………………………………………………………… 2
2、沥青混合料马歇尔稳定度试验………………………………………………………………… 6

1、沥青混合料试件制作方法（击实法）（JTJ 052T 0702—2000）
(一)目的与适用范围
1．本方法适用于标准击实法或大型击实法制作沥青混合料试件，以供试验室进行沥青混合料物理力学性质试验使用。
2．标准击实法适用于马歇尔试验、间接抗拉试验(劈裂法)等所使用的ф 101.6mm×63.5mm圆柱体试件的成型。大型击实法适用于ф 152.4mm×95.3mm的大型圆柱体试件的成型。
3．沥青混合料试件制作时矿料规格及试件数量应符合如下规定：
(1)沥青混合料配合比设计及在试验室人工配制沥青混合料制作试件时，试件尺寸应符
合试件直径不小于集料公称最大粒径的4倍，厚度不小于集料公称最大粒径的1—1.5倍的
规定。对直径ф101.6mm的试件，集料公称最大粒径应不大于26.5mm。对粒径大于26.5mm的粗粒式沥青混合料，其大于26.5mm的集料应用等量的13.2—26.5mm集料代替(替代法)，也可采用直径ф 152.4mm的大型圆柱体试件。大型圆柱体试件适用于集料公称最大粒径不大于37.5mm的情况。试验室成型的一组试件的数量不得少于4个，必要时宜增加至5～6个。
(2)用拌和厂及施工现场采集的拌和沥青混合料成品试样制作直径ф 101.6mm的试件时，按下列规定选用不同的方法及试件数量：
①当集料公称最大粒径小于或等于26.5mm时，可直接取样(直接法)。一组试件的数量通常为4个。
②当集料公称最大粒径大于26.5mm，但不大于31.5mm，宜将大于26.5mm的集料筛除后使用(过筛法)，一组试件数量仍为4个，如采用直接法，一组试件的数量应增加至6个。
③当集料公称最大粒径大于31.5mm时，必须采用过筛法。筛的筛孔为26.5mm，一组试件仍为4个。
(二)仪器设备
1. 标准击实仪：由击实锤、ф98.5mm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457.2mm±1.5mm高度沿导向棒自由落下击实，标准击实锤质量4 536±9g。
大型击实仪：由击实锤、ф 149.5mm平圆形压实头及带手柄的导向棒(直径15.9mm) 组成。用机械将压实锤举起，从457.2mm±52.5mm高度沿导向棒自由落下击实，大型击实锤质量10 210± 10g。
2．标准击实台：用以固定试模，在200mmx200mmx 457mm的硬木墩上面有一块
305mmx305mmx25mm的钢板，木墩用4根型钢固定在下面的水泥混凝土板上。木墩采用青冈栎、松或其它干密度为0.67—0.77g／cm3的硬木制成。人工击实或机械击实均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一体并用电力驱动使击实锤连续击实试件
且可自动记数的设备，击实速度为60次／min±5次／min。大型击实法电动击实的功率不小
于250W。
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，
容量不小于10L，如试图5—1所示。搅拌叶自转速度70—80r／min，公转速度40～50r／min。

4．脱模器：电动或手动，可无破损地推出圆柱体试件，备有标准圆柱体试件及大型圆
柱体试件尺寸的推出环。
5．试模：由高碳钢或工具钢制成，每组包括内径101.6mm±0.2mm，高87mm的圆柱
形金属筒、底座(直径约120.6mm)和套筒(内径101.6mm、高70mm)各1个。
大型圆柱体试件的试模与套筒如试图5-2所示。套筒外径165.1mm，内径155.6mm±0.3mm，总高83mm。试模内径152.4mm±0.2mm，总高115mm，底座板厚12.7mm，直径172mm。
6．烘箱：大、中型各一台，有温度调节器。
7. 天平或电子秤：用于称矿料的，感量不大于0.5g；用于称沥青的，感量不大于 0.1g。
8. 沥青运动粘度测定设备：毛细管粘度计、赛波特重油粘度计或布洛克菲尔德粘度计。
9．插刀或大螺丝刀。
10．温度计：分度值不大于1℃ 。宜采用有金属插杆的热电偶沥青温度计，。金属插杆的长度不小于 300mm。量程0～300℃，数字显示或度盘指针的分 度0.1℃，且有留置读，数功能。
11. 其它：电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、标准筛、滤纸(或普通纸)、胶布、卡尺、秒表、 粉笔、棉纱等。

(三)试验准备
1．确定制作沥青混合料试件的拌和与压实温度。
当缺乏沥青粘度测定条件时，试件的拌和与压实温
度可按试表5-1选用,并根据沥青品种和标号作适当调整。
针人度小、稠度大的沥青取高限，针人度大、稠度小的
沥青取低限，一般取中值。对改性沥青，应根据改性剂
的品种和用量，适当提高混合料的 拌和和压实温度，
对大部分聚合物改性沥青，需要在基质沥青的基础上提
高15—30℃左右，掺加纤维时，尚需再提高10℃左右。

试表5-1 沥青混合料拌和及压实温度参考表
沥青结合料种类
拌和温度（℃）
压实温度（℃）
石油沥青
煤沥青
改性沥青
130—160
90—120
160—175
120—150
80—110
140—170
常温沥青混合料的拌和及压实在常温下进行。
2. 按规定方法在拌和厂或施工现场采集沥青混合料试样。将试样置于烘箱中或加热的砂浴上保温，在混合料中插入温度计测量温度，待混合料温度符合要求后成型。需要适当拌和时可倒人已加热的小型沥青混合料拌和机中适当拌和，时间不超过lmin。但不得用铁锅在电炉或明火上加热炒拌。
3. 在试验室人工配制沥青混合料时，材料准备按下列步骤进行；
(1)将各种规格的矿料置105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4—6h)。根据需要，粗集料可先用水冲洗干净后烘干。也可将粗细集料过筛后用水冲洗再烘干备用。
(2)按规定试验方法，分别测定不同粒径规格粗、细集料及填料(矿粉)的各种密度，按 JTJ 052T 0603测定沥青的密度。
(3)将烘干分级的粗细集料，按每个试件设计级配要求称其质量，在一金属盘中混合均 匀,矿粉单独加热，置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15℃ (采用石油沥青时通常为163℃；采用改性沥青时通常需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对每个试件分别备料。当采用替代法时，对粗集料中粒径大于26.5mm的部分,以13.2—26.5mm粗集料等量代替。常温沥青混合料的矿料不应加热。
(4)将规定方法采集的沥青试样，用恒温烘箱或油浴、电热套熔化加热至规定的沥青混合料拌和温度备用，但不得超过175℃。当不得已采用燃气炉或电炉直接加热进行脱水时，必须使用石棉垫隔开。
4．用沾有少许黄油的棉纱擦净试模、套筒及击实座等置100℃左右烘箱牛加热1h备用。常温沥青混合料用试模不加热。
(四)试验步骤
1．拌制粘稠石油沥青或煤沥青混合料
(1)将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃左右备用(对试验室试验研究、配合比设计及采用机械拌和施工的工程，严禁用人工炒拌法热拌沥青混合料)。
(2)将每个试件预热的粗细集料置于拌和机中，用小铲子适当混合，然后再加入需要数量的已加热至拌和温度的沥青(如沥青已称量在一专用容器内时，可在倒掉沥青后用一部分热矿粉将沾在容器壁上的沥青擦拭一起倒人拌和锅中)，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，继续拌和至均匀为止，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。
2．马歇尔标准击实法的成型步骤如下：
(1)将拌好的沥青混合料，均匀称取一个试件所需的用量(标准马歇尔试件约1 200g，大型马歇尔试件约4 050g)。当已知沥青混合料的密度时，可根据试件的标准尺寸计算并乘以1.03得到要求的混合料数量。当一次拌和几个试件时，宜将其倒人经预热的金属盘中，用小铲适当拌和均匀分成几份，分别取用。在试件制作过程中，为防止混合料温度下降，应连盘放在烘箱中保温。
(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，按四分法从四个方向用小铲将混合料铲人试模中，用插刀或大螺丝刀沿周边插捣15次，中间10次。插捣后将沥青混合料表面整平成凸圆弧面。对大型马歇尔试件，混合料分两次加入，每次插捣次数同上。
(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，在装好的混合料上面垫一张吸油性小的圆纸，再将装有击实锤及导向棒的压实头插入试模中，然后开启电动机或人工将击实锤从457mm的高度自由落下击实规定的次数(75、50或35次)。对大型马歇尔试件，击实次数为75次(相应于标准击实50次的情况)或112次(相应于标准击实75次的情况)。
(5)试件击实一面后，取下套筒，将试模掉头，装上套筒，然后以同样的方法和次数击实另一面。
(6)试件击实结束后，立即用镊子取掉上下面的纸，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，并按下式调整试件的混合料质量，以保
证高度符合63.5mm±1.3mm(标准试件)或95.3mm±2.5mm(大型试件)的要求。
要求试件高度 × 原用混合料质量
调整后混合料质量 =
所得试件的高度
3．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(不少于12h)，置脱模机上脱出试件。用于作现场马歇尔指标检验的试件，在施工质量检验过程中如急需试验，允许采用电风扇吹冷1h或浸水冷却3min以上的方法脱模，但浸水脱模法不能用于测量密度、空隙率等各项物理指标。
4. 将试件仔细置于干燥洁净的平面上，供试验用。

2、沥青混合料马歇尔稳定度试验（JTJ 052T 0709—2000）
(一)目的与适用范围
1．本方法适用于马歇尔稳定度试验和浸水马歇尔稳定度试验，以进行沥青混合料的配
合比设计或沥青路面施工质量检验。浸水马歇尔稳定度试验(根据需要，也可进行真空饱水
马歇尔试验)供检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力时使用，通过测试其水稳定性检
验配合比设计的可行性。
2．本方法适用于标准马歇尔试件圆柱体和大型马歇尔试件圆柱体。
(二)仪器设备
1．沥青混合料马歇尔试验仪：符合国家标准《沥青混合料马歇尔试验仪》(GB／T
11823)技术要求的产品，对用手高速公路和一级公路的沥青混合料宜采用自动马歇尔试验
仪，用计算机或X—y记录仪记录荷载一位移曲
线，并具有自动测定荷载与试件垂直变形的传感
器、 位移计， 能自动显示或打印试验结果。 对
φ 63.5mm的标准马歇尔试件，试验仪 最大荷载
不小于2 5kN，测定精度为100N，加载速率应能
保持50mm／min 5mm／mino钢球直径16mm，
上下压头曲率半径为50.8mm。当采用φ152.4mm大型马歇尔试件时,试验仪最大荷载不得小于50kN，读数准确度为100N。上下压头的曲率内径为152.4mm±0.2mm，上下压头间距19.05mm±0.1mm。 大型马歇尔试件的压头尺寸如试图5-4所示。
2．恒温水槽：控温准确度为l ，深度不小于150mm。
3．真空饱水容器：包括真空泵及真空干燥器。
4．烘箱。
5．天平：感量不大于0.1g。
6．温度计：分度为1 。
7．卡尺。
8．其它：棉纱，黄油。
(三)试验准备和试验步骤
1．标准马歇尔试验方法
1)试验准备
(1)按标准击实法成型马歇尔试件，标准马歇尔尺寸应符合直径101.6mm ± 0.2mm、高63.5mm±1.3mm的要求。对大型马歇尔试件，尺寸应符合直径152.4mm±0.2mm，高 95.3mm±2.5mm的要求。一组试件的数量最小不得少于4个，并符合规定。
(2)量测试件的直径及高度：用卡尺测量试件中部的直径，用马歇尔试件高度测定器或用卡尺在十字对称的4个方向量测离试件边缘10mm处的高度，准确至0.1mm，并以其平均值作为试件的高度。如试件高度不符合63.5mm±1.3mm或95.3mm±2.5mm要求或两侧高度差大于2mm时，此试件应作废。
(3)按本规程规定的方法测定试件的密度、空隙率、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标。
(4)将恒温水槽调节至要求的试验温度，对粘稠石油沥青或烘箱养生过的乳化沥青混合料为60℃±1℃，对煤沥青混合料为33.813±1℃。
2)试验步骤
(1)将试件置于已达规定温度的恒温水槽中保温,保温时间对标准马歇尔试件需30～40min，对大型马歇尔试件需45～60min。试件之间应有间隔，底下应垫起，离容器底部不小于5cm。
(2)将马歇尔试验仪的上下压头放入水槽或烘箱中达到同样温度。将上下压头从水槽或烘箱中取出擦拭干净内面。为使上下压头滑动自如，可在下压头的导棒上涂少量黄油。再将试件取出置于下压头上，盖上上压头，然后装在加载设备上。
(3)在上压头的球座上放妥钢球，并对准荷载测定装置的压头。
(4)当采用自动马歇尔试验仪时，将自动马歇尔试验仪的压力传感器、位移传感器与计算机或X—y记录仪正确连接，调整好适宜的放大比例。调整好计算机程序或将X—Y记录仪的记录笔对准原点。
(5)当采用压力环和流值计时，将流值计安装在导棒上，使导向套管轻轻地压住上压头，同时将流值计读数调零。调整压力环中百分表，对零。
(6)启动加载设备，使试件承受荷载，加载速度为(50±5)mm／min。计算机或X—Y记录仪自动记录传感器压力和试件变形曲线并将数据自动存人计算机。
(7)当试验荷载达到最大值的瞬间，取下流值计，同时读取压力环中百分表读数及流值计的流值读数。
(8)从恒温水槽中取出试件至测出最大荷载值的时间，不得超过30s。
2．浸水马歇尔试验方法
浸水马歇尔试验方法与标准马歇尔试验方法的不同之处在于，试件在已达规定温度恒温水槽中的保温时间为48h，其余均与标准马歇尔试验方法相同。
(四)结果整理
1．计算
1)试件的稳定度及流值
(1)当采用自动马歇尔试验仪时，将计算机采集的数据绘制成压力和试件变形曲线。曲线上最大荷载为稳定度，以KN计；相应于荷载最大值时的变形为流值，以mm计。
(2)采用压力环和流值计测定时，根据压力环标定曲线，将压力环中百分表的读数换算为荷载值，或者由荷载测定装置读取的最大值即为试样的稳定度(MS)，以KN计，准确至0.01KN。由流值计及位移传感器测定装置读取的试件垂直变形，即为试件的流值。(FL)，以mm计，准确至0.1mm。
2)试件的马歇尔模数按式(试5—1)计算。
MS
T =
FL （试5-1）

式中： T——试件的马歇尔模数(KN／mm)；
MS——试件的稳定度(KN)；
FL——试件的流值(mm)。
3）试件的浸水残留稳定度按式（试5-2）计算。
×100
MS1
MS0 =
MS （试5-2）
式中： MS0——试件的浸水残留稳定度（%）；
MS1——试件浸水48h后的稳定度（KN）。
2、报告
（1）当一组测定值中某个测定值与平均值之差大于标准差的k倍时，该测定值应予舍弃，并以其余测定值的平均值作为试验结果。当试件数目n为3、4、5、6个时，k值分别为1.15、1.46、1.67、1.82。
（2）采用自动马歇尔试验时，试验结果应附上荷载——变形曲线原件或自动打印结果，并报告马歇尔稳定度、流值、马歇尔模数，以及试件尺寸、试件密度、空隙率、沥青用量、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等各项物理指标。