實(shí)驗(yàn)七：瀝青混合料的制備和物理指標(biāo)測(cè)定

實(shí)驗(yàn)七：瀝青混合料的制備和物理指標(biāo)測(cè)定一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ㄒ唬?、瀝青混合料試件制作方法1、本方法適用于標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法或大型擊實(shí)法制作瀝青混合料試件，以供試驗(yàn)室進(jìn)行瀝青混合料物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)使用。2、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法適用于馬歇爾試驗(yàn)、間接抗拉試驗(yàn)（劈裂法）等所使用的101.6mmx63.5mm圓柱體試件的成型。3、瀝青混合料試件制作時(shí)的礦料規(guī)格及試件數(shù)量應(yīng)符合如下規(guī)定：瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)及在試驗(yàn)室人工配制瀝青混合料制作試件時(shí)，試件尺寸應(yīng)符合試件直徑不小于集料公稱最大粒徑的4倍，厚度不小于集料公稱最大粒徑的1-1.5倍的規(guī)定。對(duì)直徑101.6mmx63.5mm的試件，集料公稱最大粒徑應(yīng)不大于26.5mm。對(duì)粒徑大于26.5mm的粗粒式瀝青混合料，其大于26.5mm的集料應(yīng)用等量的13.2mm一26.5mm集料代替（替代法）。試驗(yàn)室成型的一組試件的數(shù)量不得少于4個(gè)，必要時(shí)宜增加至5-6個(gè)。（二）、瀝青混合料物理指標(biāo)的測(cè)定1、表干法適用于測(cè)定吸水率不大于2％的各種瀝青混合料試件，包括Ⅰ型或較密實(shí)的Ⅱ型瀝青混凝土、抗滑表層混合料、瀝青瑪蹄脂碎石混合料（SMA）試件的毛體積相對(duì)密度或毛體積密度。2、本方法測(cè)定的毛體積密度適用于計(jì)算瀝青混合料試件的空隙率、礦料間隙率等各項(xiàng)體積指標(biāo)。二、試驗(yàn)原理1、油石比（）是瀝青混合料中瀝青質(zhì)量與礦料質(zhì)量的比例，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。瀝青含量(是瀝青混合料中瀝青質(zhì)量與瀝青混合料總質(zhì)量的比例，以百分?jǐn)?shù)計(jì)。2、吸水率（）是試件吸水體積占瀝青混合料毛體積的百分率。3、表觀密度（視密度）是壓實(shí)瀝青混合料在干燥條件下單位體積質(zhì)量（g/cm）（含瀝青混合料實(shí)體體積與不吸收水分的內(nèi)部閉合空隙之和）。4、表觀相對(duì)密度（）是表觀密度與同溫度水的密度之比值。5、毛體積密度（）是壓實(shí)瀝青混合料在常溫干燥條件下單位體積質(zhì)量（g/cm）（含瀝青混合料實(shí)體體積、不吸收水分的內(nèi)部閉合空隙、能吸收水分的開口孔隙等顆粒表面輪廓線所包含的全部毛體積）。6、毛體積相對(duì)密度（）是毛體積與同溫度水的密度之比值。7、理論最大相對(duì)密度是壓實(shí)瀝青混合料試件全部為礦料（包括礦料自身內(nèi)部的孔隙）及瀝青所占用時(shí)（孔隙率為零）的最大密度（g/cm）。8、試件孔隙率（）是壓實(shí)瀝青混合料內(nèi)礦料及瀝青以外的空隙（不包括自身內(nèi)部的孔隙）的體積占試件總體積的百分率（％）。9、瀝青體積百分率（）是壓實(shí)瀝青混合料內(nèi)瀝青部分的體積占試件總體積的百分率（％）。10、礦料間隙率（）是壓實(shí)瀝青混合料試件內(nèi)礦料部分以外體積（瀝青及空隙體積）占試件總體積的百分率，即試件空隙率與瀝青體積百分率之和（％）。11、瀝青飽和度（）是壓實(shí)瀝青混合料試件內(nèi)瀝青部分的體積占礦料骨架以外的空隙部分體積的百分率（%）。三、預(yù)習(xí)要求1、理解各種瀝青混合料各物理指標(biāo)的概念及應(yīng)用，了解試驗(yàn)原理。2、了解試驗(yàn)儀器及設(shè)備的用法，掌握瀝青混合料的制備和物理指標(biāo)測(cè)定方法。四、實(shí)驗(yàn)儀器(一、瀝青混合料試件制作方法試驗(yàn)儀器1、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)儀：由擊實(shí)錘、98.5mm平圓形壓實(shí)頭及帶手柄的導(dǎo)向棒組成。用人工或機(jī)械將壓實(shí)錘舉起，從453.2mm±1.5mm、高度沿導(dǎo)向棒自由落下?lián)魧?shí)，標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)錘質(zhì)量45369±9g。2、標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)臺(tái)：用以固定試模，在200mm×200mm×457mm的硬木墩上面有一塊3O5mm×3O5mm×25mm的鋼板，木墩用4根型鋼固定在下面的水泥混凝土板上。木墩采用青網(wǎng)櫟、松或其它干密度為0.67-0.77cm的硬木制成。人工擊實(shí)或機(jī)械擊實(shí)均必須有此標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)臺(tái)。自動(dòng)擊實(shí)儀是將標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)錘及標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)臺(tái)安裝一體并用電力驅(qū)動(dòng)使擊實(shí)錘連續(xù)擊實(shí)試件且可自動(dòng)記數(shù)的設(shè)備，擊實(shí)速度為60次／min±5次／min。3、試驗(yàn)室用瀝青混合料拌和機(jī)：能保證拌和溫度并充分拌和均勻，可控制拌和時(shí)間，容量不小于10L。4、脫模器：電動(dòng)或手動(dòng)，可無破損地推出圓柱體試件，備有標(biāo)準(zhǔn)圓柱體試件及大型圓柱體試件尺寸的推出環(huán)。5、試模：由高碳鋼或工具鋼制成，每組包括內(nèi)徑102.6mm±0.2mm，高87mm的圓柱形金屬筒、底座（直徑約120.6mm）和套筒（內(nèi)徑101.6mm、高70mm）各1個(gè)。6、烘箱：大、中型各一臺(tái)，裝有溫度調(diào)節(jié)器。7、天平或電子秤：用于稱量礦料的，感量不大于0.5g；用于稱量瀝青的，感量不大于0.1g。8、瀝青運(yùn)動(dòng)粘度測(cè)定設(shè)備：毛細(xì)管粘度計(jì)、賽波特重油粘度計(jì)或布洛克菲爾德粘度計(jì)。9、插刀或大螺絲刀。10、溫度計(jì)：分度為1℃。宜采用有金屬插桿的熱電偶瀝青溫度計(jì)，金屬插桿的長(zhǎng)度不小于300mm。量程0-300℃，數(shù)字顯示或讀盤指針分度0.1℃，且有留置讀數(shù)功能。11、其它：電爐或煤氣爐、瀝青熔化鍋、拌和鏟、標(biāo)準(zhǔn)篩、濾紙（或普通紙）、膠布、卡尺、秒表、粉筆、棉紗等。（二）、瀝青混合料物理指標(biāo)的測(cè)定儀器1、浸水天平或電子秤：當(dāng)最大稱量在3kg以下時(shí)，感量不大于0.1g；最大稱量3kg以上時(shí)，感量不大于0.5g；最大稱量10kg以上時(shí)，感量0.5g，應(yīng)有測(cè)量水中重的掛鉤。2、網(wǎng)籃。3、溢流水箱：使用潔凈水，有水位溢流裝置，保持試件和網(wǎng)籃浸入水中后的水位一定。4、試件懸吊裝置：天平下方懸吊網(wǎng)籃及試件的裝置，吊線應(yīng)采用不吸水的細(xì)尼龍線繩，并有足夠的長(zhǎng)度。對(duì)輪碾成型機(jī)成型的板塊狀試件可用鐵絲懸掛。5、秒表。6、毛巾。7、電風(fēng)扇或烘箱。五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容（一）瀝青混合料試件制作方法1、準(zhǔn)備工作1.1確定制作瀝青混合料試件的拌和與壓實(shí)溫度。1.1.1按本規(guī)程測(cè)定瀝青的粘度，繪制粘溫曲線。按表7-1的要求確定適宜于瀝青混合料拌和及壓實(shí)的等粘溫度。表7-1適宜于瀝青混合料拌和及壓實(shí)的瀝育等粘溫度瀝青結(jié)合料種類粘度與測(cè)定方法適宜于拌和的瀝青結(jié)合料粘度適宜于壓實(shí)的瀝青結(jié)合料粘度石油瀝青〔含改性瀝青）表觀粘度，TO625運(yùn)動(dòng)粘度，T0619賽波特粘度，TO623（0.17±0.02）Pa·s(170±20mm/s(85±10s（0.28±0.03）Pa·s(280±30mm/s(140±15s煤瀝青恩格拉度，T062225±340±5注：液體瀝青混合料的壓實(shí)成型溫度按石油瀝青要求執(zhí)行。1.1.2當(dāng)缺乏瀝青粘度測(cè)定條件時(shí)，試件的拌和與壓實(shí)溫度可按表7-2選用，并根據(jù)瀝青品種和標(biāo)號(hào)作適當(dāng)調(diào)整。針人度小、稠度大的瀝青取高限，針入度大、稠度小的瀝青取低限，一般取中值。對(duì)改性瀝青，應(yīng)根據(jù)改性劑的品種和用量，適當(dāng)提高混合料的拌和和壓實(shí)溫度，對(duì)大部分聚合物改性瀝青，需要在基質(zhì)瀝青的基礎(chǔ)上提高15℃-30℃左右，摻加纖維時(shí)，尚需再提高10℃左右。表7-2瀝青混合料拌和及壓實(shí)溫度參考表瀝青結(jié)合料種類拌和溫度（C壓實(shí)溫度‘C石油瀝青煤瀝青改性瀝青130-15090-120160-175120-15080-110140-1701.1.3常溫瀝青混合料的拌和及壓實(shí)在常溫下進(jìn)行。1.2在試驗(yàn)室人工配制瀝青混合料時(shí)，材料準(zhǔn)備按下列步驟進(jìn)行。1.2.1將各種規(guī)格的礦料置105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重（一般不少于4-6h）。根據(jù)需要，粗集料可先用水沖洗干凈后烘干。也可將粗細(xì)集料過篩后用水沖洗再烘干備用。1.2.2按規(guī)定試驗(yàn)方法分別測(cè)定不同粒徑規(guī)格粗、細(xì)集料及填料（礦粉）的各種密度，按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（TJT052-2000）中T0603測(cè)定瀝青的密度。1.2.3將烘干分級(jí)的粗細(xì)集料，按每個(gè)試件設(shè)計(jì)級(jí)配要求稱其質(zhì)量，在一金屬盤中混合均勻，礦粉單獨(dú)加熱，置烘箱中預(yù)熱至瀝青拌和溫度以上約15℃（采用石油瀝青時(shí)通常為163℃；采用改性瀝青時(shí)通常需18O℃?zhèn)溆谩Ｒ话惆匆唤M試件（每組4-6個(gè)）備料，但進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí)宜對(duì)每個(gè)試件分別備料。當(dāng)采用替代法時(shí)，對(duì)粗集料中粒徑大于26.5mm的部分，以13.2mm-26.5mm粗集料等量代替。常溫瀝青混合料的礦料不應(yīng)加熱。1.2.4將《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（TJT052-2000）中T0601采集的瀝青試樣，用恒溫烘箱或油浴、電熱套熔化加熱至規(guī)定的瀝青混合料拌和溫度備用，但不得超過175℃。當(dāng)不得已采用燃?xì)鉅t或電爐直接加熱進(jìn)行脫水時(shí)，必須使用石棉墊隔開。1.3.4用沾有少許黃油的棉紗擦凈試模、套筒及擊實(shí)座等置100℃左右烘箱中加熱1h備用。常溫瀝青混合料用試模不加熱。2、拌制瀝青混合料2.1粘稠石油瀝青或煤瀝青混合料2.1.1將瀝青混合料拌和機(jī)預(yù)熱至拌和溫度以上10℃左右備用（對(duì)試驗(yàn)室試驗(yàn)研究、配合比設(shè)計(jì)及采用機(jī)械拌和施工的工程，嚴(yán)禁用人工炒拌法熱拌瀝青混合料）。2.1.2將每個(gè)試件預(yù)熱的粗細(xì)集料置于拌和機(jī)中，用小鏟子適當(dāng)混合，然后再加人需要數(shù)量的已加熱至拌和溫度的瀝青（如瀝青已稱量在一專用容器內(nèi)時(shí)，可在倒掉瀝青后用一部分熱礦粉將沾在容器壁上的瀝青擦拭一起倒入拌和鍋中），開動(dòng)拌和機(jī)一邊攪拌一邊將拌和葉片插入混合料中拌和lmin-1.5min，然后暫停拌和，加入單獨(dú)加熱的礦粉，繼續(xù)拌和至均勻?yàn)橹?，并使瀝青混合料保持在要求的拌和溫度范圍內(nèi)。標(biāo)準(zhǔn)的總拌和時(shí)間為3min。2.2液體石油瀝青混合料將每組（或每個(gè)）試件的礦料置已加熱至55℃-100℃的瀝青混合料拌和機(jī)中，注入要求數(shù)量的液體瀝青，并將混合料邊加熱邊拌和，使液體瀝青中的溶劑揮發(fā)至50％以下。拌和時(shí)間應(yīng)事先試拌決定。2.3乳化瀝青混合料將每個(gè)試件的粗細(xì)集料，置于瀝青混合料拌和機(jī)（不加熱，也可用人工炒拌）中，注人計(jì)算的用水量（陰離子乳化瀝青不加水）后，拌和均勻并使礦料表面完全濕潤(rùn)，再注人設(shè)計(jì)的瀝青乳液用量，在lmin內(nèi)使混合料拌勻，然后加人礦粉后迅速拌和，使混合料拌成褐色為止。3、成型方法3.1馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法的成型步驟如下。3.1.1將拌好的瀝青混合料，均勻稱取一個(gè)試件所需的用量（標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件約1200g）。當(dāng)已知瀝青混合料的密度時(shí)，可根據(jù)試件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸計(jì)算并乘以1.03得到要求的混合料數(shù)量。當(dāng)一次拌和幾個(gè)試件時(shí)，宜將其倒入經(jīng)預(yù)熱的金屬盤中，用小鏟適當(dāng)拌和均勻分成幾份，分別取用。在試件制作過程中，為防止混合料溫度下降，應(yīng)連盤放在烘箱中保溫。3.1.2從烘箱中取出預(yù)熱的試模及套筒，用沾有少許黃油的棉紗擦拭套筒、底座及擊實(shí)錘底面，將試模裝在底座上，墊一張圓形的吸油性小的紙，按四分法從四個(gè)方向用小鏟將混合料鏟人試模中，用插刀或大螺絲刀沿周邊插搗15次，中間10次。插搗后將瀝青混合料表面整平成凸圓弧面。3.1.3插入溫度計(jì)，至混合料中心附近，檢查混合料溫度。3.1.4待混合料溫度符合要求的壓實(shí)溫度后，將試模連同底座一起放在擊實(shí)臺(tái)上固定，在裝好的混合料上面墊一張吸油性小的圓紙，再將裝有擊實(shí)錘及導(dǎo)向棒的壓實(shí)頭插人試模中，然后開啟2電動(dòng)機(jī)或人工將擊實(shí)錘從457mm的高度自由落下?lián)魧?shí)規(guī)定的次數(shù)（75、50或35次）。3.1.5試件擊實(shí)一面后，取下套筒，將試模掉頭，裝上套筒，然后以同樣的方法和次數(shù)擊實(shí)另一面。乳化瀝青混合料試件在兩面擊實(shí)后，將一組試件在室溫下橫向放置24h；另一組試件置溫度為105℃±5℃的烘箱中養(yǎng)生24h。將養(yǎng)生試件取出后再立即兩面錘擊各25次。3.1.6試件擊實(shí)結(jié)束后，立即用攝子取掉上下面的紙，用卡尺量取試件離試模上口的高度并由此計(jì)算試件高度，如高度不符合要求時(shí)，試件應(yīng)作廢，并按下式調(diào)整試件的混合料質(zhì)量，以保證高度符合63.5smm±1.3mm（標(biāo)準(zhǔn)試件）的要求。3.2卸去套筒和底座，將裝有試件的試模橫向放置冷卻至室溫后（不少于12h，置脫模機(jī)上脫出試件。用于《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（TJT052-2000）中T0709作現(xiàn)場(chǎng)馬歇爾指標(biāo)檢驗(yàn)的試件，在施工質(zhì)量檢驗(yàn)過程中如急需試驗(yàn)，允許采用電風(fēng)扇吹冷lh或浸水冷卻3min以上的方法脫模，但浸水脫模法不能用于測(cè)量密度、空隙率等各項(xiàng)物理指標(biāo)。3.3將試件仔細(xì)置于干燥潔凈的平面上，供試驗(yàn)用。（二）、瀝青混合料物理指標(biāo)的測(cè)定1、方法與步驟1.1選擇適宜的浸水天平或電子秤，最大稱量應(yīng)不小于試件質(zhì)量的1.25倍，且不大于試件質(zhì)量的5倍。1.2除去試件表面的浮粒，稱取干燥試件的空中質(zhì)量，根據(jù)選擇的天平的感量讀數(shù)，準(zhǔn)確至0.1g、0.5g、或5g。1.3掛上網(wǎng)籃，浸入溢流水箱中，調(diào)節(jié)水位，將天平調(diào)平或復(fù)零，把試件置于網(wǎng)籃中（注意不要晃動(dòng)水）浸水中約3min-5min,稱取水中質(zhì)量（）。若天平讀數(shù)持續(xù)變化，不能很快達(dá)到穩(wěn)定，說明試件吸水較嚴(yán)重，不適用于此法測(cè)定，應(yīng)改用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（TJT052-2000）TO7O7的蠟封法測(cè)定。1.4從水中取出試件，用潔凈柔軟的擰干濕毛巾輕輕擦去試件的表面水（不得吸走空隙內(nèi)的水），稱取試件的表干質(zhì)量（）。1.5對(duì)從路上鉆取的非干燥試件可先稱取水中質(zhì)量（，然后用電風(fēng)扇將試件吹干至恒重（一般不少于12h，當(dāng)不需進(jìn)行其它試驗(yàn)時(shí)，也可用6O℃±5℃烘箱烘干至恒重），再稱取空中質(zhì)量(）。2、計(jì)算2.1計(jì)算試件的吸水率，取1位小數(shù)。試件的吸水率即試件吸水體積占瀝青混合料毛體積的百分率，按式7-1計(jì)算。（式7-1）式中：——試件的吸水率（%）——干燥試件的空中質(zhì)量（g）——試件的水中質(zhì)量，（g）——試件的表干質(zhì)量（g）。2.2計(jì)算試件的毛體積相對(duì)密度和毛體積密度，取3位小數(shù)。當(dāng)試件的吸水率符合＜2％要求時(shí)，試件的毛體積相對(duì)密度和毛體積密度按式7-2及式7-3計(jì)算，當(dāng)吸水率＞2％要求時(shí)，應(yīng)改用蠟封法測(cè)定。（式7-2）（式7-3）式中:——用表干法測(cè)定的試件毛體積相對(duì)密度，無量綱一一用表干法測(cè)定的試件毛體積密度（g/cm）一一常溫水的密度，其值為1g/cm。2.3試件的空隙率按式7-4計(jì)算，取1位小數(shù)。(式7-4式中:——試件的空隙率（%）——按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（TJT052-2000）中TO711或TO712測(cè)定的瀝青混合料理論最大相對(duì)密度，當(dāng)實(shí)測(cè)理論最大相對(duì)密度有困難時(shí)，也可采用按式7-5或7-6計(jì)算的理論最大相對(duì)密度；一一試件的毛體積相對(duì)密度，用表干法側(cè)定，當(dāng)試件吸水率＞2％時(shí)，由蠟封法或體積法測(cè)定；當(dāng)按規(guī)定容許采用水中重法測(cè)定時(shí)，也可用表觀相對(duì)密度代替。2.4計(jì)算試樣的理論最大相對(duì)密度或理論最大密度，取3位小數(shù)。2.4.1當(dāng)已知試件的油石比時(shí)，試件的理論最大相對(duì)密度可按式（7-5）計(jì)算。（式7-5）式中：——理論最大相對(duì)密度，無量綱；——油石比（%）——瀝青的相對(duì)密度（25℃/25℃——各種礦料占礦料總質(zhì)量的百分率（%）——各種礦料對(duì)水的相對(duì)密度。對(duì)粗集料，宜采用與瀝青混合料同一種相對(duì)密度，即混合料采用表干法、蠟封法或體積法測(cè)定的毛體積相對(duì)密度時(shí)，粗集料也采用毛體積相對(duì)密度。當(dāng)混合料采用水中重法測(cè)定的表觀相對(duì)密度代替時(shí)，粗集料也采用表觀相對(duì)密度；對(duì)細(xì)集料（砂、石屑）和礦粉均采用表觀相對(duì)密度。礦料的相對(duì)密度按《公路工程集料試驗(yàn)規(guī)程》（JTJ058）規(guī)定的方法測(cè)定。2.4.2當(dāng)已知試件的瀝青含量時(shí)，試件的理論最大相對(duì)密度按式（7-6）計(jì)算。（式7-6）式中：——各種礦料占瀝青混合料總質(zhì)量的百分率（%）——瀝青含量（％）2.4.3試件的理論最大密度按式（7-7）計(jì)算。（式7-7）式中：——理論最大密度（g/cm）2.4.4舊路面鉆取芯樣試樣的混合料缺乏材料密度及配合比時(shí)，瀝青混合料理論最大相對(duì)密度應(yīng)采用《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》（TJT052-2000）中TO711、