第四节 沥青混合料试验检测方法
一、沥青混合料取样
试验方法与步骤:
(1)确定取样数量取样数量应符合下列要求:
①试样数量根据试验目的决定,宜不少于试验用量的2倍,参考下表。
平行试验应加倍取样。在现场取样直接装入试模或盛样盒成型时,也可等量取样。
②根据沥青混合料集料公称最大粒径,取样应不少于下列数量:【粒径越大,取样越多】
细粒式不少于4kg;中粒式不少于8kg;粗粒式不少于12kg;特粗式不少于16kg。
③所取试样用于仲裁试验时,取样数量除应满足本取样方法规定外,还应保留一份有代表性试样,直到仲裁结束。
(2)取样方法【取样后要不要混合】
①以检査拌和质量(如油石比、矿料级配)为目的时,应从拌和机一次放料的下方或提升斗中取样,不得多次取样混合后使用。
②以评定混合料质量为目的时,必须分几次取样,拌和均匀后作为代表性试样。
对热拌沥青混合料每次取样时,都必须用温度计测量温度,准确至1℃。
①在沥青混合料拌和厂取样
在拌和厂取样时,宜用专用的容器(一次可装5~8kg)装在拌和机卸料斗下方,每放一次料取一次样,顺次装入试样容器中,每次倒在清扫干净的平板上,连续几次取样,混合均匀,按四分法取样至足够数量。
②在沥青混合料运料车上取样
在运料汽车上取沥青混合料样品时,宜在汽车【装料一半后】开出去,在汽车车厢内分别用铁锹从不同方向的 3 个不同高度处取样,然后混在一起用手铲适当拌和均匀,取出规定数量。在车到达施工现场后取样时,应在【卸掉一半后】将车开出去从不同方向的 3 个不同高度处取样。宜从3辆不同的车上取样混合使用。
③在道路施工现场取样
在道路施工现场取样时,应在摊铺后未碾压前于摊铺宽度的两侧1/2~1/3 位置处取样。用铁锹将摊铺层的全厚铲出,但不得将摊铺层下的其他层料铲入。每摊铺一车料取一次样,连续3 车取样后,混合均匀按四分法取样至足够数量。对现场制件的细粒式沥青混合料,也可在摊铺机经螺旋拨料杆拌匀的一端,边前进边取样。
【2019检测师】某试验人员对沥青混合料进行取样,其做法不对的是( )。
A.用于检验拌和质量时,应从拌和机一次放料的下方或提升斗中取样,但不得分多次取样并混合后使用
B.在拌和厂的运输车中取样时,宜在装料一半时从不同的3个方向进行取样
C.在达到现场的运输车中取样时,宜从3台不同车的顶面取样并混合
D.道路施工现场取样时,应在摊铺后、未碾压前,在摊铺宽度的两侧1/2~1/3位置处取样
【答案】BC
(4)试样的保存与处理【极少考察】
①热拌热铺的沥青混合料试样需送至中心试验室或质量检测机构作质量评定且二次加热会影响试验结果(如车辙试验)时,必须在取样后趁高温立即装入保温桶内,送试验室立即成型试件。
②热混合料需要存放时,可在温度下降至60℃后装入塑料编织袋内,扎紧袋口,并宜低温保存,应防止潮湿、淋雨等,且时间不应太长。
③在进行沥青混合料质量检验或进行物理力学性质试验时,由于采集的热拌混合料试样温度下降或稀释沥青溶剂挥发结成硬块已不符合试验要求时,宜用微波炉或烘箱适当加热重塑,且只允许加热一次,不得重复加热。
加热时间尽量短:烘箱不宜超过4h,工业微波炉加热5~10min。
(5)样品的标记(略)
在试模中的混合料上铺一张隔离纸,启动轮碾机,先在一个方向碾压2个往返(碾压4次);卸荷,抬起碾压轮,将试模调转方向,然后继续碾压12个往返(24次),使试件达到马歇尔标准密度100%±1%。压实后揭去表面纸,用粉笔标出碾压方向。
(3)试件脱模:连同试模将成型好的试件放置12h,然后脱模。针对不同试验,成型好的板可直接用于车辙试验、透水试验等,或用切割机将板型试件切割成所需尺寸,用于不同试验。
三、压实沥青混合料密度试验
【2023检测师】适用于体积法检测沥青混合料密度的条件是( D )
A.吸水率小于2%的密级配沥青混凝土 B.SMA沥青混合料
C.吸水率小于2%的沥青稳定碎石 D.开级配沥青混合料(OGFC)
【2023检测师】测定沥青混合料试件密度的方法有( ABCD )
A.水中重法 B.表干法 C.蜡封法 D.体积法
【2021检师】关于蜡封法测定沥青混合料空隙率试验,以下表述不正确的是( C )。
A.蜡封法不能用于测定空隙率较大的沥青碎石AM和大空隙透水性沥青混合料OGFC
B.蜡封法不能用于测定SMA和吸水率低于2%的AC和ATB混合料
C.蜡封法适合于测定吸水率大于2%的所有沥青混合料
D.蜡封法试验后的试件不宜用于后续马歇尔稳定度、流值等试验
【2018助理】测定某沥青混合料吸水率为2.2%,应采用( C )测得该混合料的密度。
A.表干法 B.水中重法 C.蜡封法 D.体积法
【2019助理】对OGFC沥青混合料试件的密度测定应采用( D )。
A.表干法 B.水中重法 C.蜡封法 D.体积法
【2017检测师】表干法、水中重法、蜡封法、体积法是沥青混合料密度试验的4种方法,其中表干法的适用条件是( B )。
A.试件吸水率大于2% B.试件吸水率不大于2%
C.试件吸水率小于0.5% D.适用于任何沥青混合料
【2014检测师】对OGFC沥青混合料试件的密度测定应选用( D )。
A.表干法 B.水中重 C.蜡封法 D.体积法
四、沥青混合料理论最大相对密度测定(真空法)
1.试验目的与适用范围
教材:适用于集料的吸水率不大于3%的非改性沥青混合料。
规范:不适用于吸水率大于3%的多孔性集料的沥青混合料。
归纳:不适用于①吸水率大于3% ②多孔性 ③改性的
改性沥青拌和的混合料黏度高,不易分散,难以排尽气体导致误差。
【2018检测师】聚合物改性沥青混合料不得采用真空法测定理论最大相对密度。
【答案】√
【解析】真空法进行的密度测定操作,主要适用于非改性沥青混合料。改性沥青混合料理论最大密度采用计算法获得。
2.试验仪器与材料
(1)负压容器:适用于试验的真空容器类型共有三种,根据条件可任选一种进行试验。 负压容器的类型如下表。
(2)真空负压装置:可形成约4kPa(30mmHg)的负压。
(3)天平;
(4)恒温水槽:水温控制25℃±0.5℃。
(1)准备工作:选取有代表性的沥青混合料试样,数量满足下表要求。
将沥青混合料试样仔细分散,做到粗集料不破碎,细集料分散到小于6.4mm,不得用锤击的方式分散,可采用在不超过60℃的烘箱中加热的方式进行分散。
(2)负压容器的标定:
①采用A类容器时,将容器全部浸入25℃±0.5℃的恒温水槽中,称取容器的水中质量(m1)。
②采用B、C类容器时,在容器中装满25℃±0.5℃的水,上面用玻璃板盖住并要求完全充满水,称取负压容器与水的总质量(mb)。
(3)操作步骤如下:
①将沥青混合料试验装入干燥的负压容器中,分别称量容器质量及容器和沥青混合料总质量,得到试样的净质量(ma)。在负容器中注入约25℃的水,要将混合料全部浸没,将负压容器与真空设备连接起来,开动真空泵,使真空度在2min中内达到3.7kPa±0.3kPa(27.5±2.5mmHg),并持续15min±2min。然后强烈振动负压容器,促使混合料中的空气尽快排出,直至不见气泡出现为止。
②当采用A类负压容器时,将该负压器完全浸入恒温至25℃±0.5℃的恒温水槽中,持续10min后称取负压容器与沥青混合料的水中质量(m2);【水中质量】
当采用B、C类负压容器时,将装有混合料试样的容器浸入恒温至25℃±0.5℃的恒温水槽中约10min,然后取出加上该盖子(容器中不得有气泡存在),擦干表面,称取容器、水和沥青混合料试样的总质量(mc)。【取出擦干称重】
4.试验结果计算【未曾考察】
(1)采用A类容器时,沥青混合料的理论最大相对密度和密度按下式计算。
(2)采用B、C类容器时,沥青混合料的理论最大相对密度和密度按下式计算。
【2018助理】有关真空法测定沥青混合料理论最大相对密度试验以下叙述正确的是(ABC)。
A.真空法不适用吸水率大于3%的多孔性集料的沥青混合料
B.测量前需将沥青混合料仔细分散,粗集料不破碎,细集料分散到小于6.4mm
C.测定时,开动真空泵,使负压容器内负压在2min内达到3.7kpa±0.3kpa
D.负压达到后,开动振动装置持续10min±2min
五、沥青混合料马歇尔稳定度试验
1.目的与适用范围
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)供检验沥青混合料抵御水损害时的能力,并以此检验配合比设计的可行性。【荷载与变形】
2.试验仪器与材料
(1)沥青混合料马歇尔试验仪:对用于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。对φ63.5mm的标准马歇尔试件,试验仪最大荷载不小于25kN,读数准确度100N,加载速率应能保持50mm/min±5mm/min。当拟采用152.4mm大型马歇尔试件时,试验仪器最大荷载不得小于50kN,读数准确度为100N。
3.试验方法与步骤
(1)准备工作
①制备马歇尔试件,一组数量不得少于4个。
②量测直径及高度: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0.1g,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将恒温水槽调节至要求的试验温度,对黏稠石油沥青或烘箱养生过的乳化沥青混合料为60℃±1℃。
④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。在上压头的球座上放妥钢球,并对准荷载测定装置的压头。
(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。压力和位移传感器调零。
③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,并将数据自动存入计算机。
④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。从恒温水箱取出试件至测出最大荷载,试验不得超过30s。
(3)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。
【2023检测师】浸水马歇尔试验与标准马歇尔试验操作的不同之处在于试件在恒温水槽中规定温度下保温时间不同。(正确)
4.试验结果计算
(1)试件的稳定度及流值:
①当采用自动马歇尔试验仪时,将计算采集的数据绘制成压力和试件变形曲线,或由X-Y记录仪自动记录的荷载一变形曲线,按图6-7所示的方法在切线方向延长曲线与横坐标相交于O1,将O1作为修正原点,从O1起量取相应于荷载最大值时的变形作为流值(FL),以mm计,准确至0.1mm。最大荷载即为稳定度(MS),以kN计,准确至0.01kN。
【2019助理】某试验人员对沥青混合料的马歇尔稳定度和流值测定时未进行修正,测得的流值可能会( A )。
A.偏大 B.偏小 C.不能确定 D.不变
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件的稳定度(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。
(1)略;(2)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。
(3)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。
【2023检测师】关于马歇尔稳定度试验结果的表述不正确的是( )。
A.当室内成型的用于测定马歇尔稳定度的试件高度不在标准范围内时,不可修正
B.为了保证试验精度,标准马歇尔、大型马歇尔的一组试件数量应分别不少于4个和6个
C.混合料击实成型时温度偏高、试件水槽中保温时温度偏低,很可能导致测定的稳定度偏高
D.当一组试件中某一个测定值与平均值之差大于平均值的k倍时,该测定值应予以舍弃,当试件数量不同时,k取值不同
【答案】D
【2019助理】马歇尔稳定度试验时的温度越高,则稳定度愈大,流值愈小。【答案】×
六、沥青路面芯样马歇尔试验
1.试验目的与适用范围
用于从沥青路面钻取的芯样进行马歇尔试验,供评定沥青路面施工质量是否符合设计要求或进行路况调查。
标准芯样钻孔试件直径为100mm,适用试件高度为30~80mm;
大型芯样钻孔试件直径为150mm,适用试件高度为80~100mm。
2.试验仪器与材料
本方法所用的仪器与沥青混合料马歇尔稳定度试验相同。
3.试验方法与步骤
(1)钻取芯样试件。
(2)整理芯样表面,如果底面沾有基层泥土则应洗净,若底面凹凸不平严重,则应用锯石机将其锯平。
(3)用卡尺测定试件的直径,取两个方向的平均值。
(4)测定试件的高度,取4个对称位置的平均值,准确至0.1mm。
(5)按标准方法进行马歇尔试验,由试验实测稳定度乘以试件高度修正系数K(表格参数此处略)得到芯样试件的稳定度。其余内容与标准马歇尔试验方法相同。
七、沥青混合料车辙试验
1.试验目的与适用范围
用于测定沥青混合料的高温抗车辙能力,供沥青混合料配合比设计的高温稳定性检验使用。在规定温度下(通常60℃),用板块试件(通常尺寸为300mm×300mm×50mm),以轮压0.7MPa的实心橡胶轮胎在其上往复碾压行走,测定试件在变形稳定期时,每增加1mm变形需碾压行走的次数,作为车辙试验结果,称为动稳定度,以次/mm表示。
2.试验仪器与材料
(1)车辙试验机:示意图如图6-8所示,主要由下列部分组成。
①试件台;
②试验轮:行走距离为230mm±10mm,往返碾压速度为42次/min±1次/min(21次往返/min)。
③加载装置:试验轮与试件的接触压强在60℃时为0.7MPa±0.05MPa,施加总荷重为78Kg左右,根据需要可以调整。
④试模;⑤变形测量装置;⑥温度检测装置:精密度为0.5℃。
(2)恒温室:保持温度60℃±1℃(试件内部温度为60℃±0.5℃);
(3)台秤:称量15Kg,感量不大于5g;
3.试验方法与步骤
(1)准备工作
①在60℃下,试验轮的接地压强为0.7MPa±0.05MPa。
②试件成型后,连同试模一起在常温条件下放置的时间不得少于12h。对于聚合物改性沥青混合料试件,放置时间以48h为宜,使聚合物改性沥青充分固化后再进行车辙试验,但在室温中放置时间不得长于一周。
(2)试验过程
①将试件连同试模一起,置于已达到试验温度(60℃±1℃)的恒温室中,保温不少于5h,也不得多于12h。在试件的试验轮不行走的部位上,粘贴一个热电隅温度计,以检测试付温度。
②将试件连同试模移置于轮辙试验机的试验台上,试验轮在试件的中央部位,其行走方向须与试件碾压或行车方向一致。开动车辙变形自动记录仪,然后启动试验机,使试验轮往返行走,时间约1h,或最大变形达到25mm时为止。试验时,记录仪自动记录变形曲线及试件温度。
【2018综合】对于聚合物改性沥青混合料,成型车辙试件后,放置的时间以( )为宜,使聚合物改性沥青充分国化后方可进行车辙试验,室温放置时间不得长于( C )。
A.24h;1周 B.24h;2周C.48h;1周 D.48h;2周
5.试验报告
同一沥青混合料或同一路段的路面,至少平行试验3个试件,当3个试件动稳定度变异系数小于20%时,取其平均值作为试验结果。变异系数大于20%时,应分析原因,并追加试验。
如计算动稳定度值大于6000次/mm时,记作:>6000次/mm。
试验报告应注明试验温度、试验轮接地压强、试件密度、空隙率及试件制作方法等。
【2019助理】 对于沥青混合料的车辙试验,下列说法正确的有( ACD )。
A.其结果可用于评价沥青混合料的高温稳定性
B.恒温室和试件内部温度应保持在60℃±1℃
C.试验报告应注明试验温度,试验轮接地压强、试件密度、空隙率及试件制作方法等
D.公称最大粒径大于或等于26.5mm的混合料试件厚度比公称最大粒径小于26.5mm的混合料试件厚度要厚
【2020师】某试验室从拌和楼取木质素纤维、SBS改性沥青及SMA-16沥青混合料进行相关试验该SMA-16沥青混合料车辙试验,4个平行试件的动稳定度测定值分别为2872次/mm,3190次/mm, 3310次/mm和2276次/mm,其平均值为2912次/mm,变异系数为15.9%,则该混合料车辙试验结果评价正确的是( B )。
A. 该SMA-16 车辙试验结果为2900次/mm
B. 该SMA-16车辙试验结果为2912次/mm
C. 该SMA-16车辙试验测定值误差偏大,试验结果为无效,需要重新进行试验
D. 该SMA-16年强试验测定值误差偏大,试验结果为无效,需要分析原因,追加试验
【例题】对某AC-20沥青混混合料进行车辙试验、已知3个试件的车辙试验数据如下,试计算该试件的动稳定度DS。C1和C2均取1.0。
①代公式,求3个值;②求均值,变异系数,与20%比较;
八、沥青与矿料黏附性试验
1.试验目的与适用范围
用于测定沥青与矿料黏附性,掌握集料的抗水剥离能力,以间接评价沥青混合料水稳定性。根据沥青混合料中矿料的最大粒径,
对于大于13.2mm的集料选用水煮法;小于或等于13.2mm的集料用水浸法;
对同一种原料既有大于又有小于13.2mm不同粒径的集料时,取大于13.2mm的水煮法试验结果为准;对细粒式沥青混合料以水浸法试验结果为准。
2.试验仪器与材料
(1)天平:称量500g,感量不大于0.01g。 (2)恒温水槽:控温在80℃±1℃。
(3)拌和用小型容器:5L。(4)烧杯:100mL。 (5)标准筛:9.5mm、13.2mm、19mm各一个。(6)烘箱:能够自动调温控温。(7)电炉。(8)试验架:用于悬挂试样。
(9)其他:细线、玻璃板、搪瓷盘、拌和沪、石棉网、纱布、手套等。
3.试验方法与步骤
1)试验方法一:水煮法(粒径大于13.2mm的粗集料)
(1)将集料过13.2mm、19mm的筛,取存留在13.2mm筛上的颗粒5个,要求试样表面规整、接近立方体。用水洗净,在105℃的烘箱中烘干。用细线将试样集料颗粒逐个系牢,继续放入105℃的烘箱中加热待用。
(2)石油沥青加热至130~150℃,将集料试样浸入沥青45s,使沥青全部裹覆在集料表面,取出并悬挂在试验架上,在室温下冷却15min。
(3)将盛水的大烧杯放置在有石棉网的电炉上加热煮沸,在水微沸的状态下(避免有沸腾的气泡出现)将裹覆沥青的集料试样通过细绳悬挂于水中。保持微沸状态浸煮3min。
(4)浸煮结束后,将集料从水中取出,观察集料颗粒表面沥青膜的剥落程度,评定黏附等级。
(5)同样试样平行试验5个颗粒,并由两名以上经验丰富的试验人员分别评定后,取平均等级作为试验结果。
试验操作的难点在于黏附等级的正确判断;
通常,公路工程中要求沥青与集料的黏附等级在4级以上。但不能仅以黏附等级作为判定沥青混合料水稳性好坏的唯一依据,不能以黏附等级代替沥青混合料水稳性试验操作。
2)试验方法二:水浸法(粒径小于13.2mm的集料)
(1)集料过13.2mm、9.5mm的筛,取粒径9.5-13.2mm形状规则的集料200g,洗净并在105℃的烘箱中烘干备用。
(2)以标准方法取沥青试样放入烧杯中,加热至要求的拌和温度。
(3)按四分法称取备用试样颗粒100g置搪瓷盘上,连同搪瓷盘一起放入已升温至沥青拌和温度以上5℃的烘箱中持续加热1h。
(4)按每100g矿料加入沥青5.5g±0.2g的比例称取沥青,准确至0.1g,放入小型拌和容器中,放入同一烘箱中加热15min。
(5)从烘箱中取出拌和容器,将搪瓷盘中的集料倒入拌和容器的沥青中,立即用金属铲均匀拌和1~1.5min,使集料完全被沥青膜裹覆。
拌和完成后立即将裹有沥青的集料取20个,用小铲移至玻璃板上摊开,并在室温下冷却1h。
(6)将放有集料试样的玻璃板浸入水温80℃±1℃的恒温水槽中,保持30min,并将剥离及浮于水面的沥青,用纸片捞出。
(7)由水中小心取出玻璃板,浸入水槽的冷水中,观察沥青薄膜的剥落情况。由两名以上的经验丰富的试验人员分别目测,评定剥离面积的百分率,评定后取平均值表示。并评价沥青与集料的黏附等级。
【2024助理判断】在进行沥青与粗集料的黏附性试验时,同一试样应平行试验5个集料颗粒,并由一名经验丰富的试验人员进行评定,取5个集料的平均等级作为试验结果。(错误)
【2024助理多选】评价沥青与粗集料的黏附性试验方法有( A、D )。
A.水浸法 B.水泡法 C.水封法 D.水煮法
【2024检师判断】用水煮法评价沥青与粗集料的黏附性时,先将集料过13.2mm和16mm标准筛,取粒径13.2mm~16mm形状接近立方体的规则集料5颗,用洁净水洗净备用。(错误)
九、沥青混合料冻融劈裂试验
1.试验目的与适用范围
通过冻融循环,测定沥青混合料在受到水损害前后劈裂破坏的强度比,
以评价沥青混合料水稳定性(不能用于针对低温性能优劣的评价)。试验用试件为圆柱形马歇尔试件,击实次数为双面各50次,集料最大粒径不超过26.5mm。
2.试验仪器与材料
(1)马歇尔试验机:同马歇尔稳定度试验。
(2)恒温冰箱:控温-18℃
(3)恒温水箱:温度范围满足试验要求,控制温度准确至±0.5℃。
(4)劈裂试验夹具。
(5)其他:塑料袋、卡尺、天平等。
3.试验方法与步骤
成型试件,尺寸为直径101.6mm、高63.5mm±1.3mm。成型两组,每组不少于4个。将成型好的试件随机分组。
第一组试件置于平台上,在室温下保存待用。泡水(25℃±0.5℃/2h)→劈裂试验
第二组按如下程序进行操作:
真空饱水(15min)→常压浸水(0.5h)→冰冻(-18℃±2℃/16h)→热水融化(60℃±0.5℃/24h)→泡水(25℃±0.5℃/2h)→劈裂试验
(1)将马歇尔试件浸入水中,进行真空饱水操作15min,要求真空度97.3-98.7kPa (730~740mmHg);随后恢复常压,并在水中浸泡0.5h。
(2)取出试件,放入塑料袋中,在袋中加入10mL的水,扎紧袋口,放入恒温冰箱,冷冻温度为-18℃±2℃保持16h±1h。
(3)从袋中取出试件,立即放入已保温为60℃±0.5℃的恒温水箱中,撤去塑料袋,时间不少于24h。
将两组试件全部浸入25℃±0.5℃的恒温水箱中浸泡2h,各试件之间留出10mm以上的间距。随后以50mm/min速率用劈裂试验夹具,分别对两组试件进行劈裂试验操作,得到各组试件最大劈裂荷载。
4.试验结果计算【未考察】
按下式计算各组每个试件的劈裂抗拉强度。
按规定方法,计算出每一组劈裂抗拉强度,并按下式计算冻融劈裂抗拉强度比。
【2022检师多选】关于沥青混合料冻融劈裂试验的表述不正确的有( AD )。
A.试验主要评价沥青混合料的低温性能
B.试验采用马歇尔击实法成型的圆柱体试件,击实次数为双面各50次
C.试验成型不少于8个试件,分成2组,每组不少于4个试件
D.2组试件,最终都在60℃恒温水槽中保温不少于2h,测定劈裂强度
【2021助理】在进行沥青混合料冻融劈裂试验时,应成型不小于8个试件,按照空隙率分为2组,每组不少于4个试件,测定2组试件的劈裂强度,取两组强度的比值作为试验结果。(错误)
【2020助理】沥青混合料冻融劈裂试验采用马歇尔击实法成型圆柱体试件,击实次数为双面各50次,试验温度为60℃。【答案】错误
十、沥青混合料沥青含量试验
1.试验方法一:离心分离法
1)试验目的与适用范围
可用于热拌热铺沥青混合料路面施工时的沥青用量检测,以评定拌和厂产品质量,也适用于旧路调查时检测沥青混合料的沥青用量,用此法抽提的沥青溶液可用于回收沥青,以评定沥青的老化程度。相应的检测内容有若干种不同的方法,实际工作中可根据试验条件,选择适用的方法操作。
2)试验仪器与材料
(1)离心抽提仪。
【试验原理:溶解沥青→离心分离溶液,根据集料质量求沥青质量】
3)试验方法与步骤
(1)准备工作
①以规定的方法在拌和厂从运料卡车采取沥青混合料试样,放在金属盘中适当拌和,待温度稍下降后至100℃以下时,用大烧杯取混合料试样质量1000~1500g(粗粒式沥青混合料用高限,细粒式用低限,中粒式用中限),准确至0.1g。
②如果试样是路上用钻机法或切割法取得的,应用电风扇吹风使其完全干燥,置微波炉或烘箱中适当加热后成松散状态取样,但不得用锤击以防集料破碎。
(2)操作步骤
①向装有试样的烧杯中注入三氯乙烯溶剂,将其浸没,浸泡30min,用玻璃棒搅动,使沥青充分溶解。这一过程也可直接在离心分离器中进行。
②将混合料及溶液倒入离心分离器,用少量溶剂将烧杯及玻璃棒上的黏附物全部洗入分离容器中。
③称取洁净的圆环形滤纸质量,准确至0.01g。滤纸不宜多次反复使用。
④将滤纸垫在分离器边缘上,加盖紧固,在分离器出口处放上回收瓶,上口应注意密封,防止流出液成雾状散失。
⑤开动离心机,转速逐渐增至3000r/min,沥青溶液通过排出口注入回收瓶中,待流出停止后停机。
⑥从上盖的孔中加入新溶剂,数量大体相同,稍停3~5min后,重复上述操作,如此数次直至流出的抽提液成清澈的淡黄色为止。
⑦卸下上盖,取下圆环形滤纸,在通风橱或室内空气中蒸发干燥,然后放入105℃±5℃的烘箱中干燥,称取质量,其增重部分(m2)为矿粉的一部分。
⑧将容器中的集料仔细取出,在通风橱或室内空气中蒸发后放入105℃±5℃烘箱中烘干(一般需4h),然后放入大干燥器中冷却至室温,称取集料质量(m1)。
⑨用压力过滤器过滤回收瓶中的沥青溶液,由滤纸的增重m3,得出泄漏入滤液中矿粉,如无压力过滤器时,也可用燃烧法测定。
⑩用燃烧法测定抽提液中矿粉质量的步骤如下:
a.将回收瓶中的抽提液倒入量筒中,准确定量至mL(Va)。
b.充分搅匀抽提液,取出10mL(Vb)放入坩埚中,在热浴上适当加热使溶液试样变成暗黑色后,置高温炉(500~600℃)中烧成残渣,取出坩埚冷却。
c.向坩埚中按每1g残渣5mL的用量比例,注入碳酸铵饱和溶液,静置1h,放入105℃±5℃烘箱中干燥。
d.取出放在干燥器中冷却,称取残渣质量(m4),准确至1mg。
离心分离法测定沥青混合料的沥青含量时,应考虑泄漏入抽提液中矿粉的含量;如果忽略该部分质量,测得的结果较真实值( A )。
A.偏大 B.偏小 C.相同 D.说不定
2.试验方法二:燃烧炉法
1)试验目的与适用范围
原理:高温将沥青混合料中的沥青燃烧分解为气体,再通过相应矿料的质量修正,测出混合料中的沥青含量。同时也可对燃烧后的沥青混合料矿料组成进行筛分试验,以把握沥青混合料级配状态。
说明:沥青混合料燃烧后沥青会损失殆尽。理想状态下:损失量/混合料=沥青用量(%),但是 ,矿料也会有燃烧损失!
用已知沥青含量的混合料去标定Cf=[损失量/混合料]-[沥青用量(%)]
再取一个现场的未知沥青含量的试样,做燃烧试验![沥青用量(%)]=[损失量/混合料]-Cf
2)试验仪器与材料
(1)燃烧炉(2)称量装置;
(3)试样篮:由网孔板做成,通常网孔最大尺寸为2.36mm,最小为0.6mm;
3)试验方法与步骤
(1)准备试样
无论是拌合场取得或钻孔、切割取得试样,都不得锤击分散,防止集料破碎。
(2)标定
对每一种沥青混合料都必须进行标定,以确定沥青含量的修正系数和筛分级配的修正系数。
⑫当沥青用量修正系数Cf小于0.5%时,则沥青用量修正系数标定完成。
如大于0.5%,说明538℃燃烧温度偏髙,可能有更多的不属于沥青的物质被烧掉,要降低温度进行操作。
设定482℃±5℃重新标定,得到482℃的修正系数Cf。
如果前后差值在0.1%以内,则取538℃的修正系数Cf;
如果前后差值大于0.1%,则以后者为最终修正系数Cf。
(3)试样测定
⑦按照标定步骤的方法进行燃烧,连续3min试样质量每分钟损失率小于0.01%时结束,
燃烧炉控制程序自动计算试样损失质量m4,准确至0.1g。
⑧按照式(6-49)计算修正后的沥青用量P,准确至0.01%,此值也可由燃烧炉控制程序自动计算。
(4)结果精度
沥青用量重复性试验允许误差为0.11%,再现性试验允许误差为0.17%。
同一沥青混合料试样至少平行测定两次,取平均值作为试验结果。报告内容应包括燃烧炉类型、试验温度、沥青用量的修正系数、试验前后试样质量和测定的沥青用量试验结果,并将标定和测定时的试验结果打印并附到报告中。当需要进行筛分试验时,还应包括混合料的筛分结果。
【2017助理】沥青混合料在规定温度下燃烧产生的损失量就是沥青混合料中的沥青含量。×
【2023助理】采用燃烧炉法测定AC-13沥青混合料的沥青含量及级配筛分时,下列描述正确的是( D )。
A.通常情况下网孔的尺寸最大为2.36mm,最小为1.18mm
B.对于路面上钻取的芯样,应用风扇将其吹干,通过加热并辅以锤击处理成干燥状态
C.对每一种沥青混合料都必须进行标定,且仅需要确定沥青用量的修正系数
D.如果482℃与538℃得到的沥青用量的修正系数差值在0.1%以内,则以538℃的沥青用量的修正系数作为最终的修正系数
【2020师】沥青混合料中沥青含量试验,可以采用离心分离法和燃烧炉法。离心分离法可以直接得出试验结果,但是操作复杂、溶剂会影响环境;燃烧炉法效率高、但事前必须标定。
【答案】正确
【2021检师判断】在沥青路面施工中,为测定沥青混合料的沥青含量,可以采用燃烧炉法或离心分离法,在实际工程中宜将两种方法结合起来应用。(正确)
十一、沥青混合料的矿料级配检验方法
1.试验目的与适用范围
用于测定沥青路面施工过程中沥青混合料的矿料级配,供评定沥青路面的施工质量时使用。
2.试验仪器与材料
(1)标准筛:在尺寸为53.0mm,37.5mm,31.5mm、26.5mm、19.0mm、16.0mm、13.2mm、9.5mm、4.75mm、2.36mm、1.18mm、0.6mm、0.3mm,0,15mm、0.075mm的标准筛系列中,根据沥青混合料级配选用相应的筛号,必须有密封圈、盖和底。
(2)天平:感量不大于0.1g。
(3)摇筛。
(4)烘箱:装有温度自动控制器。
(5)其他:样品盘、毛刷等。
3.试验方法与步骤
⑴试验准备工作
①按要求方法从拌和厂选取代表性样品。将分离沥青后的全部矿质混合料放入样品盘中置温度105℃±5℃烘干,并冷却至室温。
②按沥青混合料矿料级配设计要求,选用全部或部分需要筛孔的标准筛,迸行施工质量检验时,至少应包括0.075mm、2.36mm、4.75mm及集料公称最大粒径等5个筛孔,按大小顺序排列成套筛。
(2)操作步骤
①将抽提后的全部矿料试样称量,准确至0.1g。
②将标准筛带筛底置于摇筛机上,并将矿质混合料置于筛内,盖好筛盖后,扣紧摇筛机,开动摇筛机筛分10min。取下套筛后,按筛孔大小顺序,在一清洁的浅盘上,再逐个进行手筛,手筛时可用手轻轻拍击筛框并经常地转动筛子,直至每分钟筛出量不超过筛上试样质量的0.1%时为止,但不允许用手将颗粒塞过筛孔,筛下的颗粒并入下一号筛,并和下一号筛中试样一起过筛。矿料的筛分方法,尤其是对最下面的0.075mm筛,采用水筛法,或者对同一种混合料,适当进行几次干筛与湿筛的对比试验后,对0.075mm通过率进行适当的换算或修正。
③称量各筛上筛余颗粒的质量,准确至0.1g。并将沾在滤纸、棉花上的矿粉及抽提液中的矿粉计入矿料中通过0.075mm的矿粉含量中。所有各筛的分计筛余量和底盘中剩余质量的总和与筛分前试样总质量相比,相差不得超过总质量的1%。
4.试验结果计算及要求
(1)筛分结果按照第三章的式(3-6)~式(3-8)分别计算矿料的分计筛余百分率、累计筛余百分率和通过百分率等内容。
(2)以筛孔尺寸为横坐标,各个筛孔的通过百分率为纵坐标,绘制矿料组成级配曲线,评定该试样的颗粒组成。
(3)同一混合料至少取两个试样平行筛分试验两次,取平均值作为每号筛上的筛余量的试验结果,报告矿料级配通过百分率及级配曲线。
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