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对沥青针入度试验方法的研究

导读:沥青材料较好服务于各类工程施工,沥青的针入度指标检查向来受到业界重视,基于此,本文简单介绍了沥青针入度的基本试验方法,并深入探讨了沥青针入度试验影响因素,希望由此


返回列表 来源:未知 发布日期:2019-09-05 14:45【
前 言

道路石油沥青指的是用于公路建设的石油沥青,其粘附性、高温稳定性、低温抗裂性、弹性恢复率、抗水害及耐久性均较为优秀,这使得道路石油沥青广泛应用于我国各级公路建设,而为了保证沥青针入度试验能够更加准确的反映道路石油沥青温度敏感性,影响道路石油沥青针入度试验结果的因素必须得到重视。

1 沥青针入度的基本试验方法

沥青针入度的试验需应用针入度仪,基本流程可概括为: “试验环境控制→自校针入度试针→校准针与连杆→针对性应用针入度仪”。

1.1 前期准备

具体准备如下:①试验环境控制。沥青针入度试验环境一般需要将温度控制在 15℃~30℃区间,同时避免人员频繁进出。需要在恒温水浴中静置试样,且保证水浴可循环,同时需使用精度为 0.1℃的温度计进行水温的测量。②自校针入度试针。需将试针质量控制在±0.05g 区间,并做好检测合格试针的记录与编号。具体使用时需进行试针重量的复核,针与连杆的合重需要同时得到重视。每次针入试验后,试针需使用蘸取三氯乙烯的棉球进行处理,处理过程需避免三氯乙烯滴入试样表面。③针与连杆的校准。需准确控制针及连杆质量,必要时的调整可通过增减连杆空心内填充物实现,试针的针入度仪固定需避免采用侧面螺丝拴紧的方式,否则试针的垂直下落可能受到影响,试验结果也会因此出现较大偏差。

1.2 具体试验

试验室中针入度仪存在两种针入方式,具体试验要点如下:
①方式一。连杆顶端以读数游标轻轻接触,待读数归零后按下按钮,以此放下针与连杆,连杆自动停止后(一般为 5s),手动滑下游标,与连杆顶端再次轻触,最终完成数显读数的读取。这种试验方法的开展需重点控制连杆顶端接触与游标滑下时的接触力道,并避免出现用力向下推情况。
②方式二。针与连杆下落,通过位移传感器实现数据的自动读取,这种方法需保证位移传感器的感应范围能够满足试验需要,因此需做好试针与试样表面轻触的调整,否则很容易出现显示失常或结果偏差问题。
③其他要点。为保证试验质量,还需保证同一试样平行试验至少三次,且各试点间及与盛样皿边缘的距离不小于 10mm,试验精度受到的标准针更换、清理及时性影响同样需要得到重视。

2 影响道路石油沥青针入度试验结果的因素

2.1 试验温度影响

道路石油沥青属于依温性材料,这使得针入度试验温度选择直接影响道路石油沥青的流变性质,这也使得不同试验温度范围内的不同沥青材料流变性变化是否存在一致性长期受到学界关注,如何确定最佳道路石油沥青针入度试验温度也因此成为热点研究课题。因此本文选择了 4种试验用道路石油沥青(A、B、C、D),表 1 展示了 4 种沥青的简单性质,展示了不同道路石油沥青在不同试验温度下计算出的 PI 值,
计算得出的 PI 值线性回归系数均不小于 0.997,具体计算采用了《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011)记载的公式计算法。
可得出如下结论:
①不同来源沥青试样的 PI 值随试验温度变化规律存在显著差异,这是由于不同沥青试验的具体材料构成存在差异,PI 值因此受到了直接影响。
②测试点个数越少,计算出 PI 值的误差越大,计算出 PI 间的最大相对误差也会因此大幅提升,在保证线性回归系数 R 不小于 0.997 的前提下,试验点数的增多可保证计算得出的PI 值不断趋近唯一值。
③虽然《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20-2011) 要求沥青针入度试验温度一般以 25℃为准,但结合试验,本文建议不同标号的道路石油沥青在针入度检测中更具针对性的选择试验温度,以此消除试验误差对检测结果的影响。


2.2 试验精密度影响

除试验温度外,试验精密度同样会直接影响 PI 检测结果,这种影响主要源于重复性允许偏差、再现性允许偏差。为明确重复性允许偏差影响,本文围绕试验温度为 15℃、25℃、30℃,测试的针入度值为 23、70、120(10 -1 mm)的一组数据展开,结合试验方法中的重复性允许偏差,可得到三个不同的针入度数据,即方法重复性可接受最小值、最大值以及试验测试值,可以发现,在试验方法允许波动范围内,虽然其线性回归系数 R 均不小于 0.997,但计算出的PI 间的最大误差高达 59.5%。采用同一组数据,结合试验方法中的再现性允许偏差,可得出针入度再现性偏差对 PI 值的影响,由此可直观了解再现性偏差对 PI 计算误差的影响。

3 结 论

综上所述,沥青针入度试验方法具备较为广阔的应用空间,在此基础上,本文涉及的道路石油沥青针入度试验方法、影响针入度试验结果的因素分析,则提供了较为明确的针入度试验路径,而为了进一步提高方法的实用性,针入度仪的试验结果比对、不可靠针入度仪的剔除同样需要得到重视。