(圖:石油瀝青針入度試驗(yàn)檢測(cè)的重要性及其影響因素分析)
石油瀝青是以石油為原材料通過(guò)多項(xiàng)工藝提煉加工而成的,在通常情況下呈現(xiàn)褐色或黑褐色的粘稠液體、半固體或固體,其具備較強(qiáng)的防水性與粘結(jié)性,因此在道路建設(shè)中被作為常用材料。瀝青混凝土路面的使用年限以及質(zhì)量都與瀝青的品質(zhì)有著極大的關(guān)系。在對(duì)瀝青材料選擇的時(shí)候,需要充分考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蛞约肮こ桃髽?biāo)準(zhǔn)、工程部位等等來(lái)確定瀝青的型號(hào)與品牌。優(yōu)質(zhì)的瀝青材料一方面能夠降低路面的疲勞,避免低溫出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題,而且還能夠提升路面的負(fù)載能力。
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針入度是瀝青的主要質(zhì)量指標(biāo)之一,是表示瀝青軟硬程度和稠度、抵抗剪切破壞的能力,反映在一定條件下瀝青的相對(duì)黏度的指標(biāo)。而為了保證瀝青材料更好的服務(wù)于各類(lèi)工程施工,在各類(lèi)工程前期施工時(shí)普遍重視瀝青針入度指標(biāo)的檢查。為了保證瀝青針入度試驗(yàn)?zāi)軌蚋訙?zhǔn)確的反映道路石油瀝青溫度敏感性,影響道路石油瀝青針入度試驗(yàn)結(jié)果的因素必須得到重視。只有嚴(yán)格控制試驗(yàn)條件,才能準(zhǔn)確保證結(jié)果的準(zhǔn)確性。
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一、瀝青針入度試驗(yàn)方法
按照J(rèn)TG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》進(jìn)行試驗(yàn),采用標(biāo)準(zhǔn)溫度(25℃)下,按規(guī)程要求準(zhǔn)備試樣,在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件養(yǎng)護(hù)后,以標(biāo)準(zhǔn)針在一定荷載、溫度、時(shí)間內(nèi)垂直穿入瀝青試樣的深度表示,試驗(yàn)讀數(shù),準(zhǔn)確至0.1mm,同一試樣平行試驗(yàn)至少3 次。標(biāo)準(zhǔn)針,針連桿與附加砝碼的總質(zhì)量為100.00 g土0.05 g,溫度為(25.0±0.1)℃,時(shí)間為5s(除非另行規(guī)定)。
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準(zhǔn)備工作:
將按規(guī)定的方法加熱的瀝青試樣一次灌入盛樣皿中,試樣深度應(yīng)超過(guò)預(yù)計(jì)針入度值10mm,并蓋上盛樣皿,以防落入灰塵。盛有試樣的盛樣皿在15~30℃室溫中冷卻 不少于1.5小時(shí)(小盛樣皿),2小時(shí)(大盛樣皿)或3小時(shí)(特殊盛樣皿),后移入保持規(guī)定試驗(yàn)溫度±0.1℃的恒溫水槽中不少于1.5小時(shí)(小盛樣皿),2小時(shí)(大盛樣皿)或3小時(shí)(特殊盛樣皿)。
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調(diào)整針入度儀使之水平,檢查針連桿和導(dǎo)軌,以確定無(wú)水和其它外來(lái)物,無(wú)明顯摩擦。用三氯乙烯或其他溶劑清洗標(biāo)準(zhǔn)針,并擦干。將標(biāo)準(zhǔn)針插入針連桿,用螺釘固緊。按試驗(yàn)條件加上附加法碼。
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具體試驗(yàn)步驟:
取出達(dá)到恒溫的盛樣皿,并移入水溫控制在試驗(yàn)溫度±0.1℃(可用恒溫水槽中的水)的平底玻璃皿中的三腳支架上,試樣表面以上的水層深度不小于10mm。
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將盛有試樣的平底玻璃皿置于針入度儀的平臺(tái)上。慢慢放下針連桿,用適當(dāng)位置的反光鏡或燈光反射觀察,使針尖恰好與試樣表面接觸,將位移計(jì)或刻度盤(pán)指針復(fù)位為零。
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開(kāi)始試驗(yàn),按下釋放鍵,這時(shí)計(jì)時(shí)與標(biāo)準(zhǔn)針落下貫入試樣同時(shí)開(kāi)始,至5s時(shí)自動(dòng)停止。
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讀取位移計(jì)或刻度盤(pán)指針的讀數(shù),準(zhǔn)確至0.1mm。
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同一試樣平行試驗(yàn)至少3次,各測(cè)試點(diǎn)之間及與盛樣皿邊緣的距離不應(yīng)小于10mm。每次試驗(yàn)后應(yīng)將盛有盛樣皿的平底玻璃皿放入恒溫水槽,使平底玻璃皿中水溫保持試驗(yàn)溫度。每次試驗(yàn)應(yīng)換一根干凈標(biāo)準(zhǔn)針或?qū)?biāo)準(zhǔn)針取下蘸有三氯乙烯溶劑的棉花或布揩凈,再用干棉花或布擦干。
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測(cè)定針入度大于200的瀝青試樣時(shí),至少用3支標(biāo)準(zhǔn)針,每次試驗(yàn)后將針留在試樣中,直至3次平行試驗(yàn)完成后,才能將標(biāo)準(zhǔn)針取出。
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根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)中的公式計(jì)算針入度指數(shù),同一試樣3次平行試驗(yàn)結(jié)果的最大值和最小值之差在下列允許誤差范圍內(nèi)時(shí),計(jì)算3次試驗(yàn)結(jié)果的平均值,取整數(shù)作為針入度試驗(yàn)結(jié)果,以0.1mm計(jì)。
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二、影響針入度試驗(yàn)結(jié)果的因素
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1、采樣的影響
樣品的代表性。應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行瀝青取樣法,規(guī)程明確規(guī)定了不同情況下瀝青的取樣方法和取樣數(shù)量以及盛樣器是否干凈、干燥,一定要注意取樣的方法,需加熱的瀝青試樣必須存放在密封帶蓋的金屬容器中,并將盛樣器加蓋、密封好并擦拭干凈后,在盛樣器上(不得在蓋上)標(biāo)出識(shí)別標(biāo)記,如試樣來(lái)源、品種、取樣日期、地點(diǎn)及取樣人。
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2、樣品處理的影響
加熱時(shí)間及次數(shù):在試驗(yàn)前,必須將瀝青加熱溶解、脫水、過(guò)篩后才能成型,而瀝青在加熱過(guò)程中由于輕組成分揮發(fā),使瀝青的性質(zhì)發(fā)生變化,加熱次數(shù)越多,溫度越高,影響越大。規(guī)范要求瀝青加熱和脫水要使用烘箱。在烘箱中的加熱時(shí)間應(yīng)控制在1h以?xún)?nèi),如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致瀝青老化,使針入度偏低。瀝青冷卻后,反復(fù)加熱次數(shù)不能超過(guò)兩次,否則同樣會(huì)使瀝青老化,影響測(cè)定結(jié)果。
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3、養(yǎng)護(hù)
嚴(yán)格控制試驗(yàn)室的試驗(yàn)條件是測(cè)試結(jié)果正確的保證和前提。隨著養(yǎng)護(hù)溫度的升高,瀝青針入度值增大。而養(yǎng)護(hù)時(shí)間上,是在其它條件相同的情況下,當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí),對(duì)養(yǎng)護(hù)實(shí)際時(shí)間未達(dá)到規(guī)范要求,會(huì)使樣品內(nèi)部實(shí)際溫度可能偏低,從而使針入度值偏小,影響檢測(cè)結(jié)果。因此在養(yǎng)護(hù)過(guò)程中嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)溫度和時(shí)間進(jìn)行。
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4、試驗(yàn)操作
每次試驗(yàn)前將盛樣皿和平底玻璃皿放入恒溫水槽,使平底玻璃皿中水溫保持試驗(yàn)溫度。在其它條件不變時(shí),試驗(yàn)溫度隨環(huán)境溫度而變,即如果環(huán)境溫度低,試驗(yàn)外界環(huán)境的溫度的變化,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超規(guī)范要求的試驗(yàn)溫度±0.1℃的要求,如果操作不熟練,速度慢,在一次試驗(yàn)后,盛樣皿和平底玻璃皿中的水溫變化有可能會(huì)在±0.5℃范圍內(nèi)變化,甚至于更大,因此應(yīng)保持試驗(yàn)時(shí)的水溫。
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標(biāo)準(zhǔn)針與試樣表面的接觸是本試驗(yàn)的一個(gè)難點(diǎn),而且人的因素最大,目前基本采取的方法是觀察標(biāo)準(zhǔn)針在水中的倒影,應(yīng)使針尖恰好與試樣表面接觸,如果針尖未接觸試樣,使針入度值偏大,而如果針尖已刺入樣品,必然會(huì)使針入度值偏小。
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各測(cè)試點(diǎn)之間及與盛樣皿邊緣距離不應(yīng)少于10mm,試針刺入樣品后,會(huì)留下孔洞,說(shuō)明樣品發(fā)生擾動(dòng),試洞周?chē)臑r青被擠密,如果緊靠著針孔做平行試驗(yàn),必然會(huì)影響結(jié)果,而盛樣的皿邊緣受盛樣皿(銅制品)周?chē)拗?,如緊靠邊緣入針,會(huì)使針刺入時(shí)樣品不能達(dá)到360 度的變形,從而影響試驗(yàn)結(jié)果,因此一定要注意測(cè)點(diǎn)之間及測(cè)點(diǎn)與邊緣之間的距離。
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三、結(jié)語(yǔ)
(1)在道路石油瀝青分析中,我們要嚴(yán)格控制采樣的標(biāo)準(zhǔn)性。
(2)在樣品處理的過(guò)程中,要防止有氣泡產(chǎn)生,有氣泡產(chǎn)生時(shí),及時(shí)處理。
(3)應(yīng)嚴(yán)格按照J(rèn)TG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中所規(guī)定的試驗(yàn)溫度,冷卻時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。
(4)嚴(yán)格控制測(cè)定時(shí)的水浴溫度,其微小的變化可能會(huì)對(duì)針入度有較大的影響,建議采用自動(dòng)控溫水浴。
(5)零點(diǎn)的對(duì)針因?yàn)閭€(gè)人的原因而有所不同,可能對(duì)測(cè)定結(jié)果造成一定的影響。
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總的來(lái)說(shuō),針入度是瀝青常規(guī)試驗(yàn)的一重大指標(biāo),它反映了瀝青的粘稠度,對(duì)于研究瀝青的流變學(xué)性質(zhì)有重要的參考價(jià)值。但是在瀝青針入度的試驗(yàn)過(guò)程中,有很多影響因素都會(huì)影響其試驗(yàn)結(jié)果,再加上瀝青針入度試驗(yàn)對(duì)精確度要求很高,因此在瀝青針入度的常規(guī)試驗(yàn)中需要嚴(yán)格把握各種條件,必須在規(guī)范的操作下毫無(wú)差錯(cuò)地精確操作,才能得出最準(zhǔn)確的試驗(yàn)結(jié)果。
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