JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程

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公路工程沥青及沥青混合料试验规程

刘孟良

教授/高级工程师/一级注册结构师

一级注册建造师（房屋建筑、公路桥梁）

湖南交通职业技术学院建筑工程学院 院 长

湖南悍马建设工程有限公司 总 工

手机：136******** QQ: 554012324

市政工程检测技术

一、沥青取样方法

v 目的与适用范围

·适用于在生产厂、储存或交货验收地，为检查产品质量而 采集各种沥青样品

·常规检验的取样数量：

粘稠、固体沥青≥1.5kg；液体沥青≥1L； 沥青乳液≥4L ·非常规检验及沥青混合料性质试验时应根据实际需要确定 v 方法与步骤

1.从贮油罐中取样：

·无搅拌设备：用取样器按液面上、中、下位置分别取规 定数量样品，然后将3个充分混合后再取规定数量试样 ·有搅拌设备：从沥青层的中部取规定数量试样 2.从槽车、罐车、沥青洒布车中取样：

·有取样阀：待流出至少4kg或4L后在取样 ·仅有放样阀：放出全部沥青的一半时再取样 ·从顶盖处取样：用取样品从中部取样

3.在装料或卸料过程中取样：按时间间隔均匀取至少3个规 定数量的样品，然后混匀后再取规定数量的样品

4.从沥青桶中取样：

·沥青桶可加热：全部熔化后，每个桶按罐车的取样方法 取样，然后将所有样品混合均匀

·桶不便加热：将桶高中部凿开取样，样品应在距筒壁5cm 以上的内部凿取

5.固体沥青取样：在表面以下及容器壁内至少5cm处采样， 若能打碎则从中间取，若是软塑状的则可用干净的热刀割

一、沥青取样方法

v 保护与存放

1.应存放在阴凉干净处，注意防止试样被污染

2.盛样器应加盖、密封，外壁擦干净，并标明来源 、品种、

取样日期、地点和取样人等相关信息

3.乳化沥青在冬季应注意采取妥善的防冻措施

4.试样需要加热采取时，应一次取够一批试验所需 的数量，

尽量减少重复加热取样

5.用于仲裁检验的样品，重复加热的次数不得超过 两次

一、沥青取样方法

二、沥青试样准备方法

v 目的与适用范围

1.适用于粘稠道路石油沥青、煤沥青等需要加热后才能进行 试验的沥青试样，准备好的样可立即进行各项试验

2.也适用于在试验室按比例制备乳液试样（略） v 热沥青试样制备

1.沥青试样脱水

·当试样中无水时：烘箱温度控制在软化点以上90℃，通常 为135℃左右，不得直接采用明火加热

·当试样中有水分时：先在80℃左右的烘箱中烘至全部熔化 ，

然后在100℃以下可控温的砂浴、油锅、加热套上脱水至 无泡沫为止，时间不得超过30min,并用玻璃棒搅拌防止局 部过热，最后加热到软化点以上100℃（煤沥青50℃）

2.将加热好的试样过0.6mm的滤筛，不等冷却立即一次灌入 各项试验的模具中 v 注意事项

1.石油沥青在制样前不允许直接加热熔化，必须用烘箱加热 熔化，否则会影响沥青本身性能（如：针入度减小、延度 变小等）

2.脱水时，不得已采用明火时，必须加放石棉网隔热

3.脱水时观察水分是否脱干净的标准是：试样表面无泡沫

4.灌模过程中若温度下降可放入烘箱中适当加热，反复加热 的次数不得超过2次，以防止沥青老化影响试验结果

5.沥青灌模时，不得反复搅动沥青，避免混进气泡

二、沥青试样准备方法

三、沥青密度及相对密度试验

v 目的与适用范围

·适用于利用比重瓶测定各种沥青材料的密度及相对密度.非 特殊要求，本方法宜在试验温度25℃及15℃下测定沥青密 度与相对密度。 v 比重瓶水值的测定

1.仔细洗净比重瓶，编号、烘干、冷却后称其质量（m 1

） 2.将盛有蒸馏水的烧杯放到规定的恒温水槽中（±0.1℃） ，再将称量过的比重瓶及瓶塞放到烧杯中，一同恒温至少 30min，此时比重瓶内不得有气泡。

3.将瓶塞塞入瓶口，使多余的水由瓶塞上的毛孔挤出，然后 再取出比重瓶，立即擦拭瓶塞顶部一次，迅速擦干瓶外面 的水分，称量瓶+水的质量（m 2 ）

4.试验温度时比重瓶的水值为：m 2 - m 1

v 密度测定步骤

·液体沥青：

1.将试样过0.6mm滤筛后注入比重瓶中至满，再将瓶及瓶塞 移到恒温水槽中保温至少30min，注意不得使水浸入瓶内

2.将瓶塞塞上，使多余试样从毛细孔中挤出，仔细擦掉多余 的试样，然后再从水中取出比重瓶，立即擦干瓶外水分及 试样，称量瓶+试样质量（m 3

），准确至3位小数 ·粘稠沥青：

1.将制备好的试样（沥青的加入温度宜不高于估计软化点以 上100℃（石油沥青或聚合物改性沥青））小心贯入瓶中 约2/3处，在室温下冷却不少于1h后称量瓶+样质量

2.将比重瓶及瓶塞放到已经恒温的蒸馏水烧杯中，恒温至少 30min后，将瓶塞塞紧，擦干瓶塞及瓶外水分，称量瓶+试 样+水的合质量（m 5

），准确至3位小数 三、沥青密度及相对密度试验

恒温水浴

三、沥青密度及相对密度试验 ·固体沥青：

1.吹干或50℃烘干试样，将50~100g试样打碎，取0.6—

2.36mm的粉碎试样至少5g放入比重瓶中，称量瓶+试样质 量（ m 6

） 2.往比重瓶中注入蒸馏水至高出试样1cm，加几滴表面活性 剂，摇动比重瓶，使试样沉入水底，气泡逸出

3.将恒温的蒸馏水注满比重瓶，塞上瓶塞，再一起放到烧杯 中恒温至少30min后，取出比重瓶，擦干瓶盖及瓶外水分 ，

称量称量瓶+试样+水的合质量（m 7

），准确至3位小数 v 结果处理（略） 参照规范

v 精密度及允许差

计算结果精确至0.001，报告中应注明试验温度

三、沥青密度及相对密度试验

v 注意事项

1.非经注明，测定沥青密度的标准温度为15℃

2.对于液体石油沥青，也可以采用适宜的液体比重计来测定

3.比重瓶的水值一般每年至少测定一次

4.擦拭比重瓶瓶塞顶部多余的水时，只能擦拭一次，即使由 于膨胀瓶塞上有小水滴也不能再擦拭

5.擦拭比重瓶瓶塞顶部多余的沥青试样时，仔细用蘸有三氯 乙烯的棉花擦净挤出的试样，但必须保持孔中充满试样

6.往比重瓶中灌样时，不得带进气泡

7.若在水槽恒温过程中有气泡产生，用细针挑除

8.测抽真空的固体沥青密度时，滴表面活性剂如果效果不好 ，

可将其放到真空干燥箱中抽真空后再滴活性剂排气泡

三、沥青密度及相对密度试验

沥青比重瓶

三、沥青密度及相对密度试验

四、沥青针入度试验

v 目的与适用范围

·适用于测定道路石油沥青、改性沥青、液体石油沥青蒸馏 或乳化沥青蒸发后残留物的针入度，以0.01mm计。 ·标准试验条件：25℃、100g荷重、贯入时间5s v 准备工作

1.按试样制备方法制样，将试样注 入盛样皿中，试样高度应

超过预计针入度值10mm ，冷却， 恒温

2.调平针入度仪，检查针连杆是否 能自由滑动

针入度仪

v 试验步骤

1.取出已恒温的盛样皿，放到同样温度的平底玻璃皿中的三 脚架上，使水面高出试样表面至少10mm

2.调整针尖刚好接触试样表面，调节刻度盘或显示器归零

3.按动按钮，同时开动秒表计时，标准针自由下落贯入试样 ，5s后停压按钮，读取标准针贯入试样的深度值0.5（ 0.1mm）

4.换一根针重复测定，各测点之间及与盛样皿边缘的距离不 应少于10mm

5.测定针入度指数PI时，按同样方法测定不同温度下的针入 度值

四、沥青针入度试验

计算

根据测试结果可按以下方法计算针入度指数、当量软化 点及当量脆点 公式计算法

对不同温度条件下测试的针入度值取对数，令 y =lgP , x = T ，按式（ 1 ）的针入度对数与温度的直线关系，进行 y = a + bx 一元一次方程的直线回归，求取针入度温度指数 A lgPen

。 lgP = K 十 A lgPen

×T ( 1 ) 式中： T ― 不同试验温度，相应温度下的针入度为P ；

K ― 回归方程的常数项 a ? A lgPen ―

为回归方程系数 b 。 按式（ 1 ）回归时必须进行相关性检验，当温度条件为3个 时,直线回归相关系数 R 不得小于 0 . 997 （置信度 95 % ) ， 否则，试验无效。

四、沥青针入度试验

四、沥青针入度试验

四、沥青针入度试验 按式（ 2 ）确定沥青的针入度指数 PI 。

( 2 )

按式（ 3 ）确定沥青的当量软化点 T 800 。

( 3 )

按式（ 4 ）确定沥青的当量脆点 T 1.2 。

( 4 )

按式（ 5 ）计算沥青的塑性温度范围△ T 。

( 5 )

50A

1 500A 20 + - =

PI A

K

A K T - = - =

9031 . 2 800 lg 800 A

K

A K T - = - =

0792 . 0 2 . 1 lg 1.2 2

. 1 800 1.2 T T T - = D 四、沥青针入度试验

v 注意事项

1.针入度试验的关键是标准针的形状及尺寸，所以针入度针 不是生产厂家随便配备的针，必须是符合规范要求尺寸的 针，独立编号、独立包装

2.试样准备时，灌模要注意不得带入气泡，若无法估计针入 度时就灌满，用合适的用具盖住盛样皿，防止落入灰尘

3.调节针与试样面接触时，应利用反光灯在试样表面找到针 的倒影，调整针尖与倒影针尖刚好接触即可

4.针入度大于200时，至少要用三根针测定，并且每次试验 后不能将针拔出，以免破坏试样面

5.测定针入度指数PI 仲裁试验时，应该做5个不同温度条件

四、沥青针入度试验

针入度指数PI

70 # 基质沥青

110

2.041392685 30

针入度指数PI=-1.16 R

2=1.000 63

1.799340549 25 21 1.322219295 15 针入度

LgP 温度 针入度指数PI

y = 0.0479x + 0.603

R 2

= 1

0 0.5

1

1.5

2

2.5

5

10

15

20

25

30

35

五、沥青延度试验

v 目的与适用范围

·适用于测定道路石油沥青、改性沥青.

液体沥青蒸馏残留物或乳化沥青蒸发后残留物的延度 ·通常试验温度：25℃、 15℃ 、10℃ 、5℃

拉伸速度为：5±0.25cm/min (低温：1±0.05cm/min) v 准备工作

1.将拌好的隔离剂涂到侧模内侧表面和底板上，并安装好

2.将制备好的试样仔细自试模一端至另一端往返注入，最后 略高出试模，灌模过程中不得带进气泡

3.室温中冷却不少于1.5h，用热刮刀刮平试样表面，在恒温 水槽中恒温1.5h

4.在延度仪中注水，并恒温至试验温度±0.5℃ v 试验步骤

1.取掉底板和侧模，将端模的孔套在延度仪上的金属柱上

2.开动仪器，注意观察试样的延伸情况

3.试样拉断时，读取拉伸的长度（以厘米表示） v 结果处理：同一试样，每次平行3个

·如果3个结果均大于100cm ，则试验结果记作“>100cm” ·特殊需要可以分别记录实测值

·如果3个结果中有一个以上的值小于100cm 时，若max 或min 与平均值之差满足重复性误差要求，则取平均值的整数为 试验结果，若大于100cm ，则试验结果记作“>100cm” ·若max 或min 与平均值之差不满足重复性误差要求，应重做

五、沥青延度试验

v 精密度或允许差

试验结果<100cm是，重复性误差为平均值的20%；复现性 误差为平均值的30% v 注意事项

1.在八字模上刷隔离剂时，要注意只能在两个侧模内侧表面 和底板上涂，不能涂到两个端模上

2.灌模时应将试样徐徐从试模的一端灌入到另一端，来回灌

3.在试验温度下恒温后，刮模时应该从中间向两边刮，并且 尽量是一次性刮平，否则反复刮模试样温度会变化，无法 保证试样面在试验温度时和试模齐平

4.开始拉伸后，水温应始终保持在试验温度范围内，仪器不 得有振动，水面不得有晃动

五、沥青延度试验

五、沥青延度试验 延度仪

延度试模

弹性恢复试模

试模：黄铜制，由两个端模和两个侧模组成，其形状及尺 寸如图 2 。试模内侧表面粗糙度 Ra 0.2 μm ，当装配完 好后可浇铸成表 1 尺寸的试样。

五、沥青延度试验

六、沥青软化点试验

v 目的与适用范围

适用于测定道路石油沥青、煤沥青的软化点，也适用于测定 液体石油沥青蒸馏或乳化沥青破乳蒸发后的残留物的软化点 v 准备工作

1.将制备好的试样徐徐灌入试样环中至略高出环面

2.在室温冷却30min 后，用热刮刀刮除多余的试样 ，使试样 与环面齐平 v 试验步骤

软化点在80℃以下时

1.将试样、金属支架、钢球、定位环等置于5 ±0.5℃的恒 温水槽中至少15min

2.在烧杯中注入5℃的蒸馏水，从恒温水槽中取出试样等， 安装好放入烧杯中，再插入传感器或温度计

3.调整水面至深度标记，并保持水温为5 ±0.5℃

4.开始加热，搅拌，3min内调节升温速度为5±0.5℃/min

5.记录每分钟上升的温度值，直到试样受热软化逐渐下坠， 与支架下层底板接触时，立即读取温度 软化点在80℃以上

试验步骤同上面，只是把恒温的条件改为32 ±1℃甘油中 ，在烧杯中注入预热至32 ℃的甘油 v 精密度或允许差

当软化点<80℃时，重复性允许差为1℃，复现性为4℃ 当软化点≥80℃时，重复性允许差为2℃，复现性为8℃ 平行试验两次，取平均值为软化点值，精确至0.5℃

六、沥青软化点试验

v 注意事项

1.灌模时，估计软化点高于120℃时，不能采用玻璃板为底 板，并且试样环和底板均应预热到80-100℃，再灌模

2.灌模时，试样环放在涂有隔离剂底板上（试样环不能刷隔 离剂），大口朝上，小口朝下放

3.刮模时间不同于其他试验（必须在试验温度条件下恒温后 才能刮模），只是在室温下冷却后就可以刮模

4.将试样环、定位环等安装好后，放入烧杯的时候要上下提 几次，以排除粘附在上面的气泡，开始加热的时候再在定 位环中放入钢球，不能提前放钢球

5.试验过程中必须记录每分钟上升的温度值，以此来判断升 温速度是否超出要求的范围，否则试验应重做

六、沥青软化点试验

标准球

沥青软化点测定示意图

D=9.53 mm

3.5g+0.05g

H=25.4

用软化点表示，指沥青受热由固态转变为具有一定流动性 膏体时的温度（℃）。

软化点↑ ，温度敏感性↓

沥青

六、沥青软化点试验

软化点环与球 软化点测定仪

六、沥青软化点试验

七、压实沥青混合料密度试验

混合料体积+试件内部的闭口孔隙+连通表面的开口孔隙+表 面凹陷

试件的空中质量

体积法 混合料体积+试件内部的闭口孔隙+连通表面的开口孔隙

试件的空中质量

蜡封法

混合料体积+试件内部的闭口孔隙+连通表面的开口孔隙 试件的空中质量 表干法 混合料体积+试件内部的闭口孔隙（开口孔隙几乎可忽略） 试件的空中质量 水中重法 计算用的试件体积

计算用试件质量

方法

压实沥青混合料密度试验方法比较

七、压实沥青混合料密度试验—表干法

本方法适用于测定吸水率不大于2%的各种沥青混合料试 件，包括密级配沥青混凝土、SMA 和沥青温度碎石等沥青混 合料试件的毛体积相对密度和毛体积密度。

适用范围里去掉了原规程的Ⅰ、Ⅱ型，统称为密级配沥 青混凝土，对试验所用的试件包括了现场取芯样、切割的试 件，提出了试件的保持条件，宜在阴凉处保存，温度不宜高 于35℃，且放置在水平的平面上，保持试件不产生变形。 因此留样室要规范。

加了很多SHRP 的研究内容，如有效相对密度、有效沥 青含量、有效沥青膜厚度等。

标准温度为25±0.5℃

七、压实沥青混合料密度试验—表干法

对用于工程现场钻取芯样的方法应该按照T0710的步骤进 行，如果钻取的芯样黏附有黏层油、透层油和松散颗粒，应该 清理干净。当现场芯样与多层沥青混合料联结时，一般要采用 切割方法进行分离，并注意观察切割后的试件不能包含相邻层 的混合料。

沥青混合料的吸水率与集料的吸水率，其概念和设计方 法是不同的。沥青混合料试件的吸水率为达到饱和面干状态时 所吸收的水的体积与试件毛体积之比（体积比），而集料的吸 水率是吸收水量与集料烘干质量之比（质量比）。

在用表干法测定时，关键是在用拧干的毛巾擦拭试件表 面时要将试件形成饱和面干状态，表面既不能有多余的水膜， 又不能把吸入孔隙中的水分擦走。如果水从试件的开口孔隙中 流出，测量的毛体积将会比实际值偏小，密度结果偏大；如果 表面水没有擦干，试件的毛体积测量值将会偏大，密度结果偏 小。

七、压实沥青混合料密度试验—表干法

在沥青混合料体积指标的计算方面，引进了美国等不少国家 历来考虑集料吸收部分沥青这个重要的概念。由此，总的沥青用 量分为沥青被集料吸入的部分和有效沥青用量两部分，集料的相 对密度计算时，必须扣除集料内部被沥青占去的一部分体积，成 为有效相对密度。

关于允许误差，AASHTO 规定试件毛体积密度试验重复性允 许误差为0.020g/cm3，试件毛体积相对密度试验重复性的允许误 差为0.020。

本次修订后，我国在沥青混合料体积指标的计算上与美国 现行方法基本一致，新修订的一些参数的计算方法较原方法差 异较大，但基本概念是一致的。

本方法统一了计算沥青混合料空隙率、VMA 、VFA 等各项体 积指标的测定方法和计算方法。在沥青混合料的体积指标的计算 方面，引进了美国等不少国家历来考虑集料吸收部分沥青这个重 要的概念。增加了有效沥青用量、粉胶比、有效沥青体积百分率 和沥青膜厚度等新参数计算方法。

八、压实沥青混合料密度试验—水中重法

当试件非常致密，几乎不透水时，试件的表干质量与空中 质量差别较小，在这种情况下，用水中重法测定的表观密度代 替表干法测定的毛体积密度是可以的。

本次修订统一试验温度。

在沥青混合料配合比设计中，不能采用此方法。

水中重法适用于测定吸水率小于0.5%的密实沥青混合料试 件的表观相关密度或表观密度。标准温度为25±0.5℃。

九、压实沥青混合料密度试验—蜡封法

适用于测定吸水率大于2%的沥青混凝土或沥青碎石混合料 试件的毛体积相对密度或毛体积密度。标准温度为25±0.5℃ 本次修订统一试验温度。

抹滑石粉时，不宜太厚，否则将影响实验结果。

蜡封法在操作过程中，容易发生以下三种情况： ①封蜡 时蜡层过厚，蜡封本身存在气泡； ②蜡皮盖住试件表面凹 陷； ③蜡液渗入试件的开口孔隙中。前两种情况所测的试件 体积偏大，密度偏小，第三种情况所测体积偏小，密度偏大， 尤其是集料最大粒径较大时，测定结果误差较大。

高温时蜡封法和表干法的结果相差不大，因此使用蜡封法 时温度如果太高，将会使结果偏大。但如果温度太低，试件表 面的蜡很多，试件取出后很快冷却，试件表面的蜡也很容易开 裂，开裂后的试件放入水中，水的进入将影响实验结果，因而 试验温度不宜太低。

九、压实沥青混合料密度试验—蜡封法

封口膜密封法（Coated ） 真空密封法（CoreLok ）

十、压实沥青混合料密度试验—体积法

体积法测定的也是沥青混合料试件的毛体积密度，其毛体 积密度包括闭口孔隙、开口孔隙、矿质实体体积以及试件表面 的凹陷。

试验记录格式。

将毛体积密度除以25℃时的水密度，达到体积法测定的 25℃条件下试件毛体积相对密度。

其仅适用于空隙率较大的沥青碎石混合料及大空隙透水性 开级配沥青混合料等，一般情况下不使用。

谢谢大家!