沥青混合料试验作业指导书

沥青混合料试验作业指导书

JW-03.14

一．引用标准：

JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》 GB50092-1996《沥青路面施工及验收规范》 JTGF40-2004《公路沥青路面施工技术规范》 二．适用范围：

本指导书适用公路沥青路面等工程的设计、施工、养护以及质量检查、验收等各个阶段，试验包括试件制作、试件密度、马歇尔稳定度、沥青路面芯样马歇尔、理论最大相对密度、沥青含量、弯曲、单轴压缩、配合比设计 三．一般规定： 3.1取样数量：

试样数量应根据试验目的决定，宜不少于试验用量的2倍，按现行规范规定进行沥青混合料试验的每一组代表性取样如下： 马歇尔试验、抽提筛分取样数量20 kg，最少12 kg； 弯曲试验取样数量25 kg，最少15 kg。

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：

细粒式沥青混合料，不少于4kg； 中粒式沥青混合料，不少于8kg； 粗粒式沥青混合料，不少于12kg； 特粗式沥青混合料，不少于16kg。

3.2拌和及压实温度：

试件的拌和与压实温度可按下表选用，并根据沥青品种和标号作适当调整。针入度小、稠度大的沥青取高限，针入度大、稠度小的沥青去低限，一般去中值。

对改性沥青，应根据改性剂的品种和用量，适当提高混合料的拌和压实温度，对大部分聚合物改性沥青，需要在基质沥青的基础上提高15℃～30℃左右，掺加纤维时，尚需再提高10℃左右。

常温沥青混合料的拌和及压实在常温下进行。

沥青混合料拌和及压实温度参考表

沥青结合料种类 石油沥青 改性沥青

四．沥青混合料试件制作方法（马歇尔标准击实法） 4.1试件尺寸：

标准击实法适用于马歇尔试验所使用的Ф101.6mm×63.5mm圆柱体试件的成型。大型击实法适用于Ф152.4mm×95.3mm的大型圆柱体试件的成型。 4.2试件数量： 沥青混合料试件制作时的矿料规格及试件数量应符合如下规定：

沥青混合料配合比设计在试验室人工配制沥青混合料制作试件时，试件尺寸应符合试件直径不小于集料公称最大粒径的4倍，厚度不小于集料公称最大粒径应不小于1～5倍的规定。对直径Ф101.6mm的试件，集料公称最大粒径应不大于26.5mm。对粒径大于26.5mm的粗粒式沥青混合料，其大于26.5mm的集料应用等量的13.2mm～26.5mm集料代替（替代法），也可采用直径Ф152.4mm的大型圆柱体试件。

施工现场采集的拌和沥青混合料成品试样制作直径Ф101.6mm的试件时，按下列规定选用不同的方法及试件数量：

当集料公称最大粒径小于或等于26.5mm时，可直接取样（直接法）。一组试件的数量通常为4个。

当集料公称最大粒径大于26.5mm时，但不大于31.5mm，宜将大于26.5mm的集料筛除后使用（过筛法），一组试件数量仍为4个 ，如采用直接法，一组试件的数量应增加至6个。

当集料公称最大粒径大于31.5mm时，必须采用过筛法。过筛的筛孔为26.5mm，一组试件仍为4个。 4.3仪具于材料

标准击实仪、试验室用沥青混合料拌和机 、脱模器、试模、 烘箱； 天平或电子称：用于称量矿料的，感量不大于0.5g；用于称量沥青的，感量不大于0.1g。

拌和温度（℃） 140～160 160～175 压实温度（℃） 120～150 140～170 温度计：分度为1℃。

其它：电炉或煤气炉、沥青熔化锅、拌和铲、标准筛、滤纸（或普通纸）、胶布、卡尺、秒表、粉笔、棉纱等。 4.4拌制沥青混合料： 4.4.1粘稠石油沥青混合料

用沾有少许黄油的棉纱擦净试模、套筒及击实座等置100℃左右烘箱中加热1h备用。常温沥青混合料用试模不加热。

将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃左右备用

将每个试件预热的粗细集料置于拌和机中，用小铲子适当混合，然后再加入需要数量的已加热至拌和温度的沥青（如沥青已称量在一专用容器内时，可在倒掉沥青后用一部分热矿粉将沾在容器壁上的沥青擦拭一起倒入拌和锅中），开动拌和机一边搅拌一边将拌和叶插入混合料中拌和1min～1.5min，然后暂停拌和，加入单独加热的矿粉，继续拌和至均匀为止，并使沥青混合料保持在一起的拌和温度范围内。标准的总拌和时间为3min。 4.4.2液体石油沥青混合料

将每组（或每个）试件的矿料置已加热至55℃～100℃的沥青混合料拌和机中，注入一起数量的液体沥青，并将混合料边加热边拌和，使液体沥青中的溶剂挥发至50％以下。拌和时间应事先试拌决定。 4.4.3乳化沥青混合料

将每个试件的粗细集料，置于沥青混合料拌和机（不加热，也可用人工炒拌）中，注入计算的用水量（阴离子乳化沥青不加水）后，拌和均匀并使矿料表面完全湿润，再注入设计的沥青乳液用量，在1min内使混合料拌匀，然后加入矿粉后迅速拌和，使混合料拌成褐色为止。 4.5成型方法

将拌好的沥青混合料，均匀称取一个试件所需的用量（标准马歇尔试件约1200g，大型马歇尔试件约4050g）。当已知沥青混合料的密度时，可根据试件的标准尺寸计算并乘以1.03得到一起的混合料数量。当一次拌好几个试件时，宜将其倒入经预热的金属盘中，用小铲适当拌好均匀分成几分，分别取用。在试件制作过程中，为防止混合料温度下降，应连盘放在烘箱中保温。

从烘箱中取出预热的试模及套筒，用沾有少许黄油的棉纱擦拭套筒、底座及击实锤底面，将试模装在底座上，垫一张圆形的吸油性小的纸，按四分法从四个方向用小铲将混合料铲入试模中，用插刀或大螺丝刀沿周边插捣15次，中间10次。插捣后将沥青混合料表面整平成凸圆弧面。对大型马歇尔试件，混合料分两次加入，每次插捣次数同上。

插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度。

待混合料温度符合要求的以上温度后，将试模连同底座一起放在击实台上固定，在装好的混合料上面垫一张吸油性小的圆纸，再将装有击实锤及导向棒的以上头插入试模中，然后开启电动机或人工将击实锤457mm的高度自由落下击实规定的次数（75、50、或35次）。对大型马歇尔试件，击实次数为75次（相应于标准击实50次的情况）或112次（相应于标准击实75次的情况）。

试件击实一面后，取下套筒，将试模掉头，装上套筒，然后以同样的方法和次数击实另一面。

乳化沥青混合料试件在两面击实后，将一组试件在室温下横向放置24h；另一组试件置温度为105℃±5℃的横向中养生24h。将养生试件取出后再立即两面锤击各25次。

试件击实结束后，立即用镊子取掉上下面的纸，用卡尺量取试件离试模上口的高度并由此计算试件高度，如高度不符合要求时，试件应作废。

卸去套筒和底座，将装有试件的试模横向放置冷却至室温后（不少于12h），置脱模机上脱出试件。

将试件仔细置于干燥洁净的平面上，供试验用。

五．压实沥青混合料密度试验（水中重法） 5.1适用范围

水中重法适用于测定几乎不吸水的密实的Ⅰ型沥青混合料试件的表观相对密度或表观密度。 5.2仪具与材料

浸水天平或电子称：当最大称量在3kg以下时，感量不大于0.1g；最大称量3kg以上时，感量不大于0.5g；最大称量10kg以上时，感量不大于5g，应有测量水中重的挂钩。

溢流水箱：使用洁净水，有水位溢流装置，保持试件和网篮浸入水中的水位一定。试验时的水温应在15℃～25℃范围内，并与测定集料密度时的水温相同。 试件悬吊装置：天平下方悬吊网篮及试件的装置，吊线应采用不吸水的细尼龙线绳，并有足够的长度。对轮碾成型的板块状试件可用铁丝悬挂。 5.3方法与步骤

选择适宜的浸水天平或电子称，最大称量应不小于试件质量的1.25倍，且不大于试件质量的5倍。

除去试件表面的浮粒，称取干燥试件的空中质量（ma），根据选择的天平的感量读数，准确至0.1g、0.5g。

挂上网篮，浸入溢流水箱的水中，调节水位，将天平调平会复零，把试件置于网篮中（注意不要使水晃动），待天平稳定后立即读数，称取水中质量（mw）。

若天平读数持续变化，不能在数秒钟内达到稳定，说明试件有吸水情况，不适用于此法测定。

对从路上钻取的非干燥试件，可先称取水中质量（mw），然后用电风扇将试件吹干至恒重（一般不少于12h，当不需要进行其它试验时，也可用60℃±5℃烘箱烘干至恒重），再称取空中质量（ma）。 4 计算

按式（1）及式（2）计算用水中重法测定的沥青混合料试件的表观相对密度及表观密度，取3位小数。

a＝ （1）

a＝×w （2）

式中：a 试件的表观相对密度，无量纲； s 试件的表观密度，kg/m3； ma 干燥试件的空中质量，g； mw 试件的水中质量，g； w 常温水的密度，取1g/cm3。

六．压实沥青混合料密度试验（蜡封法） 6.1适用范围

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。

本方法测定的毛体积相对密度适用于计算沥青混合料试件的空隙率、矿料间隙率等各项体积指标。

6.2仪具与材料（同5.2条） 6.3方法与步骤

选择适宜的浸水天平或电子称，最大测量应不小于试件质量的1.25倍，且不大于试件质量的5倍。

称取干燥试件的空中质量（ma），根据选择的天平感量读数，准确至0.1g、0.5g，当为钻芯法取得的非干燥试件时，应用电风扇吹干12h以上至恒重作为空中质量，但不得用烘干法。

将试件置于冰箱中，在4℃～5℃条件下冷却不少于30min。 将石蜡熔化至其熔点以上5.5℃±0.5℃。

从冰箱中取出试件立即浸入石蜡液中，称取蜡封试件的空中质量（mp）。 挂上网篮，浸入溢流水箱中，调节水位，将天平调平或复零。将蜡封试件放入网篮浸水约1min，读取水中质量（mc）。

如果试件在测定密度后还需要做其它试验时，为便于除去石蜡，可事先在干燥试件表面涂一薄层滑石粉，称取涂滑石粉后的试件质量（ms），然后再蜡封测定。

用蜡封法测定时，石蜡对水的相对密度按下列步骤实测确定： 取一块铅或铁块之类的重物，称取空中质量（mg）； 测定重物的水中质量（m‘g）；

待重物干燥后，按上述试件蜡封的步骤将重物蜡封后测定其空中质量（md）机水中质量（m‘d）；

按式（1）浸水石蜡对水的相对密度。

p＝ （1）

式中： p 在常温条件下石蜡对水的相对密度；

mg 重物的空中质量，g； m‘g 重物的水中质量，g； md 蜡封后重物的空中质量，g； m‘d 蜡封后重物的水中质量，g。

6.4计算：计算试件的毛体积相对密度，取3位小数。

蜡封法测定的试件毛体积相对密度按式（2）计算。

f＝ （2）

式中：f 由蜡封法测定的试件毛体积相对密度； ma 试件的空中质量，g；

mp 蜡封试件的空中质量，g； mc 蜡封试件的水中质量，g；

涂滑石粉后用蜡封法测定的试件毛体积相对密度按式（3）计算。

f＝

式中：ms 试件涂滑石粉后的空中质量，g；

s 滑石粉对水的相对密度。 试件的毛体积密度按式（4）计算。

（3）

ρf ＝f×ρw （4） 式中：ρf 蜡封法测定的试件毛体积密度，g/cm3；

ρw 常温水的密度，去1g/cm3。

计算试件的理论最大相对密度及空隙率、沥青的体积百分率、矿料间隙率、粗集料骨架间隙率、沥青饱和度等各项体积指标。

七．沥青混合料马歇尔稳定度试验 7.1仪具与材料

沥青混合料马歇尔试验仪、 恒温水槽、卡尺、烘箱；

天平：感量不大于0.1g。 温度计：分度为1℃。 7.2步骤马歇尔试验方法 7.2.3 准备工作

按第四章击实法成型马歇尔试件标准马歇尔尺寸应符合直径101.6mm±0.2mm、高63.5mm±1.3mm的要求，一组试件的数量最少不得少于4个。

量测试件的直径及高度：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0.1mm，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。

测定试件的密度、空隙率、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标。

将恒温水槽调节至要求的试验温度，对粘稠石油沥青或烘箱养生国的乳化沥青混合料为60℃±1℃，对煤沥青混合料为33.8℃±1℃，对空气养生的乳化沥青或液体沥青混合料为25℃±1℃。 7.3试验步骤

将试件置于已达到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30min～40min，对于大型马歇尔试件需45min～60min。试件之间应有间隔，底下应垫起，离容器底部不小于5cm。

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，并准荷载测定装置的压头。

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。调整好计算机程序或将X－Y记录仪的记录笔对准原点。

启动加载设备，使试件承受荷载，加载速度为50±5mm/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。

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。

从恒温水槽中取出瞬间至测出最大荷载值的时间，不得超过30s。 7.4计算

7.4.1 时间的稳定度及流值

将计算机采集的数据绘制成压力和数据变形曲线，或由X－Y记录仪自动记录的绘制～变形曲线，按图所示的方法在切线方向延长曲线与横坐标相交于一点，将这一点作为修正原点，从修正原点起量取相应于绘制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zhi0.01koN。

试件的马歇尔模数按式（1）计算。

T＝ （1）

式中：T 试件的马歇尔模数，kN/mm；

MS 试件的稳定度，kN； FL 试件的流值，mm。

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。

八．沥青路面芯样马歇尔试验 8.1仪具与材料

本方法所用的仪具与材料与第七章所用相同。 8.2方法与步骤

钻孔钻取压实沥青混合料路面芯样试件。

适当清扫混合料芯样表面，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。

如缺乏沥青用量、矿料配合比及各种材料的目的数据时，应第九章测定沥青混合料的理论最大相对密度。

按第五、六章测定试件的密度、空隙率等各项物理指标。

用卡尺测定试件的直径，取两个方向的平均值。

测定试件的高度，取4个对称位置的平均值，准确至0.1mm。

按第七章的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得到试件的稳定度MS，其余与第七章方法相同。

九．沥青混合料理论最大相对密度试验（溶剂法） 9.1适用范围

本方法适用于溶剂法测定沥青混合料理论最大相对密度，供沥青混合料配合比设计、路况调查或路面施工质量管理计算空隙率、压实度等使用。 本方法不适用于吸水率大于1.5％的沥青混合料。 9.2仪具与材料

恒温水槽：可使水温控制25℃±0.5℃。 天平：感量不大于0.1g。

广口容量瓶：1000mL、有磨口瓶塞。 溶剂：三氯乙烯。 温度计：分度为0.5℃。 9.3 准备工作

试样数量不少于如下规定数量：

沥青混合料中集料公称最大粒径（mm） 最少试样数量（g）

37.5 4000 31.5 3000 26.5 2500 19.0 2000 13.2、16.0 1500 9.5 1000 4.75 500

将沥青混合料团块仔细分散，粗集料不破碎，细集料团块分散到小于6.4mm。若混合料坚硬时可用烘箱适当加热后分散，一般加热温度不超过60℃，分散试样应用手掰开，不得用锤打碎，防止集料破碎。当试样是从路上采取的非干燥混合料时，应用电风扇吹干至恒重后再操作。

9.4 试验步骤

称取干燥的广口容量瓶质量（mc）。

广口容量瓶充满三氯乙烯溶剂，加磨口瓶塞放入25℃±0.1℃恒温水槽中保温15min，取出擦静，称取瓶与溶剂合计质量（me）。

将瓶中溶剂倒出，干燥，取沥青混合料试验200g左右装入比重瓶，称取瓶与混合料合计质量（mb）。

向瓶中混合料加入250mL三氯乙烯溶剂，将比重瓶浸入25℃±0.1℃恒温水槽中，并不时摇晃，使沥青溶解，同时赶走气泡，持续1h～2h。

待沥青完全溶解且已无气泡冒出时，注入已保温为25℃的溶解至满，加磨口瓶塞，称取与沥青混合料及溶解的总质量（ma） 9.5计算

沥青混合料的理论最大相对密度按下式计算。

γ

t

＝

式中：γt 沥青混合料理论最大相对密度；

ma 容量瓶充满混合料与溶剂的总质量，g； mb 瓶加混合料的合计质量，g； mc 容量瓶的质量，g；

me 容量瓶充满溶剂的合计质量，g；

γc 三氯乙烯溶剂对水的相对密度，常温条件下可去1.4642。

同一试样至少平行试验两次，取平均值作为试验结果，计算至小数点后3位。

十． 沥青混合料中沥青含量试验（离心分离法） 10.1仪具与材料 离心抽提仪 圆环形滤纸

回收瓶：容量1700mL以上 压力过滤装置

天平：感量不大于0.01g、1mg的天平各一台

量筒：最小分度1mL 电烘箱 三氯乙烯 10.2 试验步骤

向装有试样的烧杯中注入三氯乙烯溶剂，将其浸没，浸泡30min，用玻璃棒适当搅动混合料，使沥青充分溶解。

将混合料及溶液倒入离心分离器，用少量溶解将烧杯及玻璃棒上的粘附物全部洗入分离容器中。

称取洁净的圆环形滤纸质量，准确至0.01g。注意，滤纸不宜多次反复使用，有石粉粘附时应用毛刷清除干净。

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。

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。

从上盖的孔中加入新溶剂，数量大体相同，稍停3min～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。

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。

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）。 10.3计算

沥青混合料中矿料的总质量按下式计算。 ma＝m1+m2+m3

式中：ma 沥青混合料中矿料部分的总质量，g；

m1 容器中留下的集料干燥质量，g； m2 圆环形滤纸在试验前后的增重，g； m3 泄漏入抽提液中的矿粉质量，g。

沥青混合料中的沥青含量按下式计算

Pb＝

（3）油石比按下式计算。

Pa＝

式中：m 沥青混合料的总质量，g； Pb 沥青混合料的沥青含量，％； Pa 沥青混合料的油石比，％。

同一沥青混合料试样至少平行试验两次，取平均值作为试验结果。两次试验结果的差值应小于0.3％，当大于0.3％但小于0.5％时，应补充平行试验一次，以3次试验的平均值作为试验结果，3次试验的最大值与最小值之差不得大于0.5％

十一沥青混合料弯曲试验 11.1一般规定

试验温度：15℃±0.5℃。当用于评价沥青混合料低温拉伸性能时，采用试验温度-l0C℃±0.5℃，

加载速率：50mm/min。

试件尺寸长：250mm±2.0mm，宽30mm±2.0mm，高35mm±2.0mm的棱柱体小梁，其跨径为200mm±0.5mm。 11.1试验步骤

将试件从恒温水槽或空气浴中取出，立即对称安放在支座上，试件上下方向应与试件成型时方向一致。

在梁跨下缘正中央安放位移测定装置，支座固定在试验机身上。位移计测头支于试件跨中下缘中央或两侧(用两个位移计)。选择适宜的量程，有效量程应大于预计的最大挠度的1.2倍。

将荷载传感器、位移计与数据采集系统或X-Y记录仪连接，以X轴为位移，Y轴为荷载，选择适宜的量程后凋零。跨中挠度可以用LVDT、电测百分表或类似的位移测定仪具测定。当以高精密度电液伺服试验机压头的位移作为小梁挠度时，可以由加载速率及X-T记录仪记录的时间求得挠度。为正确记录跨中挠度曲线，当采用50mm/min速率加载时。X-T记录仪X轴走纸速度(或扫描速度)根据温度高低宜采用500mm/min～5000mm/min。

开动压力机以规定的速率在跨径中央施以集中荷载，直至试件破坏。记录仪同时记录荷载一跨中挠度的曲线

当试验机无环境保温箱时，自试件从恒温箱中取出至试验结束的时间应不超过45s。

4、试验结果计算

将荷载一挠度曲线的直线段按图示方法延长与横坐标相交作为曲线的原点，由图中量取峰值时的最大荷载RB及跨中挠度d。

按下计算试件破坏时的抗弯拉强度、破坏时的梁底最大弯拉应变及破坏时的弯曲劲度模量。

RB?3?L?PB

2?b?h26?h?d 2L?B?SB?RB?B

式中：RB——试件破坏时的抗弯拉强度，MPa；

?B——试件破坏时的最大弯拉应变； SB——试件破坏时的弯曲劲度模量，MPa； b——跨中断面试件的宽度，mm； h——跨中断面试件的高度，mm； L ——试件的跨径，mm；

PB——试件破坏时的最大荷载，N； d ——试件破坏时的跨中挠度，mm。

需要计算加载过程中任一加载时刻的应力、应变、劲度模量的方法同上，只需读取该时刻的荷载及变形代替上式的最大荷载及破坏变形即可。

当记录的荷载一变形曲线在小变形区有一定的直线段时，可以(0.1～0.4)

PB范围内的直线段的斜率计算弹性阶段的劲度模量，或以此范围内各测点的

?,?数据计算的S??的平均值作为劲度模量。

?当一组测定值中某个数据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。当试验数目n为3、4、5、6个时，k值分别为1.15、1.46、1.67、1.82。

本方法不适用于试验温度高于30℃的情况。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ish8.html