石油沥青针入度试验检测的重要性及其影响因素分析

石油沥青是以石油为原材料通过多项工艺提炼加工而成的，在通常情况下呈现褐色或黑褐色的粘稠液体、半固体或固体，其具备较强的防水性与粘结性，因此在道路建设中被作为常用材料。沥青混凝土路面的使用年限以及质量都与沥青的品质有着极大的关系。在对沥青材料选择的时候，需要充分考虑当地的气候以及工程要求标准、工程部位等等来确定沥青的型号与品牌。优质的沥青材料一方面能够降低路面的疲劳，避免低温出现开裂问题，而且还能够提升路面的负载能力。

 

针入度是沥青的主要质量指标之一，是表示沥青软硬程度和稠度、抵抗剪切破坏的能力，反映在一定条件下沥青的相对黏度的指标。而为了保证沥青材料更好的服务于各类工程施工，在各类工程前期施工时普遍重视沥青针入度指标的检查。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。只有严格控制试验条件，才能准确保证结果的准确性。

 

一、沥青针入度试验方法

 

 

按照JTG E20-2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》进行试验，采用标准温度（25℃）下，按规程要求准备试样，在规定养护条件养护后，以标准针在一定荷载、温度、时间内垂直穿入沥青试样的深度表示，试验读数，准确至0.1mm，同一试样平行试验至少3 次。标准针，针连杆与附加砝码的总质量为100.00 g土0.05 g，温度为（25.0±0.1）℃，时间为5s（除非另行规定）。

 

准备工作：

将按规定的方法加热的沥青试样一次灌入盛样皿中，试样深度应超过预计针入度值10mm，并盖上盛样皿，以防落入灰尘。盛有试样的盛样皿在15~30℃室温中冷却 不少于1.5小时（小盛样皿），2小时（大盛样皿）或3小时（特殊盛样皿），后移入保持规定试验温度±0.1℃的恒温水槽中不少于1.5小时（小盛样皿），2小时（大盛样皿）或3小时（特殊盛样皿）。

 

调整针入度仪使之水平，检查针连杆和导轨，以确定无水和其它外来物，无明显摩擦。用三氯乙烯或其他溶剂清洗标准针，并擦干。将标准针插入针连杆，用螺钉固紧。按试验条件加上附加法码。

 

具体试验步骤：

取出达到恒温的盛样皿，并移入水温控制在试验温度±0.1℃（可用恒温水槽中的水）的平底玻璃皿中的三脚支架上，试样表面以上的水层深度不小于10mm。

 

将盛有试样的平底玻璃皿置于针入度仪的平台上。慢慢放下针连杆，用适当位置的反光镜或灯光反射观察，使针尖恰好与试样表面接触，将位移计或刻度盘指针复位为零。

 

开始试验，按下释放键，这时计时与标准针落下贯入试样同时开始，至5s时自动停止。

 

读取位移计或刻度盘指针的读数，准确至0.1mm。

 

同一试样平行试验至少3次，各测试点之间及与盛样皿边缘的距离不应小于10mm。每次试验后应将盛有盛样皿的平底玻璃皿放入恒温水槽，使平底玻璃皿中水温保持试验温度。每次试验应换一根干净标准针或将标准针取下蘸有三氯乙烯溶剂的棉花或布揩净，再用干棉花或布擦干。

 

测定针入度大于200的沥青试样时，至少用3支标准针，每次试验后将针留在试样中，直至3次平行试验完成后，才能将标准针取出。

 

根据标准中的公式计算针入度指数，同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在下列允许误差范围内时，计算3次试验结果的平均值，取整数作为针入度试验结果，以0.1mm计。

 

二、影响针入度试验结果的因素

 

 

1、采样的影响

样品的代表性。应严格执行沥青取样法，规程明确规定了不同情况下沥青的取样方法和取样数量以及盛样器是否干净、干燥，一定要注意取样的方法，需加热的沥青试样必须存放在密封带盖的金属容器中，并将盛样器加盖、密封好并擦拭干净后，在盛样器上（不得在盖上）标出识别标记，如试样来源、品种、取样日期、地点及取样人。

 

2、样品处理的影响

加热时间及次数：在试验前，必须将沥青加热溶解、脱水、过筛后才能成型，而沥青在加热过程中由于轻组成分挥发，使沥青的性质发生变化，加热次数越多，温度越高，影响越大。规范要求沥青加热和脱水要使用烘箱。在烘箱中的加热时间应控制在1h以内，如果时间过长会导致沥青老化，使针入度偏低。沥青冷却后，反复加热次数不能超过两次，否则同样会使沥青老化，影响测定结果。

 

3、养护

严格控制试验室的试验条件是测试结果正确的保证和前提。随着养护温度的升高，沥青针入度值增大。而养护时间上，是在其它条件相同的情况下，当环境温度较低时，对养护实际时间未达到规范要求，会使样品内部实际温度可能偏低，从而使针入度值偏小，影响检测结果。因此在养护过程中严格按标准温度和时间进行。

 

4、试验操作

每次试验前将盛样皿和平底玻璃皿放入恒温水槽，使平底玻璃皿中水温保持试验温度。在其它条件不变时，试验温度随环境温度而变，即如果环境温度低，试验外界环境的温度的变化，远远超规范要求的试验温度±0.1℃的要求，如果操作不熟练，速度慢，在一次试验后，盛样皿和平底玻璃皿中的水温变化有可能会在±0.5℃范围内变化，甚至于更大，因此应保持试验时的水温。

 

标准针与试样表面的接触是本试验的一个难点，而且人的因素最大，目前基本采取的方法是观察标准针在水中的倒影，应使针尖恰好与试样表面接触，如果针尖未接触试样，使针入度值偏大，而如果针尖已刺入样品，必然会使针入度值偏小。

 

各测试点之间及与盛样皿边缘距离不应少于10mm，试针刺入样品后，会留下孔洞，说明样品发生扰动，试洞周围的沥青被挤密，如果紧靠着针孔做平行试验，必然会影响结果，而盛样的皿边缘受盛样皿（铜制品）周围限制，如紧靠边缘入针，会使针刺入时样品不能达到360 度的变形，从而影响试验结果，因此一定要注意测点之间及测点与边缘之间的距离。

 

 

三、结语

（1）在道路石油沥青分析中，我们要严格控制采样的标准性。

（2）在样品处理的过程中，要防止有气泡产生，有气泡产生时，及时处理。

（3）应严格按照JTG E20—2011《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中所规定的试验温度，冷却时间进行试验。

（4）严格控制测定时的水浴温度，其微小的变化可能会对针入度有较大的影响，建议采用自动控温水浴。

（5）零点的对针因为个人的原因而有所不同，可能对测定结果造成一定的影响。

 

总的来说，针入度是沥青常规试验的一重大指标，它反映了沥青的粘稠度，对于研究沥青的流变学性质有重要的参考价值。但是在沥青针入度的试验过程中，有很多影响因素都会影响其试验结果，再加上沥青针入度试验对精确度要求很高，因此在沥青针入度的常规试验中需要严格把握各种条件，必须在规范的操作下毫无差错地精确操作，才能得出最准确的试验结果。