沥青混合料试验

试验十　沥青混合料试验

一、试验目的

图15－22　马歇尔稳定度仪

1—应力环；2—千分表；3—流值计；4—加荷压头；5—试件

依据《公路工程沥青与沥青混合料试验规程》（JTG E20—2011）测定沥青混合料的物理常数（表观密度、孔隙率、沥青饱和度）以及力学指标（稳定度和流值），借以确定沥青混合料的组成配合比。

二、试验仪器

1.马氏稳定度仪：最大荷载不小于25 kN，精度0.1 kN，外形结构如图15－22，仪器由加荷设备、应力环、加荷压头、流值计等部分组成。

2.试模：三组，每组包括内径101.6 mm和高87.0 mm的圆钢筒、套环和底板各一个。

3.标准马歇尔击实仪：由击实锤、φ98.5 mm平圆形压实头及导向槽组成。通过机械将击实锤提起，锤重（4　536±9）g，从（453.2±1.5）mm的高度沿着导向杆自由落下击实。

4.电烘箱：两台，大、中型各一台，附有温度调节器。

5.拌和设备：采用能保温的试验室用小型拌和机。

6.恒温水浴：附有温度调节器，深度不小于150 mm，容量最少能同时放置三组（至少九个）试件。

7.其他：脱模机，加热设备（电炉或煤气炉），沥青熔化锅，台秤（称量5000 g，感量1 g），标准筛（按混合料级配尺寸而定），温度计（200℃），扁凿，滤纸，手套，水桶，搪瓷盘（若干个，盛矿质骨料用）等。

三、试验准备工作

1.将石料及砂和石粉分别过筛、洗净，并分别装入浅盘中，置于105～110℃的烘箱中烘干至恒重，按骨料试验方法测定各种矿料的视密度及矿料颗粒组成。

2.将沥青材料脱水加热至120～180℃（根据沥青的品种和标号确定），各种矿料置烘箱中加热至140～160℃后备用。需要时可将骨料筛分成不同粒径，按级配要求配料。

3.将全套试模、击实座等置烘箱中加热至100℃后备用。

四、试件制备

1.按照各种矿料在混合料中所占的配合比例，称出每一组或一个试件所需要的材料置于瓷盘中；将粗细骨料置于拌和锅中。将拌和锅中的各种矿料继续加热，并拌匀、摊开，然后加入需要数量的热沥青，并迅速地拌和均匀。待沥青均匀包裹粗细骨料表面后，最后加入热矿粉继续拌和，直至色泽均匀为止。并使混合料保持在温度130～160℃（石油沥青），或90～120℃（煤沥青）的范围之内。

2.称取拌好的混合料（均匀分为三份）约1200 g，通过铁漏斗装入垫有一张滤纸的热试模中，并用热刀沿周边插捣15次，中间10次。

3.将装好混合料的试模放在击实台上，再垫上一张滤纸，加盖预热击实座（120～150℃），再把装有击实锤的导向杆插入击实座内，然后将击实锤从45.7 cm的高度自由落下，如此击实到规定的次数（50～75次），混合料的击实温度不得低于110℃（石油沥青）或70℃（煤沥青）。在击实过程中，必须使导向杆垂直于模型的底板。达到击实次数后，将模型倒置，再以同样的次数击实另一面。

4.卸去套模和底板，将试模放置到冷水中3～5 min后，置脱模器上脱出试件。

5.压实后试件的高度应为（63.5±1.3）mm；如试件高度不符合要求时，可按下式调整沥青混合料的用量：

6.将试件仔细地放在平滑的台面上，在室温下静置12 h，测量其高度及密度。

五、测定试件的表观密度

1.测量试件的高度。用卡尺量取试件的高度，至少取圆周等分4个点的平均值作为试件的高度值，准确至0.01 cm。

2.测定试件的密度。先在天平上称量试件在空气中的质量，然后称其在水中的质量（如试件空隙率大于2%时应采用蜡封法），准确至0.1 g，并按以下公式计算试件的表观密度

式中　ρ_M——试件的表观密度（g／cm³）；

　m——试件在空气中的质量（g）；

　m₁——试件在水中的质量（g）；

　ρ_w——常温水的密度（≈1 g／cm³）。

六、稳定度与流值的测定

1.将测定密度后的试件置于（60±1）℃（石油沥青）或（33.8±1）℃（煤沥青）的恒温水浴中保持30～40 min，试件间应有间隔，试件离底板不小于5 cm，并低于水面。

2.将马氏稳定度仪上下压头取下，放入水浴中得到同样的温度。

3.将上下压头内面拭净，必要时在导杆上涂以少许黄油，使上压头能自由滑动。从水浴中取出试样放在下压头上，再盖上上压头，然后挪到加荷设备上。

4.将位移传感器插入上压头边缘插孔中并与下压头上表面接触。

5.在上压头的球座上放妥钢球，并对准应力环下的压头，然后调整应力环中的百分表对准零。

6.开启马歇尔稳定度仪，使试件承受荷载，加荷速度为（50±5）mm／min，当达到最大荷载时，即荷载开始减小的瞬间，读取马歇尔稳定度值和流值。最大荷载值即为该试件的马歇尔稳定度值MS（kN），最大荷载值所对应的变形即为流值FL（mm）。

7.从恒温水槽中取出试件，到测出最大荷载值的时间，不应超过30 s。

七、试验数据处理与计算

1.根据应力环标定曲线，将应力环中千分表的读数换算为荷载值即为试件的稳定度，以kN计。当采用自动马歇尔稳定度仪时，可直接读记马歇尔稳定度值和流值，并打印出荷载－变形曲线。

2.流值计中流值表的读数即为试件的流值，以0.1 mm计。

3.可计算出试件的真密度、体积百分率和空隙率，以及矿料的空隙率、试件的饱和度等。

4.根据试验结果分别绘制表观密度、稳定度、流值、空隙率、饱和度与沥青用量的关系曲线，并对照规范要求确定最佳沥青用量。