石油沥青针入度试验影响因素分析

石油沥青针入度试验影响因素分析

龚文娟

云南省沥青油料储备保障中心

摘要：针入度指标是评价沥青性质的关键指标之一,在评定沥青质量方面具有很重要的意义，只有检测数据准确、可靠，对生产及应用才具有指导意义，但因针入度试验为条件性试验，测定值受因素影响较大。针对这一问题，本试验室通过大量试验，对几类石油基质沥青针入度试验进行总结，同时对沥青针入度在检测过程中所存在的一些影响因素进行深入的探究，并提出了沥青针入度检测时的注意事项。

关键词：沥青；针入度；影响因素

前言：

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[1]。为了增强混凝土路面材料中的粘结力，提升混凝土稳定性与强度，需要加入沥青结合料，而且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[2]。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，防止在气温较高的情况下出现较深车辙。现今，我国道路沥青针入度分级体系是以国际针对度分级体系为基础并结合我国国情所制定的。针对度检测结果准确性关系到产品定性，但是，在实际的检测，我们发现结果往往会受到多种客观主观因素所影响。本文将以AH-70、AH-90、70号A、70号B、90号A和90号B等几类石油基质沥青为例分析其沥青针入度试验，并总结其影响结果的因素以及注意事项。

1沥青针入度定义及适用范围

沥青针对度是沥青的关键指标之一，其表示了沥青的稠度、沥青软硬度、抵抗剪切破坏能力，同时能够反映沥青粘度。沥青针入度试验适用于测定道路石油沥青，改性沥青针入度、液体石油沥青蒸馏或乳化沥青蒸发残留物的针入度。

2针入度试验方法

根据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTGE20-2011(T0604-2011)[3,4]完成试验，在标准温度（25oC）下，按照规程来准备相应的试样，在完成对路面养护工作以后，并以标准针为依据在一定荷载、温度、时间内垂直穿入沥青试样的深度，读取所测量的试验数据，准确到0.1mm，通常为了提升试验准确度需要至少平行试验3次。标准针，针连杆与附加砝码的总质量控制为100g土0．05g，温度控制在(25．0±0．1)oC，时间5S。

3针入度试验的一般步骤

4沥青针入度试验方法中对其精密度要求

第一，重复性。同一个试验者同一个样品需要使用相同的仪器来测量2次，并且保证2次结果在平均值4%以内。第二，再现性。不同试验人员在对相同样品使用同一设备进行测量时保证2次结果在平均值11%以内。

5影响因素

从以上沥青针入度试验方法能够发现，针入度试验对试验条件要求较高，所以，试验中较多方面的因素都会对试验结果带来影响。

5.1设备精度

5.1.1针入度试验是一种条件性试验，需要对试验条件进行严格控制，试验温度严格控制在标准温度±0.1oC；

5.1.2针与针连杆组合件的整体质量为50g±0.5g，另附一只砝码（50g±0.05g）,总质量必须要控制在100g±0.05g，针与针连杆在试验过程中不能存在明显摩擦下垂直运动，，针入度仪选择可以自动计时的来实施试验，在试验之前必须要满足各项要求。

5.1.3标准针尺寸及形状是影响针入度试验的主要因素，所以标准针的质量要求2.5g±0.05g，每根针杆都印有号码，并且设置固定装置容器，以防止出现针尖相碰撞问题。所有的标准针均需要单独计量，并且定期对其进行校验。

5.2制样质量

5.2.1样品的代表性。在样品的选择过程中需要严格按照沥青取样法进行选择，针对不同情况下合理运用不同的取样方法以及取样位置，并且对所取样的容器要求干燥干净，一些需要加热的试样应该密封保存于金属容器，在封存好之后将容器擦拭干净，并进行标记以便于后期识别，比如取样日期、试样来源、地点、品种及取样人等信息。

5.2.2样品制备

5.2.2.1加热时间及次数：在进行试样之前，需要对沥青进行加热溶解、脱水、过筛以成型，在加热中会存在一些轻质成分挥发，从而改变沥青性质，而随着加热次数以及温度增高，这种影响也随之明显。试验要求如果试验燃气炉或者电炉进行实施加热就需要加放石棉垫。加热时间控制在半小时以内，并同时在加热中使用玻璃棒搅拌，以避免局部过热。燃气炉和电炉都不建议采用，其主要是由于这两种设备加热容易出现局部过热问题，而且玻璃棒搅拌的时候回融入一些气泡，影响检测结果。

5.2.2.2过筛：在将实验样品软化灌模之前，需要均匀搅拌，再利用0.6mm的滤筛进行过滤，在过滤的时候需要保证滤筛干净，为了避免出现温度大幅度下降，通常需要把滤筛预热至50oC以上；在加热后沥青以流动状态存在，所以过筛的时候需要以不锈钢环刀作为固定限制器，刀口直径与灌模器直径保证一致，这样不仅仅能够避免不锈钢环刀变形，而且还可以提升操作效率。

5.2.2.3灌模：在沥青样品还没有完全冷却需要灌入针入度盛样皿，在灌模的过程中不能搅拌沥青，如果温度下降较低就需要进行加热但是加热次数必须控制在2次以内，以避免其影响试验结果，因此尽可能地不使用二次加热。灌模中要控制气泡产生，如果表面出现气泡就需要及时借助打火机火焰来处理，从而减少气泡对试验结果影响。

5.3实验室温度

在恒温时间条件不变的状况下，不同的实验室温度，对沥青针入度测量有一定的影响，如果温度过低，其针入度测得值就偏小，主要是由于实验室环境温度过低导致沥青试验样品冷却过快，使得真实针入值测量偏小。

5.4养护

测量结果的准确性与实验室条件有着极大的关系。养护温度过高，所测得的针入值就偏大。在养护时间方面，如果其它条件相同，环境温度变低，养护时间不当使得试验样品温度较低，测量得到的针入值过小，从而影响检测结果，所以需要严格控制器温度以及养护时间。

5.5试验操作

5.5.1在试验之前需要把试验中所使用的器皿放置在恒温水槽中，使得其能够保持恒定的温度。在其它条件没有发生变化，环境温度会改变试验样品温度，如果环境温度较低，而外界的温度变化就会影响试验样品温度，一旦操作不当或者操作速度太慢，试验样品就会出现±0.5oC左右的波动，甚至更大，所以就需要控制试验的水温。

5.5.2在试验过程中标准针与试样表面接触是人为因素影响最大的一个难点部分，现今通常是利用对标准针在水中的倒影的观察，使得针尖与试验样品部门刚好接触，假如没有接触就说明针入度过大，反之则表示针入度偏小。

5.5.3在测试点之间及与盛样皿边缘距离应该控制在10mm以上，试针在刺入样品之后会留下孔洞，就表面样品出现了扰动，做平行试验中试洞如果被挤密则会严重影响试验结果，试针如果距离器皿边缘较近就不能达360度变形，从而导致试验结果出现误差，因此必须要合理的控制其距离。

6结论

6.1在沥青针入度试验中，设备精度、实验室温度、制样质量、养护、试验操作等都是影响试验结果的关键因素，各个因素之间彼此联系，最后影响试验结果。

6.2标准针的形状及尺寸是关键，必须相关计量部门的检验合格之后才能够使用。

6.3针与针及针与样之间距离控制在10mm以内，针入度值偏高，针孔距离过近，就会对沥青结构带来破坏，因此应该严格控制其距离，使其保持在大于10mm。

6.4在恒温装置中，为了更好地对水温变化进行控制，以达到±0.1oC的要求可以使用上海昌吉自动水循环设备。

6.5沥青试样中存在气泡就造成针入度过大，沥青结构致密也会造成针入度偏大，因此灌模中需要尽可能地减少气泡产生。

6.6如果没有对试样进行过滤，针入度值离散性大，沥青密度不均，组分不均针入度试值时大时小，因此，必须要对试样制备前过滤操作。

6.7试验操作是影响测量结果的关键因素，而人为因素以及表面接触是一个难点部分，因此要不断地总结试验经验，以提升结果准确度。

参考文献

[1]张忠军.温度对沥青针入度指标影响[J].城市建设理论研究.2012(5)

[2]张东好.浅析沥青三大指标测定结果的影响因素[J].石油沥青.2009(6)

[3]交通部公路科学研究所，JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程[S].北京：人民交通出版社，2011.

[4]交通部公路科学研究所，JTJ014-97公路沥青路面设计规范[S].北京：人民交通出版社，1997.