前 言
道路石油瀝青指的是用于公路建設(shè)的石油瀝青,其粘附性、高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、彈性恢復(fù)率、抗水害及耐久性均較為優(yōu)秀,這使得道路石油瀝青廣泛應(yīng)用于我國各級公路建設(shè),而為了保證瀝青針入度試驗(yàn)?zāi)軌蚋訙?zhǔn)確的反映道路石油瀝青溫度敏感性,影響道路石油瀝青針入度試驗(yàn)結(jié)果的因素必須得到重視。
瀝青針入度的試驗(yàn)需應(yīng)用針入度儀,基本流程可概括為: “試驗(yàn)環(huán)境控制→自校針入度試針→校準(zhǔn)針與連桿→針對性應(yīng)用針入度儀”。
1.1 前期準(zhǔn)備
具體準(zhǔn)備如下:①試驗(yàn)環(huán)境控制。瀝青針入度試驗(yàn)環(huán)境一般需要將溫度控制在 15℃~30℃區(qū)間,同時(shí)避免人員頻繁進(jìn)出。需要在恒溫水浴中靜置試樣,且保證水浴可循環(huán),同時(shí)需使用精度為 0.1℃的溫度計(jì)進(jìn)行水溫的測量。②自校針入度試針。需將試針質(zhì)量控制在±0.05g 區(qū)間,并做好檢測合格試針的記錄與編號。具體使用時(shí)需進(jìn)行試針重量的復(fù)核,針與連桿的合重需要同時(shí)得到重視。每次針入試驗(yàn)后,試針需使用蘸取三氯乙烯的棉球進(jìn)行處理,處理過程需避免三氯乙烯滴入試樣表面。③針與連桿的校準(zhǔn)。需準(zhǔn)確控制針及連桿質(zhì)量,必要時(shí)的調(diào)整可通過增減連桿空心內(nèi)填充物實(shí)現(xiàn),試針的針入度儀固定需避免采用側(cè)面螺絲拴緊的方式,否則試針的垂直下落可能受到影響,試驗(yàn)結(jié)果也會因此出現(xiàn)較大偏差。
1.2 具體試驗(yàn)
試驗(yàn)室中針入度儀存在兩種針入方式,具體試驗(yàn)要點(diǎn)如下:
①方式一。連桿頂端以讀數(shù)游標(biāo)輕輕接觸,待讀數(shù)歸零后按下按鈕,以此放下針與連桿,連桿自動停止后(一般為 5s),手動滑下游標(biāo),與連桿頂端再次輕觸,最終完成數(shù)顯讀數(shù)的讀取。這種試驗(yàn)方法的開展需重點(diǎn)控制連桿頂端接觸與游標(biāo)滑下時(shí)的接觸力道,并避免出現(xiàn)用力向下推情況。
②方式二。針與連桿下落,通過位移傳感器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動讀取,這種方法需保證位移傳感器的感應(yīng)范圍能夠滿足試驗(yàn)需要,因此需做好試針與試樣表面輕觸的調(diào)整,否則很容易出現(xiàn)顯示失常或結(jié)果偏差問題。
③其他要點(diǎn)。為保證試驗(yàn)質(zhì)量,還需保證同一試樣平行試驗(yàn)至少三次,且各試點(diǎn)間及與盛樣皿邊緣的距離不小于 10mm,試驗(yàn)精度受到的標(biāo)準(zhǔn)針更換、清理及時(shí)性影響同樣需要得到重視。
2 影響道路石油瀝青針入度試驗(yàn)結(jié)果的因素
2.1 試驗(yàn)溫度影響
道路石油瀝青屬于依溫性材料,這使得針入度試驗(yàn)溫度選擇直接影響道路石油瀝青的流變性質(zhì),這也使得不同試驗(yàn)溫度范圍內(nèi)的不同瀝青材料流變性變化是否存在一致性長期受到學(xué)界關(guān)注,如何確定最佳道路石油瀝青針入度試驗(yàn)溫度也因此成為熱點(diǎn)研究課題。因此本文選擇了 4種試驗(yàn)用道路石油瀝青(A、B、C、D),表 1 展示了 4 種瀝青的簡單性質(zhì),展示了不同道路石油瀝青在不同試驗(yàn)溫度下計(jì)算出的 PI 值,
計(jì)算得出的 PI 值線性回歸系數(shù)均不小于 0.997,具體計(jì)算采用了《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20-2011)記載的公式計(jì)算法。
可得出如下結(jié)論:
①不同來源瀝青試樣的 PI 值隨試驗(yàn)溫度變化規(guī)律存在顯著差異,這是由于不同瀝青試驗(yàn)的具體材料構(gòu)成存在差異,PI 值因此受到了直接影響。
②測試點(diǎn)個數(shù)越少,計(jì)算出 PI 值的誤差越大,計(jì)算出 PI 間的最大相對誤差也會因此大幅提升,在保證線性回歸系數(shù) R 不小于 0.997 的前提下,試驗(yàn)點(diǎn)數(shù)的增多可保證計(jì)算得出的PI 值不斷趨近唯一值。
③雖然《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTGE20-2011) 要求瀝青針入度試驗(yàn)溫度一般以 25℃為準(zhǔn),但結(jié)合試驗(yàn),本文建議不同標(biāo)號的道路石油瀝青在針入度檢測中更具針對性的選擇試驗(yàn)溫度,以此消除試驗(yàn)誤差對檢測結(jié)果的影響。
2.2 試驗(yàn)精密度影響
除試驗(yàn)溫度外,試驗(yàn)精密度同樣會直接影響 PI 檢測結(jié)果,這種影響主要源于重復(fù)性允許偏差、再現(xiàn)性允許偏差。為明確重復(fù)性允許偏差影響,本文圍繞試驗(yàn)溫度為 15℃、25℃、30℃,測試的針入度值為 23、70、120(10 -1 mm)的一組數(shù)據(jù)展開,結(jié)合試驗(yàn)方法中的重復(fù)性允許偏差,可得到三個不同的針入度數(shù)據(jù),即方法重復(fù)性可接受最小值、最大值以及試驗(yàn)測試值,可以發(fā)現(xiàn),在試驗(yàn)方法允許波動范圍內(nèi),雖然其線性回歸系數(shù) R 均不小于 0.997,但計(jì)算出的PI 間的最大誤差高達(dá) 59.5%。采用同一組數(shù)據(jù),結(jié)合試驗(yàn)方法中的再現(xiàn)性允許偏差,可得出針入度再現(xiàn)性偏差對 PI 值的影響,由此可直觀了解再現(xiàn)性偏差對 PI 計(jì)算誤差的影響。
3 結(jié) 論
綜上所述,瀝青針入度試驗(yàn)方法具備較為廣闊的應(yīng)用空間,在此基礎(chǔ)上,本文涉及的道路石油瀝青針入度試驗(yàn)方法、影響針入度試驗(yàn)結(jié)果的因素分析,則提供了較為明確的針入度試驗(yàn)路徑,而為了進(jìn)一步提高方法的實(shí)用性,針入度儀的試驗(yàn)結(jié)果比對、不可靠針入度儀的剔除同樣需要得到重視。