石油瀝青針入度試驗檢測的重要性及其影響因素分析

石油瀝青是以石油為原材料通過多項工藝提煉加工而成的，在通常情況下呈現褐色或黑褐色的粘稠液體、半固體或固體，其具備較強的防水性與粘結性，因此在道路建設中被作為常用材料。瀝青混凝土路面的使用年限以及質量都與瀝青的品質有著極大的關系。在對瀝青材料選擇的時候，需要充分考慮當地的氣候以及工程要求標準、工程部位等等來確定瀝青的型號與品牌。優質的瀝青材料一方面能夠降低路面的疲勞，避免低溫出現開裂問題，而且還能夠提升路面的負載能力。

 

針入度是瀝青的主要質量指標之一，是表示瀝青軟硬程度和稠度、抵抗剪切破壞的能力，反映在一定條件下瀝青的相對黏度的指標。而為了保證瀝青材料更好的服務于各類工程施工，在各類工程前期施工時普遍重視瀝青針入度指標的檢查。為了保證瀝青針入度試驗能夠更加準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結果的因素必須得到重視。只有嚴格控制試驗條件，才能準確保證結果的準確性。

 

一、瀝青針入度試驗方法

 

 

按照JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》進行試驗，采用標準溫度（25℃）下，按規程要求準備試樣，在規定養護條件養護后，以標準針在一定荷載、溫度、時間內垂直穿入瀝青試樣的深度表示，試驗讀數，準確至0.1mm，同一試樣平行試驗至少3 次。標準針，針連桿與附加砝碼的總質量為100.00 g土0.05 g，溫度為（25.0±0.1）℃，時間為5s（除非另行規定）。

 

準備工作：

將按規定的方法加熱的瀝青試樣一次灌入盛樣皿中，試樣深度應超過預計針入度值10mm，并蓋上盛樣皿，以防落入灰塵。盛有試樣的盛樣皿在15~30℃室溫中冷卻 不少于1.5小時（小盛樣皿），2小時（大盛樣皿）或3小時（特殊盛樣皿），后移入保持規定試驗溫度±0.1℃的恒溫水槽中不少于1.5小時（小盛樣皿），2小時（大盛樣皿）或3小時（特殊盛樣皿）。

 

調整針入度儀使之水平，檢查針連桿和導軌，以確定無水和其它外來物，無明顯摩擦。用三氯乙烯或其他溶劑清洗標準針，并擦干。將標準針插入針連桿，用螺釘固緊。按試驗條件加上附加法碼。

 

具體試驗步驟：

取出達到恒溫的盛樣皿，并移入水溫控制在試驗溫度±0.1℃（可用恒溫水槽中的水）的平底玻璃皿中的三腳支架上，試樣表面以上的水層深度不小于10mm。

 

將盛有試樣的平底玻璃皿置于針入度儀的平臺上。慢慢放下針連桿，用適當位置的反光鏡或燈光反射觀察，使針尖恰好與試樣表面接觸，將位移計或刻度盤指針復位為零。

 

開始試驗，按下釋放鍵，這時計時與標準針落下貫入試樣同時開始，至5s時自動停止。

 

讀取位移計或刻度盤指針的讀數，準確至0.1mm。

 

同一試樣平行試驗至少3次，各測試點之間及與盛樣皿邊緣的距離不應小于10mm。每次試驗后應將盛有盛樣皿的平底玻璃皿放入恒溫水槽，使平底玻璃皿中水溫保持試驗溫度。每次試驗應換一根干凈標準針或將標準針取下蘸有三氯乙烯溶劑的棉花或布揩凈，再用干棉花或布擦干。

 

測定針入度大于200的瀝青試樣時，至少用3支標準針，每次試驗后將針留在試樣中，直至3次平行試驗完成后，才能將標準針取出。

 

根據標準中的公式計算針入度指數，同一試樣3次平行試驗結果的最大值和最小值之差在下列允許誤差范圍內時，計算3次試驗結果的平均值，取整數作為針入度試驗結果，以0.1mm計。

 

二、影響針入度試驗結果的因素

 

 

1、采樣的影響

樣品的代表性。應嚴格執行瀝青取樣法，規程明確規定了不同情況下瀝青的取樣方法和取樣數量以及盛樣器是否干凈、干燥，一定要注意取樣的方法，需加熱的瀝青試樣必須存放在密封帶蓋的金屬容器中，并將盛樣器加蓋、密封好并擦拭干凈后，在盛樣器上（不得在蓋上）標出識別標記，如試樣來源、品種、取樣日期、地點及取樣人。

 

2、樣品處理的影響

加熱時間及次數：在試驗前，必須將瀝青加熱溶解、脫水、過篩后才能成型，而瀝青在加熱過程中由于輕組成分揮發，使瀝青的性質發生變化，加熱次數越多，溫度越高，影響越大。規范要求瀝青加熱和脫水要使用烘箱。在烘箱中的加熱時間應控制在1h以內，如果時間過長會導致瀝青老化，使針入度偏低。瀝青冷卻后，反復加熱次數不能超過兩次，否則同樣會使瀝青老化，影響測定結果。

 

3、養護

嚴格控制試驗室的試驗條件是測試結果正確的保證和前提。隨著養護溫度的升高，瀝青針入度值增大。而養護時間上，是在其它條件相同的情況下，當環境溫度較低時，對養護實際時間未達到規范要求，會使樣品內部實際溫度可能偏低，從而使針入度值偏小，影響檢測結果。因此在養護過程中嚴格按標準溫度和時間進行。

 

4、試驗操作

每次試驗前將盛樣皿和平底玻璃皿放入恒溫水槽，使平底玻璃皿中水溫保持試驗溫度。在其它條件不變時，試驗溫度隨環境溫度而變，即如果環境溫度低，試驗外界環境的溫度的變化，遠遠超規范要求的試驗溫度±0.1℃的要求，如果操作不熟練，速度慢，在一次試驗后，盛樣皿和平底玻璃皿中的水溫變化有可能會在±0.5℃范圍內變化，甚至于更大，因此應保持試驗時的水溫。

 

標準針與試樣表面的接觸是本試驗的一個難點，而且人的因素最大，目前基本采取的方法是觀察標準針在水中的倒影，應使針尖恰好與試樣表面接觸，如果針尖未接觸試樣，使針入度值偏大，而如果針尖已刺入樣品，必然會使針入度值偏小。

 

各測試點之間及與盛樣皿邊緣距離不應少于10mm，試針刺入樣品后，會留下孔洞，說明樣品發生擾動，試洞周圍的瀝青被擠密，如果緊靠著針孔做平行試驗，必然會影響結果，而盛樣的皿邊緣受盛樣皿（銅制品）周圍限制，如緊靠邊緣入針，會使針刺入時樣品不能達到360 度的變形，從而影響試驗結果，因此一定要注意測點之間及測點與邊緣之間的距離。

 

 

三、結語

（1）在道路石油瀝青分析中，我們要嚴格控制采樣的標準性。

（2）在樣品處理的過程中，要防止有氣泡產生，有氣泡產生時，及時處理。

（3）應嚴格按照JTG E20—2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中所規定的試驗溫度，冷卻時間進行試驗。

（4）嚴格控制測定時的水浴溫度，其微小的變化可能會對針入度有較大的影響，建議采用自動控溫水浴。

（5）零點的對針因為個人的原因而有所不同，可能對測定結果造成一定的影響。

 

總的來說，針入度是瀝青常規試驗的一重大指標，它反映了瀝青的粘稠度，對于研究瀝青的流變學性質有重要的參考價值。但是在瀝青針入度的試驗過程中，有很多影響因素都會影響其試驗結果，再加上瀝青針入度試驗對精確度要求很高，因此在瀝青針入度的常規試驗中需要嚴格把握各種條件，必須在規范的操作下毫無差錯地精確操作，才能得出最準確的試驗結果。