沥青针入度试验的重要性及影响因素

沥青的主要质量指标之一

  沥青是一种粘稠的、黑色的并且具有高度粘度的液体或半固体形态的石油，表面呈黑色，可溶于二硫化碳、四氯化碳。主要可以分为煤焦沥青、石油沥青和天然沥青三种。其中，石油沥青是原油分馏后的残渣,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，约70%的沥青，是用在路面建设里，因此在路面建设中被作为常用材料。沥青及混合料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老化程度，避免出现路面开裂、车辙等问题，而且还能够提升路面的负载能力,延长路面的使用寿命。

  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路面石油沥青温度敏感性，影响路面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。

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; 沥青试样置于 25℃±0.1℃的恒温浴中，荷重为 100 克±0.05 克的标准锥体组成，在无明显磨擦下垂直运动，在 5 秒钟内垂直贯入沥青试样的深度称为沥青针入度，以1/10毫米为单位。用以鉴定沥青的粘稠程度。沥青的针入度越大，说明沥青的粘稠度越小，沥青就越软。其中规定标准针，针连杆与附加砝码的总质量为100.00 g土0.05 g，试验温度为（25.0±0.1）℃，时间为5秒。必须同时满足以上试验条件。

沥青试样的制备

(1)小心加热样品，不断搅拌以防局部过热，加热到使样品能够流动。加热时焦油沥青的加热温度不超过软化点的 60℃，石油沥青不超过软化点的 90℃，加热时间不超过 30min，加热、搅拌过程中避免试样中进入气泡。

(2)将试样倒入预先选好的试样皿中，试样深度应大于预计贯入深度 10mm，同时将试样倒入试样皿中。

(3) 盖住试样皿以防灰尘落入，在 15℃～30℃室温下冷却不少于1.5h(小试样皿)、2.0h(大试样皿)或 3.0h(特殊试样皿)，然后将试样皿放入试验温度±0.1℃的恒温水浴中，水面应没过试样表面 10mm 以上，并应保温不少于1.5h（小试样皿）、2（大试样皿）、2.5h（特殊试样皿）。

具体试验步骤：

 开启仪器电源开关，设定定时时间，根据试验要求设置所需的浴缸温度,待浴缸水温稳定在试验温度±0.1℃范围内.然后取出达到恒温的盛样皿，放进针入度仪平台上浴缸内的三脚支架上，注意试样表面以上的水层深度不小于10mm。

 按上/停、下/停键快速移动升降机构,使标准针尖离试样表面约10mm。然后再按微调键慢慢向下移动标准针，使针尖刚刚接触到试样的表面时松手（观察标准针与试样表面接触时可用设在工作台上的照明灯、放大镜来观察）。开启针入度显示器（具体操作详见针入度显示器使用介绍）。

 试样至少重复测定三次。每一试验点间的距离、试验点到试样皿边缘的距离都不得小于 10mm。每次试验前都应使试样在恒温水浴中恒温一段时间，每次测定都要用干净的针。当针入度超过 200 时，至少用三根针，每次试验用的针留在试样中，直到三根针扎完时再将针从试样中取出。针入度小于 200 时可将针取下用合适的溶剂搽净后继续使用。

    试验结束后，关闭仪器的工作电源，关闭针入度显示器，将仪器擦拭干净，取下标准针，上油保护并装入护套和木箱内。

影响针入度试验结果的因素

01】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。

02】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。

03】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。

04】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。(如沥青针入度检测设备具备单独控温条件,可忽略;但务必对设备控温功能进行定期校准,确保温度的准确性)。

 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。

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，建议采用自动单独的控温水浴系统。

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。