瀝青針入度試驗的重要性及影響因素

瀝青的主要質量指標之一

  瀝青是一種粘稠的、黑色的并且具有高度粘度的液體或半固體形態的石油，表面呈黑色，可溶于二硫化碳、四氯化碳。主要可以分為煤焦瀝青、石油瀝青和天然瀝青三種。其中，石油瀝青是原油分餾后的殘渣,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，約70%的瀝青，是用在路面建設里，因此在路面建設中被作為常用材料。瀝青及混合料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老化程度，避免出現路面開裂、車轍等問題，而且還能夠提升路面的負載能力,延長路面的使用壽命。

  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路面石油瀝青溫度敏感性，影響路面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。

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; 瀝青試樣置于 25℃±0.1℃的恒溫浴中，荷重為 100 克±0.05 克的標準錐體組成，在無明顯磨擦下垂直運動，在 5 秒鐘內垂直貫入瀝青試樣的深度稱為瀝青針入度，以1/10毫米為單位。用以鑒定瀝青的粘稠程度。瀝青的針入度越大，說明瀝青的粘稠度越小，瀝青就越軟。其中規定標準針，針連桿與附加砝碼的總質量為100.00 g土0.05 g，試驗溫度為（25.0±0.1）℃，時間為5秒。必須同時滿足以上試驗條件。

瀝青試樣的制備

(1)小心加熱樣品，不斷攪拌以防局部過熱，加熱到使樣品能夠流動。加熱時焦油瀝青的加熱溫度不超過軟化點的 60℃，石油瀝青不超過軟化點的 90℃，加熱時間不超過 30min，加熱、攪拌過程中避免試樣中進入氣泡。

(2)將試樣倒入預先選好的試樣皿中，試樣深度應大于預計貫入深度 10mm，同時將試樣倒入試樣皿中。

(3) 蓋住試樣皿以防灰塵落入，在 15℃～30℃室溫下冷卻不少于1.5h(小試樣皿)、2.0h(大試樣皿)或 3.0h(特殊試樣皿)，然后將試樣皿放入試驗溫度±0.1℃的恒溫水浴中，水面應沒過試樣表面 10mm 以上，并應保溫不少于1.5h（小試樣皿）、2（大試樣皿）、2.5h（特殊試樣皿）。

具體試驗步驟：

 開啟儀器電源開關，設定定時時間，根據試驗要求設置所需的浴缸溫度,待浴缸水溫穩定在試驗溫度±0.1℃范圍內.然后取出達到恒溫的盛樣皿，放進針入度儀平臺上浴缸內的三腳支架上，注意試樣表面以上的水層深度不小于10mm。

 按上/停、下/停鍵快速移動升降機構,使標準針尖離試樣表面約10mm。然后再按微調鍵慢慢向下移動標準針，使針尖剛剛接觸到試樣的表面時松手（觀察標準針與試樣表面接觸時可用設在工作臺上的照明燈、放大鏡來觀察）。開啟針入度顯示器（具體操作詳見針入度顯示器使用介紹）。

 試樣至少重復測定三次。每一試驗點間的距離、試驗點到試樣皿邊緣的距離都不得小于 10mm。每次試驗前都應使試樣在恒溫水浴中恒溫一段時間，每次測定都要用干凈的針。當針入度超過 200 時，至少用三根針，每次試驗用的針留在試樣中，直到三根針扎完時再將針從試樣中取出。針入度小于 200 時可將針取下用合適的溶劑搽凈后繼續使用。

    試驗結束后，關閉儀器的工作電源，關閉針入度顯示器，將儀器擦拭干凈，取下標準針，上油保護并裝入護套和木箱內。

影響針入度試驗結果的因素

01】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。

02】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。

03】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。

04】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。(如瀝青針入度檢測設備具備單獨控溫條件,可忽略;但務必對設備控溫功能進行定期校準,確保溫度的準確性)。

 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。

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，建議采用自動單獨的控溫水浴系統。

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。