沥青混合料马歇尔稳定度试验方法

沥青混合料马歇尔稳定度试验方法

摘要：马歇尔试验是确定沥青混合料油石比的试验。文章主要阐述了沥青混合料马歇尔稳定度试验工作的一些具体方法。

关键词：沥青混合料；马歇尔稳定度；试验方法

Abstract: Marshall test is to determine the asphalt mixture aggregate ratio test. The article described the specific method for asphalt mixture Marshall stability test work.

Key words: asphalt mixture; Marshall stability; test methods

我国现行的《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF-2004）中规定：热拌沥青混合料路面马歇尔稳定度、流值、密度、空隙率采用拌和厂取样成型的试验方法。通过大量的试验证明：在原材料和配合比一定的情况下，沥青混合料的马歇尔稳定度与试件的密实度成直线密切正相关，与空隙率成直线密切相关。由于空隙率是密度的不同表征形式，因此，密度对马歇尔稳定度有着至关重要的影响。根据试验结果，室内成型试件密度的大小，除与材料的配合比有关外，很大程度上取决于击实次数（击实功）的多少和击实温度的高低，击实次数越多，沥青混合料单位体积得到的击实功越大，试件越容易被压密。同样，由于沥青材料自身的特点，在一定范围内，温度越高，其粘滞力越低，抗塑性变形的能力越差，在外力的作用下，试件越容易被压密。因此，通过这种方法得到的试验结果不能真实体现沥青路面的实际质量。

一、目的与适用范围

1．马歇尔稳定度试验是对标准击实的试件在规定的温度和速度等条件下受压，测定沥青混合料的稳定度和流值等指示所进行的试验。

2．本方法适用于马歇尔稳定度试验和浸水马歇尔稳定度试验。马歇尔稳定度试验主要用于沥青混合料的配合比设计及沥青路面施工质量检验。浸水马歇尔稳定度试验（根据需要，也可进行真空饱水马歇尔试验）主要是检验沥青混合料受水损害时抵抗剥落的能力，通过测试其水稳定性检验配合比设计的可行性。

3．本方法适用标准马歇尔试件圆柱体，也适用于大型马歇尔试件圆柱体。

二、试验仪具与材料

1、沥青混合料马歇尔试验仪：符合国家标准《沥青混合料马歇尔试验仪》（GB/T 11823）技术要求的产品，对用于高速公路和一级公路的沥青混合料宜采用自动马歇尔试验仪，用计算机或X-Y记录仪记录荷载一位移曲线，并具有自动测定荷载与试件垂直变形的传感器、位移计，能自动显示或打印试验结果。对φ63. 5mm的标准马歇尔试件，试验仪最大荷载不小于25kN,读数准确度100N，加载速率应能保持50mm/min±5mm/min。钢球直径16mm,上下压头曲率半径为50.8mm。当采用φ152. 4 mm大型马歇尔试件时，试验仪最大荷载不得小于50kN,读数准确度为lOON。上下压头的曲率内径为152.4mm ±0.2M,上下压头间距19.05mm±0.lmm。

2、恒温水槽：控温准确度为1℃，深度不小于150mm。

3、真空饱水容器：包括真空泵及真空干燥器。

4、烘箱。

5、天平：感量不大于0.lg 。

6、温度计：分度为1℃。

7、卡尺。

8、其它：棉纱，黄油。

三、标准马歇尔试验方法

1、准备工作

（1）按标准击实法成型马歇尔试件，标准马歇尔尺寸应符合直径φ101.6mm±0.2mm、高 63. 5mm±1. 3mm的要求。对大型马歇尔试件，尺寸应符合直径152. 4mm±0. 2mm，高95. 3mm±2. 5mm的要求。一组试件的数量最少不得少于4个，并符合T 0702的规定。

（2）量测试件的直径及高度：用卡尺测量试件中部的直径，用马歇尔试件高度测定器或用卡尺在十字对称的4个方向量测离试件边缘lOmm处的高度，准确至0.lmm,并以其平均值作为试件的高度。如试件高度不符合63. 5mm±1. 3mm或95. 3mm士2. 5mm要求或两侧高度差大于2mm时，此试件应作废。

（3）按本规程规定的方法测定试件的密度、空隙率、沥青体积百分率、沥青饱和度、矿料间隙率等物理指标。

（4）将恒温水槽调节至要求的试验温度，对粘稠石油沥青或烘箱养生过的乳化沥青混合料为60℃±1℃，对煤沥青混合料为33.3℃±1℃，对空气养生的乳化沥青或液体沥青混合料为2 5℃±1℃。

2、试验步骤

（1）将试件置于己达规定温度的恒温水槽中保温，保温时间对标准马歇尔试件需30min ～ 40min，对大型马歇尔试件需45min～60min。试件之间应有间隔，底下应垫起，离容器底部不小于5cm。

（2）将马歇尔试验仪的上下压头放人水槽或烘箱中达到同样温度。将上下压头从水槽或烘箱中取出擦拭干净内面。为使上下压头滑动自如，可在下压头的导棒上涂少量黄油。再将试件取出置于下压头上，盖上上压头，然后装在加载设备上。

（3）在上压头的球座上放妥钢球，并对准荷载测定装置的压头。

（4）当采用自动马歇尔试验仪时，将自动马歇尔试验仪的压力传感器、位移传感器与计算机或X-Y记录仪正确连接，调整好适宜的放大比例。调整好计算机程序或将X-Y记录仪的记录笔对准原点。

（5）当采用压力环和流值计时，将流值计安装在导棒上使导向套管轻轻地压住上压头，同时将流值计读数调零。调整压力环中百分表，对零。

（6）启动加载设备，使试件承受荷载，加载速度为50±5mm/min。计算机或X-Y记录仪自动记录传感器压力和试件变形曲线并将数据自动存人计算机。

（7）当试验荷载达到最大值的瞬间，取下流值计，同时读取压力环中百分表读数及流值计的流值读数。

（8）从恒温水槽中取出试件至测出最大荷载值的时间，不得超过30s。

四、浸水马歇尔试验方法

浸水马歇尔试验方法与标准马歇尔试验方法的不同之处在于，试件在已达规定温度恒温水槽中的保温时间为48h，其余均与标准马歇尔试验方法相同。

五、真空饱水马歇尔试验方法

试件先放入真空干燥器中，关闭进水胶管，开动真空泵，使干燥器的真空度达到98.3kPa （ 730mmHg）以上，维持15min,然后打开进水胶管，靠负压进入冷水流使试件全部浸入水中，浸水15 min后恢复常压，取出试件再放入已达规定温度的恒温水槽中保温48h，其余均与标准马歇尔试验方法相同。

六、计算

1、试件的稳定度及流值

（1）当采用自动马歇尔试验仪时，将计算机采集的数据绘制成压力和试件变形曲线，或由X一Y记录仪自动记录的荷载一变形曲线。取相应于荷载最大值时的变形作为流值（FL），以mm计，准确至0. lmm。最大荷载即为稳定度（MS），以kN计，准确至0.O1KN。

（2）采用压力环和流值计测定时，根据压力环标定曲线，将压力环中百分表的读数换

算为荷载值，或者由荷载测定装置读取的最大值即为试样的稳定度（MS）,以kN计，准确至0.O1kN 。由流值计及位移传感器测定装置读取的试件垂直变形，即为试件的流值（FL），以mm计，准确至0.lmm。

2、试件的马歇尔模数按式（1）计算。

T＝MS/FL（1）

式中：T—试件的马歇尔模数,kN/mm;

MS—试件的稳定度,kN；

FL—试件的流值,mm。

3、试件的浸水残留稳定度按式（2）计算。

MS０＝MS1/MS×100 （2）

式中：MS０——试件的浸水残留稳定度，％；

MS1——试件浸水48h后的稳定度，Kn。

3、试件的真空饱水残留稳定度按式（3）计算。

MS＇０ ＝MS2/MS×100（3）

式中：MS＇0——试件的真空饱水残留稳定度，％；

MS2 ——试件真空饱水后浸水48h后的稳定度,kN。

七、注意事项

1、如标准马歇尔试件高度不符合63.5mm±1.3mm的要求或两侧高度差大于2mm时，此试件应作废。

2、从恒温水槽中取出试件至测出最大荷载值的时间，不得超过30s。

3、当一组测定值中某个测定值与平均值之差大于标准差的k倍时，该测定值应予舍弃，并以其余测定值的平均值作为试验结果。当试件数目n为3、4、5、6个时，k值分别为1.15、1.46、1.67、1.82。

参考文献:

[1]《公路工程及沥青混合料试验规程》JTL052-2000.