沥青作为道路建设、防水工程等领域的关键材料,其性能直接关乎工程质量与耐久性。通过测量标准针在特定条件下刺入沥青试样的深度,能够直观反映沥青在不同温度下的软硬程度,沥青针入度试验基于牛顿流体的黏性流动理论。
沥青针入度仪是测定沥青材料黏稠度的试验方法
沥青作为道路建设、防水工程等领域的关键材料,其性能直接关乎工程质量与耐久性。通过测量标准针在特定条件下刺入沥青试样的深度,能够直观反映沥青在不同温度下的软硬程度,沥青针入度试验基于牛顿流体的黏性流动理论。在规定温度(常见为 25℃)、荷重(100g)及贯入时间(5s)条件下,将标准针垂直放置于沥青试样表面,针在重力作用下刺入沥青。沥青的黏稠度越高,对针的阻力越大,刺入深度越小;反之,黏稠度越低,刺入深度越大。刺入深度(单位为 0.1mm)即为针入度值,该值可量化沥青的软硬程度与流动性,进而评估其在不同工程场景中的适用性。
沥青针入度仪
结构组成:主要由针连杆、刻度盘(或位移传感器)、按钮(手动控制针下落)、可调节高度的试样平台、水平调节装置、悬臂等构成。针连杆需确保针在无明显摩擦下垂直运动,刻度盘或位移传感器能精确指示针贯入深度至 0.1mm。
精度要求:针及针杆总质量为 2.5g±0.05g;仪器整体对针贯入深度的测量精度应达到 ±0.1mm;自动计时装置在 60s 间隔内的准确度需达到 ±0.1s。
标准针
由硬化回火的不锈钢制成,洛氏硬度 HRC54 - 60,表面粗糙度 Ra0.2μm - 0.3μm。每根针设有号码标志,并附有计量部门的检验单,需定期校准检验,以保证试验准确性。
盛样皿
根据预估针入度值选择不同规格:针入度<200 时,内径 55mm,内部深度 35mm;针入度在 200 - 350 时,内径 70mm,内部深度 55mm;针入度 350 - 500 时,内径 50mm,内部深度 60mm 。
恒温水槽
容积不小于 10L,具备精准控温能力,控温准确度为 ±0.1℃,用于保持试验所需的恒定温度环境,确保沥青试样在规定温度下进行测试。
计时器
精度为 0.1s 或更高,用于准确控制标准针贯入沥青试样的时间,保证试验条件的一致性。
其他辅助材料
如合适的溶剂(如三氯乙烯)用于清洗标准针,擦拭用的干净棉花或布,以及用于调整试样高度和平整度的工具等。
小心加热沥青样品,加热过程中持续搅拌,防止局部过热。对于焦油沥青,加热温度不得超过软化点 60℃;石油沥青则不超过软化点 90℃,且加热时间不宜超过 30min,避免试样中混入气泡。
将加热后的沥青试样缓慢倒入预选好的盛样皿中,试样深度应大于预计穿入深度 10mm,同时准备两个试样皿用于平行试验,提高数据可靠性。
盛有试样的盛样皿在 15℃ - 30℃室温中冷却一定时间:小盛样皿冷却 1h - 1.5h;大盛样皿冷却 1.5h - 2h;特殊盛样皿冷却 2h - 2.5h。冷却后移入保持规定试验温度 ±0.1℃的恒温水槽中恒温,恒温时间与冷却时间对应,即小盛样皿恒温 1h - 1.5h,大盛样皿恒温 1.5h - 2h,特殊盛样皿恒温 2h - 2.5h。
仪器调试
调整针入度仪的水平调节装置,使仪器处于水平状态,避免因仪器倾斜导致针贯入方向偏差,影响试验结果。
检查针连杆和导轨,确保无水渍、灰尘及其他外来物,且运动过程中无明显摩擦。用三氯乙烯等合适溶剂清洗标准针,并用干净棉花或布擦干,然后将针插入针连杆,用螺丝固紧。
根据试验条件(如标准试验条件下温度 25℃、荷重 100g),在针入度仪上添加相应的附加砝码。
取出达到恒温的盛样皿,将其移入水温控制在试验温度±0.1℃(可用恒温水槽中的水)的平底玻璃皿中的三脚支架上,确保试样表面以上的水层深度不少于 10mm,以维持稳定的试验温度环境。
将盛有试样的平底玻璃皿放置在针入度仪的平台上,慢慢放下针连杆,借助适当位置的反光镜或灯光反射观察,使针尖恰好与试样表面接触。拉下刻度盘的拉杆,使其与针连杆顶端轻轻接触,调节刻度盘或深度指示器的指针指示为零。
开动秒表,在指针正指 5s 的瞬间,用手紧压按钮(若为自动针入度仪,则计时与标准针落下贯入试样同时开始),使标准针自动下落贯入试样,经规定的 5s 时间后,停压按钮使针停止移动。
拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端再次接触,读取刻度盘指针或位移指示器的读数,该读数即为针入度值,准确至 0.5(0.1mm)。
同一试样需进行至少 3 次平行试验,各测试点之间及与盛样皿边缘的距离不应少于 10mm。每次试验后,将盛有试样皿的平底玻璃皿放回恒温水槽,保持水温为试验温度。每次试验需更换一根干净的标准针,若测定针入度大于 200 的沥青试样时,至少用 3 支标准针,且每次试验后将针留在试样中,直至 3 次平行试验完成后,才能将标准针取出。
数据记录参考:
试验温度(℃) | 试针荷重(g) | 贯入时间(s) | 刻度盘初读数 | 刻度盘终读数 | 针入度(0.1mm) | 测定值 | 平均值 |
25 | 102.5 | 5 | 0 | 82 | 82 | 82 | 81 |
25 | 102.5 | 5 | 0 | 80 | 80 | 80 | |
25 | 102.5 | 5 | 0 | 81 | 81 | 81 | |
25 | 102.5 | 5 | 0 | 125 | 125 | 125 | 126 |
25 | 102.5 | 5 | 0 | 127 | 127 | 127 | |
25 | 102.5 | 5 | 0 | 126 | 126 | 126 |

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