水利工程中瀝青材料的檢測(cè)方法探究

徐英

（貴州省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 貴州貴陽(yáng) 550000）

瀝青作為水利工程施工的重要材料之一，其配制指標(biāo)、性能都是決定水利工程品質(zhì)的關(guān)鍵性因素，因此，在實(shí)際施工中，科學(xué)的檢測(cè)瀝青材料具有至關(guān)重要的作用，但當(dāng)前從具體的檢測(cè)實(shí)踐中來(lái)看，現(xiàn)行水利行業(yè)還沒(méi)有系統(tǒng)的瀝青檢測(cè)規(guī)范，仍然參考電力行業(yè)或是交通行業(yè)瀝青檢測(cè)規(guī)范?；诖耍钊胩骄克こ讨袨r青材料的檢測(cè)方法仍然具有重要現(xiàn)實(shí)意義。

1 水利工程中瀝青材料檢測(cè)內(nèi)容

1.1 瀝青針入度檢測(cè)

瀝青本身是一種半固體材料，但在水利工程施工中需要液體形態(tài)、具有一定粘稠度的瀝青，針入度則是檢測(cè)液態(tài)瀝青粘稠度是否達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的一項(xiàng)內(nèi)容。因當(dāng)前市場(chǎng)上瀝青材料生產(chǎn)廠家不同，瀝青半固體形態(tài)時(shí)的硬度也不同，所以粘稠度上也存在差異，而粘稠度是評(píng)估瀝青性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，精準(zhǔn)的檢測(cè)對(duì)于判斷瀝青品質(zhì)有著重要意義。該項(xiàng)檢測(cè)過(guò)程中需要使用到針入度儀、標(biāo)準(zhǔn)針、盛樣皿、恒溫水浴等設(shè)備。

1.2 瀝青軟化點(diǎn)檢測(cè)

從瀝青的性質(zhì)上來(lái)講，瀝青屬于非晶質(zhì)高分子有機(jī)膠凝材料，但卻與其他非晶質(zhì)高分子材料存在明顯差異，瀝青不具備液化點(diǎn)與固化點(diǎn)，通常采用規(guī)定條件下的硬化點(diǎn)或滴落點(diǎn)來(lái)表示其狀態(tài)的轉(zhuǎn)變。瀝青又是一種溫度變化極為敏感的感溫性材料，其性能表現(xiàn)與環(huán)境狀況密切相關(guān)。瀝青材料在硬化點(diǎn)到滴落點(diǎn)之間的溫度區(qū)間里，呈現(xiàn)出一種粘滯流動(dòng)狀態(tài)，在工程中為保證瀝青不致因溫度升高而產(chǎn)生流動(dòng)的狀態(tài)，取滴落點(diǎn)和硬化點(diǎn)之前溫度間隔的87.21%當(dāng)作軟化點(diǎn)。軟化點(diǎn)是反映材料熱穩(wěn)定性的指標(biāo)。檢測(cè)過(guò)程中需要使用軟化點(diǎn)試驗(yàn)儀、耐熱玻璃燒杯等設(shè)備[1]。

1.3 瀝青延度檢測(cè)

瀝青作為一種半固體材料，極易受到外部環(huán)境因素、外作用力的影響，出現(xiàn)變形與變質(zhì)問(wèn)題，導(dǎo)致瀝青的性能無(wú)法滿足水利工程需要。因此，通過(guò)延度測(cè)試能夠檢測(cè)瀝青材料塑性形變情況，判斷瀝青在負(fù)載后以及遭受外力時(shí)的變形情況。檢測(cè)過(guò)程中需要使用到延度儀、試模、試模底板等設(shè)備。

2 水利工程中瀝青材料檢測(cè)方法

2.1 針入度檢測(cè)方法及具體操作

針入度檢測(cè)主要分為2個(gè)步驟：①做好檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作。將待檢測(cè)試樣放入盛樣皿中，樣品高度通常高出預(yù)計(jì)值1cm，避免檢測(cè)過(guò)程中觸碰盛樣皿底部，影響檢測(cè)準(zhǔn)確性；放入盛樣皿后要立即蓋上蓋子，避免環(huán)境中的不穩(wěn)定因素污染試樣；將裝有試樣的盛樣皿冷卻，冷卻時(shí)間控制在1-2.5h內(nèi)；經(jīng)過(guò)冷卻后的試樣放入到恒溫水浴中加熱，加熱時(shí)間應(yīng)根據(jù)試樣的體積以及反應(yīng)情況進(jìn)行確定；完成上述操作后，使用針入度儀、標(biāo)準(zhǔn)針進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中針入度儀應(yīng)始終保持水平狀態(tài)，保持標(biāo)準(zhǔn)針與連桿之間處于固緊狀態(tài)；并根據(jù)檢測(cè)情況合理應(yīng)用具有一定重量的砝碼[2]。②進(jìn)入正式實(shí)驗(yàn)，將試樣從恒溫水浴中取出，放置到平底玻璃皿上，保持試樣始終處于恒溫狀態(tài)，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中試樣的上下溫度變化不能超過(guò)0.10℃范圍內(nèi)；取出試樣后，加入能夠浸沒(méi)試樣并高出試樣表面1cm的水，但在實(shí)驗(yàn)中要做好抑制水分蒸發(fā)工作；完成上述操作后，將樣品放置在針入度儀上，在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，反復(fù)展開(kāi)三次檢測(cè)，以便保障檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。需要注意的是實(shí)驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)針的落點(diǎn)盡量為試樣的中心點(diǎn)，盡量避免接觸試樣邊緣；同時(shí)，如果檢測(cè)中瀝青試樣針入度處于＞200狀態(tài)，要使用3根標(biāo)準(zhǔn)針進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)過(guò)程中，已插入的標(biāo)準(zhǔn)針無(wú)需拔出[3]。

檢測(cè)最少要進(jìn)行三次，每次都需要準(zhǔn)確、完整記錄數(shù)據(jù)結(jié)果，并對(duì)比數(shù)據(jù)存在較大誤差的情況，分析是否存在錯(cuò)誤，無(wú)問(wèn)題后應(yīng)通過(guò)三次檢查的平均值求得瀝青材料的針入度。

2.2 軟化點(diǎn)檢測(cè)方法及具體操作

軟化點(diǎn)檢測(cè)也分為兩種情況：①在檢測(cè)軟化點(diǎn)＜80℃的瀝青材料時(shí)，需要將試樣環(huán)放在底板上，一同進(jìn)入冷水中進(jìn)行冷卻，冷卻時(shí)間應(yīng)＞15min；同時(shí)準(zhǔn)備燒杯，加入新煮沸的沸水，沸水溫度降至常溫后，將冷卻后的試樣放置在試驗(yàn)儀的支架中層板圓孔內(nèi)，做好試樣固定，并在實(shí)驗(yàn)記錄中記入實(shí)驗(yàn)前試樣參數(shù)；完成上述準(zhǔn)備后，開(kāi)始試樣加熱，可以使用加熱爐具等輔助設(shè)備，但加熱過(guò)程中溫度應(yīng)處于持續(xù)上升狀態(tài)，切勿出現(xiàn)溫度巨變情況，隨著溫度的升高觀察瀝青材料成為液體并滴落的時(shí)間，將滴落時(shí)間記錄到檢測(cè)記錄當(dāng)中[4]。②在檢測(cè)軟化點(diǎn)＞80℃的瀝青材料時(shí)，基本操作與上述相同，但冷卻環(huán)節(jié)需要將試樣放入甘油當(dāng)中；而且加熱環(huán)節(jié)使用的也非常溫沸水，而是溫度為32℃的甘油，檢測(cè)中記入瀝青材料成為液體以及有液體滴落的時(shí)間。

需要注意的是，檢測(cè)過(guò)程中必須保障冷卻時(shí)間充足；嚴(yán)格控制加熱環(huán)節(jié)溫度的上升，并且以80℃為分界點(diǎn)對(duì)瀝青材料進(jìn)行嚴(yán)格區(qū)分，選擇正確的檢測(cè)方法。

2.3 延度檢測(cè)方法及具體操作

延度檢測(cè)也分為兩個(gè)步驟：①檢測(cè)準(zhǔn)備工作，由于檢測(cè)中需要使用到隔離劑材料，應(yīng)在檢測(cè)前提前做好攪拌工作，保障隔離劑處于均勻狀態(tài)后，涂抹在試模內(nèi)表面上，并按照程序組裝試模，將瀝青檢測(cè)試樣倒入試模中，進(jìn)入冷卻環(huán)節(jié)，延度檢測(cè)中冷卻時(shí)間應(yīng)控制在30-40min內(nèi)，隨后在使用延度儀進(jìn)行檢測(cè)。②正式檢測(cè)過(guò)程中，準(zhǔn)備好調(diào)零狀態(tài)的延度儀，將完成處理的樣品放置到延度儀上，樣品的高度應(yīng)低于水面25mm；使用延度儀檢測(cè)后，密切關(guān)注延度儀的變化情況，如果延度儀出現(xiàn)晃動(dòng)，要及時(shí)做好延度儀固定，調(diào)整延度儀，保障其始終處于穩(wěn)定狀態(tài)；如果檢測(cè)中使用的延度儀有循環(huán)水，檢測(cè)中必須將循環(huán)水系統(tǒng)關(guān)閉，避免檢測(cè)過(guò)程中試樣浮出水上或浸入到水下，為了避免這一現(xiàn)象，可以選擇對(duì)檢測(cè)結(jié)果不造成影響的材料增加水的密度，如食鹽、酒精等[5]。

延度檢測(cè)也應(yīng)在相同的檢測(cè)條件下進(jìn)行3次，當(dāng)3次檢測(cè)結(jié)果誤差處于允許浮動(dòng)范圍內(nèi)時(shí)，求3次檢測(cè)結(jié)果平均值作為最終的檢測(cè)結(jié)果。

此外，除了瀝青材料性能的檢測(cè)，在水利工程中也經(jīng)常需要檢測(cè)瀝青材料的含量，以便合理應(yīng)用與配制瀝青。瀝青材料的含量檢測(cè)通常采用燃燒法或離心抽提法。其中燃燒法是當(dāng)前水利工程規(guī)范中最常應(yīng)用的一種新方法，在國(guó)外的應(yīng)用較為普遍，這種方法的基本原理是：瀝青作為混合材料，其中含有有機(jī)物與無(wú)機(jī)物兩種成分，通過(guò)燃燒爐高溫燃燒瀝青，可以將其可燃的成分燃燒掉，留下無(wú)法燃燒的無(wú)機(jī)礦物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)油石分離，則可以檢測(cè)出瀝青材料的含量。離心抽提法是一種傳統(tǒng)的瀝青材料含量檢測(cè)方法，與燃燒法相比其耗時(shí)長(zhǎng)、操作復(fù)雜，而且容易受到環(huán)境的影響，檢測(cè)結(jié)果誤差較大。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，文章詳細(xì)分析了瀝青材料針入度、軟化點(diǎn)、延度、含量四項(xiàng)檢測(cè)內(nèi)容的檢測(cè)方法，其中探究了具體的檢測(cè)操作步驟以及檢測(cè)的注意事項(xiàng)，希望為同行業(yè)提供有效的參考，以便在檢測(cè)過(guò)程中及時(shí)調(diào)整不規(guī)范的檢測(cè)行為；并逐步優(yōu)化檢測(cè)方法，提升檢測(cè)質(zhì)量與效率，保障檢測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性、可靠性，為水利工程施工中合理應(yīng)用瀝青材料提供科學(xué)的參考依據(jù)。