瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)綜述報(bào)告

（安徽交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院土木工程系，安徽 合肥 230051）

1 馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)的重要性

對(duì)于道路工程專業(yè)的學(xué)生來(lái)講，瀝青混合料的材料組成設(shè)計(jì)是必須應(yīng)該掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，又由于《公路瀝青路面施工技術(shù)規(guī)范》（JTG F40-2004）瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)是采用馬歇爾試驗(yàn)進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)的方法，因此馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)在教學(xué)過(guò)程中顯得尤為重要。根據(jù)我校本專業(yè)實(shí)際情況及教學(xué)大綱，以提高學(xué)生對(duì)道路建筑材料基本理論的理解及動(dòng)手能力為主要目的，制定相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)方案。

2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h2>

2.1 掌握穩(wěn)定度及流值的定義及內(nèi)涵

2.2 掌握穩(wěn)定度及流值測(cè)定的基本原理

2.3 掌握馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法及實(shí)驗(yàn)步驟

3 實(shí)驗(yàn)原理

本實(shí)驗(yàn)的原理圖如圖1a)所示。試件置于上下壓頭中間，加載設(shè)備以50mm/min±5 mm/min 的速度對(duì)試件施壓。圖1b)為加載過(guò)程中設(shè)備對(duì)試件施加的力與試件產(chǎn)生的變形關(guān)系圖，由圖可見(jiàn)隨著試件所承受的力逐漸增大試件產(chǎn)生的變形亦逐漸增大，當(dāng)試件破壞時(shí)所達(dá)到的最大破壞荷載（以kN 計(jì)）即為穩(wěn)定度（MS,Marshall Stability），此時(shí)試件內(nèi)部已經(jīng)破壞，與此對(duì)應(yīng)的垂直變形（以mm 計(jì)）即為流值（FL,Flow Value）。應(yīng)該注意的是圖1b)中的O點(diǎn)至O1 點(diǎn)段不包含在流值內(nèi)，這是由于此階段變形來(lái)源于壓頭與試件之間的進(jìn)一步貼合以及混合料的壓密穩(wěn)定。MS 值越大，F(xiàn)L 越小，說(shuō)明瀝青混合料高溫穩(wěn)定性越好。

圖1 實(shí)驗(yàn)原理及數(shù)據(jù)記錄圖

4 實(shí)驗(yàn)條件

4.1 實(shí)驗(yàn)儀器：自動(dòng)瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度儀（如圖2）、恒溫水槽（精度1℃，深度≥150mm）、烘箱、天平（感量≤0.1g）、溫度計(jì)（精度1℃）等。

4.2 技術(shù)要求：當(dāng)集料公稱最大粒徑≤26.5mm 時(shí)，采用Ф 101.6mm*63.5mm 的標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件，試驗(yàn)儀最大荷載≥25 kN（精度0.1 kN），加荷速率50mm/min±5 mm/min。當(dāng)集料公稱最大粒徑＞26.5mm 時(shí)，采用Ф 152.4mm*95.3mm 大型馬歇爾試件，試驗(yàn)儀最大荷載≥50kN（精度0.1 kN），加荷速率50mm/min±5 mm/min。

圖2 自動(dòng)馬歇爾穩(wěn)定度儀

5 實(shí)驗(yàn)方法

本實(shí)驗(yàn)以標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件為例。

5.1 實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作：試件應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)方法成型。標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件尺寸應(yīng)滿足直徑101.6mm±0.2mm、高63.5mm±1.3mm 的要求。試件的尺寸不符合上述要求應(yīng)予舍棄，并且一組試件的數(shù)量不少于4 個(gè)。恒溫水槽要按要求調(diào)節(jié)至規(guī)范要求的實(shí)驗(yàn)溫度。本實(shí)驗(yàn)為黏稠石油瀝青，溫度要求為60℃±1℃。

5.2 實(shí)驗(yàn)步驟：（1）試件水浴保溫。將滿足要求的馬歇爾試件置于規(guī)定溫度的恒溫水槽保溫，保溫時(shí)間為30～40min。保溫時(shí)試件底部應(yīng)墊起且與水槽底部距離不小于5cm。（2）壓頭保溫。將實(shí)驗(yàn)儀的上下壓頭置于恒溫水槽或烘箱保溫至試件溫度。清潔壓頭內(nèi)側(cè)并涂上少量黃油。（3）放置試件。將試件放置在下壓頭上，并將上壓頭蓋在試件頂部，安裝在試驗(yàn)儀上。（4）調(diào)零。調(diào)整自動(dòng)馬歇爾穩(wěn)定度儀的壓力與位移傳感器并將傳感器調(diào)零。（5）開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。設(shè)定加載速度為50mm/min±5mm/min，啟動(dòng)設(shè)備開(kāi)始試驗(yàn)，記錄儀自動(dòng)記錄壓力與位移曲線以及穩(wěn)定度（以kN 計(jì)，準(zhǔn)確至0.01kN）及流值（以mm 計(jì)，準(zhǔn)確至0.1mm）。

6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文使用瀝青路面上面層最為常用的一組AC-13 瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件進(jìn)行馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下表所示。

表1 馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表

注：當(dāng)一組測(cè)定值中某個(gè)測(cè)定值與平均值之差大于標(biāo)準(zhǔn)差的k 倍時(shí)，該測(cè)定值應(yīng)予舍棄，并以其余測(cè)定值的平均值作為實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)試件數(shù)目n 為3、4、5、6 時(shí)，k 值分別為1.15、1.46、1.67、1.82。

本次馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)結(jié)果計(jì)算過(guò)程如下：

（1）該組測(cè)值從大到小排序：x(1)=14.81kN、x(2)=12.26 kN、x(3)=11.74 kN、x(4)=11.51 kN。

（3）該組數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)值：g(1)=(x(1)-)/s=（14.81-12.58）/1.519 =1.468、g(2)=(- x(2))/s=（12.58-12.26）/1.519=0.211、g(3)=(- x(3))/s=（12.58-11.74）/1.519 =0.553、g(4)=(- x(4))/s=（12.58-11.51）/1.519 =0.704。

實(shí)驗(yàn)數(shù)目為4 時(shí)，其k 值取1.46，故g(0)=1.46。

（4）該組馬歇爾穩(wěn)定度實(shí)驗(yàn)結(jié)果判別：g(1)＞g(0)，故x(1)=14.81 kN 為異常值。

（5）該組馬歇爾穩(wěn)定度平均值為（12.26+11.74+11.51）/3=11.84 kN，流值平均值為（29.5+28.4+30.1）/3=29.3（0.1mm）。

即該組瀝青混合料馬歇爾穩(wěn)定度為11.84（kN），流值為29.3 （0.1mm）。

7 注意事項(xiàng)

7.1 試件直徑、高度必須符合要求，高度影響空隙率,試件的成型高度對(duì)馬歇爾試驗(yàn)結(jié)果的變異性關(guān)系影響很大，在制作試件時(shí)必須嚴(yán)格控制試件高度，不符合要求的一定要剔除。

7.2 在安裝馬歇爾試件時(shí)應(yīng)保證上下壓頭沿試件豎直直徑對(duì)齊。試驗(yàn)過(guò)程應(yīng)平穩(wěn)無(wú)振動(dòng)。上下壓頭與試件之間不得有空隙存在，如存在過(guò)大空隙，在自動(dòng)馬歇爾穩(wěn)定度儀施加荷載未開(kāi)始時(shí)，便存在一個(gè)變形量，導(dǎo)致變形偏大。

7.3 試件從水浴槽中取出至實(shí)驗(yàn)測(cè)出最大荷載值的時(shí)間應(yīng)在30s 以內(nèi)。