同济道路工程材料试验报告

?道路工程材料?实验报告
L ENGINEERING
专业：土木工程
年级：大三
理论课教师：孙大权
姓名：XXX
学号：XXX
实验日期 2021 年 5 月 17 日
实验名称：细集料表观密度实验〔容量瓶法〕
姓名： XXX 学号 XXX
1实验目的
用容量瓶法测定细集料〔天然砂、石屑、机制砂〕在一定温度下的表观密度。

本方法适
用于含有少量大于2.36mm局部的细集料。

2仪器和材料
称量1kg、感量1g的天平，500mL的容量瓶，能使温度控制在105℃±5℃范围的烘箱，
另有枯燥器、浅盘、料勺、温度计和500mL烧杯等。

3 实验步骤
(1)试样准备
将缩分至650g左右的试样在105℃~110℃的烘箱内烘至恒量，并在枯燥器内冷却至室温，分成两份备用。

(2)试验步骤
①称取烘干的试样300g m0，装入盛有半瓶蒸馏水的容量瓶中。

②摆转容量瓶，使试样在水中充分搅动以排除气泡，塞紧瓶塞，静置24h左右，然后
用滴管向瓶内添水，使水面与瓶颈刻度线平齐，再塞紧瓶塞，擦干瓶外水分，称其总质
量m2。

③倒出瓶中的水和试样，将瓶的内外洗净，再向瓶中注入温差不超过2℃的蒸馏水至
瓶颈刻度线，塞紧瓶塞，擦干瓶外的水分，称其总质量m1。

在砂的表观密度试验过程中应测量并控制水的温度，试验中的各项称量可以在15~25℃
的温度范围内进行。

从试样加水静置的最后2h起至试验结束，其温差不应超过2℃。

4 数据计算和分析
表1试验数据
质量m0m1m2
℃300g
细集料的表观密度计算公式为：
式中：——细集料的表观密度，g/cm3；
——试样的烘干质量，g；
水和容量瓶总质量，g；
试样、水和容量瓶总质量，g；
水在4℃时的密度值，1g/cm3；
试验时水温对水相对密度影响的修正系数，按照表2取值。

表2 不同水温下的温度修正系数
水温〔℃〕15 16~17 18~19 20~21 22~23 24~25 计算得细集料表观密度为：
5 结论
试验测得该试样细集料表观密度为。

实验名称：细集料堆积密度和空隙率试验
姓名： XXX 学号 XXX
1实验目的
测定砂自然状态下堆积密度、振实密度及空隙率。

2仪器和材料
(1) 密度测试仪
由标准漏斗和容量筒组成，如图2所示。

容量筒的内径108mm，净高109mm，筒壁厚2mm，筒底厚5mm，容积约为1L。

(2) 其他
称量5kg、感量5g的台秤，能控温在105℃±5℃范围的烘箱，铝制料勺，直尺和浅盘。

3 实验步骤
(1) 试样制备
用浅盘取试样约5kg，在温度105℃±5℃的烘箱内烘干至恒温，取出冷却至室温，分成大致相等的两份备用。

(2) 试验步骤
①堆积密度
将试样装入漏斗中，使试样流入容量筒中，漏斗出料口距容量筒口应为50mm左右，试样装满并超出容量筒筒口后，用直尺将多余的试样沿筒口中心线向两个相反方向刮平，称取质量m1。

②振实密度
取试样一份，分两层装入容量筒，装完一层后，在筒底垫放一根直径10mm的钢筋，将筒按住，左右交替颠击地面各25下，然后再装入第二层。

第二层装满后用同样方法颠实，但筒底所垫钢筋的方向应与颠实第一层的放置方向垂直。

第二层装完并颠实后，加料直至试样超出容量筒筒口，然后用直尺将多余的试样沿筒口中心线像两个相反方向刮平，称其质
量m2。

4 数据计算和分析
容量筒体积筒质量松装质量紧装质量1L
集料的堆积密度ρ1、振实密度ρ2以及空隙率n计算公式为：
式中：容量筒的质量，g；
——容量筒和堆积体积集料的总质量，g；
容量筒和振实体积集料的总质量，g；
V——容量筒的体积，cm3；
砂的堆积密度或振实密度，g/cm3；
砂的表观密度，g/cm3。

〔1〕堆积密度：
空隙率：
〔2〕振实密度：
空隙率：
5 结论
该细集料试样堆积密度为，空隙率49.31；振实密度为，空隙率45.17。

实验名称：细集料的筛分试验
姓名： XXX 学号 XXX
1实验目的
测定细集料〔天然砂、人工砂、石屑〕的颗粒级配及粗细程度。

对水泥混凝土用细集料可采用干筛法，如果需要也可采用水洗法筛分；对沥青混合料及基层用细集料必须采用水洗法筛分。

2仪器和材料
(1)标准筛
孔径为、、、、、、和的方孔筛，筛盖和筛底盘各一个。

(2)摇筛机
(3)其他
称量1000g、感量不大于的天平，能控温105℃±5℃的烘箱，浅盘和软、硬毛刷等。

3 实验步骤
(1)试样准备
将取来样品筛大于的颗粒，在潮湿状态下充分拌匀，用四分法缩分至每份不少于550g 的试样两份，在105℃±5℃的烘箱内烘干至恒量，冷却至室温备用。

(2)试验步骤
①准确称取烘干试样m1500g，精确至。

②将试样置于一个洁净容器中，参加足够的洁净水，使细粉悬浮在水中，但不得有集料颗粒从水中溅出。

用筛和筛组成套筛，仔细将容器中混有细分的悬浮液徐徐倒出，经过套筛流入另一容器中，但不得将集料倒出。

重复这个步骤，直至倒出的水洁净为止。

③将容器中的集料倒入搪瓷盘中，用少量水冲洗，使容器上粘附的集料颗粒全部进入搪瓷盘。

将筛子反过来，用少量水将筛内的集料冲洗进搪瓷盘中。

将搪瓷盘连同集料一起置于
105℃±5℃的烘箱内烘干至恒量，称取枯燥试样质量m2，准确至0.1%。

m2与m1之差即为通过筛的粉料质量。

④将已经洗去颗粒的枯燥集料至于套筛的最上面一个筛中，一般为筛，按照筛孔大小顺序在清洁的搪瓷盘上逐个进行手筛，直至每分钟的筛出量不超过试样总质量的0.1%时为止，将筛出的颗粒并入下一号筛，并和下一号筛中的试样一起过筛。

按此顺序进行，直至各号筛全部筛完为止。

称量出各号筛的筛余试样的质量，准确至1g。

所有各筛的分计筛余量与底盘中剩余量的总量与筛分前的试样总量相比，相差不得超过1%，否那么须重新试验。

4 数据计算和分析
(1)各号筛的筛余试样的质量
记录各号筛的筛余试样的质量数据如表3所示。

表3细集料筛分试验数据记录表
(2)计算级配参数
计算各号筛的分计筛余百分率a i、累计筛余百分率A i和通过百分率P i，准确至0.1%，得到结果如表4所示。

表4细集料级配参数计算表
(3)绘制级配曲线
根据各筛通过百分率的平均值绘制筛分曲线图，如图1所示。

图1细集料筛分曲线图
级配曲线平顺圆滑不间断，因而可以判断，该集料由大到小且各级粒径的颗粒都有，各级颗粒按照一定的比例搭配，故该集料属于连续级配。

(4)计算集料的细度模数
细度模数的计算公式为：
因此，该细集料的细度模数
5 结论
该集料属于连续级配，且细度模数为2.33，属于中砂。

实验名称：石油沥青的针入度试验
姓名： XXX 学号 XXX
1实验目的
沥青针入度是在规定温度〔25℃〕和规定时间〔5s〕内，附加一定重量的标准针〔100g〕垂直贯入沥青试样中的深度，单位为0.1mm，通过针入度的测定掌握不同沥青的粘稠度以及进行沥青标号的划分。

2仪器和材料
〔1〕针入度仪：凡能保证针和针连杆在无明显摩擦下垂直运动，并能指示针贯入深度准确至0.1mm都仪器均可使用。

针和针连杆组合件总质量为50g±0.05g，另附50g±0.05g砝码一只，试验总质量为100g±0.05g。

当采用其它试验条件时，应在试验结果中注明。

仪器设有放置平底玻璃保温皿的平台，并有调节水平的装置，针连杆应与平台相垂直。

仪器设有针连杆制动按钮，使针连杆可自由下落。

针连杆易于装拆，以便检查其质量。

仪器还设有可自由转动与调节距离都悬臂，其端部有一面小镜或聚光灯泡，借以观察针尖与试样外表接触情况。

当为自动针入度时，各项要求与此项相同，温度采用温度传感器测定，针入度值采用位移计测定，并能自动显示或记录，且应对自动装置的准确性经常校验。

为提高测试精密度，不同温度的针入度试验宜采用自动针入度仪进行。

〔2〕标准针：标准针由硬质淬火的不锈钢制成，洛氏硬度HRC54～60,外表粗糙度R aµµ±0.05g，针杆上应打印有号码标志，针应设有固定用装置盒〔筒〕，以免碰撞针尖，每根针必须附有计量部门的检验单，并定期进行检验。

〔3〕盛样皿：金属制，圆柱形平底。

小盛样皿的内径55mm，深35mm〔适用于针入度小于200〕；大盛样皿内径70mm，深45mm〔适用于针入度200～350〕；对针入度大于350的试样需使用特殊盛样皿，其深度不小于60mm，试样体积不少于125mL。

〔4〕恒温水槽：容量不少于10L，能保持温度在试验温度的℃范围内。

水槽中应设有一带孔的搁架，位于水面下不得少于100mm，距水槽底不得少于50mm处。

〔5〕平底玻璃皿：透明玻璃制的平底玻璃皿，容量不少于0.5L，深度不少于80mm。

内设一个不锈钢三脚支架，能使盛样皿稳定。

〔6〕其他：分度0.1s的秒表。

测温范围0℃～50℃℃的玻璃温度计。

熔化试样用的金属皿或瓷柄皿。

加热用电炉或砂浴、石棉网、三氯乙烯溶剂等。

3 实验步骤
〔1〕准备工作
○1将恒温水槽调节到试验要求的温度25℃，或其他需要的试验温度，保持稳定。

○2将预先除去水分的沥青试样在砂浴或密闭电炉上小心加热，不断搅拌以防止局部过热，加热温度不得超过预估的软化点100℃。

加热时间不得超过30min，用筛孔0.6mm的筛子滤除沥青中的杂质。

加热搅拌过程中防止试样中混入空气泡。

○3根据预计沥青的针入度选择盛样皿，保证试样在盛样皿中的高度超过针入度10mm。

将试样倒入盛样皿，使其在15~30℃室温冷却1.0~1.5h〔小试样皿〕，在冷却过程中应防止灰尘落入试样皿。

然后将盛样皿移入维持在规定温度试验温度℃的恒温水浴中，恒温时间1.5~2.0h。

○4调节针入度仪至水平状态，检查针连杆和导轨，以确认无水和其他外来物，无明显摩擦。

用三氯乙烯核其他适宜的溶剂清洗标准针，用干棉花将其擦干，把针插入针连杆中插紧。

按试验条件放好砝码。

〔2〕试验步骤
○1到恒温时间后，取出盛样皿，放入水温控制在试验温度℃的平底玻璃皿中的三脚架上，试样外表以上的水层深度不少于10mm。

○2将盛有试样的平底玻璃皿置于针入度仪的平台上慢慢放下连杆，使针尖刚好与试样接触。

必要时用放置在适宜位置的光源反射来观察。

拉下刻度盘的连杆，使与针连杆顶端相接触。

调节针入度仪刻度盘使指针指零。

○3开动秒表，在指针正指5s的瞬间，用力紧压按钮，使标准针自动下落贯入试样，经规定时间，停压按钮使针停止移动。

当采用自动针入度仪时，计时与标准针落下贯入试样同时开始，至5s时自动停止。

○4拉下刻度盘拉杆与针连杆顶端接触，此时刻度盘指针所指的读数，精确至0.5，即为试样的针入度。

〔3〕试验要求
同一试样平行试验至少3次，各测定点之间及测定点与盛样皿边缘之间的距离不应小于10mm。

每次测定前应将平底玻璃皿放入恒温水浴，每次测定应换一根干净的试针或取下试
针用三氯乙烯擦干净，再用干净的棉花擦干。

4 数据计算和分析
〔1〕针入度
同一试样3次平行试验结果的最大值和最小值之差在表5的允许偏差范围内时，计算三次试验结果的平均值，取至整数作为试验结果，以0.1mm为单位。

假设差值超过表5的数值，试验重做。

表5针入度试验允许差值要求
针入度值〔0.1mm〕0~49 50~149 150~249 250~500
允许差值〔0.1mm〕 2 4 12 20 应报告标准试验温度〔25℃〕、其他试验温度时的针入度，以及由此求得的针入度指数PI、当量软化点和当量脆点，计算针入度指数回归公式的相关系数等。

〔2〕重复性与再现性
当试验结果<50〔0.1mm〕时，重复性试验的允许差为2〔0.1mm〕，再现性试验的允许差为4〔0.1mm〕。

当试验结果50〔0.1mm〕时，重复性试验的允许差为平均值的4%，再现性试验的允许差为平均值的8%。

试验数据：
第一次试验第二次试验第三次试验
针入度〔0.1mm〕
平均值〔0.1mm〕
5 结论
该沥青试样的针入度值为37.5〔0.1mm〕。

实验名称：沥青的软化点试验〔环球法〕
姓名： XXX 学号 XXX
1实验目的
〔1〕“环球法〞软化点是将沥青浇注在规定尺寸的金属环内，上置规定尺寸和质量的钢球，试样在溶液中以〔5±0.5〕℃／min的速度加热，当试样受热后，逐渐软化至钢球使试样下垂达规定距离〔25.4mm〕时的温度，以℃表示。

〔2〕本方法适用于测定道路石油沥青、煤沥青、液体石油沥青经蒸馏和乳化沥青蒸发后残留物等材料的软化点。

2仪器和材料
〔1〕软化点试验仪
0.05g，外表光滑。

试样环由黄铜或不锈钢制成，形状与尺寸见图
3。

钢球定位环由黄铜或不锈钢制成，能使钢球定
位于试样中央。

试验支架由两根连接立杆和3层平行金属板组
成，分别为上盖板、中层板和下底板。

中层板上
有两个圆孔，以供放置试样环，与下底板之间的
距离为25.4mm。

在连接立杆上距中层板顶面
51mm0.2mm处，刻有一液面指示线。

烧杯是由耐热玻璃制作的无嘴高型烧杯，容积
约800~1000mL，直径不小于86mm，高度不小于
120mm，其上口应与上盖板相配合。

〔2〕加热炉具
装有温度调节器的电炉或其他加热炉具。

〔3〕其他
图2软化点试验仪
〔单位mm〕
刻度0~80℃℃的
全浸玻璃温度计1
只，刻度0~200℃℃的全浸玻璃温度计1只。

新煮沸过的蒸馏
水。

恒温水槽、试模底板、平直刮刀、甘油滑石粉隔离剂等与
延度试验相同。

图3试样环
3 实验步骤
〔1〕准备工作
将试样环置于涂有隔离剂的试模底板上。

采用与针入度试验相同方法准备好沥青试样，将试样徐徐注入试样环内至略高出环面为止。

如预估软化点在120℃以上时，应将试样环与试模底板预热至80~100℃。

试样在室温条件下冷却30min后，用热刀刮去高出环面上的试样，使与环面平齐。

〔2〕试验步骤
○1预估软化点不高于80℃的试样
将盛有试样的试样环与试模底板同置于盛水的5℃℃恒温水槽内至少15min。

或将试样环水平地安放在试验架中层板的圆孔中，然后放在烧杯中，在5℃℃下恒温15min。

烧杯内注入新煮沸并冷却至约5℃的蒸馏水，使水面略低于立杆上的液面指示线。

从恒温水槽中取出试样环放置在金属支架中层板的圆孔中，套上钢球定位环，把整个支架放在烧杯内，调整水面至连杆上的液面指示线标记，保持水温5℃℃，支架上任何局部均不得有气泡。

将温度计由上层板中心孔垂直插入，使温度计端部测温头与试样环下面平齐。

将盛有水和支架的烧杯移放至有石棉网的加热炉具上，然后将钢球放在钢球定位环中间的试样上，立即加热，使烧杯内的水温度在3min内调节至恒定上升速度5℃/min℃/min。

在加热过程中，应使试样环的平面在全部加热时间内完全处于水平状态，记录每分钟的上升温度，如果温度的上升速度超出规定范围时，那么应重新进行试验。

℃，即为试样的软化点。

取平行测定两个结果的算术平均值作为测定结果。

○2预估软化点高出80℃的试样
将盛有试样环与试模底板同置于装有32℃甘油的恒温槽内至少15min，同时将金属支架、钢球、钢球定位环等也放入。

在烧杯内注入预先加热至32℃的甘油，其液面略低于立杆上的液面指示线。

从恒温水槽中取出试样环，按照上述方法进行测定，精确至1℃。

4 数据计算和分析
测试结果精确度要求
℃。

当试样软化点<80℃时，重复性试验的允许差为1℃，再现性试验的允许差为4℃。

当试样软化点时，重复性试验的允许差为2℃，再现性试验的允许差为8℃。

试验数据：
左侧定位环右侧定位环平均值
5 结论
℃。

实验名称：沥青混合料马歇尔稳定度和流值测定试验
姓名： XXX 学号 XXX
1实验目的
沥青混合料稳定度试验是将沥青混合料制成圆柱形试件，在稳定度仪上测定其稳定度和流值，以这两项指标来表征其高温时的稳定性和抗变形能力。

根据沥青混合料的力学指标〔稳定度和流值〕和物理常数〔密度、空隙率和沥青饱和度等〕，以及水稳定性〔残留稳定度〕和抗车辙〔动稳定度〕检验，即可确定沥青混合料的配合比组成。

2仪器和材料
〔1〕沥青混合料马歇尔试验仪
马歇尔试验仪应符合国家标准?沥青混合料马歇尔试验仪?〔GB/T 11823〕的技术要求。

对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——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，能够自动显示或打印试验结果。

对于标准马歇尔试件，试验仪的最大荷载不小于25kN，读数准确度100N，加速速率应保持50mm/min0.1mm。

〔2〕恒温装置
能保持水温于测定温度1℃的恒温水槽，深度不少于150mm。

烘箱。

〔3〕真空饱水容器
由真空泵和真空枯燥器组成。

〔4〕其他、
感量不大有0.1g的天平，分度1℃的温度计，卡尺或试件高度测定器，棉纱、黄油等。

3 实验步骤
〔1〕准备工作
±±2.5mm的要求，或两侧高度差大于2mm时，此试件应作废。

按前述方法测定试件的各项物理指标。

将恒温水槽调节至要求的试验温度，对粘稠石油沥青混合料或烘箱养生的乳化沥青混合料为60℃±1℃，对空气养生的乳化沥青混合料为25℃±1℃。

将试件置于已达规定温度的恒温水槽中保温30～40min〔标准试件〕或45~60min〔大型试件〕。

试件应垫起，离容器底部不小于5cm。

〔2〕试验步骤
将马歇尔试验仪的上下压头放入烘箱中到达同样温度。

将上下压头从烘箱中取出，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。

在上压头的球座上放妥钢球，并对准荷载测定装置〔应力环或传感器〕的压头。

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与计算机或X-Y记录仪正确连接，调整好适宜的放大比例，并调整记录笔的零点。

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。

启动加载设备，使试件承受荷载，加载速度为50mm/min±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，并将数据自动存入计算机。

当试验荷载到达最大值的瞬间，取下流值计，同时读取应力环中百分表读数及流值计的流值读数。

从恒温水槽中取出试件至测出最大荷载值的时间，不应超过30s。

4 数据计算和分析
〔1〕试件的稳定度与流值
○1采用自动马歇尔试验仪测定
采用自动马歇尔试验仪测定时，将计算机
采集的数据，或X-Y记录仪自动记录的荷载
——变形数据绘制成压力——试件变形曲
线，见图4。

按照图4所示的方法，在切线方
向延长曲线与横坐标相交于O1，将O1 作为修正原图4马歇尔试验结果的修正示意图点，从O1起量取相应荷载最大值时的变形作为流值，以mm计，准确至0.1mm。

最大荷载即为马歇尔稳定度，以kN计，准确至0.01kN。

○2采用压力环河流值表测定
当用压力环和流值表测定时，根据压力环表标定曲线，将压力环中百分表的读数换算为荷载值，即试件的稳定度，以kN计，准确至0.01kN。

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，以mm计，准确至0.1mm。

〔2〕试件的浸水残留稳定度
根据试件的浸水马歇尔稳定度和标准马歇尔稳定度，可按下式计算试件的浸水残留稳定度。

式中：——试件的浸水残留稳定度，%；
——试件浸水48h后的马歇尔稳定度，kN；
——试件按标准试验方法测得的马歇尔稳定度，kN。

〔3〕试件的真空饱水残留稳定度
根据试件的真空饱水残留稳定度和标准稳定度，可按下式计算试件真空饱水残留稳定度。

式中：——试件的真空饱水残留稳定度，%；
——试件真空饱水后浸水48h后的马歇尔稳定度，kN；
——试件按标准试验方法测得的马歇尔稳定度，kN。

〔4〕试验数据：
〔5〕马歇尔试验结果
目标配合比按沥青油石比分别为3.0%、3.5%、4.0%、4.5%、5.0%，做马歇尔试验，空隙率的计算马歇尔试件密度采用毛体积相对密度，最大理论密度采用真空实测法，不同油石比的马歇尔各项试验指标见下表：
〔6〕选定油量
沥青混凝土沥青用量选定图
.实用文档.
.
根据马歇尔各试验指标，从“沥青混合料沥青用量选定图〞中确定目标配比的最正确油石比4.20%选定油量计算见下： a 1
OAC 1=(4.60+4.00+4.20+4.20)/4=4.25% OAC 2=(OAC min +OAC max )/2=(3.85+4.45)/2=4.15% OAC=(OAC 1+OAC 2)/2=(4.25+4.15)/2=4.20%
经以上计算，选定最正确油石比为4.20%。

〔7〕最正确油石比沥青混合料技术指标
4.20%油石比的沥青混合料各技术指标试验结果如下：
5 结论
确定最正确油石比为4.20%。