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沥青运动黏度试验检测

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发布时间：2025-05-30 16:33:16 更新时间：2025-05-29 16:33:16

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

沥青运动黏度试验检测

沥青作为道路建设、防水工程等领域的关键材料，其流变性能对工程质量和使用寿命具有决定性影响。运动黏度是表征沥青在特定温度下流动性能的重要指标，它直接影响沥青混合料的施工和易性（如泵送、拌和、摊铺与压实）以及最终的路用性能（如抗车辙、抗疲劳能力）。运动黏度试验检测的主要目的是测定沥青在规定温度下的运动黏度值，为沥青材料的分级、质量控制、施工温度范围确定以及配合比设计提供科学依据。该试验对于生产控制、产品验收及科研开发均具有重要的指导意义。

检测项目

本试验的核心检测项目即为沥青在指定测试温度下的运动黏度（Kinematic Viscosity）。运动黏度的定义为流体在重力作用下流动时内摩擦力的量度，其数值等于相同温度下流体的动力粘度 (Dynamic Viscosity) 与其密度 (Density) 的比值。单位通常采用平方毫米每秒 (mm²/s) 或厘斯 (cSt, 1 cSt = 1 mm²/s)。试验通常在模拟施工或使用温度范围内选择多个温度点（如 135°C, 120°C, 100°C, 60°C 等）进行，以研究沥青的黏温特性。

检测仪器

进行沥青运动黏度试验需使用专门设计的精密仪器，主要包括：

1. 毛细管粘度计： 这是核心测量装置。通常采用符合标准规格（如坎农-芬斯克粘度计 Cannon-Fenske Routine Viscometer）的玻璃毛细管。粘度计具有精确校准的毛细管内径和长度，以及上下两个储液球（计时球），并带有清晰刻度线。其工作原理是基于哈根-泊肃叶定律（Hagen-Poiseuille Law），通过测量一定体积的沥青试样在恒温下依靠重力流经规定长度毛细管所需的时间来计算运动黏度。

2. 恒温水浴： 提供并维持精确、稳定的测试温度环境。水浴（或油浴，视温度范围而定）应配备高性能的加热/冷却系统、强力循环泵和精密的温度控制系统（精度通常需达到 ±0.01°C 或更高），温度均匀性同样至关重要。水浴中需有支架用于垂直固定毛细管粘度计。

3. 精密温度计： 用于准确测量恒温浴槽的实际温度。温度计需符合相关标准要求（如 ASTM E1 或 ITS-90 标准），分辨率至少 0.1°C，并定期校准。

4. 计时器： 用于测量沥青弯月面流经毛细管上下两个计时球标线之间距离所需的时间。要求分辨率至少达到 0.1 秒，并具有良好准确性。

5. 烘箱： 用于预热沥青试样和粘度计至测试温度。

6. 真空烘箱或脱气装置 (可选)： 用于在盛装试样前对粘度计进行干燥或脱气处理，避免气泡影响测量精度。

7. 其他辅助工具： 粘度计支架、软管、吸耳球或真空泵（用于装样）、溶剂（如甲苯、三氯乙烯，用于清洗粘度计）、防护手套等。

检测方法

沥青运动黏度试验遵循标准化的操作流程，主要步骤如下：

1. 准备工作： 彻底清洗并干燥选定的毛细管粘度计。将沥青试样放入烘箱中加热至流动状态（但避免过热和老化），并充分搅拌脱气。

2. 装样： 将预热好的粘度计垂直安装于支架上。将处理好的沥青试样小心地吸入粘度计的下储液球中，直至液面达到下计时线稍上方。确保无气泡产生。

3. 恒温： 将装好样的粘度计垂直放入已达到规定测试温度 (±0.01°C) 的恒温水浴（或油浴）中，使用支架固定。保持粘度计处于严格的垂直状态。让粘度计及内部试样在恒温浴中静置规定的时间（通常至少 30 分钟），使试样温度完全达到平衡。

4. 测量流动时间： 待温度稳定后，利用吸耳球或真空泵施加轻微吸力（或重力），使沥青液面上升至上储液球的上计时线以上。去除压力，让沥青在重力作用下自然向下流动。用计时器精确记录沥青弯月面从上计时线流至下计时线所经历的时间（t），单位为秒（s）。该过程应重复进行多次（通常至少两次），取符合精度要求的平行试验结果的平均值作为该次测量的流动时间。

5. 计算运动黏度： 根据所用毛细管粘度计的标定常数（C, 单位为 mm²/s²）和测得的平均流动时间（t, s），按以下公式计算沥青在该温度下的运动黏度（ν）：
ν = C × t
式中：ν - 运动黏度 (mm²/s)；C - 粘度计常数 (mm²/s²)；t - 平均流动时间 (s)。

6. 清洗： 试验结束后，立即用适当溶剂彻底清洗粘度计。

检测标准

沥青运动黏度试验必须严格按照相关国家、行业或国际标准执行，以保证结果的可比性和准确性。主要采用的标准包括：

1. 中国标准：
- JTG E20-2011 《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》： 其中“T 0625-2011 沥青运动黏度试验（毛细管法）”详细规定了试验目的、仪器、方法与步骤、计算和报告要求。
- GB/T 265-1988 《石油产品运动粘度测定法和动力粘度计算法》： 虽主要针对石油产品，但其基本原理和方法也常被参考用于沥青，特别是动力粘度的计算（ν = η / ρ，其中 η 为动力粘度，ρ 为密度）。

2. 美国标准：
- ASTM D2170 - Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Asphalts (Bitumens)： 这是国际上广泛采用的沥青运动黏度测试标准，对仪器、校准、步骤、计算和报告有全面细致的规定。
- ASTM D445 - Standard Test Method for Kinematic Viscosity of Transparent and Opaque Liquids (and Calculation of Dynamic Viscosity)： 是测定透明及不透明液体（包括石油产品）运动黏度的通用标准，其原理和方法也被借鉴用于沥青。

3. 其他国际标准：
- ISO 3104： Petroleum products — Transparent and opaque liquids — Determination of kinematic viscosity and calculation of dynamic viscosity. (与 ASTM D445 高度一致)。
- AASHTO T 201： Standard Method of Test for Kinematic Viscosity of Asphalts (Bitumens). (美国州公路和运输官员协会标准，与 ASTM D2170 相似)。

标准中对粘度计的标定与校验、恒温浴的温度精度与均匀度、装样要求、恒温时间、流动时间的测量精度、平行试验的允差、结果报告等均有明确规定，试验时必须严格遵守。