T0709—2011瀝青混合料馬歇爾穩定度試驗

1目的與適用范圍

1.1本方法適用于馬歇爾穩定度試驗和浸水馬歇爾穩定度試驗，以進行瀝青混合料的配合比設計或瀝青路面施工質量檢驗。浸水馬歇爾穩定度試驗（根據需要，也可進行真空飽水馬歇爾試驗）供檢驗瀝青混合料受水損害時抵抗剝落的能力時使用，通過測試其水穩定性檢驗配合比設計的可行性。

1.2本方法適用于按本規程T0702成型的標準馬歇爾試件圓柱體和大型馬歇爾試件圓柱體。

2儀具與材料技術要求

2.1瀝青混合料馬歇爾試驗儀:分為自動式和手動式。自動馬歇爾試驗儀應具備控制裝置、記錄荷載一位移曲線、自動測定荷載與試件的垂直變形，能自動顯示和存儲或打印試驗結果等功能。手動式由人工操作，試驗數據通過操作者目測后讀取數據。

對用于高速公路和一級公路的瀝青混合料宜采用自動馬歇爾試驗儀。

2.1.1當集料公稱粒徑小于或等于26.5mm時，宜采用小101.6mm x 63.5mm的標準馬歇爾試件，試驗儀荷載不得小于25kN，讀數準確至0.1kN，加載速率應能保持50mm/min±5mm/min。鋼球直徑16mm±0.05mm，上下壓頭曲率半徑為50.8mm±0.08mm。

2.1.2當集料公稱粒徑大于26.5mm時，宜采用φ152.4mm x 95.3mm大型馬歇爾試件，試驗儀荷載不得小于50kN，讀數準確至O.1kN。上下壓頭的曲率內徑為φ152.4mm±0.2mm，上下壓頭間距19.05mm±0.1mm大型馬歇爾試件的壓頭尺寸如圖T0709-1所示。

圖T0709-1大型馬歇爾試驗的壓頭(尺寸單位:mm）

2.2 CF-B、CF-C恒溫水槽:控溫準確至1℃，深度不小于150mm。

2.3真空飽水容器:包括真空泵及真空干燥器。

2.4烘箱。

2.5天平:感量不大于O.lg。

2.6溫度計:分度值1℃。

2.7卡尺。

2.8其他:棉紗、黃油。

3標準馬歇爾試驗方法

3.1準備工作

3.1.1按T0702標準擊實法成型馬歇爾試件，標準馬歇爾試件尺寸應符合直徑101.6mm±0.2mm、高63.5mm±1.3mm的要求。對大型馬歇爾試件，尺寸應符合直徑152.4mm±0.2mm、高95.3mm±2.5mm的要求。一組試件的數量不得少于4個，并符合T0702的規定。

3.1.2量測試件的直徑及高度:用卡尺測量試件中部的直徑，用馬歇爾試件高度測定器或用卡尺在十字對稱的4個方向量測離試件邊緣10mm處的高度，準確至0.1mm，并以其平均值作為試件的高度。如試件高度不符合63.5mm±1.3mm或95.3mm±2.5mm要求或兩側高度差大于2mm，此試件應作廢。

3.1.3按本規程規定的方法測定試件的密度，并計算空隙率、瀝青體積百分率、瀝青飽和度、礦料間隙率等體積指標。

3.1.4將恒溫水槽調節至要求的試驗溫度，對黏稠石油瀝青或烘箱養生過的乳化瀝青混合料為60℃±1℃，對煤瀝青混合料為33.8℃±1℃，對空氣養生的乳化瀝青或液體瀝青混合料為25℃±1℃。

3.2試驗步驟

3.2.1將試件置于已達規定溫度的恒溫水槽中保溫，保溫時間對標準馬歇爾試件需30?40min，對大型馬歇爾試件需45~60min。試件之間應有間隔，底下應墊起，距水槽底部不小于5cm。

3.2.2將馬歇爾試驗儀的上下壓頭放入水槽或烘箱中達到同樣溫度將上下壓頭從水槽或烘箱中取出擦拭干凈內面。為使上下壓頭滑動自如，可在下壓頭的導棒上涂少量黃油。再將試件取出置于下壓頭上，蓋上上壓頭，然后裝在加載設備上。

3.2.3在上壓頭的球座上放妥鋼球，并對準荷載測定裝置的壓頭。

3.2.4當采用自動馬歇爾試驗儀時，將自動馬歇爾試驗儀的壓力傳感器、位移傳感器與計算機或X-Y記錄儀正確連接，調整好適宜的放大比例，壓力和位移傳感器調零.

3.2.5當采用壓力環和流值計時，將流值計安裝在導棒上，使導向套管輕輕地壓住上壓頭，同時將流值計讀數調零。調整壓力環中百分表，對零。

3.2.6啟動加載設備，使試件承受荷載，加載速度為50mm/min±5mm/min。計算機或X-Y記錄儀自動記錄傳感器壓力和試件變形曲線并將數據自動存入計算機。

3.2.7當試驗荷載達到值的瞬間，取下流值計，同時讀取壓力環中百分表讀數及流值計的流值讀數。

3.2.8從恒溫水槽中取出試件至測出荷載值的時間，不得超過30s。

4浸水馬歇爾試驗方法

浸水馬歇爾試驗方法與標準馬歇爾試驗方法的不同之處在于，試件在已達規定溫度恒溫水槽中的保溫時間為48h，其余步驟均與標準馬歇爾試驗方法相同。

5真空飽水馬歇爾試驗方法

試件先放入真空干燥器中，關閉進水膠管，開動真空泵，使干燥器的真空度達到97.3kPa(730mmHg)以上，維持15min_;然后打開進水膠管，靠負壓進入冷水流使試件全部浸入水中，浸水15min后恢復常壓，取出試件再放入已達規定溫度的恒溫水槽中保溫48h。其余均與標準馬歇爾試驗方法相同。

6計算

6.1試件的穩定度及流值

6.1.1當采用自動馬歇爾試驗儀時，將計算機采集的數據繪制成壓力和試件變形曲線，或由Z-F記錄儀自動記錄的荷載一變形曲線，按圖T0709-2所示的方法在切線方向延長曲線與橫坐標相交于0₁，將0₁作為修正原點，從0₁起量取相應于荷載值時的變形作為流值（FL)，以mm計，準確至0.1mm。荷載即為穩定度（MS)，以kN計，準確至0.01KN。

圖T0709-2馬歇爾試驗結果的修正方法

6.1.2采用壓力環和流值計測定時，根據壓力環標定曲線，將壓力環中百分表的讀數換算為荷載值，或者由荷載測定裝置讀取的值即為試樣的穩定度（MS)，以kN計，準確至0.01kN。由流值計及位移傳感器測定裝置讀取的試件垂直變形，即為試件的流值（FL)，以mm計,準確至0.1mm。

6.2試件的馬歇爾模數按式（T0709-1)計算。

       (T0709-1)

式中：T——試件的馬歇爾模數（kN/mm);

MS——試件的穩定度（kN);

FL——試件的流值(mm)。

6.3試件的浸水殘留穩定度按式(T0709-2)計算。

     (T0709-2)

式中:MS₀——試件的浸水殘留穩定度（％);

MS₁——試件浸水48h后的穩定度（kN)。

6.4試件的真空飽水殘留穩定度按式(T0709-3)計算。

     (T0709-3)

式中:——試件的真空飽水殘留穩定度(％);

MS₂——試件真空飽水后浸水48h后的穩定度（kN)。

7報告

7.1當一組測定值中某個測定值與平均值之差大于標準差的A倍時，該測定值應予舍棄，并以其余測定值的平均值作為試驗結果。當試件數目n為3、4、5、6個時，k值分別為1.15、1.46、1.67、1.82

7.2報告中需列出馬歇爾穩定度、流值、馬歇爾模數，以及試件尺寸、密度、空隙率、瀝青用量、瀝青體積百分率、瀝青飽和度、礦料間隙率等各項物理指標。當采用自動馬歇爾試驗時，試驗結果應附上荷載一變形曲線原件或自動打印結果。

條文說明

馬歇爾試驗是目前瀝青混合料中最重要的一個試驗方法。為區別試驗時浸水條件的不同，將其分別稱為標準馬歇爾試驗、浸水馬歇爾試驗及真空飽水馬歇爾試驗₌使用大型試件時稱為大型馬歇爾試驗。

馬歇爾試驗因使用目的不同在某些細節上規定有所不同，T0709與T0710的區別在于是在試驗室制作試件還是從現場鉆取試件現場鉆取試件的高度不可能相同，故規定了可作高度修正。試驗室制作試件的高度應該控制好，不符高度者應予廢棄。以前室內試驗試件也用高度修正系數的做法是不對的。

本次修訂對瀝青混合料馬歇爾試驗儀進行了分類，分為自動式和手動式。對標準馬歇爾試驗的試件尺寸及大馬歇爾試件的尺寸按照集料公稱粒徑作了規定。當集料公稱粒徑小于或等于26.5mm時，宜采用辦101.6mm×63.5mm的標準馬歇爾試件_；當集料公稱粒徑大于26.5mm時，宜采用小152.4mmx95.3mm大型馬歇爾試件。對于室內擊實成型試件，原條文說明中對于大于26.5mm混合料，當用于配合比設計等目的需要在試驗室制件時，需要采用替代法，把大于26.5mm的集料篩去，用小一檔的料替代。這與實際工程中混合料的級配是不一樣的，本次根據《公路瀝青路面施工技術規范》（JTGF40—2004)的要求對該方法進行了修訂，即對于大于26.5mm粒徑的妨青混合料，需要采用大馬歇爾試模成型試件，取消采用替法代。另外，用于施工質量檢驗時，必須快速得知結果,或試模數量不足時，T0702規定允許用電風扇吹冷或冷水浸泡脫模,這種做法對配合比設計是不允許的，應引起注意。

由于馬歇爾試驗儀已有相關的標準，本方法中刪去有關儀器的詳細規定。目前國內馬歇爾試驗儀絕大部分單位采用的是自動馬歇爾試驗儀，但是也有很少單位或在低等級道路上可能仍然在使用手動馬歇爾試驗儀，因此本次仍然保留了這部分內容。

馬歇爾試驗是瀝青混合料配合比設計及瀝青路面施工質量控制最重要的試驗項目，數據的真實性十分重要。本規程規定對用于高速公路和一級公路的瀝青混合料，宜采用計算機或記錄儀自動測定的自動馬歇爾試驗儀進行試驗，在出具報告時附上荷栽一變形曲線原件或自動打印結果。

在工程上有時出現馬歇爾試驗的荷載一變形曲線的頂部很平坦的現象，即荷栽增加很小，變形卻持續不斷增大，改性瀝青和SMA混合料也經常出現這種情況，致使對應于荷栽（穗定度）處的變形(流值）很大。在這種情況下，可以以荷載的98%對應的變形值作為流值，但應該在試驗報告中如實說明。

另外，馬歇爾試驗儀的加工質量應該引起注意，如有的儀器在試件和壓頭之間出現透亮的孔隙，即試件與壓頭不密合的情況較多，從而使得開始試驗時荷栽尚未增加，流值計已經出現較大的變形，這一部分變形實際上是使試件與壓頭密合過程中的變形，是不應該計算到流值之中的。因此，需要進行原點修正，采用原點修正后的流值作為試驗結果

對浸水馬歇爾試驗在原方法中規定將成型好的試件在60℃熱水中浸48h后試驗，ASTM及日本等大多數國家的標準均是這樣規定的。但實踐證明，除非是酸性石料，用此法測定的浸水馬歇爾試驗殘留穩定度很少有達不到標準規定的75%要求的情況，甚至有大于99%的情況_。為此第17屆世界道路會議推薦把試件浸入25℃水中達7d后進行馬歇爾試驗，測量馬歇爾穩定度的降低和體積變化，以此評價水對混合料的影響。殼牌石油公司研究所經多年研究修訂了浸水馬歇爾試驗，先經真空飽水后再在60℃浸水48h試驗，由于試件中先浸入冷水且浸的水量較多，故浸入熱水后膨賬嚴重，穩定度損失較大，更能反映抗水浸蝕的穩定性。

由于浸水7d的方法過于麻煩，實際上很難做到，而真空飽水后浸水則很方便，故本試驗法增加了真空飽水馬歇爾試驗。

對原方法規定的試件高度修正系數，國外標準如ASTMD 1559或日本等國的試驗法中均規定只適用于現場鉆取試件的情況，在室內試驗制件時是不允許的。故本試驗法中將其刪去，列入路面芯樣馬歇爾試驗方法（T0710)中。

馬歇爾試驗的變異性往往較大，按美國NCAT最近41個單位聯合試驗測定，同一試驗室試驗結果的標準差：穩定度為814N，空隙率為0.6%，VMA為0.4%;而不同的試驗室之間試驗結果的標準差：穩定度為2553N，空隙率為1.0%。我國試驗結果也有類似情況，故幾個試件結果的平均值計算方法常有疑問，此問題在國外也無明確的規定。本方法根據實踐經驗，對此作了統一的規定。應該注意的是，馬歇爾試驗變異性與試件的成型高度關系很大，尤其是對空隙率的影響可能較大，所以制件時要嚴格控制試件高度，高度不符合要求者一定要剔除。