瀝青混合料馬歇爾穩定度實驗綜述報告

（安徽交通職業技術學院土木工程系，安徽 合肥 230051）

1 馬歇爾穩定度實驗的重要性

對于道路工程專業的學生來講，瀝青混合料的材料組成設計是必須應該掌握的專業基礎知識，又由于《公路瀝青路面施工技術規范》（JTG F40-2004）瀝青混合料配合比設計是采用馬歇爾試驗進行配合比設計的方法，因此馬歇爾穩定度實驗在教學過程中顯得尤為重要。根據我校本專業實際情況及教學大綱，以提高學生對道路建筑材料基本理論的理解及動手能力為主要目的，制定相應的實驗方案。

2 實驗目的

2.1 掌握穩定度及流值的定義及內涵

2.2 掌握穩定度及流值測定的基本原理

2.3 掌握馬歇爾穩定度試驗的實驗方法及實驗步驟

3 實驗原理

本實驗的原理圖如圖1a)所示。試件置于上下壓頭中間，加載設備以50mm/min±5 mm/min 的速度對試件施壓。圖1b)為加載過程中設備對試件施加的力與試件產生的變形關系圖，由圖可見隨著試件所承受的力逐漸增大試件產生的變形亦逐漸增大，當試件破壞時所達到的最大破壞荷載（以kN 計）即為穩定度（MS,Marshall Stability），此時試件內部已經破壞，與此對應的垂直變形（以mm 計）即為流值（FL,Flow Value）。應該注意的是圖1b)中的O點至O1 點段不包含在流值內，這是由于此階段變形來源于壓頭與試件之間的進一步貼合以及混合料的壓密穩定。MS 值越大，FL 越小，說明瀝青混合料高溫穩定性越好。

圖1 實驗原理及數據記錄圖

4 實驗條件

4.1 實驗儀器：自動瀝青混合料馬歇爾穩定度儀（如圖2）、恒溫水槽（精度1℃，深度≥150mm）、烘箱、天平（感量≤0.1g）、溫度計（精度1℃）等。

4.2 技術要求：當集料公稱最大粒徑≤26.5mm 時，采用Ф 101.6mm*63.5mm 的標準馬歇爾試件，試驗儀最大荷載≥25 kN（精度0.1 kN），加荷速率50mm/min±5 mm/min。當集料公稱最大粒徑＞26.5mm 時，采用Ф 152.4mm*95.3mm 大型馬歇爾試件，試驗儀最大荷載≥50kN（精度0.1 kN），加荷速率50mm/min±5 mm/min。

圖2 自動馬歇爾穩定度儀

5 實驗方法

本實驗以標準馬歇爾試件為例。

5.1 實驗準備工作：試件應按照標準擊實方法成型。標準馬歇爾試件尺寸應滿足直徑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予舍棄，并且一組試件的數量不少于4 個。恒溫水槽要按要求調節至規范要求的實驗溫度。本實驗為黏稠石油瀝青，溫度要求為60℃±1℃。

5.2 實驗步驟：（1）試件水浴保溫。將滿足要求的馬歇爾試件置于規定溫度的恒溫水槽保溫，保溫時間為30～40min。保溫時試件底部應墊起且與水槽底部距離不小于5cm。（2）壓頭保溫。將實驗儀的上下壓頭置于恒溫水槽或烘箱保溫至試件溫度。清潔壓頭內側并涂上少量黃油。（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，安裝在試驗儀上。（4）調零。調整自動馬歇爾穩定度儀的壓力與位移傳感器并將傳感器調零。（5）開始實驗。設定加載速度為50mm/min±5mm/min，啟動設備開始試驗，記錄儀自動記錄壓力與位移曲線以及穩定度（以kN 計，準確至0.01kN）及流值（以mm 計，準確至0.1mm）。

6 實驗結果

本文使用瀝青路面上面層最為常用的一組AC-13 瀝青混合料標準馬歇爾試件進行馬歇爾穩定度實驗，實驗數據如下表所示。

表1 馬歇爾穩定度實驗數據表

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

本次馬歇爾穩定度實驗結果計算過程如下：

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

（3）該組數據的統計值：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。

實驗數目為4 時，其k 值取1.46，故g(0)=1.46。

（4）該組馬歇爾穩定度實驗結果判別：g(1)＞g(0)，故x(1)=14.81 kN 為異常值。

（5）該組馬歇爾穩定度平均值為（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定度為11.84（kN），流值為29.3 （0.1mm）。

7 注意事項

7.1 試件直徑、高度必須符合要求，高度影響空隙率,試件的成型高度對馬歇爾試驗結果的變異性關系影響很大，在制作試件時必須嚴格控制試件高度，不符合要求的一定要剔除。

7.2 在安裝馬歇爾試件時應保證上下壓頭沿試件豎直直徑對齊。試驗過程應平穩無振動。上下壓頭與試件之間不得有空隙存在，如存在過大空隙，在自動馬歇爾穩定度儀施加荷載未開始時，便存在一個變形量，導致變形偏大。

7.3 試件從水浴槽中取出至實驗測出最大荷載值的時間應在30s 以內。