針入度試驗目的

針入度試驗為瀝青最基本的物理性質,在已知載重、時間及溫度等條件下,標準測試針垂直穿入試體的深度(以 0.1 mm為單位),是瀝青材料的稠度表示方式,較大的針入度代表瀝青黏結料較軟,反之較小針入度表示瀝青較硬

國內原使用針入度作為瀝青等級分類之依據,但針入度較不容易表達其工程性質,後改採用黏度分類。

針入度試驗規範

ASTM D5/D5M

CNS 10090:2019

試驗器材

針入度儀、測試針、試體容器、恆溫水槽、試體傳遞皿

針入度試驗方法

  1. 以最短時間加熱瀝青至可流動,並均勻攪拌使試體呈均質狀態,避免汽泡進入試體。
  2. 將試體注入容器,在室溫中冷卻 1.5~2 小時,宜將容器簡單覆蓋以防塵埃。
  3. 將試體及試體傳遞皿同置於維持試驗溫度之恆溫水槽中 1.5~2 小時。
  4. 試體置於試體傳遞皿,以恆溫水槽的水裝入試體傳遞皿,並覆蓋過試體,保持試體溫度,置入針入度儀進行試驗,試驗溫度、載重、時間分別為 25°C、100g、5s。
  5. 將針入度指針歸零,使針尖處碰試體表面,放開針桿計時至規定時間,量測針入度(以 0.1mm 為單位),試驗過程中貫入位置需距試體容器側邊 10mm 以上,相鄰三個貫入位置也需相距 10mm。

針入度規範重點(CNS 10090:2019 K6755 )

試體容器

應使用符合下表尺度之金屬或玻璃圓筒形的平底容器

水浴

任何浴槽能維持溫度於(25 ± 0.1)°C 或其他任何試驗溫度下,能維持在0.1 °C 以內。浴槽應裝有多孔支架,支架應距離底部 50 mm 以上,且低於浴槽液面 100 mm 以上。如針入度試驗在浴槽內進行,則支架強度需足以支撐針入度計。低溫下測定用浴槽,可以使用鹽水。

(浴槽內建議使用蒸餾水。為避免影響所測得之針入度數值,須慎防浴槽中的水受介面活性劑、脫模劑或其他化學物質汙染)

試樣製備

  1. 如接收試樣時流動性不佳,試樣須小心加熱,當加熱至可攪拌狀態時,適當攪拌以避免局部過熱,直至其流動性足以傾倒試樣。依 CNS 2486 預測軟化點,加熱時,焦油瀝青不超過軟化點 60 °C石油瀝青(柏油)不超過軟化點 90 °C。為確保有足夠的流動性,以最短時間加熱試樣,並攪拌使式樣均質,惟須避免氣泡進入試樣
  2. 將試樣注入容器,置冷到測試溫度;注入量的深度須大於預期的針插入深度的 120 % 。每個不同試驗條件分別灌注試驗分樣。如果試樣容器直徑小於 65 mm ,且預期深度大於200,則每個不同試驗條件灌注 3 個試驗分樣。
  3. 在 15 °C ~ 30 °C 的空氣中,小型容器(口徑 33 mm,高度 16 mm 以下)冷卻 45 min ~ 1.5 h; 中型容器(口徑 55 mm,高度 35 mm 以下)冷卻 1 hr ~ 1.5 h;大型容器則冷卻 1.5 h ~ 2 h。

(如條件允許,宜每個容器簡單覆蓋以防塵埃,為輕易達到此要求,可使用有傾倒口的燒杯覆蓋。)

試驗條件

未規定試驗條件,則溫度、載重及時間分別為 25 °C、100 g 及 5 s。特殊試驗可使用下表條件:

步驟

  1. 檢查針連桿及導軌並確定無水及其他異物。如預期針入度超過 350,則使用長形測試針,否則使用標準測試針。以甲苯或其他適用的溶劑清潔測試針,用乾淨的布拭乾,然後再將測試針插入連桿,固定在針入度計上。除另外有規定,測試針上要放置 50 g 砝碼,使重量為(100 ± 0.1)g
  2. 如針入度置入水浴中進行試驗時,則直接將試樣容器放在浸水中的針入度計支架上,使試樣容器完全覆蓋在水浴的水中,如試驗時針入度計是在水浴外,則將試樣容器放在傳送皿中,以恆溫水浴的水完全覆蓋過容器並將傳送皿放在針入度計的支架上。
  3. 使用水平指示器確保裝置保持水平
  4. 計下針入度計指針的讀值,或將指針歸零,緩慢下降測試針位置,直至針尖碰觸試樣表面。將光源放在適當位置,使實物的針尖與試樣表面的針尖倒影接觸,即完成接觸動作。快速地放開針連桿,並開始計時至規定之測試時間,然後調整裝置量測針入度(以 0.1 mm為單位)。若試樣容器移動,該結果不計。
  5. 距離試樣容器側邊 10 mm 以上且相距 10 mm 以上至少3點的試樣表面上個別量測。若使用移轉盤,則每次量測之間,要將試樣及移轉盤放回恆溫水浴。每次測定要更換乾淨的測試針。若針入度大於 200,則至少使用 3 根測試針,將測試針留在原處直至完成三次測定。如試樣容器直徑小於 65 mm,且測試針入度預期大於 200,則取所製備的的 3 個試體分樣,各進行 1 次針入度試驗。

試驗結果

針入度 = 終值讀數 – 初始讀數

3 個針入度測試值之差異不超過下表之規定,則取其平均值最接近之整數。

參考資料:CNS 10090:2019

CNS 官網:https://www.cnsonline.com.tw/?node=search&locale=zh_TW

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