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沥青材料延度测定标准试验方法（D113）（D113）
📋 概述与适用范围
D113标准最初由美国材料试验协会于二十世纪初颁布，历经多次修订，现行版本为D113/D113M‑17，并于2023年重新批准。该标准专门用于测定沥青材料在规定温度和拉伸速率下的延度，即试样从断裂开始到完全断开时被拉长的距离，单位为厘米。标准试验温度为25±0.5°C，拉伸速度为5 cm/min±5.0%，这两项条件构成了试验的核心控制参数。
适用对象涵盖道路石油沥青、建筑沥青、乳化沥青蒸馏残留物、稀释沥青蒸馏残留物以及经薄膜烘箱或旋转薄膜烘箱老化后的沥青。标准本身不针对具体产品规定取样方法，而是引导用户依据相应产品规范获取样品，确保了测试的通用性。此外，该标准与D5（针入度）、D1754（薄膜烘箱试验）、D2872（旋转薄膜烘箱试验）等方法构成完整的沥青性能评价体系，常用于研究沥青在热、氧作用下的抗裂能力及低温韧性。
从工程意义上看，延度直接反映沥青材料的塑性变形能力，数值越大表明柔韧性越好，低温抗裂性能也更优。因此，D113成为沥青分级和路用性能验证的基础试验之一。标准同时包含对汞的安全警示，尽管现代表征技术已逐步替代含汞温度计，但文件仍保留了相关提醒，以指导老旧设备的安全操作。
延度试验的核心价值在于量化沥青在缓慢拉伸下的极限变形能力，该指标与道路材料的低温抗裂性能具有明确关联。标准条件提供了一致性基准，便于不同来源沥青的横向对比。
⚙️ 试验原理与方法
试验基于简单的单向拉伸原理：将熔融沥青浇铸成标准“8”字形（或称狗骨形）试件，在恒温水浴中冷却固化后，以恒定速度沿水平方向拉伸，直至试件断裂。断裂时两夹具之间的移动距离即为延度，通常取三个有效结果的算术平均值作为最终值。试样最小横截面处尺寸由专用模具严格控制，以保证应力集中位置固定。
标准步骤包括：首先将沥青样品加热至浇铸温度（通常比软化点高约90°C），避免局部过热引起老化；然后将熔体缓缓倾入预先涂有隔离剂的模具中，静置冷却至室温后刮平表面，再转移至25±0.5°C的水浴中保温至少85分钟；最后将试件连同模具放入延度仪，调整至规定水温，以5 cm/min的速率启动拉伸。仪器自动记录位移曲线，操作者需观察断裂形态，剔除断口明显偏离最小截面的异常试样。
设备关键要求：水浴温度均匀且稳定，控温精度±0.5°C；拉伸速度精度±5.0%；夹具与试件端部紧密贴合，无滑移。现代延度仪多配备伺服电机和数字位移传感器，可自动计算并显示结果。需要注意的是，标准严禁在拉伸过程中对试件产生任何附加振动或冲击，否则会提前断裂导致数据偏低。
浇铸温度过高会导致沥青老化，过低则难以排除气泡。建议每次浇铸前用温度计确认熔体温度，并采用慢倾、沿壁注入的方式减少卷入空气。脱模时需轻拿轻放，避免试件变形。
📊 技术参数与指标
标准明确规定基准试验条件，其他温度或速度必须在报告中注明。下表汇总了核心控制参数及允许偏差。
| 📏 参数名称 | 🎯 规定值 | ⚡ 公差/说明 |
|---|---|---|
| 试验温度 | 25 °C | ±0.5 °C（或77 ± 0.9 °F） |
| 拉伸速度 | 5 cm/min | ±5.0 % |
| 水浴介质 | 洁净水（可加入甘油或氯化钙防冻） | 液面至少覆盖试件表面10 mm以上 |
| 试样保温时间 | 85 min（或依据模具类型调整） | 确保试件内部温度均匀 |
| 试样数量 | 3个有效试件 | 取中值或平均值（依产品规范而定） |
标准还引用了多项相关试验方法，构成了完整的评价体系，列表如下。
| 🎯 标准编号 | ⚡ 中文名称 | 📌 在延度测试中的作用 |
|---|---|---|
| D5/D5M | 沥青材料针入度试验方法 | 评估沥青硬度，与延度联合分析抗裂性 |
| D1754/D1754M | 沥青薄膜烘箱试验方法 | 模拟热拌过程中的短期老化，测试老化后延度 |
| D2872 | 沥青旋转薄膜烘箱试验方法 | 提供另一种短期老化方式，更接近实际 |
| D402/D402M | 稀释沥青蒸馏试验方法（已撤销） | 获取稀释沥青的残留物用于延度测试 |
| D6934 | 乳化沥青蒸发残留物试验方法 | 制取乳化沥青残留物进行延度测定 |
严格控制温度与速度是获得可重复延度数据的基石。试验前应用标准温度计校准水浴，每个月至少一次。拉伸速度偏差应通过定期计量确认。
🔬 工程应用与注意事项
在道路工程中，延度被广泛用作沥青结合料的选型指标。例如，重交沥青常要求15°C或25°C延度不低于某一数值，以保障低温抗裂性。老化后的延度保留率更能反映沥青的耐久性，通常与薄膜烘箱试验配合使用。机场道面、高寒地区路面、桥梁防水层等对延度要求更为严格，有时需在5°C或10°C条件下测试，此时速度应单独约定并在报告中注明。
现场质量控制中，取样代表性至关重要：从罐车或储存罐取样时需先循环搅拌均匀，防止离析；制样前必须脱水、过滤，避免气泡或杂质成为断裂引发点。试样模具应预先涂覆甘油滑石粉混合物（质量比1:2）或其他隔离剂，但不能使用有机硅类，以免影响沥青表面张力。脱模时若发生粘连，应废弃重制。
常见问题包括：断口出现在夹具根部而非最小截面，通常是因为试件端部未完全贴合或存在应力集中；若所有试件均呈现异常断口，需检查模具是否清洁、沥青是否老化。此外，水浴中若存在垂直温度梯度会导致试件上下部分强度不均，故推荐使用循环泵保持水温均匀。当测试含有改性剂的沥青时，拉伸过程中可能出现细丝拉丝或颈缩现象，此时应严格按标准判定断裂点（以完全分离为界），不得主观修正。
⚠️ 汞中毒风险：若设备仍采用汞温度计，必须置于专用托盘内操作，破碎后立即疏散并采用硫磺粉处理。许多地区已立法禁止销售含汞产品，建议尽早更换为电子温度计。
❓ 常见问题解答
🔍 问：延度试验结果为何有时离散性很大？
答：主要原因包括试样内部存在气泡或杂质、浇铸温度不均匀、脱模时损伤试件、水浴温度波动超过±0.5°C、以及拉伸速度偏离设定值。应每天检查水浴温度，每次制样后检查断口形貌，并至少进行三个平行试验，取中位值报告。
答：主要原因包括试样内部存在气泡或杂质、浇铸温度不均匀、脱模时损伤试件、水浴温度波动超过±0.5°C、以及拉伸速度偏离设定值。应每天检查水浴温度，每次制样后检查断口形貌，并至少进行三个平行试验，取中位值报告。
💡 问：能否用延度直接判断沥青的低温性能？
答：延度是低温性能的参考指标之一，但非唯一标准。沥青的低温抗裂性还与针入度、软化点、劲度模量等密切相关。通常25°C延度大于100 cm的沥青具有较好的柔韧性，但更可靠的评价应结合弯曲梁流变仪或直接拉伸试验数据综合判断。
答：延度是低温性能的参考指标之一，但非唯一标准。沥青的低温抗裂性还与针入度、软化点、劲度模量等密切相关。通常25°C延度大于100 cm的沥青具有较好的柔韧性，但更可靠的评价应结合弯曲梁流变仪或直接拉伸试验数据综合判断。
⚡ 问：标准温度25°C是否适用于所有沥青？
答：25°C是基准温度，主要用于道路石油沥青对比。对于改性沥青、高蜡沥青或严寒地区专用沥青，可能需要采用5°C、10°C或15°C进行测试，此时必须在报告中明确注明实际温度。标准允许其他温度下的试验，但速度应专门约定。
答：25°C是基准温度，主要用于道路石油沥青对比。对于改性沥青、高蜡沥青或严寒地区专用沥青，可能需要采用5°C、10°C或15°C进行测试，此时必须在报告中明确注明实际温度。标准允许其他温度下的试验，但速度应专门约定。
📌 问：薄膜烘箱老化后的延度下降多少算正常？
答：通常要求老化后延度不低于原始值的50%～60%，具体取决于沥青等级和工程要求。D1754后的延度常用作评价抗老化性能。若下降率过大，说明沥青含有过多易挥发组分或对氧化敏感，应更换材料。
答：通常要求老化后延度不低于原始值的50%～60%，具体取决于沥青等级和工程要求。D1754后的延度常用作评价抗老化性能。若下降率过大，说明沥青含有过多易挥发组分或对氧化敏感，应更换材料。
🎯 问：拉伸过程中试件出现颈缩或拉丝是否影响结果？
答：标准规定延度为从开始拉伸至完全断裂所通过的距离，颈缩或拉丝均属正常断裂过程，应记录最终完全分离时的读数。但若颈缩发生在远离最小截面的位置，可能因模具涂油不均或试件内部缺陷导致，该结果应舍弃。
答：标准规定延度为从开始拉伸至完全断裂所通过的距离，颈缩或拉丝均属正常断裂过程，应记录最终完全分离时的读数。但若颈缩发生在远离最小截面的位置，可能因模具涂油不均或试件内部缺陷导致，该结果应舍弃。
