软化点仪使用全指南：操作方法、维护管理、设备校验与注意事项

软化点仪（Ring and Ball Softening Point Apparatus）是测定沥青软化点的专用仪器，采用环球法（Ring and Ball Method）测定沥青在加热过程中达到规定稠度时的温度。软化点是沥青最重要的技术指标之一，反映沥青的高温稳定性和温度敏感性，是沥青标号划分和工程设计的重要依据。本文系统介绍软化点仪的基本原理、操作使用方法、维护管理、设备校验、注意事项，以及数据处理、工程应用等内容，帮助检测人员全面掌握软化点试验技术。

一、软化点仪基本原理与分类

1.1 软化点的定义与意义

软化点定义：采用环球法，将沥青试样装入规定尺寸的铜环中，上置规定质量的钢球，在规定的升温速率下加热，当沥青软化下垂至规定距离（25.4mm）时的温度，即为软化点（°C）。

软化点的工程意义：

• 软化点越高，沥青高温稳定性越好，越不容易在高温下流淌
• 软化点越低，沥青越容易在高温下变形，高温稳定性差
• 软化点是评价沥青高温性能的核心指标
• 软化点与针入度共同反映沥青的温度敏感性（针入度指数PI）
• 改性沥青软化点一般高于普通沥青（SBS改性沥青软化点≥60°C）

各标号沥青软化点要求：

1.2 软化点仪的工作原理

软化点仪采用环球法测定沥青软化点，其工作原理如下：

1. 将熔融沥青浇入铜环（内径15.9mm，高6.4mm），冷却后刮平
2. 将铜环放置在支架上，上置钢球（直径9.53mm，质量3.5g）
3. 将整个装置放入液浴（水浴或甘油浴）中
4. 以5°C/min的速率均匀升温
5. 当沥青软化下垂，钢球触及底板（距铜环底面25.4mm）时，记录此时温度
6. 两个铜环测量结果的平均值即为软化点

液浴介质选择：

• 蒸馏水：适用于软化点≤80°C的沥青（普通沥青）
• 甘油：适用于软化点>80°C的沥青（改性沥青、硬质沥青）

1.3 软化点仪的分类

（一）按操作方式分类

• 手动软化点仪：人工控制升温速率，人工观察和记录，操作要求高
• 半自动软化点仪：自动控温，人工观察钢球下落，手动记录温度
• 全自动软化点仪：自动控温、自动检测钢球下落、自动记录温度，精度高，操作简便

（二）按加热介质分类

• 水浴型：以蒸馏水为加热介质，适用于软化点≤80°C
• 甘油浴型：以甘油为加热介质，适用于软化点>80°C
• 两用型：可切换水浴和甘油浴，适用范围广

1.4 软化点仪的主要构造

软化点仪由以下主要部件组成：

• 液浴容器：玻璃烧杯（800mL），盛放加热介质
• 支架：支撑铜环，距容器底部25.4mm
• 铜环：内径15.9mm，高6.4mm，盛放沥青试样
• 钢球：直径9.53mm，质量3.5g ± 0.05g
• 钢球定位器：将钢球定位在铜环中心
• 温度计：精度0.5°C，量程0~100°C（水浴）或0~200°C（甘油浴）
• 加热装置：电热板或酒精灯，控制升温速率
• 搅拌装置：保证液浴温度均匀
• 自动控温系统（自动型）：PID控温，精度±0.5°C

二、软化点试验操作方法详解

2.1 试验准备

（一）仪器准备

1. 检查软化点仪各部件是否完好
2. 检查铜环是否清洁、无变形
3. 检查钢球质量是否符合要求（3.5g ± 0.05g）
4. 检查温度计精度
5. 清洁液浴容器

（二）试样制备

1. 将铜环放置在涂有隔离剂（甘油滑石粉混合物）的金属板上
2. 将沥青加热至流动状态（加热温度不超过软化点以上100°C）
3. 将熔融沥青缓慢注入铜环，略高于铜环上缘
4. 在室温下冷却30分钟以上
5. 用热刮刀刮平铜环上表面，使沥青与铜环上缘齐平

（三）液浴准备

水浴（软化点≤80°C）：

1. 向烧杯中加入蒸馏水，水面高度约80mm
2. 将装置放入烧杯，确保铜环底面距烧杯底部25.4mm
3. 将烧杯放入5°C ± 0.5°C的水浴中预冷15分钟

甘油浴（软化点>80°C）：

1. 向烧杯中加入甘油，液面高度约80mm
2. 将装置放入烧杯
3. 在室温下放置15分钟

2.2 试验操作步骤

（一）安装试样

1. 将制备好的铜环放置在支架上
2. 用钢球定位器将钢球放置在铜环中心
3. 安装温度计，使温度计水银球与铜环底面齐平
4. 将整个支架放入液浴容器中

（二）升温操作

1. 开始加热，控制升温速率为5°C/min ± 0.5°C/min
2. 开始升温后，不得搅动液浴
3. 密切观察沥青软化下垂情况
4. 当钢球触及底板时，立即记录温度计读数
5. 两个铜环分别记录温度

（三）升温速率控制

升温速率是影响软化点测量精度的关键因素：

• 手动控制：通过调节加热功率，每分钟升温5°C
• 自动控制：PID控温系统自动维持5°C/min升温速率
• 升温速率偏快：软化点测量值偏高
• 升温速率偏慢：软化点测量值偏低

2.3 数据记录与处理

（一）数据记录

记录以下内容：

• 液浴介质类型（水/甘油）
• 初始温度（°C）
• 升温速率（°C/min）
• 两个铜环的软化点温度（°C）
• 平均软化点（°C）

（二）数据处理

两个铜环测量结果的平均值作为软化点，但需满足以下条件：

若两次测量值差值超过上表规定，应重新取样试验。

（三）结果表示

• 软化点结果取两次测量值的平均值，精确到0.5°C
• 报告格式：软化点（环球法）= XX.X°C

三、软化点仪维护管理

3.1 日常维护

（一）使用前检查

• 检查仪器外观，有无损坏、松动
• 检查铜环是否清洁、无变形、无裂纹
• 检查钢球质量是否符合要求
• 检查温度计是否完好、读数正常
• 检查加热装置是否正常
• 检查自动控温系统（自动型）是否正常

（二）使用中维护

• 保持液浴容器稳定，避免振动
• 升温过程中不得搅动液浴
• 避免液浴介质溅出
• 注意防烫，甘油浴温度较高

（三）使用后清洁

• 用溶剂（三氯乙烯或汽油）清洁铜环上的沥青残留
• 清洁钢球和支架
• 清洁液浴容器
• 甘油浴使用后，将甘油过滤后存放，下次使用
• 水浴使用后，排空水，擦干容器

3.2 铜环的维护

铜环是软化点试验的关键部件：

（一）清洁方法

1. 试验后，将铜环放入溶剂中浸泡，软化沥青
2. 用软布或棉签擦拭铜环内壁
3. 用溶剂冲洗，确保清洁
4. 晾干后存放

（二）检查方法

• 检查铜环内径是否符合规定（15.9mm ± 0.1mm）
• 检查铜环高度是否符合规定（6.4mm ± 0.1mm）
• 检查铜环是否变形、有裂纹

（三）更换标准

• 铜环变形超过允许范围时更换
• 铜环有裂纹时立即更换
• 铜环尺寸超出规定范围时更换
• 建议每使用50次检查一次尺寸

3.3 钢球的维护

• 每次使用后清洁钢球，去除沥青残留
• 定期检查钢球质量（3.5g ± 0.05g）
• 检查钢球表面是否光滑，有无凹坑
• 钢球质量超出范围或表面损伤时更换

3.4 温度计的维护

• 轻拿轻放，避免碰撞
• 使用后清洁温度计，去除甘油或水
• 定期检定温度计精度
• 温度计破损时立即更换，注意汞的安全处置
• 推荐使用数字温度计，避免汞污染风险

3.5 甘油的管理

甘油浴使用的甘油需要妥善管理：

• 甘油纯度：使用分析纯甘油，纯度≥99%
• 甘油过滤：每次使用后过滤，去除沥青颗粒
• 甘油更换：颜色变深或有大量杂质时更换
• 甘油存放：密封存放，防止吸水（甘油有吸湿性）
• 废甘油处置：按规定处置，不得随意倒入下水道

3.6 仪器存放

• 存放在干燥、通风的环境中
• 避免阳光直射
• 铜环和钢球存放在专用盒中
• 温度计竖直存放，防止破损
• 长期不用时，排空液浴介质

3.7 设备档案管理

建立完善的仪器设备档案：

• 仪器名称、型号、编号、出厂日期
• 购置日期、购置价格
• 历次检定记录和检定证书
• 铜环、钢球更换记录
• 维修记录
• 使用记录（使用人、使用日期、试验项目）

四、软化点仪设备校验

4.1 检定周期与项目

根据《沥青软化点仪检定规程》（JJG 1026-2007），软化点仪检定项目与周期如下：

4.2 铜环尺寸检定

检定方法：

1. 用游标卡尺（精度0.02mm）测量铜环内径
2. 在铜环不同方向测量3次，取平均值
3. 内径应为15.9mm ± 0.1mm
4. 用游标卡尺测量铜环高度
5. 高度应为6.4mm ± 0.1mm

4.3 钢球质量检定

检定方法：

1. 用精密天平（精度0.01g）称量钢球质量
2. 钢球质量应为3.5g ± 0.05g
3. 若超出范围，更换钢球

4.4 支架尺寸检定

检定方法：

1. 将支架放置在平台上
2. 用游标卡尺测量铜环底面到底板的距离
3. 距离应为25.4mm ± 0.4mm
4. 若超出范围，调整支架高度

4.5 温度计检定

温度计是软化点试验最重要的测量工具：

检定方法：

1. 将被检温度计与标准温度计同时放入恒温水浴
2. 在多个温度点（如20°C、40°C、60°C、80°C）比对读数
3. 各点误差不超过 ± 0.5°C
4. 若超出范围，更换温度计

数字温度计检定：

• 与标准铂电阻温度计比对
• 精度应达到 ± 0.1°C

4.6 升温速率检定

升温速率是影响软化点测量精度的关键参数：

检定方法：

1. 在液浴中放置精密温度计
2. 开始加热，记录每分钟温度变化
3. 在30~80°C范围内，升温速率应为5°C/min ± 0.5°C/min
4. 若升温速率不符合要求，调整加热功率

4.7 液浴温度均匀性检定

检定方法：

1. 在液浴不同位置（上、中、下，左、中、右）放置温度计
2. 在升温过程中，记录各点温度
3. 各点温差不超过 ± 0.5°C
4. 若温差过大，检查搅拌装置

五、软化点试验注意事项

5.1 试样制备注意事项

• 加热温度控制：沥青加热温度不超过软化点以上100°C，避免老化
• 加热时间控制：加热时间不超过30分钟
• 避免气泡：注入铜环时缓慢倒入，避免产生气泡
• 刮平操作：用热刮刀刮平，刮刀温度不宜过高
• 隔离剂：铜环底部金属板上必须涂隔离剂，防止沥青粘连

5.2 液浴准备注意事项

• 液浴介质选择：软化点≤80°C用水，>80°C用甘油，不得混用
• 初始温度：水浴初始温度5°C ± 0.5°C；甘油浴初始温度室温
• 液面高度：液面高度约80mm，确保铜环完全浸没
• 预冷时间：水浴预冷时间不少于15分钟

5.3 升温操作注意事项

• 升温速率：严格控制在5°C/min ± 0.5°C/min
• 不得搅动：升温开始后，不得搅动液浴
• 观察位置：观察者视线应与铜环底面齐平，便于判断钢球是否触底
• 记录时机：钢球触及底板的瞬间记录温度，不得延迟

5.4 安全注意事项

• 防烫：甘油浴温度可达150°C以上，操作时注意防烫
• 防火：加热沥青时注意防火
• 通风：使用溶剂清洁时注意通风
• 汞温度计：使用汞温度计时注意防止破损，破损后按规定处置
• 甘油处置：废甘油按规定处置

5.5 常见操作错误

六、软化点试验误差分析

6.1 系统误差

（一）升温速率误差

升温速率偏离5°C/min是最主要的系统误差来源。

升温速率每偏差1°C/min，软化点约偏差1~2°C。

削减措施：使用自动控温仪器；定期检定升温速率。

（二）温度计误差

温度计示值误差直接影响软化点测量结果。

削减措施：定期检定温度计；使用高精度数字温度计。

（三）铜环尺寸误差

铜环内径和高度偏差影响试样形状，进而影响软化点。

削减措施：定期检定铜环尺寸；超限时更换。

（四）钢球质量误差

钢球质量偏差影响对沥青的压力，进而影响软化点。

削减措施：定期检定钢球质量；超限时更换。

6.2 随机误差

（一）观察误差

人工观察钢球触底时机不准确，导致随机误差。

削减措施：使用自动检测装置；规范观察方法。

（二）试样均匀性误差

两个铜环中试样稠度不完全相同，导致两次测量值有差异。

削减措施：规范试样制备；两次结果差值超限时重新试验。

（三）液浴温度不均匀误差

液浴各部位温度不均匀，导致两个铜环受热不同。

削减措施：使用搅拌装置；检定液浴温度均匀性。

七、软化点在工程中的应用

7.1 沥青材料验收

软化点是沥青材料进场验收的必测指标：

• 检测进场沥青的软化点，判断是否符合设计标号要求
• 软化点偏低说明沥青高温稳定性差，不宜用于高温地区
• 软化点偏高说明沥青较硬，低温性能可能较差

7.2 沥青路面设计

软化点在沥青路面设计中的应用：

• 根据当地气候条件（最高气温）选择合适软化点的沥青
• 软化点应高于路面最高温度（一般要求软化点≥路面最高温度+10°C）
• 高温地区应选用高软化点沥青（如改性沥青）

7.3 改性沥青评价

软化点是评价改性沥青改性效果的重要指标：

• SBS改性沥青软化点一般≥60°C，高于普通沥青
• 软化点提高幅度反映改性剂的改性效果
• 软化点与针入度共同评价改性沥青的高温性能

7.4 沥青老化评价

软化点是评价沥青老化程度的重要指标：

• 沥青老化后，软化点升高（沥青变硬）
• 薄膜烘箱试验（TFOT）前后软化点之差反映沥青老化程度
• 软化点升高过多说明沥青老化严重，不宜使用

7.5 针入度指数（PI）计算

软化点与针入度共同用于计算针入度指数PI：

A = (lgP₂₅ – lg800) / (T₀ – 25)

PI = (20 – 500A) / (1 + 50A)

其中P₂₅为25°C针入度，T₀为软化点（°C）。

PI值反映沥青的温度敏感性，是沥青性能评价的综合指标。

八、软化点与其他沥青指标的关系

8.1 软化点与针入度的关系

• 软化点越高，针入度越小（沥青越硬）
• 两者共同反映沥青的稠度和温度敏感性
• 软化点与针入度的关系因沥青来源不同而有差异

8.2 软化点与延度的关系

• 软化点高的沥青，延度一般较小（低温延展性差）
• 改性沥青可同时提高软化点和延度
• 软化点和延度共同评价沥青的高低温性能

8.3 软化点与动态剪切流变（DSR）的关系

现代沥青性能评价体系（PG分级）中：

• 软化点与高温PG等级密切相关
• 软化点高的沥青，高温PG等级也较高
• 但软化点不能完全替代DSR试验，两者互为补充

九、全自动软化点仪的使用要点

9.1 全自动软化点仪的优势

• 自动控温：PID控温系统精确控制升温速率（5°C/min ± 0.1°C/min）
• 自动检测：光电传感器自动检测钢球触底，消除人为观察误差
• 自动记录：自动记录软化点温度，减少人为记录误差
• 双环同测：同时测量两个铜环，提高效率
• 数据存储：内置存储器，可存储历史数据

9.2 全自动软化点仪操作要点

1. 开机预热，等待仪器自检完成
2. 设置试验参数（初始温度、升温速率、液浴介质类型）
3. 安装试样（铜环、钢球）
4. 按”开始”键，仪器自动升温、检测、记录
5. 试验结束后，仪器自动显示软化点结果
6. 导出或打印试验报告

9.3 全自动软化点仪维护要点

• 定期清洁光电传感器，防止沥青污染影响检测
• 定期检查PID控温系统精度
• 定期更新软件（如有）
• 定期检定仪器，确保精度符合要求

十、常见问题与处理方法

十一、总结

软化点仪是沥青检测的核心仪器之一，软化点试验是评价沥青高温性能最重要的试验方法。严格按照规范操作、做好仪器维护、定期检定校验，是获得准确可靠软化点数据的根本保障。

建议检测人员：

• 严格按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》（JTG E20-2011）T0606规定操作
• 根据预期软化点范围正确选择液浴介质（水或甘油）
• 严格控制升温速率（5°C/min ± 0.5°C/min），这是影响结果的最关键因素
• 做好仪器日常维护，特别是铜环、钢球和温度计的维护
• 定期送检，确保仪器精度符合要求
• 建立完善的试验记录和设备档案
• 有条件时优先使用全自动软化点仪，提高测量精度和效率

软化点与针入度、延度共同构成沥青三大常规指标，三者相互补充，全面反映沥青的物理性能。深入理解软化点的工程意义，掌握规范的试验方法，对于保证沥青路面工程质量具有重要意义。