沥青及沥青混合料规程新增试验讲解课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,*,沥青级沥青混合料试验规程,2011,版新增试验,1,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,T 07352009,沥青混合料中沥青含量试验（燃烧炉法）,近年来国外开始直接采用燃烧炉法测定沥青用量的应用越来越多，其主要原因是此方法即快又比较简单，国内引进已有多台，也有厂商开始生产这种仪器，为使试验方法规范化，本次修订时参照,ASTM D6307-05,和,AASHTO T308-08,方法，结合我国工程实践增补了本方法。,目前我国燃烧炉类型很多，按照加热方式为对流式和直接辐射式，对流式燃烧炉燃烧温度至少可调到,538,5,和,482,5,并保持稳定。对于直接辐射式燃烧炉，一般设有三个燃烧模式，即一般燃烧模式、低温燃烧模式和强烧模式。一般燃烧模式适合于大部分沥青混合料；低温燃烧模式适合于质量损失较大的软颗粒的混合料；而强烧模式适合于燃烧不够充分的混合料。,1.,原理,：沥青混合料由沥青结合料、集料及填充料组成，集料及填充料为不可燃无机物，沥青则由碳氢化合物及其衍生物构成，,2,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,可燃且灰份质量很小，在试验过程中可忽略不计。将沥青混合料放入设定一定温度的燃烧炉内充分燃烧，可燃的沥青被烧掉，沥青烟气排放到燃烧炉外，只留下不可燃的无机矿物质，使油石分离。根据沥青混合料燃烧前后质量差可以计算出沥青混合料中的沥青含量。燃烧后剩余的矿料用于级配分析。,2.,目的与适用范围,2.1,本方法适用于燃烧炉法测定沥青混合料中沥青含量，也适用于对燃烧后的沥青混合料进行筛分分析。,2.2,本方法适用于热拌沥青混合料以及从路面取样的沥青混合料在生产、施工过程中的质量控制。,燃烧法检测沥青含量是利用设定高于沥青燃点的温度将沥青灼烧掉，但对于燃点低于这一温度的沥青混合料中的其他有机物质也将一并被烧掉,.,本方法对于测定沥青混合料中掺加有纤维或橡胶粉,(,干法施工,),等易燃烧的掺加剂时需慎用，是由于掺加剂本身的燃烧特性，导致在燃烧过程中质量会损失一部分，给修正沥青含量增加了复杂性和偏差。最终将影响沥青用量的测定结果。,同时，实际中存在经高温燃烧有崩解破碎现象的石料，在应用燃烧设备时对造成的石料应进行适用性试验。,3,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,3.,仪具,燃烧法的仪器设备主要由燃烧炉、燃烧炉内置电子天平和电脑控制系统组成。,4,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,4.,燃烧法的主要优点：,(1),自动化程度高。只要将一定质量的沥青混合料放入燃烧炉内,开启控制系统后,从整个试验过程的监控到报告打印均可自动完成。,(2),快捷。在炉温升至设定温度后,完成一次试验一般不超过,1h,可以及时和有效地指导施工,不但适合各级质检机构做仲裁检验,同样也适合沥青拌和厂快速检验之用。,(3),精密度高,试验结果离散性小。由于试验设备自动化程度高,试验环节少,人为因素少,因此试验结果精密度高,离散性小。,(4),准确度高。由于试验的精密度高,且试验环节少,影响试验结果的因素主要是集料的烧失量,为已定系统误差,因此,对于同一材质集料的混合料,其烧失量在相同温度条件下当可看作常数,作为修正系数使用。,(5),方便后续检验。沥青混合料中集料的级配检验一般都是结合油石比检验同时进行的。通过离心抽提法、回流抽提法和燃烧法等方法将沥青混合料中的沥青清除后,留下集料进行级配检验。在常用的方法中只有燃烧法完全不损失矿粉,集料配比保存完整,为准确检验沥青混合料中集料级配奠定了良好的基础。,5,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,5.,燃烧法的缺点和局限性：,局限性：燃烧法检测沥青含量是利用设定高于沥青燃点的温度,将沥青灼烧掉,但对于燃点低于这一温度的沥青混合料中的其他有机物质也将一并被烧掉,例如掺入沥青混合料中的化学加筋物质、改性沥青中的有机改性剂等。对于这类沥青混合料,应将混合料中的添加物质考虑在修正系数内一并修正。,燃烧法的缺点主要有,:,设备较为昂贵,检验成本较高,;,耗电量大,需要有相应的配电能力。,6,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,6.,标定,沥青混合料在高温燃烧过程，一些集料也会被燃烧掉，因此需要将这这部分损失量从总沥青混合料损失量中去除，同时一些集料在高温下会破碎，从而导致筛分燃烧前后的筛分结果差异。为了提高试验的精度，对于每一种沥青混合料都必须进行标定，以确定沥青用量的修正系数和筛分级配的修正系数，当混合料的任何一档料的料源变化或者单档集料配比变化超过,5%,时均需要重新标定。,燃烧法检测沥青含量是利用设定高于沥青燃点的温度，将沥青灼烧掉，但对于燃点低于这一温度的沥青混合料中的其他有机物质也将一并被烧掉，例如掺入沥青混合料中的化学加筋物质、改性沥青中的有机改性剂等。对于这类沥青混合料，应将混合料中的添加物质考虑在修正系数内一并修正。,6.1,按照沥青混合料配合比设计的步骤，取代表性各档料集料，将各档集料放入,1055,烘箱加热至恒重，冷却后按配合比配出,5,份集料混合料,(,含矿粉,),。,7,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,6.2,将其中,2,份集料混合料进行水洗筛分。取筛分结果平均值为燃烧前的各档筛孔通过百分率,P,Bi,，其级配需满足被检测沥青混合料的目标级配范围要求。,6.3,分别称量,3,份集料混合料质量,m,B1,，准确至,0.1g,。按照配合比设计时成型试件的相同条件拌制沥青混合料，如沥青的加热温度、集料加热温度和拌和温度等。,在拌制,2,份标定试样前，先将,1,份沥青混合料进行洗锅，其沥青用量宜比目标沥青用量,P,b,多,0.3,0.5,，目的是使拌和锅的内侧先附着一些沥青和粉料，这样可以防止在拌制标定用的试样过程中拌和锅粘料导致试验误差。,对试验室沥青拌和机的搅拌锅进行处理，按设计的沥青含量,Pb,多,0.3,0.5,和级配配制混合料搅拌,1,锅倒掉。防止在拌制标定用的试样过程中拌和锅粘料导致试验误差。,开始正式拌制,2,份标定试样，其沥青用量为目标沥青用量,P,b,。将集料混合料和沥青加热后，先将集料混合料全部放入拌和机，然后称量沥青质量,m,B2,，准确至,0.1g,，将沥青放入拌和锅开始拌和，拌和后的试样质量应满足要求。拌和好的沥青混合料应直接放进试样篮中。,8,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,6.4,预热燃烧炉。将燃烧温度设定,538C5,。设定修正系数为,0,。,火焰燃烧温度不均衡主要反映在集料的烧失量，在工程中试验温度为,538C5,，而沥青的燃点大约为,420,，因此沥青可以充分燃烧，而且温度不均衡主要发生在沥青燃烧时引起的火焰阶段，对于不同的试验样品，由于样品的堆积厚度和沥青含量不同，产生不同的火焰温度，这一温度变化会引起集料烧失量的变化，但是这一温度变化时间是短暂的，最终沥青燃烧充分后达到稳定，因此此试验误差可以忽略。,6.5,称量试验篮和托盘质量,m,B3,，准确至,0.1g,。,6.6,试样篮放入托盘中，将加热的试样均匀地在试样篮中摊平，尽量避免试样太靠近试样篮边缘。称量试样、试验篮和托盘总质量,m,B4,，准确至,0.1g,。计算初始试样总质量,m,B5,(,即,m,B4,-m,B3,),，并将,m,B5,输入燃烧炉控制程序中。,6.7,将试样篮、托盘和试样放入燃烧炉，关闭燃烧室门，查看燃烧炉控制程序中显示的,m,B4,质量是否准确，即试样、试验篮和托盘总质量,m,B4,差值不得大于,5g,，否则需要检查试样盘是否与燃烧室侧壁接触等，调整试样盘的位置。,9,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,6.8,锁定燃烧室的门，启动燃烧开始按钮，进行燃烧。燃烧至连续三分钟试样质量每分钟损失率小于,0.01%,时，燃烧炉会自动发出警示声音或者指示灯亮起警报，并停止燃烧。燃烧炉控制程序自动计算试样燃烧损失质量,m,B6,，准确至,0.1g,。按下停止按钮，燃烧室的门会解锁，并打印试验结果，从燃烧室中取出试样盘。燃烧结束后，罩上保护罩适当冷却。,将冷却后的残留物倒入大盘子中，用钢丝刷清理试样篮确保所有残留物都刷到盘子中待用。,6.9,重复以上,6.4,6.8,步骤将第,2,份混合料燃烧，根据式,(T0735,1),分别计算,2,份试样的质量损失系数,C,fi,。,(T0735,1),如果,2,个试样的质量损失系数差值不大于,0.15%,，则取平均值作为沥青用量的修正系数,C,f,。如果,2,个试样的质量损失系数差值大于,0.15%,，则重新准备,2,个试样按以上步骤进行燃烧试验，这样得到,4,个质量损失系,C,fi,，除去,1,个最大值和,1,个最小值，将剩下的,2,个修正系数取平均值作为沥青用量的修正系数,C,f,。,10,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,6.10,如果沥青用量的修正系数,C,f,小于,0.5,，则沥青用量的修正系数标定成功，按照,4.12,步骤进行级配筛分修正。,如果沥青用量的修正系数,C,f,大于,0.5,，则设定,4825,燃烧温度按照,6.1,6.9,重新标定，得到,482,的沥青用量的修正系数,C,f,。如果,482,与,538,得到的沥青用量的修正系数差值在,0.1,以内，则仍以,538,的沥青用量作为最终的修正系数,C,f,。如果修正系数差值大于,0.1,，则以,482,的沥青用量作为最终修正系数,C,f,。,最新的,AASHTO,、,ASTM,均规定沥青用量修正系数,C,f,大于,1.0,，需要采用,482,进行重新标定，而根据美国各州以及以前的,AASHTO,、,ASTM,规定为,0.5%,。本方法确定为,0.5%,。,对于某一特定材质的集料，一定温度条件下的烧失量在级配相对稳定的情况下一般为一定值，这主要取决于集料中所含碳元素及其他能在高温条件下分解的物质的多少，此修正系数需要在试验检测过程得出结果，以修正试验检测值。,11,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,6.11,确保试样在燃烧室得到完全燃烧，如果试样燃烧后仍然有发黑等物质说明没有完全燃烧干净。如果沥青混合料试样的数量超过了设备的试验能力，或者一次试样质量太多燃烧不够彻底时，可将试样分成两等分分别测定，再合并计算沥青含量。不宜人为延长燃烧时间。,6.12,级配筛分。用最终沥青用量修正系数,C,f,所对应的,2,份试样的残留物，进行水筛分，取筛分平均值为燃烧后沥青混合料各筛孔的通过率,P,Bi,。燃烧前、后各筛孔通过率差值均符合表,T0735-2,的范围，则取各筛孔的通过百分率率修正系数,C,Pi,0,，否则需要进行燃烧后混合料级配修正，,C,Pi,P,Bi,-P,Bi,。,表,T0735,2,燃烧前后混合料级配差值允许值,筛孔,2.36,0.151.18,0.075,允许差值,5,3,0.5,对于是否需要筛分级配的修正，,ASTM,没有规定，而早期的,AASHTO,也没有给出，最新版本方法则有规定，本方法完全与,AASHTO T308-08,一致。,12,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,7 .,示例,下面是一组为求取燃烧炉修正系数而完成的试验结果。,(1),试验条件。,同一试验仪器,(RSY- 5,型燃烧法沥青含量测试仪,) ,同一组试验人员,同一试验环境条件下的一组,(7,次,),等精度重复试验,(,见表,1),。,表,1,试验结果,试样编号,1,2,3,4,5,6,7,混合料质量,/g,1342.0,1348.5,1352.5,1352.5,1452.5,1358.6,1350.2,沥青质量,/g,52.6,52.2,52.0,52.5,55.5,53.8,54.0,预定沥青用量,/,3.92,3.87,3.84,3.88,3.82,3.96,4.00,实测沥青用量,/,4.23,4.20,4.10,4.18,4.12,4.24,4.29,误差,0.31,0.33,0.26,0.30,0.30,0.28,0.29,13,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,（,2,）对上述试验结果修正,对误差进行数理统计分析,:,平均值,X=0.30,，标准差,S=0.022,，变异系数,C,V,=7.5,.,由于标准差和偏差系数均处于理想状态,因此取其平均值,X = 0. 30,作为本燃烧炉设定温度为,482,、石灰岩集料条件下的修正值。,表,2,修正结果,试样编号,1,2,3,4,5,6,7,约定真值,3.92,3.87,3.84,3.88,3.82,3.96,4.00,实测值,4.23,4.20,4.10,4.18,4.12,4.24,4.29,修正系数,0.3,修正测定值,3.93,3.90,3.80,3.88,3.82,3.94,3.99,绝对误差,0.01,0.02,0.04,0,0,0.02,0.01,由上表可知,修正后的绝对误差的绝对值最大为,0.04,， 最小为,0,，极差为,0.07,，表明试验达到了较高的精度。,14,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,T 06272009,沥青弯曲蠕变劲度试验,(,弯曲梁流变仪法,),1,、试验简介：,弯曲梁流变试验是美国,SHRP,研究开发的一种用弯曲梁流变仪（,BBR,）（如图,1,所示）准确评价低温下沥青劲度和蠕变速率的方法。该试验应用工程上梁的原理测量在蠕变荷载下小沥青梁试样的劲度。这种蠕变荷载用来模拟当温度下降时，逐渐施加到路面的应力。在,BBR,试验中，通过试验获得两个评价参数：,（,1,）蠕变劲度，即沥青抵抗永久变形的能力；,（,2,）,m,值，即荷载作用时沥青劲度变化的速率。,2,、 目的与适用范围,2.1,本方法用弯曲梁流变仪测定沥青的弯曲蠕变劲度或柔量和,m,值。测量的弯曲蠕变劲度范围为,20MPa,1000MPa,。,15,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,2.2,本方法适用于原样沥青、压力老化后的沥青和薄膜烘箱后（或旋转薄膜烘箱）的老化沥青。试验设备的操作温度范围为,0,-36,。,2.3,根据本标准方法进行试验时，若试件的形变大于,4mm,或小于,0.08mm,时，试验结果无效。,16,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,3,、方法概述,沥青小梁在一个矩形铝模中成型，其尺寸为,127mm,12.7mm,6.35mm,，如图,2,所示。试验前将沥青小梁放入浴槽中恒温,60min,。温度浴液体由乙二醇、甲醇和水混合而成。液体在试验恒温槽和调温槽之间循环，温度控制在,0.1,范围内，液体循环不扰动试件，以免影响试验结果，试验装置如图,3,所示：,17,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,试验时应小心将沥青小梁放在两个支撑上，人工加,30,5mN,的预加荷载，以保证小梁与支撑紧密接触。通过计算机对试件施加,100g,（,980mN,）荷载，作用时间,1,秒钟，使试件定位。然后卸载至预载，并让其恢复,20s,。在,20s,结束时施加,100g,荷载，保持,240s,，记录沥青小梁的挠度，由计算机绘制出挠度与时间关系曲线，并计算出蠕变劲度和,m,值。,4,、数据提交,在试验中，采用梁分析理论获得沥青的蠕变劲度。计算蠕变劲度的公式如下：,式中：,时间等于,60s,时的蠕变劲度；,P,施加的恒载，,980mN,；,L,梁支架间距，,102mm,；,b,梁的宽度，,12.5mm,；,h,梁的高度，,6.25mm,；,时间等于,60s,时的挠度,18,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,虽然,BBR,用计算机进行这种计算，但也可以通过阅读与计算机相连接的打印机绘出的随时间变形图上的变形数据，由人工计算确定。,采用上述的 公式和变形图，可以获得在时间为,60s,的蠕变劲度，如图,4,所示。蠕变劲度是在最低路面设计温度,2h,加载后的劲度。然而，,SHRP,研究者发现，提高,10,试验温度，在,60s,加载后可以获得相同的劲度。其优点在于，可以用较短的时间得到试验结果。弯曲梁试验需要的第二个参数是,m,值，,m,值表示劲度 与时间的变化率，如图,5,所示。此值也可以通过计算机获得。然而要检验计算机的结果，人工也可以很容获得需要的数据。为得到,m,值，需要计算若干加载时间时的劲度，这些值也随时间绘出。,m,值为双对数坐标图上蠕变劲度与加载时间关系曲线上某一时间所对应的斜率。,计算机自动产生和报告弯曲梁试验的结果，包括随时间的、荷载的和变形的图形，在各个时间实际荷载和变形值、试验参数和操作者资料说明等。,19,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,20,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,5,、试验精密度及评价,表,1,中给出了弯曲蠕变劲度和,m,值测量精密度的可接受性判断标准。,5.1,重复性试验为两个结果的差,(,用平均值的百分数表示,),不超过表,1,中给出的重复性的精度值，则两个结果是可靠的。,5.2,再现性试验为两个结果的差,(,用平均值的百分数表示,),不超过表,1,中给出的再现性精度值，则这两个结果是可靠的。,表,1,重复性和再现性允许值,条 件,两个试验结果的允许差，,重复性,蠕变劲度,(MPa),7.2,m,值,2.9,再现性,蠕变劲度,(MPa),17.8,m,值,6.8,21,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,5.3,试验结果评价,沥青在低温下为弹性体，在高温下为流体，沥青路面通常介于上述两种温度之间，弯曲梁试验是一种判断沥青弹性和粘性的方法，但其测试温度比较低。如果沥青材料的蠕变劲度太大，则呈现脆性，路面容易开裂。因此，为防止路面开裂破坏，需要限制沥青材料的蠕变劲度，,SHRP,规定不大于,300MPa,。,SHRP,研究认为，表征低温劲度随时间的变化率,m,值越大越好。这意味着当温度下降而路面出现收缩时，沥青结合料的响应将如同降低了劲度的材料，从而导致材料中的拉应力减小，低温开裂的可能性也随之减小。,SHRP,要求测量时间为,60s,时，,m,值应大于或等于,0.30,。,6,、本试验记录表,：,试件 宽度,试件 厚度,最大荷载,(mN),最小荷载,(mN),荷载时间,试件变形量,(mm),劲度模量,(MPa),m,值,22,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,T 06282009,沥青流变性质试验,(,动态剪切流变仪法,),1,、试验简介,沥青的流变性质取决于温度和时间。美国从塑料工业的测试仪具中得到启发，开发了一种动态剪切流变仪（,DSR,）（如图,1,所示），通过测定沥青材料的复数模量（,G*,）和相位角（,）来表征沥青材料的粘性和弹性。,23,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,2,、目的与适用范围,2.1,本方法适用于用平行板动态剪切流变仪测定沥青的动态剪切模量和相位角。动态剪切模量值的范围为,0.1MPa,10MPa,，相应的温度范围为,5,85,之间。,本试验的目的是测定试验规范要求的沥青胶结料的线性黏弹性质，而不是要得到沥青胶结料的所有线性黏弹性质的综合过程。,2.2,本方法适用于原样沥青、压力老化后的沥青和薄膜烘箱后（或旋转薄膜烘箱）的老化沥青。如用于含有颗粒的沥青，本标准试验方法只适用于颗粒尺寸小于,250m,的沥青。,2.3,本方法测得的复合剪切模量和相位角通过计算可以确定沥青性能,(PG),分级。,24,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,3,、试验原理,动态剪切流变仪的工作原理并不复杂。它是先将沥青夹在一个固定板和一个左右能振动的板之间（如图,2,所示），振荡板从,A,点开始移动到,B,点，又从,B,点返回经,A,点到,C,点，然后再从,C,点回到,A,点，这样形成一个循环周期。,25,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,振荡频率是一个周期时间的倒数。频率的另一种表示方法是用振荡板走过圆周的距离，用弧度表示。美国,SHRP,规定沥青动态剪切流变仪试验频率为,10rad/s,，约相当于,1.59Hz,。,当力（或剪应力,）通过旋转轴加到沥青上时，,DSR,就会测量沥青对此施加的力的反应（或剪应变,）。如果沥青是一个完全的弹性材料，其反应就与瞬间施加的力相一致，两者间的时间滞后就会为零。若是完全的粘性材料，荷载和反应之间的时间滞后就会很大，如图,3,所示。温度较低的沥青就如弹性材料，温度较高的沥青就如粘性材料。,26,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,在不同温度条件下，在大多数承受交通的沥青路面中，沥青的状况既像一个弹性固体又如一种粘性液体。在,DSR,中施加的应力和产生的应变之间的关系，量化了两种情况，提供了为计算两种沥青胶结料重要特性的必要参数,复数剪切模量（,G*,）和相位角（,）。,G*,是最大剪应力（,max,）和最大剪应变（,max,）的比率，即,G*=,max,/,max,。施加的应力和由此产生的应变的时间滞后是相位角,。对于完全的弹性材料，荷载作用时，变形同时产生，相位角,是零，所有变形都是暂时的。对于粘性材料（如热沥青），在加载和应变响应之间有较大的滞后，相位角接近于,90,，所有的变形都是永久性的。在,DSR,中，像沥青这样的粘弹性材料在正常工作温度下显示的是在两个极端状态之间的应力,应变反应，如图,4,所示。,27,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,现在来描述此种粘弹性表现的不同方式。,G*,是反复受剪力后，某材料抗变形的总量，它由两部分组成：一部分是弹性（暂时变形），如图,5,所示；另一部分粘性（永久变形）如垂直轴箭头所示。,是与水平轴产生的角，表示暂时和永久变形的相对量。,28,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,在此例中，尽管两种沥青都具有粘弹性，但沥青,2,比沥青,1,有较大的弹性，因为其,值较小。在大多数情况下，沥青同时呈现出粘性和弹性性质。通过测试,G*,和,，可以了解沥青在使用状态下的粘弹性特性。,29,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,对于沥青，,G*,值和,值对温度和荷载频率的依赖性很大。因此，了解拟建路面施工项目地区的气候，以及使用该路面的交通相对速度是很重要的。,流变仪用来计算,max,和最大剪应变,max,的公式是：,max,=,及,max,=,式中：,T,施加扭矩最大值；,r,试样板半径（,12.5mm,或,4mm,）；,变形（旋转）角（,）；,h,试样高度（,1mm,或,2mm,）。,30,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,DSR,计算公式示意图如图,6,所示。,由于沥青胶结料特性对温度有较大的依赖性，因此流变仪必须要能精确地控制试样温度。这通常是通过循环流体浴或强制空气浴完成。流体浴一般用水环绕试样。温度控制器使水循环，这样可以精确地调节，使试样温度一直保持在所需温度。空气浴工作原理同水浴一样，只不过在试验期间围绕试样的是加热的空气。两种情况的任一种，即其水温或者气温的控制必须使整个试样温度一致，变化应小于,0.1,。,31,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,试验中的计算是由流变仪软件 自动完成的。其中试样的半径是重要的因素，因为,G*,是半径的,4,次方关系，所以对试样进行仔细修整是非常重要的。试样的高度（两板间的间隙）也是非常重要的因素，它受控制设备以及使用者水平的影响很大。,4,、方法概述,沥青试样放置好且试验温度稳定后，使用者一定要用大约,10min,时间等待试样温度同测试温度平衡。实际温度平衡时间因设备和沥青而异，应采用配有非常精的确温度感应能力的假试件进行检查。一个计算机同,DSR,相联，以控制试验参数和记录试验结果。试验包括用流变仪软件施加一个恒定的震荡应力，并记录产生的应变和时间滞后。,Superpave,规范要求，震荡速度,10rad/s,，大约,1.59Hz,。,使用者输入一个施加应力的值，此值会在沥青中引起剪应变（有时叫做应变振幅）的近似量。剪切应变值从,1%12%,变化，这种变化取决于被测试的胶结料的劲度，相对软弱的材料，在高温下测试（如未老化的胶结料和,RTFO,老化胶结料），其应变值大约在,10%12%,。硬材料（如在中等温度下测试的,PAV,残留物）其应变值大约,1%,。,32,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,被测试的材料劲度也同试验用的旋转轴大小有关，未老化的胶结料和,RTFO,老化的胶结料用,25mm,直径的旋转轴试验。,PAV,老化的胶结料，用,8mm,旋转轴试验，如图所示。,在此方法的最初阶段，为获得规定剪应变范围而施加的应力用流变仪进行测量，然后，在试验期间非常精确的保持这种应力水平。在试验期间，剪应变会因设定值的变化而少量变化，流变仪软件控制剪应力的变化。,开始试验时，试样加载,10,个周期作为预备条件，在加,10,个周期来获取时间数据，流变仪软件自动计算和报告 和,值，这些值可以与规范要求做对照。,5,、数据提交,DSR,能够测量沥青对温度、频率和应变水平的反应。然而，,SHRP,规范定要求在,G*,值和,值用特定的条件进行试验。完整的试验报告应该包括：,33,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,（,1,）试验板直径，精确到,0.1mm,；试验间隙，精确到,1m,。,（,2,）试验温度，精确到,0.1,。,（,3,）试验频率，精确到,0.1rad,s,。,(4),应力或应变变大小，精确到,0.01,。,(5),复合模量,G,*,，单位,kPa,，精确到,3,位有效数字。,(6),相位角,(),，精确到,0.1,。,6,、精密度,6.1,重复性试验为两个结果的差,(,用平均值的百分数表示,),不超过表,1,中给出的重复性的精度值，则两个结果是可靠的。,6.2,再现性试验为两个结果的差,(,用平均值的百分数表示,),不超过表,1,中给的再现性精度值，则这两个结果是可靠的。,34,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,条 件,两个结果的允许差,重复性,原样沥青：,G*/sin()(kPa),6.4,TFOT/RTFOT,残留物：,G*/sin() (kPa),9.0,PAV,残留物：,G*/sin() (kPa),13.8,再现性,原样沥青：,G*/sin() (kPa),17.0,TFOT/RTFOT,残留物：,G*/sin() (kPa),22.2,PAV,残留物：,G*/sin() (kPa),40.2,表,1,重复性和再现性允许值,35,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,7,、本试验记录表：,试验板直径,(mm),试验间隙,(mm),试验频率,(rad/s),应力或应变大小,(%),相位角,复合模量,(Kpa),8,、试验结果评价,美国,SHRP,规范定义,G*/sin,为车辙因子，其值大表示沥青的弹性性质显著。,G*,增大，,sin,减小，则,G*/sin,值大，这将有利于增强沥青材料的抗永久变形的能力。,沥青路面的车辙变形主要出现在夏天高温季节，美国通过对,50,多条试验路的观察和研究，对沥青材料提出了作为抗永久变形的车辙因子指标如下：,原始沥青,G*/sin,1.0 kPa,旋转薄膜烘箱试验后的沥青,G*/sin,2.2 kPa,车辙因子,G*/sin,表征沥青材料的抗永久变形能力，反映了沥青的高温性能。这一试验适用于温度范围为,5,85,，,G*,为,0.1 kPa,10000 kPa,范围内。,36,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,8.1,试验结果表征路面的抗永久变形,沥青胶结料对荷载总的反应包括两部分：弹性（可恢复）和粘性（不可恢复）。路面的车辙或永久变形是路面在高使用温度时，对反复荷载的反应中不可恢复的成分积累的结果。,SHRP,规范定义的,G*/sin,，代表总胶结料劲度的高温粘性成分。此系数叫,G*/sin,或者叫高温劲度。通过复数模量（,G*,）与相位角（,）的正弦数的比来确定，复数模量和相位角都是由,DSR,测得。原样,G*/sin,胶结料至少须,1.00kPa,，在旋转薄膜烘箱中老化后最小值为,2.20kPa,，小于这些值的胶结料会太软，不能抵抗永久变形，如图,7,所示。,37,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,从抗车辙角度讲，较高的,G*,值和较低的,值是较理想的。对于所示的材料,A,和材料,B,，两者之间的,sin,值明显不同。,A,材料（,4/5,）的,sin,比材料,B,（,3/5,）的,sin,要大。这意味着，当,G*,除以,sin,后，材料,A,的,G*/sin,值就比材料,B,要小，因此，材料,B,的车辙性能就比材料,A,的要好。显而易见，因为材料,B,比材料,A,的粘性小得多，如图,8,所示。,38,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,8.2,试验结果表征路面的抗疲劳开裂性能,G*,和,还用来在,SHRP,规范中帮助控制沥青路面的疲劳开裂。因为疲劳一般在路面投入使用一段时间之后，在低温到中等温度时发生。规范所指的特性，是指采用在,RTFO,和,PAV,中老化过的胶结料特性。,仍然用,DSR,产生,G*,和,sin,。不同的是，此次不是两个参数相除，而是两个参数相乘，产生一个同疲劳有关的系数,疲劳开裂因子,G*sin,，此因子也称为中等温度劲度。这是复数模量,G*,和相位角,的正弦的乘积。,Superpave,沥青胶结料规范对,G*sin,设置了一个,5000kPa,的最大值，如图,9,所示。,39,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,理想的胶结料抗疲劳开裂的品质应具有像软弹性材料的功能，能从许多次加载后恢复，如图所示，具有相同的劲度的两种材料，有较小的,值的材料，其弹性就大，因此可以提高其疲劳特性，,G*,和,的结合可能会产生一个,G*sin,很大的值，其值大到起粘结性和弹性部分很高，使胶结料不再能有效的抵抗疲劳开裂。这也是规范设置,G*sin,的最大限度为,5000kPa,的原因。,注释：本试验方法基本根据,AASHTO T 315,动态剪切流变仪测定沥青胶结料流变性质试验法,(DSR),编写的。操作者在使用动态剪切流变仪应该仔细阅读并理解厂家所提供的仪器操作说明书，详细的操作步骤按仪器说明书进行。,40,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,T 06292009,沥青断裂性能试验,(,直接拉伸法,),本试验方法基本根据,ASTM D6723,、,AASHTO T314,直接拉伸试验测定沥青断裂性能的试验方法,(DTT),编写。目前该试验方法在我国采用的全是进口设备，型号也有所不同，所以操作者在使用前应该仔细阅读并理解厂家所提供的仪器操作说明书，详细的操作步骤可按仪器说明书进行。,1,、目的与适用范围,1.1,本方法规定了用直接拉伸试验仪测试沥青破坏应变和破坏应力的方法。适用于原样沥青，沥青旋转薄膜烘箱试验后,(RTFOT),和沥青压力老化容器老化,(PAV),后的沥青材料。试验温度范围：,0,36,。,1.2,本试验方法只适用于颗粒尺寸小于,250m,的沥青。,41,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,2,、试验简介与原理,当路面温度下降时因收缩而产生应力累积，当累积应力超过材料的抗拉强度时路面发生开裂。研究表明，当沥青收缩时，如沥青伸长超过沥青原始长度的,1%,，路面则很少发生开裂。因此，为测试沥青的拉伸性能，,SHRP,又开发了直接拉伸试验，用以测试沥青在低温时的极限拉伸应变。试验在相对低的温度,0,36,下进行。在这个温度范围内，沥青呈现出脆性，如图,1,所示。另外，做试验用的沥青胶结料是已经在旋转薄膜烘箱和压力老化容器中经过老化试验的材料。因此，用以进行性能特性试验的沥青胶结料，类似于已经在热拌沥青混合料设备拌合过和经过某种程度路面服务期老化的沥青。,42,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,试验时对一哑铃状的试样以恒速施加拉力。试样破坏时的应变（,f,）等于试件长度的变化,(,L),与有效长度,(L,e,),之比，如图,2,所示。,在直接拉伸试验中，破坏的定义是加在试样上的应力达到的最大值，此时试样并不一定断裂。破坏应力定义为破坏荷载除以试样的的原截面（,36mm,2,）。,43,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,沥青胶结料的应力,应变的性状，很大程度上取决于其温度。沥青在直接拉伸试验仪进行多种温度试验时，会表现出三种拉伸破坏状态，即：脆性、脆,延性和延性，如图,3,所示。,如图,4,所示，表示了应力,应变关系特性，三条不同的线代表同一沥青在多个温度下的试验情况，或者不同的沥青在相同的温度下试验的情况。脆性行为意味着沥青承受荷载很快，在断裂之前仅仅有少量的拉伸。具有延性的沥青在进行直接拉伸试验时，可达到荷载行程限制仍然,44,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,不断裂，就像“拉丝”，故把荷载不再增加的峰值应力的应变，定义为拉伸破坏应变。但本方法对已超过脆性,延性范围的试件即破坏应变大于,10%,的试件不适用。,本标准特定的术语,（,1,） 脆性,(brittle) ,在直接拉伸试验中脆性破坏形式，指应力一应变曲线是以基本线性方式发展直至破坏点；试件横截面积在没有可察觉的减小的情况下，突然发生断裂破坏 。,45,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,（,2,） 脆性,-,延性,(brittle-ductile),在直接拉伸试验中脆性,-,延性破坏形式，指拉伸试验中应力一应变曲线是曲线性，而试件是突然断裂破坏。断裂前试件横截面积发生有限的减小。,(3),延性,(ductile),在直接拉伸试验中延性破坏形式，指试件没有断裂，而是以大的应变的流值形式破坏。,(4),拉应变,(tensile strain),由拉力荷载导致的轴向应变，以拉力荷载引起的有效计量长度的变化除以没有加载前原始有效计量长度来计算。,（,5,） 拉应力,(tensile stressw),由拉力荷载导致的轴向应力，以拉力荷载除以原始试件横截面积来计算。,（,6,）破坏,(failure),当试件以一个恒定拉伸速率拉伸，拉力荷载达到最大值的点。,（,7,） 破坏应力,(failure stress),本标准规定的试验方法中，其拉力荷载达到最大值时试件的拉应力。,（,8,） 破坏应变,(failure strian),相应于破坏应力时的拉应变。,（,9,） 计量部位,(gage section),试件中央，即试件横截面不随长度变化的部位，本试件计量部位为,18mm,长，图,T 0629-2,。,46,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,（,10,） 有效计量长度,(effective gage length),用于本试验的试件，有效计量长度,Le,为,33.8mm,，这个有效试件长度代表了试件产生主要应变的部位。,3,、方法概述,试样由,6,个复制的试样组成，试样固定在球形绞柱上。使用者要对荷载和应变指示器初始化，施加拉力直到试样断裂为止。通常试验要求从加载直到试样断裂的时间不超过,1min,。试验正常情况下断裂发生在试样的中部和较狭窄部分。试验完成后，舍弃两个最低应变结果。,4,、数据提交,4.1,按照式,(T 0629-1),计算每个试件破坏应力：,f,=P,f,/A,式中：,f,一破坏应力，,MPa,；,P,f,破坏荷载，,N,；,A,试件的初始横断面积；,47,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,4.2,按照式,(T 0629-2),计算每个试件的破坏应变：,f,=,f,/L,式中：,f,破坏应变，,mm/mm,；,f,破坏时伸长值，,mm,；,L,试件有效拉伸长度，,mm,；,5.,报告,同一试验结果中去掉两个最低破坏应力试件，如两个或多个试件破坏应力相同，但应变不同，则去掉两个破坏应变值较低的试件，用剩余,4,个试验结果计算破坏应力和破坏应变的平均值及标准差。,报告下列资料：,试样编号。,试验日期和时间。,试验温度,精确到,0.1 ,。,最大伸长,精确到,0.01 mm,。,48,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,破坏应变,精确到,0.01%,。,破坏应力，精确到,0.01MPa,。,峰值荷载，精确到,N,。,观察到的破坏类型（断裂或无断裂）。,表,1,为典型的试验输出数据，在此例中，,3,号和,6,号试验不包括在平均数中。例子中值得注意的是试验结果是最大应变百分数（,1.643%,），此值应满足应变最小,1%,的规范要求。,49,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,表,1,直接拉伸试验结果,试样编号,最大应变（,%,）,最大应力（,MPa,）,最大荷载,（,N,）,最大伸长,(mm),试验,时间,(s),试验温度,(,),1,1.854,5.56,229.35,0.77,41.11,-24.00,2,1.380,5.00,179.97,0.53,27.61,-24.00,3,1.287,4.92,177.24,0.48,25.76,-24.00,4,1.550,5.29,193.75,0.59,30.95,-24.00,5,1.789,5.43,244.45,0.87,46.53,-24.00,6,0.951,3.94,141.69,0.37,19.05,-24.00,平均值,1.643,5.32,211.88,0.69,36.55,-24.00,标准差,0.22,0.24,30.07,0.16,8.79,0.00,变异系数,13.32,4.51,14.19,22.82,24.04,0.00,50,沥青及沥青混合料规程新增试验讲解,