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新试验规程系列之——沥青混淆料性能评价(第三篇)
宣布时间:2026-04-29 浏览次数:3018 泉源:银娱优越会

新试验规程系列之

沥青混淆料性能评价

本章节内容相当于新试验规程中第22-25部分和第35部分,,,,,包括怎样举行沥青混淆料多功效动态试验系统的选型,,,,,以及评价沥青混淆料强度与模量、疲劳性能、高温性能、低温性能和路面结构层间粘接强度的配套试验????。。。。


第23章 疲劳性能和裂纹扩展









此章节的试验要领可以细分为两种类型:

第一种是重复荷载测试开裂,,,,,展望疲劳寿命;;;;

第二种是匀速加载,,,,,测试裂纹扩展的历程,,,,,以“能量指标”作为评价沥青混淆料抗裂性能的指标。。。。

01#




疲劳试验(四点弯曲法)


标准:T0739 | AASHTO T321 | ASTM D7460/D8237

 |EN12697-24要领D

图22:自力式气压伺服四点弯曲疲劳试验机

四点弯曲疲劳试验是全球规模内,,,,,研究沥青混淆料疲劳行为应用最广的试验要领。。。。现在,,,,,我们提供的四点弯曲试验装备主要有2种形式:

自力式

接纳气压伺服控制系统(图22底部的深灰色部分内),,,,,底部加载,,,,,需要配备专用的控制器,,,,,情形箱以及气源等辅助装备举行使用。。。。这也是海内外用户主要的使用形式。。。。

夹具式

自己没有伺服控制系统,,,,,需要配合UTM或AsphaltQube系列的多功效动态试验系统使用,,,,,可以共用其控制器和情形箱。。。。当配合UTM系统使用时,,,,,一样平常要替换小量程的力传感器,,,,,通过顶部加载杆举行加载。。。。当配合AsphaltQube系统使用时,,,,,通过底部的加载杆举行加载。。。。

需要说明的是:四点弯曲疲劳试验通常要一连很是长的时间,,,,,以通常指标试验要求的10Hz频率盘算,,,,,100万次的试验就要一连近28个小时,,,,,若是我们要一次性做许多试件,,,,,或是做多个应变水平建设疲劳方程的话,,,,,需要耗用的时间就会更多。。。。因此,,,,,许多用户都是将该试验装备作为一台自力的试验装备举行使用。。。。

图23:四点小梁弯曲试验夹具

(配套AsphaltQube系统的底部加载型)


最利便,,,,,最清静,,,,,性能最佳的是使用电动型Asphalt Qube(±15kN)配套四点弯曲试验夹具的计划,,,,,如图24所示。。。。

建议这种计划的缘故原由是:

- 电动试验系统,,,,,220V单相电,,,,,插电即可使用,,,,,运行清静无噪音,,,,,维护简朴。。。。

- 荷载规模是动态±15kN,,,,,不需要替换小量程的力传感器

- 接纳两侧开门设计,,,,,装置和拆卸试件都利便操作。。。。

- 内部集成了传感器快速接口,,,,,控制器内置与装备底部,,,,,没有外置的线缆,,,,,实验室安排整体很是精练。。。。

- 占地面积。。。。800×800mm),,,,,底部带有万向轮,,,,,可随便移动到实验室恣意位置。。。。

- 在不运行四点小梁弯曲疲劳试验时,,,,,还可以用于其他许多试验,,,,,使用效率高。。。。

图24:在AsphaltQube中装置四点小梁弯曲试验夹具


若是用户预算很是有限,,,,,我们建议用户购置原装的自力伺钦佩动的四点小梁弯曲试验机和控制器,,,,,在海内购置情形箱,,,,,由于疲劳试验通常是在常温下运行,,,,,以是我们只需要购置空间足够的情形箱以及预留仪器线缆的收支口,,,,,而无需购置制冷能力抵达零下几十度的情形箱,,,,,从而可以大幅度节约用度。。。。


图25:自力式四点弯曲小梁试验机在情形箱中装置的效果图


图26:UTM-30中装置四点小梁弯曲试验夹具


若是预算有限且疲劳试验的使命量不算很大,,,,,可购置夹具式的四点弯曲试验夹具配合UTM系统或AsphaltQube PRO系统使用。。。。


新的试验终止条件

在已往很长一段时间内,,,,,我们在运行四点小梁弯曲疲劳试验时,,,,,都是以弯拉模量衰减到初始模量的50%作为终止条件。。。。但现实上,,,,,这个“50%”是一个履历值,,,,,随着现在质料科学的前进,,,,,添加了种种改性子料、纤维质料、自愈和质料等种种添加剂的沥青混淆料的疲劳性能获得了很大的提升,,,,,凭证这种试验终止条件可能低估了质料的疲劳性能。。。。

以图27为例,,,,,蓝色曲线是模量vs加载次数曲线,,,,,红色曲线是模量×次数vs加载次数曲线,,,,,若是以模量衰减50%为终止条件,,,,,则疲劳终点爆发在约莫125万次时;;;;但若是以新规范的终止条件作为疲劳终点,,,,,则试验阻止在约莫243万次时。。。????杉,,,,差别的终止条件对试验效果有着重大的影响。。。。

图27:模量vs次数曲线&模量×次数vs次数曲线的比照


最新版本的AASHTO T321四点小梁弯曲疲劳试验规范已经将试验终止条件更改为弯拉模量×加载次数(S×n)的值下降15%后阻止,,,,,此次修订T0739试验要领也与AASHTOT321坚持一致。。。。除此以外,,,,,我们还可以在终止条件中增添作动器运动抵达限值(开裂)作为终止条件。。。。在举行试验效果剖析时,,,,,可自由切换左右坐标轴的单位举行比照。。。。这些指标包括了已往的模量,,,,,现行的模量×次数,,,,,以及规范要求之外的最大峰峰值应力,,,,,耗散能,,,,,相位角,,,,,最大峰峰值应变等。。。。


图28:四点小梁弯曲疲劳试验软件的更新


新版本的T0739中还增添了跨中挠度丈量点的位置要求,,,,,要求在试件中性轴的中心粘贴一个M8螺母用于传感器定位。。。。相比之下,,,,,2011年版本的规范中没有明确要求丈量点的位置,,,,,因此,,,,,现在大大都试验装备的LVDT位移传感器都是直接定位到小梁试件的顶部中心位置。。。。虽然,,,,,这并不是说以前各人都做错了,,,,,而是希望通过统一规范来提高差别单位试验效果之间的可较量性。。。。


图29:跨中挠度丈量位置的两种选项(试件顶部或试件侧边)


02#





疲劳试验(劈裂法)


标准:T0743 | EN 12697-24要领F



此次新规范修订增添了间接拉伸疲劳试验要领,,,,,初志在于扩大试件泉源(EN 12697-26要领F中划定试件可以来自于实验室内轮碾压实后取芯,,,,,现场路面取芯或旋转压实),,,,,降低各人获取试件的难度。。。。

间接拉伸疲劳试验可以选用与间接拉伸动态模量相同设置的夹具和传感器,,,,,这种要求也降低了用户的购置本钱和学习本钱,,,,,更有利于要领的推广。。。。

近年来,,,,,美国为了在平衡混淆料设计系统(Balanced Mix Design, BMD)中快速评价沥青混淆料的抗裂性能,,,,,基于断裂力学的原理,,,,,开发了几个劈裂加载直至破损的试验要领。。。。这些要领总体来说是较量相似的,,,,,都是通过50mm/min的速率对试件举行径向加载使其爆发劈裂破损,,,,,在试验历程中通过丈量轴向的力和位移,,,,,绘制荷载-变形曲线盘算包络线面积(断裂能量),,,,,变形斜率等指标来对沥青混淆料的抗裂性能举行评价。。。。但每个规范关于试件厚度,,,,,切缝尺寸,,,,,底部支持的形式以及数据处置惩罚要领有所区别。。。。

图30:间接拉伸疲劳试验效果


图31:间接拉伸疲劳试验曲线


03#




裂纹扩展试验(半圆弯曲法)

标准:T0744 | AASHTO T393 SCB


图32:在UTM-130中举行常温SCB试验


常温半圆弯曲试验要领的规范主要是伊利诺伊州的AASHTO TP124和路易斯安那州的ASTM D8044,,,,,最终AASHTO TP124成为了正式标准AASHTO T393,,,,,我们在修订新规范时也是参考AASHTO T393编写了T0744试验要领。。。。

常温半圆弯曲试验????榘ㄐ⌒退戳埽,,,,加载条和底部滚轴支持,,,,,若是是在UTM-100/130上举行这个试验,,,,,制造商建议增添购置小量程的LVDT位移传感器举行辅助控制,,,,,提高试验精度。。。。试验历程中,,,,,软件会实时天生曲线并在试验竣事后盘算断裂能,,,,,柔性指数等规范要求的指标,,,,,用户还可以自行调解后峰斜率的位置,,,,,来获得准确的效果。。。。

图33:常温SCB试验典范效果

04#




裂纹扩展试验(劈裂法)

标准:T0774 | AASHTO T424

图34:AASHTO T424试验效果图


半圆弯曲试验要领在试验准备时,,,,,需要使用切割锯将其切成对称的两半,,,,,并在直径偏向的底部中心用薄锯片切缝。。。。这些事情需要专用的切割锯,,,,,以及试验职员特另外操作。。。。为了进一步简化试件准备事情,,,,,美国的研究机构进一步开发了直接使用圆形试件劈裂加载,,,,,仍然使用荷载-变形曲线举行数据处置惩罚的要领来评价沥青混淆料的开裂抗性。。。。这种试验要领现在主要有2个规范,,,,,划分是:

- ASTMD8225平衡混淆料设计系统选用Ideal-Cracking试验要领,,,,,盘算指标Ideal-CT

- AASHTO T424,,,,,盘算指标Nflex因子作为评价指标

新规范修订时选择了AASHTO T424作为标准试验要领,,,,,若是用户配备了间接拉伸试验????椋,,,,可以直接使用间接拉伸试验的小型双柱式反力架和压条来开展此试验,,,,,直接使用动态试验机主轴的荷载传感器和作动器内置的LVDT位移传感器完成数据收罗事情。。。。


表3:其他外洋规范的疲劳和裂纹扩展试验要领和可选????

05#




重复压缩试验(三轴)

标准:T0745 | EN 12697-25要领B


三轴试验属于“力学法”的沥青路面抗车辙性能试验要领。。。。新规程删除了原有的三轴剪切试验要领,,,,,依据欧盟标准EN 12697-25增添了三轴重复压缩试验要领。。。。这种试验要领的传感器主要装置在试件顶面,,,,,丈量试件轴向的整体变形,,,,,一样平常是配合UTM(或AsphaltQube)系列的动态试验机举行试验,,,,,如图35所示。。。。

图35:UTM-30中装置三轴室


但在实践中发明:三轴实验由于操作相对重大,,,,,对装备要求较高,,,,,并且三轴室搬运、装置和拆卸也是较量艰辛的事情,,,,,现实照旧以科研应用为主。。。。

我们建议希望开展三轴试验研究的科研单位在有条件的情形下使用AMPT这种形式的试验装备来举行试验,,,,,由于这种设计操作越发利便。。。。试验要领可以参考美国专为此开发的几个试验标准:

- AASHTO T378带围压的流值次数试验

- AASHTO T410 iRLPD荷载逐级增添的重复加载永世变形试验

- AASHTO T422 SSR应力扫描车辙试验


图36:AMPT的三轴室情形舱

06#




单轴贯入强度试验

标准:T0746


单轴贯入强度试验是2017年《JTG D50公路沥青路面设计规范》更新时加入的沥青混淆料高温性能评价要领。。。。该试验????榻鲂枧浔2个差别尺寸的贯入头(内部带有螺纹,,,,,与加载杆毗连)和底座即可操作。。。。

图37:UTM-30中举行单轴贯入强度试验


单轴贯入强度试验是我国独创的试验要领,,,,,试验操作简朴,,,,,指标明确。。。。我们通常建议用户在购置试验机时配备该????。。。。图38是典范的试验效果,,,,,用户可以直接获得最大破损应力σp,,,,,连系试件的修正系数fτ和取样系数f1即可盘算贯入强度Rτ。。。。

图38:单轴贯入试验典范效果


07#




低温性能试验(半圆弯曲法)

标准:T0747 | EN 12697-44


专用于评价沥青混淆料低温性能的半圆弯曲试验要领主要是美国AASHTO T394。。。。但它需要使用1个高精度的CMOD启齿裂痕计丈量裂纹张开的速率举行反响控制,,,,,2个高精度的引伸计丈量裂痕上方局部的变形,,,,,硬件本钱高,,,,,对试验机的精度要求高,,,,,操作也相对重大。。。。因此在修订规范时,,,,,选择了欧盟标准的EN 12697-44试验要领,,,,,并要求在-10℃时举行试验,,,,,来评价沥青混淆料的低温抗裂性能。。。。

EN 12697-44试验规范和AASHTO T393试验规范关于试件底部滚轴支持的要求现实上是差别的,,,,,我们在举行规范修订时,,,,,在此方面举行了统一。。。。


图39:EN 12697-44半圆弯曲试验效果

低温半圆弯曲试验的盘算效果为断裂韧性KIC,,,,,欧盟标准EN 13108中关于断裂韧性的控制指标已有划定,,,,,用户可以凭证软件的盘算效果参考欧盟标准和连系海内现真相形来评价沥青混淆料的低温抗裂性能。。。。

图40:试验效果汇总盘算界面

08#




低温性能试验(TSRST法)

标准:T0748 | EN 12697-46 | AASHTO TP10


TSRST试验是目的替换T0715沥青混淆料弯曲试验的两种要领之一。。。。(另一个是T0747低温半圆弯曲试验法)但思量到该试验关于试验装备的手艺水平要求更高,,,,,同时本钱也更高,,,,,以是现在主要用于科研。。。。TSRST试验????榘ê投喙πФ匝橄低臣釉刈爸玫呐连装置,,,,,用于监测缩短变形的位移传感器以及试件外貌粘贴的温度传感器,,,,,以及试件准备的对中粘贴工具和拉伸盘等。。。。

图41:冻断试验装置效果

冻断试验软件在试验历程中可以实时天生温度,,,,,应力和应变随时间转变的曲线。。。。试验竣事后,,,,,可以在剖析菜单中显示温度-应力曲线,,,,,自动盘算断裂强度和断裂温度。。。。

图42:TSRST试验的典范温度-应力曲线和斜率调解


表4:其他外洋低温开裂试验要领和可选????

备注:国际上用于评价沥青混淆料低温性能的要领尚有许多,,,,,例如:基于BBR弯曲梁流变仪的AASHTO T419试验要领,,,,,俄亥俄大学在沥青ABCD试验装备基础上对TSRST举行简化的ACCD试验要领(无规范),,,,,EN 12697-46规范中的UTST单轴拉伸应力试验,,,,,RT松懈试验,,,,,TCT拉伸蠕变试验和UCTST单轴循环拉伸应力试验等,,,,,若有这类特殊需求的用户请与我们联系。。。。

09#




层间剪切强度试验

标准:T0772 | EN 12697-48 SBT

剪切试验是以50mm/min的速率举行的破损性试验,,,,,试验速率非????欤,,,,因此该试验既可以在具有情形箱的试验机中操作,,,,,也可在马歇尔稳固度仪等装备上举行试验。。。。

图43:UTM情形箱中举行的剪切试验

剪切强度试验要领主要依据欧盟标准EN 12697-48的要领编写,,,,,我们提供夹具则具有多种形式的选择。。。。既包括标准的EN 12697-48剪切夹具,,,,,也可以订制知足美国标准AASHTO T407标准的剪切夹具,,,,,或由海内中交一公局用户凭证实践履历刷新的剪切间隙间距可调的剪切试验夹具。。。。

图44:可调至剪切间隙间距的剪切强度测试夹具

10#




层间拉拔强度试验


标准:T0748 | EN 12697-48 TAT |

奥地利B 3639-2 | 德国FGSV 756/81


拉拔试验与剪切试验原理类似,,,,,同样可以通过带有情形箱的试验机中举行试验,,,,,或知足要求的马歇尔稳固度仪来举行试验。。。。拉拔试验主要适用于上部结构厚度<15mm的组合试件,,,,,例如现在应用许多的薄层罩面,,,,,这种试件是无法用剪切要领测试层间结构黏结强度的。。。。

图45:拉拔夹具在UTM中测试高黏度沥青拉拔强度


与剪切试验相比,,,,,拉拔试验需对试件举行钻芯预处置惩罚,,,,,以是用户需要在实验室内配备实验室取芯机,,,,,在150mm直径的试件中心钻出内径100mm的环槽;;;;同时,,,,,试件顶部需要和拉拔头用胶黏剂举行粘贴。。。。

图46:拉拔试件效果



END



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往期回首


新试验规程系列之——沥青混淆料性能评价(第一篇)

新试验规程系列之——沥青混淆料密度试验

新试验规程系列之——沥青混淆料试件成型

新试验规程系列之——泡沫沥青试验

新试验规程系列之——乳化沥青试验

新试验规程系列之——沥青施工性能试验



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