瀝青混合料負荷輪載試驗儀 T 0756一2011  稀漿混合料車轍變形試驗

1目的與適用范圍

1. 1  本方法適用于采用四點彎曲疲勞試驗機在規定試驗條件下，測定壓實瀝青混合料承受重復彎曲荷載的疲勞壽命。

1.2  標準的試驗條件為試驗溫度 15℃±0.5℃，加載頻率 lOHz ±0.lHz，采用恒應變控制的連續偏正弦加載模式。也可根據需要選擇其他試驗條件。

1.3  試驗終止條件為彎曲勁度模量降低到初始彎曲勁度模量50%對應的加載循環次數。

1.4  本方法適用于試驗室輪碾成型的瀝青混合料板塊試件或從現場路面鉆取板塊試件，切割成長度為 380mm ±5mm、厚度為 50mm ±5mm、寬度為 63.5㎜± 5mm的小梁試件。

2  儀具與材料技術要求

    2.1  測試系統：測試系統基本技術要求和參數 見表T 0739－1。

表T 0739-1  測試系統基本技術要求和參數

2.2  加載裝置：氣動或者液壓加載裝置，能夠為疲勞試驗系統提供循環動力荷載，可根據試驗要求輸出不同頻率、不同振幅的偏正弦加載波形。并保證每次加載循環結束時，應使試件回到原點（初始位置）。試件夾持系統采用三等分間距布設夾頭，相鄰夾頭中心間距一般為 0.ll9m，粱跨距為 0.357m。各夾頭宜采用可調節加持力大小的小型電機進行夾持。

2.3  數據采集與控制裝置：使用計算機控制每個加載循環，測量梁的峰值位移，計算梁的峰值拉應變，調整施加荷載保證峰值位移的水平為一常量，確保試驗期間與期望的峰值拉應變水平保持一致。并能夠實時記錄和計算加載次數、荷載大小、試件位移、zui大拉應力、zui大拉應變、相位角、勁度模量、耗散能及累計耗散能等用戶所需的相關技術指標。

2.4  環境箱：環境箱應保持箱體內試驗溫度均勻分布，能夠準確測量并顯示試件測試位置的溫度，保證試驗溫度誤差在±0.5℃以內。同時應能使加載裝置與外部數據采集等控制裝置順利連接，并具有足夠的內部空間容納加載裝置，除了試驗的試件，至少還能存放兩個養生試件，同時能夠允許調整加載裝置，方便試件放人和移出。

2.5  其他：游標卡尺、天平等。

3  方法與步驟

3.1  準備工作

      3.1.1  試件準備：按照振動輪碾成型的方法制作瀝青混合料板塊試件，或者從現場路面切割板塊試件。然后用高精度金剛石雙面鋸對板塊試件進行切割，取碾壓成型方向為試件長度方向制作梁試件，試件的尺寸應符合長度 380mm ±5mm、高度50mm ± 6mm、寬度為 63mm ± 6mm 的要求。一塊400mm x 300㎜x 75mm 的瀝青混凝土板塊通?？汕兄?span lang="EN-US">4很小梁試件。

3.1.2  試驗前試件的存放：瀝青混合料板塊試件和切割后的試件存放溫度應不超過35℃，切割好的試件應在30d 內完成試驗。存放期間，試件應水平放置于表面平整并具有一定剛度的硬玻璃板（或瓷磚）上，防止試件發生變形。

3.1.3  試件尺寸測量：應用游標卡尺測量試件的寬度和厚度，分別測定5個位置，即試件的兩端20mm 內的點位、梁中點的 lOmm 內的點位及距離梁中點各90mm 的點位，準確至0.Olmm。取5個測量值的平均值為試件尺寸，準確至0.lmm。如果寬度或者厚度的 5個測量值中的任何一個值與平均值相差大于 1.5mm，則該梁試件作廢。

3.1.4  試件體積參數測量：瀝青混合料疲勞和彎曲性能較大程度上依賴于混合料的實際壓實水平，每一根小梁試件在進行疲勞試驗前需*行空隙率（VV）和礦料間隙率（VMA）的測定。試件實際空隙率應在目標空隙率 ±0. 5%范圍內，實測礦料間隙率（VMA）應在目標礦料間隙率±0.5%范圍內，超過該范圍的試件應作廢。

3.2  試驗步驟

3.2.1  試件養生：小梁試件宜直接放入環境箱內進行養生，應在試驗溫度 ±0.5℃條件下養生4h 以上方可進行試驗。

3.2.2  試件安放：將養護好的試件放入四點彎曲疲勞加裁裝置內，用夾具進行固定。使位移傳感器LVDT滑輪接觸試件表面，調整位移傳感器到試件中部，LVDT的讀數盡可能接近于零。

3.2.3試驗參數選擇：選擇偏正弦加載模式，在試驗參數設定界面輸入試件編號和尺寸、目標拉應變、加載頻率及試驗終止標準等參數。

3.2.4  在目標試驗應變水平下預加載50個循環，計算第50個加載循環的試件勁度模量為初始的勁度模量，作為確定試件疲勞失效判據的基準勁度模量。

3.2.5  開始試驗：當確定好初始勁度模量后，試驗機應在50個循環內自動調整并穩定到試驗所需要的目標拉應變水平，同時接選擇的加載循環間隔監控和記錄試驗參數和試驗結果，確保系統操作正確。當試件達到疲勞試驗終止條件時，自動停止加載。

4  計算

    4.1  zui大拉應力按式（TO739-1）計算。

　　　　　　　　　 　　　　　　（ T 0739-1 ）

式中： ——zui大拉應力 （Pa）；

   L——梁跨距，即外端兩個夾具間距（一般為 0.357m）（m）；

   P——峰值荷載（N）；

   w——梁寬（m）；

   h——梁高度（m）。

4.2  zui大拉應變按式 （T 0739-2）計算。

　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　（ T 0739-2）

式中： ——zui大拉應變（m/m）；

   ——梁中心zui大應變（m）；

   a——相鄰夾頭中心間距（為 L/3，一般為0.ll9m）（m）。

4.3  彎曲勁度模量按式 （T 0739-3）計算。

　　　　　　　　　　　S= 　　　　　（ T 0739-3 ）

式中：S——彎曲勁度（Pa）。

4.4  相位角按式 （TO739-4）計算。

　　　　　　　　　　 ＝360×f×t　　　　　　　　　　（ T 0739-4）

式中： ——相位角（ ）；

      f——加載頻率（Hz）；

      t——應變峰值滯后于應力峰值的時間（ s）。

4.5  單個循環耗散能按式 （TO739-5）計算。

　　　　　　　　　　　　　　 　　　（ T 0739-5 ）

式中：E ——單個循環耗散能（J/m ）

4.6  累積耗散能按式 （T 0739-6）計算。

 　　　　　　　　　　　　　                 （ T 0739-6）

式中： ——疲勞試驗過程中累積耗散能（J/ ）；

   　　 ——第 i 次加載的單個循環耗散能（J/ ），按式（TO739-5）計算。

5  報告

   5.1  同一種瀝青混合料，在相同試驗條件下應至少進行 3 次平行試驗。平行試驗結果按試驗數據的離散程度應進行棄差處理，棄差標準為：當一組試件的測定值中某個測定值與平均值之差大于標準差的 k倍時，該次試驗數據應予以舍棄，同時應保證每組試驗的有效試件不少于3根。有效試件數為 n 時的 k值見表T 0739-2。

表T0739－2　有效試件數為n時的k值

5.2  報告應包括如下內容：

5.2.1  混合料類型、集料公稱zui大粒徑、瀝青含量、集料來源、瀝青品種、瀝青混合料板塊試件的制作日期、從路面切割試件的日期、空隙率等相關信息。

5.2.2  試驗條件參數，包括加載模式、目標拉成變、試驗溫度、頻率、失效條件等。

條文說明

目前四點彎曲疲勞試驗機通常提供兩種加載波形，即偏正弦和正弦。國內外大量的試驗研究證明，移動的車輪荷載對路面產生接近于偏正弦曲線的應力應變效應。本規范主要參照美國 AASHTOT321－03標準，采用偏正弦波作為疲勞試驗的標準加載波形。

 標準試驗溫度定于15℃，主要依據 1993 年哈爾濱建筑大學在交通部科研項目“瀝青路面設計指標與參數的研究”中,根據國內各地區的氣溫資料，zui終計算得出的我國瀝青混合料疲勞當量溫度為15℃而定，且與現行瀝青路面設計規范中取疲勞計算模量按 15℃抗壓模量標準相一致。除此原因外，選擇一個相對較低的溫度（低于美國標準的 20℃試驗溫度 5℃）有利于獲得一個更為真實的疲勞結果。疲勞試驗過程是一個長時間的作用過程，在試驗研究過程中發現：若在疲勞試驗溫度較高或瀝青標號較大的情況下，試件容易在夾頭部位發生較嚴重的蠕變變形（小應變水平情況下，會達到在厚度方向上lmm 左右的變形），進而影響其本身與試驗理論計算模型的相符性。實際上理想的情況是各地區通過氣象資料研究得到各地的當量溫度，再依據各自的當量溫度進行疲勞試驗。但目前國內尚未有各地區的當量溫度計算方法與計算結果?，F階段而言，建議選擇 15℃作為試驗溫度，并允許根據需要開展不同溫度的疲勞試驗研究。

對試件，一般宜直接放入環境箱內進行養生；若采用恒溫水浴進行養生，應在試驗溫度±0.5℃條件下養生2h以上，且試件放入環境箱內仍應在試驗溫度±0.5℃條件下穩定lh后方可進行試驗。

 平行試驗時，試件尺寸或體積指標不合格的試件應作廢。因此,必須具備足夠的試件確保獲得有效的試驗數據。由于疲勞試驗結果離散性比較大，因此，要求進行3 次以上的平行試驗，以便對平行試驗結果進行統計分析，并剔除異常結果。

對試驗所用的試件規定儲存日期不超過30d ,試驗前應確保沒有變形且未受到外力作用，否則將影響疲勞特性。在試件的存放期間，應該將試件水平放置在具有一定剛度的表面光滑的平板上。

在進行疲勞試驗時，若要獲得瀝青混合料完整的疲勞特性，試驗方案設計應覆蓋一定溫度范圍、拉應變水平和加載頻率，通常獲得一條完整的疲勞曲線應選擇3個或 3 個以上的試驗水平，且疲勞壽命次數宜涵蓋幾千次至幾百萬次的范圍。對于常規的基質瀝青混合料，根據國內外大量的疲勞試驗結果，建議選擇的試驗溫度范圍為 5 ～25℃；目標拉應變范圍一般為 200～750 ；加載頻率范圍為5 ～ l5Hz。

對特殊瀝青混合料的疲勞壽命試驗，例如聚合物改性瀝青、高黏度改性瀝青、環氧瀝青或特殊級配瀝青混合料，其測試條件應進行相應的調整。如聚合物改性瀝青混合料測試的zui小拉應變水平可采用400 以上，鋼橋面鋪裝用環氧瀝青混合料或高瀝青用量的應力吸收層材料測試的zui小拉應變水平可選擇在 1 000 以上。以上的試驗條件僅供參考，對不同品種的瀝青混合料，zui合適的測試條件應通過實際試驗后再確定。

    本試驗方法僅為確定瀝青混合料四點彎曲疲勞壽命，尚未涉及疲勞方程的建立等內容。通常認為，一般情況下僅需獲得疲勞壽命曲線圖即能滿足工程材料疲勞性能的比較與分析，無需建立疲勞壽命方程，且疲勞方程的建立方法較多，目前上也并沒有統一的標準若出于研究需要，各試驗單位也可依據情況選定影響疲勞壽命的因素進行疲勞方程的研究。

本試驗終止條件為達到彎曲勁度模量降低到初始彎曲勁度模量的50%對應的加載循環次數。對于自行設定試驗終止條件的疲勞試驗，應注明試驗終止條件。http://www.zgjwyq.com/
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http://www.hbjwyq.com/
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