新試驗規程系列之——瀝青混合料試件成型（第三篇）

時間：2026/4/30閱讀：123

本章內容相當于新試驗規程第19章內容。還包括試件成型后的切割、切縫和鉆芯輔助工具。

瀝青混合料試件加工

通過各種成型辦法壓實的瀝青混合料試件，大部分情況下不直接用于進行各種力學性能的試驗。通常，我們需要經過切割、鉆芯和磨光的程序，將其進一步加工成形狀規則，表面光滑、平整的試件。為此我們需要在實驗室內配備相應的試件加工工具，主要包括：

- 全自動瀝青混合料切割鋸（單片鋸）

- 全自動瀝青混合料切割鋸（雙面鋸）

- 瀝青混合料試件切縫機

- 全自動多功能瀝青混合料取芯機

01#

全自動瀝青混合料切割鋸（單片鋸）

品牌：CONTROLS 型號：77-PV47105

圖17 AutoSaw II

在瀝青混合料的力學性能試驗中，很多都需要輸入試件的尺寸信息來計算材料的應變；同時，試件的形狀是否規則也影響試件受力時荷載是否按照正確的路徑進行傳遞。因此，我們在進行瀝青混合料的力學試驗前，必須要對試件的加工質量足夠重視。

IPC Global作為全球提供瀝青混合料動態試驗系統最多，相關經驗豐富的制造商，很早就開發了一款專用于在實驗室內切割瀝青混合料試件的全自動切割鋸—— AutoSaw，為切割圓柱體試件和車轍板試件訂制開了一系列的固定夾具和切割輔助工具來獲取高質量的試件。

CONTROLS收購IPC后，又在其基礎上進行升級，推出了第二代全自動切割鋸 —— AutoSaw II，時至今日，已成為很多國際高水平瀝青混合料實驗室的常備試驗工具。

AutoSaw II主要可以切割兩種基本形狀的試件：

棱柱體試件

圖18 矩形試件固定方式

棱柱體試件主要是指通過輪碾成型機壓實成型的棱柱體試件，一般平面尺寸在500mm×400mm以下；或是剪切壓實儀成型的450×150mm的試件。試件厚度不超過200mm。棱柱體試件的定位通過頂部的氣壓裝置（成型室需具備氣源）和側面的擋塊共同完成，切割底板上具有定位孔和刻度，便于用戶切割目標尺寸的試件。

圓柱體試件

圖19 圓柱體試件固定方式

圓柱體試件的固定夾具適用于切割直徑100mm和150mm兩種規格的試件，最大切割直徑不超過200mm。有兩種設計，分別是：（注意保留下面的段落分隔符）

自動夾緊裝置，圖19左側。這種裝置自帶刻度尺，通過氣壓方式將試件固定在目標位置。

手動固定裝置，圖19右側。這種裝置只需在底座的定位孔上安裝螺栓擰緊固定即可。

特殊形狀尺寸試件的固定夾具

在瀝青混合料的力學性能試驗中，有部分試驗要求的試件形狀不是標準圓形和矩形，如：漢堡車轍試驗和Overlay 試驗需要對圓柱體試件進行切邊的操作，法國標準的模量和疲勞試驗需要使用車轍板試件切出尺寸規則的梯形梁，如果靠手工測量和試件固定，則操作復雜，而且試件形狀的重復性不會好。因此，AutoSaw II設計了這些試驗專用的配套試件固定夾具，如圖20所示。（從左至右：Overlay，漢堡和梯形梁試件固定夾具）

圖20：特殊形狀試件的切割工具

冷卻水循環系統

在切割過程中，需要對鋸片噴水，起到降溫的作用。為此，設備底部配備了水槽和水泵，試驗前將水槽中注滿水，水面超過水泵，在切割過程中，系統將循環利用水槽中的水來對鋸片進行持續降溫。

圖21：水槽和循環水泵

垂直度檢查

新規程T0738旋轉壓實成型方法新增了試件端面和軸心垂直度的要求。圖22是通過直角尺來檢查鋸片和底座垂直度的示例，通過這種操作，可以確保切割得到的試件兩端平面與軸線具有合格的垂直度。

圖22：檢查鋸片的平行度

控制界面

在切割準備工作完成后，用戶可以通過控制器軟件設置切割速度，選擇工作模式（切割板塊試件，使用圓柱體試件手動固定夾具切割和使用圓柱體試件自動夾具切割3種預設程序）后按照預定程序完成試件切割工序。

圖23：控制軟件主界面（左）和圓柱體切割程序(右)

技術規格

鋸片直徑：	650mm
最大切割深度：	200mm
最大切割長度：	500mm（標準），700mm（訂制）
切割精度：	目標尺寸的±1mm
鋸片轉速：	1400轉/分
鋸片切割速度：	0-200mm/min，可調
鋸片返回速度：	0-999mm/min，可調
制冷設計：	配備不銹鋼水罐，全自動循環水泵
電源：	400V，50Hz，三相電
尺寸：	2000mm×800mm×1700mm
重量：	650kg

02#

全自動瀝青混合料切割鋸

（雙片鋸）

品牌：科技筑安型號：BM-002

圖24：雙面鋸的結構

瀝青混合料作為一種由不同級配的集料和瀝青拌合后壓實成型的材料，其分布本來就是不均勻的，因此，其試件尺寸標準，規范性好就顯得尤為重要。只有試件形狀規整，密度分布均勻，試件在受力過程中才能讓荷載正確的在內部進行傳遞，從而得到準確的試驗結果。

為了得到對稱面平行度更好的試件，可以考慮使用雙鋸片切割鋸來切割小梁彎曲，半圓彎曲和動態模量等試驗的試件。因此，我們在進行儀器設備國產化的過程中，優先將雙片鋸進行了國產化。

雙片鋸的切割原理與單片鋸不同。為了提高鋸片的穩定性和兩個鋸片之間的平行度，在切割時，鋸片保持在固定位置旋轉，試件和底座進行前后移動，從而完成切割工作。兩個鋸片之間的距離可以進行自由調整，調整范圍從10mm到150mm，從而滿足一次性完成單軸壓縮動態模量試件切割的需要。試件安裝底座上設計有定位螺絲，可以安裝各種試件定位工具來固定和夾緊試件。

我們還針對小試件的切割需求，開發了可以一次性切割多個直徑38mm×高度110mm小試件的固定夾具，從而滿足用戶開展AASHTO TP132小直徑試件動態模量試驗和AASHTO T411小直徑試件單軸循環拉伸疲勞試驗的需求.

圖25：試件夾持方式示例

人性化設計

雙片鋸作為一種實驗室常用工具，需要實驗員長期操作。所以設備是否方便好用，具有人性化設計直接關系真正操作人員的使用體驗。為了讓實驗員更加喜愛設備，從而愛惜設備，我們借鑒市場同類產品的優缺點后，進行了如下的特殊設計。

圖26：雙面鋸正視圖

靜音設計

通常切割鋸在切割試件時噪音極大（超過100分貝），屬于一種嚴重的環境污染，也影響操作人員的情緒。為了減輕實驗人員的心理負擔，不再排斥操作切割鋸，我們特別選用了復合材質的靜音鋸片，在2米左右處的噪音水平達到了70分貝左右。

清潔防護

雙面鋸的頂部設計有大角度開合的防護罩，便于安裝試件和夾具；防止試件切割過程中的泥漿飛濺污染實驗室，防止切割過程中誤傷附近的人員，也起到一定程度的降噪作用。

頂部透明的玻璃窗可以觀察試件切割的過程，了解切割狀態。切割過程中產生的廢液經過兩次過濾后排出，避免堵塞排水管道，過濾的淤泥也便于工作人員清潔。

人體工學

整套設備的高度和空間設計使得試驗人員固定試件非常方便，機械按鍵式的控制器操作簡單而且耐用，側壁設計為清潔和設備維護預留了空間。無需工作人員以不舒服的姿態操作設備。

03#

瀝青混合料試件切縫機

品牌：科技筑安型號：BM-003

圖28：瀝青混合料試件切縫機和試驗后的試件

近年來，基于斷裂力學理論的方法被廣泛應用于評價瀝青混合料抵抗裂紋擴展的性能。通過計算諸如“斷裂能"，“柔性指數"或“斷裂韌性"等指標來評價瀝青混合料的“韌性"，即抵抗裂紋擴展的能力。

在新規范修訂的過程中，我們比較了全球各種試驗標準，將切縫的尺寸統一為寬度（1.5±0.2）mm，常溫試驗的切縫長度為15mm，低溫試驗的切縫長度為10mm。

基于這種需求選擇了合適厚度的鋸片，并通過墊片來調整切縫長度，從而滿足不同試驗的切縫需求。

技術規格

適用試件：	直徑100mm和150mm的半圓形試件，厚度≤100mm，或類似尺寸的長方體試件。
切縫寬度：	1.5mm±0.1mm
切縫深度：	15mm±1mm（最大，可通過墊片調
噪音水平：	≤85dB@1m范圍內
電源規格：	220V，50Hz，單相電，功率450W
尺寸重量：	450mm×350mm×420mm，約30kg

04#

全自動多功能瀝青混合料取芯機

品牌：科技筑安型號：BM-006

圖29：實驗室全自動瀝青混合料取芯機

鉆頭選擇

這款全自動多功能取芯機可以更換如下尺寸的鉆頭和夾具，來完成以下標準的瀝青混合料試驗：

試件固定工具

圖30：標準圓柱體固定工具

標準圓柱體試件取芯工具

適用于固定直徑100-150mm的圓柱體試件進行取芯。該工具配合底座前后左右的移動功能，可以在圓柱體試件的不同位置完成取芯工作。

圖31：路面結構芯樣橫向取芯工具

路面結構芯樣橫向取芯工具

該工具是選購項目，現場取芯得到的瀝青路面結構芯樣橫置后，可用直徑38mm的鉆頭來鉆取中面層或下面層的芯樣。上面層結構的厚度通常≤40mm，通過切割得到25mm×50mm×110mm的棱柱體試件，通過兩面粘貼LVDT位移傳感器的方法測試動態模量或疲勞壽命。

圖32：棱柱體試件固定夾具

棱柱體試件固定夾具

該工具是選購項目，如果用戶實驗室配備了剪切壓實儀，可以使用該夾具固定剪切壓實儀成型的棱柱體試件進行鉆芯。

技術規格

鉆頭轉速：	650轉/分
鉆進速度：	鉆頭在垂直方向的最大鉆進速度可達80mm/min（常規瀝青混合料50mm/min）
返回速度：	鉆芯完成后，鉆頭能夠以250mm/min快速返回初始位置
試驗控制：	彩色觸摸屏，內置操作控制程序
設備尺寸：	980×780×1600mm
設備重量：	150kg
電源規格：	220V，50Hz單相電，6kW

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