瀝青及瀝青混合料規(guī)程新增試驗(yàn)講解

瀝青及瀝青混合料規(guī)程新增試驗(yàn)講解第一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

T0735—2009瀝青混合料中瀝青含量試驗(yàn)（燃燒爐法）

近年來國(guó)外開始直接采用燃燒爐法測(cè)定瀝青用量的應(yīng)用越來越多，其主要原因是此方法即快又比較簡(jiǎn)單，國(guó)內(nèi)引進(jìn)已有多臺(tái)，也有廠商開始生產(chǎn)這種儀器，為使試驗(yàn)方法規(guī)范化，本次修訂時(shí)參照ASTMD6307-05和AASHTOT308-08方法，結(jié)合我國(guó)工程實(shí)踐增補(bǔ)了本方法。目前我國(guó)燃燒爐類型很多，按照加熱方式為對(duì)流式和直接輻射式，對(duì)流式燃燒爐燃燒溫度至少可調(diào)到538℃±5℃和482℃±5℃并保持穩(wěn)定。對(duì)于直接輻射式燃燒爐，一般設(shè)有三個(gè)燃燒模式，即一般燃燒模式、低溫燃燒模式和強(qiáng)燒模式。一般燃燒模式適合于大部分瀝青混合料；低溫燃燒模式適合于質(zhì)量損失較大的軟顆粒的混合料；而強(qiáng)燒模式適合于燃燒不夠充分的混合料。1.原理：瀝青混合料由瀝青結(jié)合料、集料及填充料組成，集料及填充料為不可燃無機(jī)物，瀝青則由碳?xì)浠衔锛捌溲苌飿?gòu)成，第二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

可燃且灰份質(zhì)量很小，在試驗(yàn)過程中可忽略不計(jì)。將瀝青混合料放入設(shè)定一定溫度的燃燒爐內(nèi)充分燃燒，可燃的瀝青被燒掉，瀝青煙氣排放到燃燒爐外，只留下不可燃的無機(jī)礦物質(zhì)，使油石分離。根據(jù)瀝青混合料燃燒前后質(zhì)量差可以計(jì)算出瀝青混合料中的瀝青含量。燃燒后剩余的礦料用于級(jí)配分析。2.目的與適用范圍2.1本方法適用于燃燒爐法測(cè)定瀝青混合料中瀝青含量，也適用于對(duì)燃燒后的瀝青混合料進(jìn)行篩分分析。2.2本方法適用于熱拌瀝青混合料以及從路面取樣的瀝青混合料在生產(chǎn)、施工過程中的質(zhì)量控制。燃燒法檢測(cè)瀝青含量是利用設(shè)定高于瀝青燃點(diǎn)的溫度將瀝青灼燒掉，但對(duì)于燃點(diǎn)低于這一溫度的瀝青混合料中的其他有機(jī)物質(zhì)也將一并被燒掉.本方法對(duì)于測(cè)定瀝青混合料中摻加有纖維或橡膠粉(干法施工)等易燃燒的摻加劑時(shí)需慎用，是由于摻加劑本身的燃燒特性，導(dǎo)致在燃燒過程中質(zhì)量會(huì)損失一部分，給修正瀝青含量增加了復(fù)雜性和偏差。最終將影響瀝青用量的測(cè)定結(jié)果。

同時(shí)，實(shí)際中存在經(jīng)高溫燃燒有崩解破碎現(xiàn)象的石料，在應(yīng)用燃燒設(shè)備時(shí)對(duì)造成的石料應(yīng)進(jìn)行適用性試驗(yàn)。第三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日3.儀具燃燒法的儀器設(shè)備主要由燃燒爐、燃燒爐內(nèi)置電子天平和電腦控制系統(tǒng)組成。第四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日4.燃燒法的主要優(yōu)點(diǎn)：(1)自動(dòng)化程度高。只要將一定質(zhì)量的瀝青混合料放入燃燒爐內(nèi),開啟控制系統(tǒng)后,從整個(gè)試驗(yàn)過程的監(jiān)控到報(bào)告打印均可自動(dòng)完成。(2)快捷。在爐溫升至設(shè)定溫度后,完成一次試驗(yàn)一般不超過1h,可以及時(shí)和有效地指導(dǎo)施工,不但適合各級(jí)質(zhì)檢機(jī)構(gòu)做仲裁檢驗(yàn),同樣也適合瀝青拌和廠快速檢驗(yàn)之用。(3)精密度高,試驗(yàn)結(jié)果離散性小。由于試驗(yàn)設(shè)備自動(dòng)化程度高,試驗(yàn)環(huán)節(jié)少,人為因素少,因此試驗(yàn)結(jié)果精密度高,離散性小。(4)準(zhǔn)確度高。由于試驗(yàn)的精密度高,且試驗(yàn)環(huán)節(jié)少,影響試驗(yàn)結(jié)果的因素主要是集料的燒失量,為已定系統(tǒng)誤差,因此,對(duì)于同一材質(zhì)集料的混合料,其燒失量在相同溫度條件下當(dāng)可看作常數(shù),作為修正系數(shù)使用。(5)方便后續(xù)檢驗(yàn)。瀝青混合料中集料的級(jí)配檢驗(yàn)一般都是結(jié)合油石比檢驗(yàn)同時(shí)進(jìn)行的。通過離心抽提法、回流抽提法和燃燒法等方法將瀝青混合料中的瀝青清除后,留下集料進(jìn)行級(jí)配檢驗(yàn)。在常用的方法中只有燃燒法完全不損失礦粉,集料配比保存完整,為準(zhǔn)確檢驗(yàn)瀝青混合料中集料級(jí)配奠定了良好的基礎(chǔ)。第五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日5.燃燒法的缺點(diǎn)和局限性：局限性：燃燒法檢測(cè)瀝青含量是利用設(shè)定高于瀝青燃點(diǎn)的溫度,將瀝青灼燒掉,但對(duì)于燃點(diǎn)低于這一溫度的瀝青混合料中的其他有機(jī)物質(zhì)也將一并被燒掉,例如摻入瀝青混合料中的化學(xué)加筋物質(zhì)、改性瀝青中的有機(jī)改性劑等。對(duì)于這類瀝青混合料,應(yīng)將混合料中的添加物質(zhì)考慮在修正系數(shù)內(nèi)一并修正。燃燒法的缺點(diǎn)主要有:設(shè)備較為昂貴,檢驗(yàn)成本較高;耗電量大,需要有相應(yīng)的配電能力。第六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日6.標(biāo)定

瀝青混合料在高溫燃燒過程，一些集料也會(huì)被燃燒掉，因此需要將這這部分損失量從總瀝青混合料損失量中去除，同時(shí)一些集料在高溫下會(huì)破碎，從而導(dǎo)致篩分燃燒前后的篩分結(jié)果差異。為了提高試驗(yàn)的精度，對(duì)于每一種瀝青混合料都必須進(jìn)行標(biāo)定，以確定瀝青用量的修正系數(shù)和篩分級(jí)配的修正系數(shù)，當(dāng)混合料的任何一檔料的料源變化或者單檔集料配比變化超過5%時(shí)均需要重新標(biāo)定。

燃燒法檢測(cè)瀝青含量是利用設(shè)定高于瀝青燃點(diǎn)的溫度，將瀝青灼燒掉，但對(duì)于燃點(diǎn)低于這一溫度的瀝青混合料中的其他有機(jī)物質(zhì)也將一并被燒掉，例如摻入瀝青混合料中的化學(xué)加筋物質(zhì)、改性瀝青中的有機(jī)改性劑等。對(duì)于這類瀝青混合料，應(yīng)將混合料中的添加物質(zhì)考慮在修正系數(shù)內(nèi)一并修正。6.1按照瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的步驟，取代表性各檔料集料，將各檔集料放入105℃±5℃烘箱加熱至恒重，冷卻后按配合比配出5份集料混合料(含礦粉)。第七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日6.2將其中2份集料混合料進(jìn)行水洗篩分。取篩分結(jié)果平均值為燃燒前的各檔篩孔通過百分率PBi，其級(jí)配需滿足被檢測(cè)瀝青混合料的目標(biāo)級(jí)配范圍要求。6.3分別稱量3份集料混合料質(zhì)量mB1，準(zhǔn)確至0.1g。按照配合比設(shè)計(jì)時(shí)成型試件的相同條件拌制瀝青混合料，如瀝青的加熱溫度、集料加熱溫度和拌和溫度等。①在拌制2份標(biāo)定試樣前，先將1份瀝青混合料進(jìn)行洗鍋，其瀝青用量宜比目標(biāo)瀝青用量Pb多0.3％～0.5％，目的是使拌和鍋的內(nèi)側(cè)先附著一些瀝青和粉料，這樣可以防止在拌制標(biāo)定用的試樣過程中拌和鍋粘料導(dǎo)致試驗(yàn)誤差。

對(duì)試驗(yàn)室瀝青拌和機(jī)的攪拌鍋進(jìn)行處理，按設(shè)計(jì)的瀝青含量Pb多0.3％～0.5％和級(jí)配配制混合料攪拌1鍋倒掉。防止在拌制標(biāo)定用的試樣過程中拌和鍋粘料導(dǎo)致試驗(yàn)誤差。②開始正式拌制2份標(biāo)定試樣，其瀝青用量為目標(biāo)瀝青用量Pb。將集料混合料和瀝青加熱后，先將集料混合料全部放入拌和機(jī)，然后稱量瀝青質(zhì)量mB2，準(zhǔn)確至0.1g，將瀝青放入拌和鍋開始拌和，拌和后的試樣質(zhì)量應(yīng)滿足要求。拌和好的瀝青混合料應(yīng)直接放進(jìn)試樣籃中。第八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日6.4預(yù)熱燃燒爐。將燃燒溫度設(shè)定538°C±5℃。設(shè)定修正系數(shù)為0?；鹧嫒紵郎囟炔痪庵饕从吃诩系臒Я浚诠こ讨性囼?yàn)溫度為538°C±5℃，而瀝青的燃點(diǎn)大約為420℃，因此瀝青可以充分燃燒，而且溫度不均衡主要發(fā)生在瀝青燃燒時(shí)引起的火焰階段，對(duì)于不同的試驗(yàn)樣品，由于樣品的堆積厚度和瀝青含量不同，產(chǎn)生不同的火焰溫度，這一溫度變化會(huì)引起集料燒失量的變化，但是這一溫度變化時(shí)間是短暫的，最終瀝青燃燒充分后達(dá)到穩(wěn)定，因此此試驗(yàn)誤差可以忽略。6.5稱量試驗(yàn)籃和托盤質(zhì)量mB3，準(zhǔn)確至0.1g。6.6試樣籃放入托盤中，將加熱的試樣均勻地在試樣籃中攤平，盡量避免試樣太靠近試樣籃邊緣。稱量試樣、試驗(yàn)籃和托盤總質(zhì)量mB4，準(zhǔn)確至0.1g。計(jì)算初始試樣總質(zhì)量mB5(即mB4-mB3)，并將mB5輸入燃燒爐控制程序中。6.7將試樣籃、托盤和試樣放入燃燒爐，關(guān)閉燃燒室門，查看燃燒爐控制程序中顯示的mB4質(zhì)量是否準(zhǔn)確，即試樣、試驗(yàn)籃和托盤總質(zhì)量mB4差值不得大于5g，否則需要檢查試樣盤是否與燃燒室側(cè)壁接觸等，調(diào)整試樣盤的位置。第九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日6.8鎖定燃燒室的門，啟動(dòng)燃燒開始按鈕，進(jìn)行燃燒。燃燒至連續(xù)三分鐘試樣質(zhì)量每分鐘損失率小于0.01%時(shí)，燃燒爐會(huì)自動(dòng)發(fā)出警示聲音或者指示燈亮起警報(bào)，并停止燃燒。燃燒爐控制程序自動(dòng)計(jì)算試樣燃燒損失質(zhì)量mB6，準(zhǔn)確至0.1g。按下停止按鈕，燃燒室的門會(huì)解鎖，并打印試驗(yàn)結(jié)果，從燃燒室中取出試樣盤。燃燒結(jié)束后，罩上保護(hù)罩適當(dāng)冷卻。將冷卻后的殘留物倒入大盤子中，用鋼絲刷清理試樣籃確保所有殘留物都刷到盤子中待用。6.9重復(fù)以上6.4～6.8步驟將第2份混合料燃燒，根據(jù)式(T0735－1)分別計(jì)算2份試樣的質(zhì)量損失系數(shù)Cfi。

(T0735－1)如果2個(gè)試樣的質(zhì)量損失系數(shù)差值不大于0.15%，則取平均值作為瀝青用量的修正系數(shù)Cf。如果2個(gè)試樣的質(zhì)量損失系數(shù)差值大于0.15%，則重新準(zhǔn)備2個(gè)試樣按以上步驟進(jìn)行燃燒試驗(yàn)，這樣得到4個(gè)質(zhì)量損失系Cfi，除去1個(gè)最大值和1個(gè)最小值，將剩下的2個(gè)修正系數(shù)取平均值作為瀝青用量的修正系數(shù)Cf。第十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日6.10如果瀝青用量的修正系數(shù)Cf小于0.5％，則瀝青用量的修正系數(shù)標(biāo)定成功，按照4.12步驟進(jìn)行級(jí)配篩分修正。如果瀝青用量的修正系數(shù)Cf大于0.5％，則設(shè)定482℃±5℃燃燒溫度按照6.1～6.9重新標(biāo)定，得到482℃的瀝青用量的修正系數(shù)Cf。如果482℃與538℃得到的瀝青用量的修正系數(shù)差值在0.1％以內(nèi)，則仍以538℃的瀝青用量作為最終的修正系數(shù)Cf。如果修正系數(shù)差值大于0.1％，則以482℃的瀝青用量作為最終修正系數(shù)Cf。最新的AASHTO、ASTM均規(guī)定瀝青用量修正系數(shù)Cf大于1.0％，需要采用482℃進(jìn)行重新標(biāo)定，而根據(jù)美國(guó)各州以及以前的AASHTO、ASTM規(guī)定為0.5%。本方法確定為0.5%。對(duì)于某一特定材質(zhì)的集料，一定溫度條件下的燒失量在級(jí)配相對(duì)穩(wěn)定的情況下一般為一定值，這主要取決于集料中所含碳元素及其他能在高溫條件下分解的物質(zhì)的多少，此修正系數(shù)需要在試驗(yàn)檢測(cè)過程得出結(jié)果，以修正試驗(yàn)檢測(cè)值。第十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日6.11確保試樣在燃燒室得到完全燃燒，如果試樣燃燒后仍然有發(fā)黑等物質(zhì)說明沒有完全燃燒干凈。如果瀝青混合料試樣的數(shù)量超過了設(shè)備的試驗(yàn)?zāi)芰Γ蛘咭淮卧嚇淤|(zhì)量太多燃燒不夠徹底時(shí)，可將試樣分成兩等分分別測(cè)定，再合并計(jì)算瀝青含量。不宜人為延長(zhǎng)燃燒時(shí)間。6.12級(jí)配篩分。用最終瀝青用量修正系數(shù)Cf所對(duì)應(yīng)的2份試樣的殘留物，進(jìn)行水篩分，取篩分平均值為燃燒后瀝青混合料各篩孔的通過率PBi′。燃燒前、后各篩孔通過率差值均符合表T0735-2的范圍，則取各篩孔的通過百分率率修正系數(shù)CPi＝0，否則需要進(jìn)行燃燒后混合料級(jí)配修正，CPi＝PBi′-PBi。表T0735－2燃燒前后混合料級(jí)配差值允許值篩孔≥2.360.15~1.180.075允許差值±5％±3％±0.5％對(duì)于是否需要篩分級(jí)配的修正，ASTM沒有規(guī)定，而早期的AASHTO也沒有給出，最新版本方法則有規(guī)定，本方法完全與AASHTOT308-08一致。第十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日7.示例下面是一組為求取燃燒爐修正系數(shù)而完成的試驗(yàn)結(jié)果。(1)試驗(yàn)條件。同一試驗(yàn)儀器(RSY-5型燃燒法瀝青含量測(cè)試儀),同一組試驗(yàn)人員,同一試驗(yàn)環(huán)境條件下的一組(7次)等精度重復(fù)試驗(yàn)(見表1)。表1試驗(yàn)結(jié)果試樣編號(hào)1234567混合料質(zhì)量/g1342.01348.51352.51352.51452.51358.61350.2瀝青質(zhì)量/g52.652.252.052.555.553.854.0預(yù)定瀝青用量/％3.923.873.843.883.823.964.00實(shí)測(cè)瀝青用量/％4.234.204.104.184.124.244.29誤差0.310.330.260.300.300.280.29第十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日（2）對(duì)上述試驗(yàn)結(jié)果修正對(duì)誤差進(jìn)行數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析:平均值X=0.30，標(biāo)準(zhǔn)差S=0.022，變異系數(shù)CV=7.5％.由于標(biāo)準(zhǔn)差和偏差系數(shù)均處于理想狀態(tài),因此取其平均值X=0.30作為本燃燒爐設(shè)定溫度為482℃、石灰?guī)r集料條件下的修正值。表2修正結(jié)果試樣編號(hào)1234567約定真值3.923.873.843.883.823.964.00實(shí)測(cè)值4.234.204.104.184.124.244.29修正系數(shù)－0.3修正測(cè)定值3.933.903.803.883.823.943.99絕對(duì)誤差＋0.01＋0.02－0.0400－0.02－0.01由上表可知,修正后的絕對(duì)誤差的絕對(duì)值最大為0.04，最小為0，極差為0.07，表明試驗(yàn)達(dá)到了較高的精度。第十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

T0627—2009瀝青彎曲蠕變勁度試驗(yàn)(彎曲梁流變儀法)1、試驗(yàn)簡(jiǎn)介：彎曲梁流變?cè)囼?yàn)是美國(guó)SHRP研究開發(fā)的一種用彎曲梁流變儀（BBR）（如圖1所示）準(zhǔn)確評(píng)價(jià)低溫下瀝青勁度和蠕變速率的方法。該試驗(yàn)應(yīng)用工程上梁的原理測(cè)量在蠕變荷載下小瀝青梁試樣的勁度。這種蠕變荷載用來模擬當(dāng)溫度下降時(shí)，逐漸施加到路面的應(yīng)力。在BBR試驗(yàn)中，通過試驗(yàn)獲得兩個(gè)評(píng)價(jià)參數(shù)：（1）蠕變勁度，即瀝青抵抗永久變形的能力；（2）m值，即荷載作用時(shí)瀝青勁度變化的速率。2、目的與適用范圍2.1本方法用彎曲梁流變儀測(cè)定瀝青的彎曲蠕變勁度或柔量和m值。測(cè)量的彎曲蠕變勁度范圍為20MPa～1000MPa。第十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日2.2本方法適用于原樣瀝青、壓力老化后的瀝青和薄膜烘箱后（或旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱）的老化瀝青。試驗(yàn)設(shè)備的操作溫度范圍為0℃～-36℃。2.3根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，若試件的形變大于4mm或小于0.08mm時(shí)，試驗(yàn)結(jié)果無效。第十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日3、方法概述瀝青小梁在一個(gè)矩形鋁模中成型，其尺寸為127mm×12.7mm×6.35mm，如圖2所示。試驗(yàn)前將瀝青小梁放入浴槽中恒溫60min。溫度浴液體由乙二醇、甲醇和水混合而成。液體在試驗(yàn)恒溫槽和調(diào)溫槽之間循環(huán)，溫度控制在±0.1℃范圍內(nèi)，液體循環(huán)不擾動(dòng)試件，以免影響試驗(yàn)結(jié)果，試驗(yàn)裝置如圖3所示：第十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日試驗(yàn)時(shí)應(yīng)小心將瀝青小梁放在兩個(gè)支撐上，人工加30±5mN的預(yù)加荷載，以保證小梁與支撐緊密接觸。通過計(jì)算機(jī)對(duì)試件施加100g（980mN）荷載，作用時(shí)間1秒鐘，使試件定位。然后卸載至預(yù)載，并讓其恢復(fù)20s。在20s結(jié)束時(shí)施加100g荷載，保持240s，記錄瀝青小梁的撓度，由計(jì)算機(jī)繪制出撓度與時(shí)間關(guān)系曲線，并計(jì)算出蠕變勁度和m值。4、數(shù)據(jù)提交

在試驗(yàn)中，采用梁分析理論獲得瀝青的蠕變勁度。計(jì)算蠕變勁度的公式如下：

式中：

——時(shí)間等于60s時(shí)的蠕變勁度；P——施加的恒載，980mN；L——梁支架間距，102mm；b——梁的寬度，12.5mm；h——梁的高度，6.25mm；

——時(shí)間等于60s時(shí)的撓度第十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日雖然BBR用計(jì)算機(jī)進(jìn)行這種計(jì)算，但也可以通過閱讀與計(jì)算機(jī)相連接的打印機(jī)繪出的隨時(shí)間變形圖上的變形數(shù)據(jù)，由人工計(jì)算確定。采用上述的公式和變形圖，可以獲得在時(shí)間為60s的蠕變勁度，如圖4所示。蠕變勁度是在最低路面設(shè)計(jì)溫度2h加載后的勁度。然而，SHRP研究者發(fā)現(xiàn)，提高10℃試驗(yàn)溫度，在60s加載后可以獲得相同的勁度。其優(yōu)點(diǎn)在于，可以用較短的時(shí)間得到試驗(yàn)結(jié)果。彎曲梁試驗(yàn)需要的第二個(gè)參數(shù)是m值，m值表示勁度與時(shí)間的變化率，如圖5所示。此值也可以通過計(jì)算機(jī)獲得。然而要檢驗(yàn)計(jì)算機(jī)的結(jié)果，人工也可以很容獲得需要的數(shù)據(jù)。為得到m值，需要計(jì)算若干加載時(shí)間時(shí)的勁度，這些值也隨時(shí)間繪出。m值為雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)圖上蠕變勁度與加載時(shí)間關(guān)系曲線上某一時(shí)間所對(duì)應(yīng)的斜率。計(jì)算機(jī)自動(dòng)產(chǎn)生和報(bào)告彎曲梁試驗(yàn)的結(jié)果，包括隨時(shí)間的、荷載的和變形的圖形，在各個(gè)時(shí)間實(shí)際荷載和變形值、試驗(yàn)參數(shù)和操作者資料說明等。第十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日第二十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日5、試驗(yàn)精密度及評(píng)價(jià)表1中給出了彎曲蠕變勁度和m值測(cè)量精密度的可接受性判斷標(biāo)準(zhǔn)。5.1重復(fù)性試驗(yàn)為兩個(gè)結(jié)果的差(用平均值的百分?jǐn)?shù)表示)不超過表1中給出的重復(fù)性的精度值，則兩個(gè)結(jié)果是可靠的。5.2再現(xiàn)性試驗(yàn)為兩個(gè)結(jié)果的差(用平均值的百分?jǐn)?shù)表示)不超過表1中給出的再現(xiàn)性精度值，則這兩個(gè)結(jié)果是可靠的。表1重復(fù)性和再現(xiàn)性允許值條件兩個(gè)試驗(yàn)結(jié)果的允許差，％重復(fù)性蠕變勁度(MPa)7.2m值2.9再現(xiàn)性蠕變勁度(MPa)17.8m值6.8第二十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日5.3試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)瀝青在低溫下為彈性體，在高溫下為流體，瀝青路面通常介于上述兩種溫度之間，彎曲梁試驗(yàn)是一種判斷瀝青彈性和粘性的方法，但其測(cè)試溫度比較低。如果瀝青材料的蠕變勁度太大，則呈現(xiàn)脆性，路面容易開裂。因此，為防止路面開裂破壞，需要限制瀝青材料的蠕變勁度，SHRP規(guī)定不大于300MPa。SHRP研究認(rèn)為，表征低溫勁度隨時(shí)間的變化率m值越大越好。這意味著當(dāng)溫度下降而路面出現(xiàn)收縮時(shí)，瀝青結(jié)合料的響應(yīng)將如同降低了勁度的材料，從而導(dǎo)致材料中的拉應(yīng)力減小，低溫開裂的可能性也隨之減小。SHRP要求測(cè)量時(shí)間為60s時(shí)，m值應(yīng)大于或等于0.30。6、本試驗(yàn)記錄表：試件寬度試件厚度最大荷載(mN)最小荷載(mN)荷載時(shí)間試件變形量(mm)勁度模量(MPa)m值第二十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

T0628—2009瀝青流變性質(zhì)試驗(yàn)(動(dòng)態(tài)剪切流變儀法)1、試驗(yàn)簡(jiǎn)介瀝青的流變性質(zhì)取決于溫度和時(shí)間。美國(guó)從塑料工業(yè)的測(cè)試儀具中得到啟發(fā)，開發(fā)了一種動(dòng)態(tài)剪切流變儀（DSR）（如圖1所示），通過測(cè)定瀝青材料的復(fù)數(shù)模量（G*）和相位角（δ）來表征瀝青材料的粘性和彈性。第二十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日2、目的與適用范圍2.1本方法適用于用平行板動(dòng)態(tài)剪切流變儀測(cè)定瀝青的動(dòng)態(tài)剪切模量和相位角。動(dòng)態(tài)剪切模量值的范圍為0.1MPa～10MPa，相應(yīng)的溫度范圍為5℃～85℃之間。本試驗(yàn)的目的是測(cè)定試驗(yàn)規(guī)范要求的瀝青膠結(jié)料的線性黏彈性質(zhì)，而不是要得到瀝青膠結(jié)料的所有線性黏彈性質(zhì)的綜合過程。2.2本方法適用于原樣瀝青、壓力老化后的瀝青和薄膜烘箱后（或旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱）的老化瀝青。如用于含有顆粒的瀝青，本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法只適用于顆粒尺寸小于250μm的瀝青。2.3本方法測(cè)得的復(fù)合剪切模量和相位角通過計(jì)算可以確定瀝青性能(PG)分級(jí)。第二十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日3、試驗(yàn)原理動(dòng)態(tài)剪切流變儀的工作原理并不復(fù)雜。它是先將瀝青夾在一個(gè)固定板和一個(gè)左右能振動(dòng)的板之間（如圖2所示），振蕩板從A點(diǎn)開始移動(dòng)到B點(diǎn)，又從B點(diǎn)返回經(jīng)A點(diǎn)到C點(diǎn)，然后再?gòu)腃點(diǎn)回到A點(diǎn)，這樣形成一個(gè)循環(huán)周期。第二十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日振蕩頻率是一個(gè)周期時(shí)間的倒數(shù)。頻率的另一種表示方法是用振蕩板走過圓周的距離，用弧度表示。美國(guó)SHRP規(guī)定瀝青動(dòng)態(tài)剪切流變儀試驗(yàn)頻率為10rad/s，約相當(dāng)于1.59Hz。當(dāng)力（或剪應(yīng)力τ）通過旋轉(zhuǎn)軸加到瀝青上時(shí)，DSR就會(huì)測(cè)量瀝青對(duì)此施加的力的反應(yīng)（或剪應(yīng)變?chǔ)樱?。如果瀝青是一個(gè)完全的彈性材料，其反應(yīng)就與瞬間施加的力相一致，兩者間的時(shí)間滯后就會(huì)為零。若是完全的粘性材料，荷載和反應(yīng)之間的時(shí)間滯后就會(huì)很大，如圖3所示。溫度較低的瀝青就如彈性材料，溫度較高的瀝青就如粘性材料。第二十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日在不同溫度條件下，在大多數(shù)承受交通的瀝青路面中，瀝青的狀況既像一個(gè)彈性固體又如一種粘性液體。在DSR中施加的應(yīng)力和產(chǎn)生的應(yīng)變之間的關(guān)系，量化了兩種情況，提供了為計(jì)算兩種瀝青膠結(jié)料重要特性的必要參數(shù)——復(fù)數(shù)剪切模量（G*）和相位角（δ）。G*是最大剪應(yīng)力（τmax）和最大剪應(yīng)變（Υmax）的比率，即G*=τmax/Υmax。施加的應(yīng)力和由此產(chǎn)生的應(yīng)變的時(shí)間滯后是相位角δ。對(duì)于完全的彈性材料，荷載作用時(shí)，變形同時(shí)產(chǎn)生，相位角δ是零，所有變形都是暫時(shí)的。對(duì)于粘性材料（如熱瀝青），在加載和應(yīng)變響應(yīng)之間有較大的滯后，相位角接近于90o，所有的變形都是永久性的。在DSR中，像瀝青這樣的粘彈性材料在正常工作溫度下顯示的是在兩個(gè)極端狀態(tài)之間的應(yīng)力—應(yīng)變反應(yīng)，如圖4所示。第二十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日現(xiàn)在來描述此種粘彈性表現(xiàn)的不同方式。G*是反復(fù)受剪力后，某材料抗變形的總量，它由兩部分組成：一部分是彈性（暫時(shí)變形），如圖5所示；另一部分粘性（永久變形）如垂直軸箭頭所示。δ是與水平軸產(chǎn)生的角，表示暫時(shí)和永久變形的相對(duì)量。第二十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日在此例中，盡管兩種瀝青都具有粘彈性，但瀝青2比瀝青1有較大的彈性，因?yàn)槠洇闹递^小。在大多數(shù)情況下，瀝青同時(shí)呈現(xiàn)出粘性和彈性性質(zhì)。通過測(cè)試G*和δ，可以了解瀝青在使用狀態(tài)下的粘彈性特性。第二十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)于瀝青，G*值和δ值對(duì)溫度和荷載頻率的依賴性很大。因此，了解擬建路面施工項(xiàng)目地區(qū)的氣候，以及使用該路面的交通相對(duì)速度是很重要的。流變儀用來計(jì)算τmax和最大剪應(yīng)變?chǔ)磎ax的公式是：

τmax=及Υmax=式中：T——施加扭矩最大值；r——試樣板半徑（12.5mm或4mm）；θ——變形（旋轉(zhuǎn)）角（o）；h——試樣高度（1mm或2mm）。第三十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日DSR計(jì)算公式示意圖如圖6所示。由于瀝青膠結(jié)料特性對(duì)溫度有較大的依賴性，因此流變儀必須要能精確地控制試樣溫度。這通常是通過循環(huán)流體浴或強(qiáng)制空氣浴完成。流體浴一般用水環(huán)繞試樣。溫度控制器使水循環(huán)，這樣可以精確地調(diào)節(jié)，使試樣溫度一直保持在所需溫度?？諝庠」ぷ髟硗∫粯?，只不過在試驗(yàn)期間圍繞試樣的是加熱的空氣。兩種情況的任一種，即其水溫或者氣溫的控制必須使整個(gè)試樣溫度一致，變化應(yīng)小于0.1℃。第三十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日試驗(yàn)中的計(jì)算是由流變儀軟件自動(dòng)完成的。其中試樣的半徑是重要的因素，因?yàn)镚*是半徑的4次方關(guān)系，所以對(duì)試樣進(jìn)行仔細(xì)修整是非常重要的。試樣的高度（兩板間的間隙）也是非常重要的因素，它受控制設(shè)備以及使用者水平的影響很大。4、方法概述瀝青試樣放置好且試驗(yàn)溫度穩(wěn)定后，使用者一定要用大約10min時(shí)間等待試樣溫度同測(cè)試溫度平衡。實(shí)際溫度平衡時(shí)間因設(shè)備和瀝青而異，應(yīng)采用配有非常精的確溫度感應(yīng)能力的假試件進(jìn)行檢查。一個(gè)計(jì)算機(jī)同DSR相聯(lián)，以控制試驗(yàn)參數(shù)和記錄試驗(yàn)結(jié)果。試驗(yàn)包括用流變儀軟件施加一個(gè)恒定的震蕩應(yīng)力，并記錄產(chǎn)生的應(yīng)變和時(shí)間滯后。Superpave規(guī)范要求，震蕩速度10rad/s，大約1.59Hz。使用者輸入一個(gè)施加應(yīng)力的值，此值會(huì)在瀝青中引起剪應(yīng)變（有時(shí)叫做應(yīng)變振幅）的近似量。剪切應(yīng)變值從1%~12%變化，這種變化取決于被測(cè)試的膠結(jié)料的勁度，相對(duì)軟弱的材料，在高溫下測(cè)試（如未老化的膠結(jié)料和RTFO老化膠結(jié)料），其應(yīng)變值大約在10%~12%。硬材料（如在中等溫度下測(cè)試的PAV殘留物）其應(yīng)變值大約1%。第三十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日被測(cè)試的材料勁度也同試驗(yàn)用的旋轉(zhuǎn)軸大小有關(guān)，未老化的膠結(jié)料和RTFO老化的膠結(jié)料用25mm直徑的旋轉(zhuǎn)軸試驗(yàn)。PAV老化的膠結(jié)料，用8mm旋轉(zhuǎn)軸試驗(yàn)，如圖所示。在此方法的最初階段，為獲得規(guī)定剪應(yīng)變范圍而施加的應(yīng)力用流變儀進(jìn)行測(cè)量，然后，在試驗(yàn)期間非常精確的保持這種應(yīng)力水平。在試驗(yàn)期間，剪應(yīng)變會(huì)因設(shè)定值的變化而少量變化，流變儀軟件控制剪應(yīng)力的變化。開始試驗(yàn)時(shí)，試樣加載10個(gè)周期作為預(yù)備條件，在加10個(gè)周期來獲取時(shí)間數(shù)據(jù)，流變儀軟件自動(dòng)計(jì)算和報(bào)告和δ值，這些值可以與規(guī)范要求做對(duì)照。5、數(shù)據(jù)提交DSR能夠測(cè)量瀝青對(duì)溫度、頻率和應(yīng)變水平的反應(yīng)。然而，SHRP規(guī)范定要求在G*值和δ值用特定的條件進(jìn)行試驗(yàn)。完整的試驗(yàn)報(bào)告應(yīng)該包括：第三十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日（1）試驗(yàn)板直徑，精確到0.1mm；試驗(yàn)間隙，精確到1μm。（2）試驗(yàn)溫度，精確到0.1℃。（3）試驗(yàn)頻率，精確到0.1rad／s。(4)應(yīng)力或應(yīng)變變大小，精確到0.01％。(5)復(fù)合模量G*，單位kPa，精確到3位有效數(shù)字。(6)相位角(δ)，精確到0.1o。6、精密度6.1重復(fù)性試驗(yàn)為兩個(gè)結(jié)果的差(用平均值的百分?jǐn)?shù)表示)不超過表1中給出的重復(fù)性的精度值，則兩個(gè)結(jié)果是可靠的。6.2再現(xiàn)性試驗(yàn)為兩個(gè)結(jié)果的差(用平均值的百分?jǐn)?shù)表示)不超過表1中給的再現(xiàn)性精度值，則這兩個(gè)結(jié)果是可靠的。第三十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日條件兩個(gè)結(jié)果的允許差％重復(fù)性原樣瀝青：G*/sin(δ)(kPa)6.4TFOT/RTFOT殘留物：G*/sin(δ)(kPa)9.0PAV殘留物：G*/sin(δ)(kPa)13.8再現(xiàn)性原樣瀝青：G*/sin(δ)(kPa)17.0TFOT/RTFOT殘留物：G*/sin(δ)(kPa)22.2PAV殘留物：G*/sin(δ)(kPa)40.2表1重復(fù)性和再現(xiàn)性允許值第三十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日7、本試驗(yàn)記錄表：試驗(yàn)板直徑(mm)試驗(yàn)間隙(mm)試驗(yàn)頻率(rad/s)應(yīng)力或應(yīng)變大小(%)相位角復(fù)合模量(Kpa)8、試驗(yàn)結(jié)果評(píng)價(jià)美國(guó)SHRP規(guī)范定義G*/sinδ為車轍因子，其值大表示瀝青的彈性性質(zhì)顯著。G*增大，sinδ減小，則G*/sinδ值大，這將有利于增強(qiáng)瀝青材料的抗永久變形的能力。瀝青路面的車轍變形主要出現(xiàn)在夏天高溫季節(jié)，美國(guó)通過對(duì)50多條試驗(yàn)路的觀察和研究，對(duì)瀝青材料提出了作為抗永久變形的車轍因子指標(biāo)如下：原始瀝青G*/sinδ＞1.0kPa旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)后的瀝青G*/sinδ＞2.2kPa車轍因子G*/sinδ表征瀝青材料的抗永久變形能力，反映了瀝青的高溫性能。這一試驗(yàn)適用于溫度范圍為5℃～85℃，G*為0.1kPa～10000kPa范圍內(nèi)。第三十六頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日8.1試驗(yàn)結(jié)果表征路面的抗永久變形瀝青膠結(jié)料對(duì)荷載總的反應(yīng)包括兩部分：彈性（可恢復(fù)）和粘性（不可恢復(fù)）。路面的車轍或永久變形是路面在高使用溫度時(shí)，對(duì)反復(fù)荷載的反應(yīng)中不可恢復(fù)的成分積累的結(jié)果。SHRP規(guī)范定義的G*/sinδ，代表總膠結(jié)料勁度的高溫粘性成分。此系數(shù)叫G*/sinδ或者叫高溫勁度。通過復(fù)數(shù)模量（G*）與相位角（δ）的正弦數(shù)的比來確定，復(fù)數(shù)模量和相位角都是由DSR測(cè)得。原樣G*/sinδ膠結(jié)料至少須1.00kPa，在旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱中老化后最小值為2.20kPa，小于這些值的膠結(jié)料會(huì)太軟，不能抵抗永久變形，如圖7所示。第三十七頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日從抗車轍角度講，較高的G*值和較低的δ值是較理想的。對(duì)于所示的材料A和材料B，兩者之間的sinδ值明顯不同。A材料（4/5）的sinδ比材料B（3/5）的sinδ要大。這意味著，當(dāng)G*除以sinδ后，材料A的G*/sinδ值就比材料B要小，因此，材料B的車轍性能就比材料A的要好。顯而易見，因?yàn)椴牧螧比材料A的粘性小得多，如圖8所示。第三十八頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日8.2試驗(yàn)結(jié)果表征路面的抗疲勞開裂性能G*和δ還用來在SHRP規(guī)范中幫助控制瀝青路面的疲勞開裂。因?yàn)槠谝话阍诼访嫱度胧褂靡欢螘r(shí)間之后，在低溫到中等溫度時(shí)發(fā)生。規(guī)范所指的特性，是指采用在RTFO和PAV中老化過的膠結(jié)料特性。仍然用DSR產(chǎn)生G*和sinδ。不同的是，此次不是兩個(gè)參數(shù)相除，而是兩個(gè)參數(shù)相乘，產(chǎn)生一個(gè)同疲勞有關(guān)的系數(shù)——疲勞開裂因子G*sinδ，此因子也稱為中等溫度勁度。這是復(fù)數(shù)模量G*和相位角δ的正弦的乘積。Superpave瀝青膠結(jié)料規(guī)范對(duì)G*sinδ設(shè)置了一個(gè)5000kPa的最大值，如圖9所示。第三十九頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日理想的膠結(jié)料抗疲勞開裂的品質(zhì)應(yīng)具有像軟彈性材料的功能，能從許多次加載后恢復(fù)，如圖所示，具有相同的勁度的兩種材料，有較小的δ值的材料，其彈性就大，因此可以提高其疲勞特性，G*和δ的結(jié)合可能會(huì)產(chǎn)生一個(gè)G*sinδ很大的值，其值大到起粘結(jié)性和彈性部分很高，使膠結(jié)料不再能有效的抵抗疲勞開裂。這也是規(guī)范設(shè)置G*sinδ的最大限度為5000kPa的原因。注釋：本試驗(yàn)方法基本根據(jù)AASHTOT315《動(dòng)態(tài)剪切流變儀測(cè)定瀝青膠結(jié)料流變性質(zhì)試驗(yàn)法(DSR)》編寫的。操作者在使用動(dòng)態(tài)剪切流變儀應(yīng)該仔細(xì)閱讀并理解廠家所提供的儀器操作說明書，詳細(xì)的操作步驟按儀器說明書進(jìn)行。第四十頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

T0629—2009瀝青斷裂性能試驗(yàn)(直接拉伸法)本試驗(yàn)方法基本根據(jù)ASTMD6723、AASHTOT314《直接拉伸試驗(yàn)測(cè)定瀝青斷裂性能的試驗(yàn)方法(DTT)》編寫。目前該試驗(yàn)方法在我國(guó)采用的全是進(jìn)口設(shè)備，型號(hào)也有所不同，所以操作者在使用前應(yīng)該仔細(xì)閱讀并理解廠家所提供的儀器操作說明書，詳細(xì)的操作步驟可按儀器說明書進(jìn)行。1、目的與適用范圍1.1本方法規(guī)定了用直接拉伸試驗(yàn)儀測(cè)試瀝青破壞應(yīng)變和破壞應(yīng)力的方法。適用于原樣瀝青，瀝青旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱試驗(yàn)后(RTFOT)和瀝青壓力老化容器老化(PAV)后的瀝青材料。試驗(yàn)溫度范圍：0℃～－36℃。1.2本試驗(yàn)方法只適用于顆粒尺寸小于250μm的瀝青。第四十一頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日2、試驗(yàn)簡(jiǎn)介與原理當(dāng)路面溫度下降時(shí)因收縮而產(chǎn)生應(yīng)力累積，當(dāng)累積應(yīng)力超過材料的抗拉強(qiáng)度時(shí)路面發(fā)生開裂。研究表明，當(dāng)瀝青收縮時(shí)，如瀝青伸長(zhǎng)超過瀝青原始長(zhǎng)度的1%，路面則很少發(fā)生開裂。因此，為測(cè)試瀝青的拉伸性能，SHRP又開發(fā)了直接拉伸試驗(yàn)，用以測(cè)試瀝青在低溫時(shí)的極限拉伸應(yīng)變。試驗(yàn)在相對(duì)低的溫度0℃～－36℃下進(jìn)行。在這個(gè)溫度范圍內(nèi)，瀝青呈現(xiàn)出脆性，如圖1所示。另外，做試驗(yàn)用的瀝青膠結(jié)料是已經(jīng)在旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱和壓力老化容器中經(jīng)過老化試驗(yàn)的材料。因此，用以進(jìn)行性能特性試驗(yàn)的瀝青膠結(jié)料，類似于已經(jīng)在熱拌瀝青混合料設(shè)備拌合過和經(jīng)過某種程度路面服務(wù)期老化的瀝青。第四十二頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日試驗(yàn)時(shí)對(duì)一啞鈴狀的試樣以恒速施加拉力。試樣破壞時(shí)的應(yīng)變（εf）等于試件長(zhǎng)度的變化(ΔL)與有效長(zhǎng)度(Le)之比，如圖2所示。在直接拉伸試驗(yàn)中，破壞的定義是加在試樣上的應(yīng)力達(dá)到的最大值，此時(shí)試樣并不一定斷裂。破壞應(yīng)力定義為破壞荷載除以試樣的的原截面（36mm2）。第四十三頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日瀝青膠結(jié)料的應(yīng)力—應(yīng)變的性狀，很大程度上取決于其溫度。瀝青在直接拉伸試驗(yàn)儀進(jìn)行多種溫度試驗(yàn)時(shí)，會(huì)表現(xiàn)出三種拉伸破壞狀態(tài)，即：脆性、脆—延性和延性，如圖3所示。如圖4所示，表示了應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系特性，三條不同的線代表同一瀝青在多個(gè)溫度下的試驗(yàn)情況，或者不同的瀝青在相同的溫度下試驗(yàn)的情況。脆性行為意味著瀝青承受荷載很快，在斷裂之前僅僅有少量的拉伸。具有延性的瀝青在進(jìn)行直接拉伸試驗(yàn)時(shí)，可達(dá)到荷載行程限制仍然第四十四頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日

不斷裂，就像“拉絲”，故把荷載不再增加的峰值應(yīng)力的應(yīng)變，定義為拉伸破壞應(yīng)變。但本方法對(duì)已超過脆性—延性范圍的試件即破壞應(yīng)變大于10%的試件不適用。本標(biāo)準(zhǔn)特定的術(shù)語（1）脆性(brittle)——在直接拉伸試驗(yàn)中脆性破壞形式，指應(yīng)力一應(yīng)變曲線是以基本線性方式發(fā)展直至破壞點(diǎn)；試件橫截面積在沒有可察覺的減小的情況下，突然發(fā)生斷裂破壞。第四十五頁(yè)，共五十頁(yè)，2022年，8月28日（2）脆性-延性(brittle-ductile)——在直接拉伸試驗(yàn)中脆性-延性破壞形式，指拉伸試驗(yàn)中應(yīng)力一應(yīng)變曲線是曲線性，而試件是突然斷裂破壞。斷裂前試件橫截面積發(fā)生有限的減小。(3)延性(ductile)——在直接拉伸試驗(yàn)中延性破壞形式，指試件沒有斷裂，而是以大的應(yīng)變的流值形式破壞。(4)拉應(yīng)變(tensilestrain)——由拉力荷載導(dǎo)致的軸向應(yīng)變，以拉力荷載引起的有效計(jì)量長(zhǎng)度的變化除以沒有加載前原始有效計(jì)量長(zhǎng)度來計(jì)算。（5）拉應(yīng)力(tensilestressw)——由拉力荷載導(dǎo)致的軸向應(yīng)力，以拉力荷載除以原