瀝青混合料性能的單軸軸試驗和三軸試驗

瀝青混合料性能的單軸試驗和三軸試驗介紹內(nèi)容瀝青混合料的單軸和三軸試驗概述、用途試驗設(shè)備、方法、步驟及影響因素指標的表達形式和意義工程運用和區(qū)別瀝青混合料單軸試驗瀝青混合料單軸試驗單軸靜載蠕變試驗（介紹）單軸重復荷載試驗單軸動力試驗瀝青混合料單軸靜載蠕變實驗1.試驗概述

用于單軸試驗加載的設(shè)備和試驗方法比較簡單，一個兩端平整、平行的圓柱體試件，放在兩塊經(jīng)硬化處理的鋼質(zhì)加載板之間，一般是上板活動，下板固定，試驗機通過上板對試件提供荷載。瀝青混合料單軸試驗主要有：蠕變試驗、重復荷載試驗、動力試驗。其中，重復荷載試驗和動力試驗試驗相似，都是動載試驗。蠕變試驗對路面的實際模擬性差但其試驗方法相對簡單、概念清楚、力學模式明確，該試驗可以模擬瀝青混合料發(fā)生蠕變破壞的全過程，通過測定試驗過程中瀝青混合料的應力、應變得到蠕變曲線來檢驗瀝青混合料的粘性特性，通過勁度模量等參數(shù)表征瀝青混合料的高溫穩(wěn)定。重復荷載試驗克服了蠕變試驗對路面模擬性差得缺點。但控制應力相對復雜。

瀝青混合料單軸靜載蠕變實驗2.試驗方法2.1通過對試件在軸向施加一瞬時荷載，并保持此荷載大小不變，經(jīng)過一段時間后再立即卸載，使試件恢復變形，由此可得到所謂的蠕變曲（如圖1.1）。反映加、卸載瞬時性及及試件變形全過程圖1.1：典型蠕變曲線瀝青混合料單軸靜載蠕變實驗2.2為了更直觀的反映瀝青混合料的變形特性，通?？刹捎萌渥儎哦鹊牡箶?shù)作為參數(shù)，稱為蠕變?nèi)崃?，用J表示。圖1.2為采用單軸蠕變試驗的、方法所測定的單家寺瀝青混合料，在三個不同的試驗溫度和荷載應力下的蠕變?nèi)崃壳€。曲線形狀與蠕變曲線一致。圖1.2實測的蠕變?nèi)崃壳€瀝青混合料單軸靜載實驗3.1試驗設(shè)備：（1）荷載板：兩塊直徑170mm(最小160mm),厚度15mm以上的鋼制（或不銹鋼）圓板，需淬火、鍍鉻、磨光。（2）加荷系統(tǒng)：最大荷載能力最小應為2000N,對試件應能提供0.1Mpa的荷載（對馬歇爾試件要求約800N荷載），準確至3%。（3）變形測量系統(tǒng)：可用刻度指示表或電子位移傳感器，測量范圍0-10mm分辨率不得低于0.01mm，用于測量移動版與固定板之間的距離變化。3.試驗設(shè)備及影響因素瀝青混合料單軸靜載蠕變實驗（4）恒溫系統(tǒng)：可浸沒或保持試件并在其中能進行蠕變試驗，能控制并保持溫度在40±1℃（5）數(shù)據(jù)測量、記錄系統(tǒng):各類能記錄數(shù)據(jù)的繪圖儀、電磁或數(shù)字式記錄設(shè)備，位移測量與記錄的精度不低于0.01mm。必要時應記錄載荷。圖2.1單軸靜載蠕變試驗裝置瀝青混合料單軸靜載實驗3.3試驗步驟：A..準備工作（1）制件或取樣：用靜壓法成型瀝青混合料試件。也可從輪碾機成型的板塊試件上用鉆芯機鉆取試件。試件尺寸應符合直徑101.6mm±2.0mm，高101.6mm±2.0mm的要求。如有條件，可采用振動壓實或搓揉法成型試件(試件尺寸及成型方法應在報告中注明)。試件的密度應符合馬歇爾標準擊實密度100％±1．0％的要求。瀝青混合合料單軸軸靜載實實驗（2）量取尺尺寸：試試件成型型后不等等完全冷冷卻即可可脫模，，用卡尺尺量取試試件高度度，若最最高部位位與最低低部位的的高度差差超過2mm時試件應應作廢。。用于抗抗壓強度度試驗的的試件數(shù)數(shù)不得少少于3個，用于于抗壓回回彈模量量的一組組試件數(shù)數(shù)宜為3～6個。.將試件放放置在室室溫條件件下24h，用卡尺尺在各個個試件上上下兩個個斷面的的垂直方方向上正正確量取取試件直直徑，取取四個數(shù)數(shù)的平均均值作為為試件的的計算直直徑(d)，準確至至0.1m。瀝青混合合料單軸軸靜載實實驗（3）測量指指標：測測量試件件密度，，空隙率率等各項項物理指指標。（4）保溫：：將試件件置于規(guī)規(guī)定溫度度（15℃或20℃）的恒溫溫水槽中中保溫2.5小時以上上，試件件間距小小于10mm，壓板底底座也應應同時保保溫。B．單軸靜靜載蠕變變試驗步步驟（1）將下壓壓板底座座置于試試驗機升升降臺座座上對中中，迅速速取出試試件放在在下壓板板刻線位位置，加加上上壓壓板，在在兩側(cè)千千分表架架上安置置千分尺尺，與下下壓板相相應的位位置的千千分表頂頂桿接觸觸。如利利用試驗驗機的壓壓力與試試件變形形自動測測試功能能時，做做好相應應測試準準備。瀝青混合合料單軸軸靜載實實驗（2）調(diào)整試試驗機，，使加載載頂板與與壓頭中中心輕輕輕接觸。（3）以2mm/min的速率加加載至0.002Mpa進行預壓壓，保持持1min，觀察千千分表增增值是否否接近，，若兩個個千分表表讀數(shù)反反向或增增值差異異大于3倍，表明明試件偏偏心，應應敲動球球座適當當調(diào)整，，至讀數(shù)數(shù)大致接接近，然然后卸載載，重新新預壓。。卸載至至零后記記錄兩個個千分表表原始讀讀數(shù)。(4)以2mm/min的速率進進行加載載，直至至加載至至要求的的應力水水平0.1Mpa,然后進行行卸載，，在加載載同時，，應打開開自動數(shù)數(shù)據(jù)測量量，記錄錄裝置，，記錄數(shù)數(shù)據(jù)，繪繪制蠕變變?nèi)崃壳€。瀝青混合合料單軸軸靜載實實驗3.4實驗影響響因素：：除試件制制備方面面的因素素，主要要還有試試驗溫度度，應力力水平，，預載應應力，試試件高度度和端面面處理。。（1）試驗溫溫度：當當其它條條件不變變時，試試驗溫度度越高，，蠕變變變形越大大，蠕變變勁度越越小。（2）應力水水平：當當其他條條件不變變，僅應應力水平平增加，，蠕變勁勁度減小小，減小小幅度與與瀝青品品種、級級配類型型、試件件尺寸、、實驗溫溫度有關(guān)關(guān)。（3）預載應應力：預預載應力力高，相相應的蠕蠕變勁度度就大。。（4）試件高高度：排排除采用用恒溫介介質(zhì)的情情況，在在試件高高度最高高不超過過100mm的情況下下，總趨趨勢是蠕蠕變勁度度隨試件件增高而而變大。。采用恒恒溫介質(zhì)質(zhì)時實際際上未改改善試件件瀝青混合合料單軸軸靜載實實驗端部的約約束狀況況或者改改善不大大，蠕變變勁度隨隨試件高高度增加加的隨變變化趨勢勢與完全全約束的的情況一一致。（5）端面處處理：磨磨光試件件的蠕變變勁度比比未磨光光的更大大4.試驗指標標瀝青混合合料單軸軸靜載實實驗5.試驗工程程意義（1）雖然單單軸靜載載蠕變試試驗不能能很好的的對現(xiàn)場場進行模模擬，但但是試驗驗方法卻卻是最簡簡單的。。（2）試驗設(shè)設(shè)備簡單單，應用用廣泛，，許多學學者采用用這種方方法，具具有豐富富的試驗驗資料（3）通過該該實驗可可得出瀝瀝青混合合料最重重要的試試驗參數(shù)數(shù)——勁度模量量（4）KSLA提出了相相應的工工程方法法用于預預估瀝青青路面的的車轍深深度。瀝青混合合料單軸軸靜載實實驗瀝青混合合料三軸軸剪切實實驗1、概述瀝青混合合料的三三軸壓縮縮試驗是是檢驗混混合料高高溫穩(wěn)定定性能得得一種方方法，在在瀝青混混合料性性能研究究中應用用越來越越多。根根據(jù)國內(nèi)內(nèi)外資料料研究發(fā)發(fā)現(xiàn)，，確定瀝瀝青混合合料抗剪剪切強度度的試驗驗方法有有直接剪剪切試驗驗和三軸軸剪切試試驗，，其中三三軸剪切切試驗能能夠更更好地模模擬路面面結(jié)構(gòu)層層在行車車荷載作作用下的的剪切破破壞情況況，尤其其是在高高溫條件件下，瀝瀝青青混合料料的三軸軸剪切試試驗能比比較有效效地表征征瀝青混混合料的的高溫抗抗剪切能能力。瀝青混合合料三軸軸剪切實實驗2實驗設(shè)備備、方法法和步驟驟2.1適用范圍圍（1）本方法法適用于于由閉式式三軸試試驗儀在在規(guī)定溫溫度及加加載條件件下，測測定瀝青青混合料料的抗剪剪切參數(shù)數(shù)，以評評價瀝青青混合料料的高溫溫穩(wěn)定性性。三軸軸壓縮試試驗的試試驗溫度度為60°°C，也可根根據(jù)需要要采取其其他溫度度。（2）本方法法適用于于直徑100mm±2.0mm、高200mm±1.5mm的圓柱試試件。瀝瀝青混合合料的集集料最大大粒徑不不大于26.5mmm。瀝青混合合料三軸軸剪切實實驗2.2試驗儀具具與材料料技術(shù)要要求（1）三軸壓壓力儀：：主要由由壓力室室、軸向向加壓系系統(tǒng)、圍圍壓施加加系統(tǒng)、、數(shù)據(jù)采采集和控控制系統(tǒng)統(tǒng)等組成成，構(gòu)造造圖如圖圖2.1所示。三三軸試驗驗儀可采采取液體體壓力式式和氣體體壓力式式，其試試驗系統(tǒng)統(tǒng)應滿足足以下要要求：三軸試驗驗儀可采采取液體體壓力式式和氣體體壓力式式，其試試驗系統(tǒng)統(tǒng)應滿足足以下要要求：A.軸向荷載載傳感器器量程為為100KN，分辨率率為0.001kN。圖2.1三軸試驗驗儀構(gòu)造造瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗B.側(cè)向壓力力控制分分辨率為為1KPa。C.位移傳感感器量程程為100mm，分辨率率為0.1mm。D.壓力室溫溫度準確確至試驗驗溫度±1°C。(2).烘箱：應應有溫度度調(diào)節(jié)器器，控溫溫準確度度至試驗驗溫度±1°C。(3).橡皮膜：：直徑100mm，長400mm。（注：橡橡皮膜必必須是未未發(fā)生老老化或不不透氣的的橡皮膜膜）(4).其他：溫溫度計、、秒表、、天平、、濾紙等等。2.3試驗步驟驟(1)準備工作作A.用靜壓法法或振動動法制作作圓柱體體試件，，試件瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗密度應符符合馬歇歇爾標準準擊實密密度100℅℅±2℅℅的要要求求，試件件尺寸應應符合直直徑100mm±2mm，高200mm±±2.0mm的要求。。B.用卡尺測測定試件件的直徑徑高度，，取4個對稱方方向測量量平均值值，準確確至0.1mm。C.按本規(guī)程程規(guī)定的的方法量量測試件件的密度度、空隙隙率等各各項物理理指標。。D.將試件置置于試驗驗溫度±1°C烘溫箱中中保溫4h～5h。E.設(shè)定三軸軸試驗儀儀試驗溫溫度，并并使壓力力室溫度度達到試試驗溫度度±1°C。(2)試驗瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗A.從烘箱中中取出預預熱的試試件，裝裝于一端端密封的的橡皮膜膜中；然然后將試試件安放放在三軸軸試驗儀儀壓力室室的上下下壓頭的的中線位位置，固固定到上上下壓力力板上，，把兩端端橡皮膜膜翻下，，并用橡橡皮O形環(huán)將橡橡皮膜兩兩端密封封于底部部及頂部部壓盤，，為增加加橡皮膜膜與壓力力盤間密密封效果果，可在在端部壓壓盤四周周涂抹真真空油；；仔細清清潔用于于密封的的O形環(huán)及其其所有接接觸面；；密封好好三軸室室，將試試件在壓壓力室內(nèi)內(nèi)保溫不不少于10min.B.開啟三軸軸儀控制制和采集集系統(tǒng)，，施加設(shè)設(shè)定的圍圍壓。圍圍壓的大大小與分分級可以以根據(jù)路路面的實實際荷載載情況確確定，但但不少于于3級.瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗C.按恒定的的加載速速率施加加軸向荷荷載，使使得軸向向應變率率恒定在在0.05mm/（mm.min）,對于高度度150mm試件相當當于加載載速度7.5mm/min。施加荷荷載的同同時讀取取軸向壓壓力、軸軸向變形形、體積積變形，，并控制制實驗過過程中圍圍壓、溫溫度及變變形速率率恒定。。D.當軸向壓壓力出項項峰值后后，停止止試驗，，如不出出現(xiàn)峰值值，可按按20﹪應變值停停止試驗驗。試驗驗結(jié)束后后，卸去去軸向壓壓力和圍圍壓，取取出試件件，對試試件外觀觀進行描描述記錄錄。E.按3.2.1～3.2.4步驟分別別完成各各級圍壓壓試驗。。F.2.6各級圍壓壓的平行行試驗不不少于3個試件。。瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗(4)計算A.按式（T0718-1）計算軸軸向應變變ε1瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗B.按式（T0718-2）計算校校正后的的試件截截面積Aa瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗C.按式（T0718-3）計算最最大主應應力σ1瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗D.計算抗剪剪強度參參數(shù)c、a.確定各級級圍壓的的剪切破破壞極限限值σ1max1）根據(jù)圖圖TO718-2軸向應變變-最大主應應力曲線線圖將其其中最大大主應力力σ1的最大值值作為試試件剪切切破壞極極限值。。2）每個圍圍壓需要要進行3個平行試試驗，取取3個試件剪剪切破壞壞極限值值得平均均值作為為圍壓下下混合料料得剪切切破壞極極限值σ1maxb.根據(jù)計算算法或作作圖法確確定抗剪剪強度參參數(shù)c、。1）計算法法：按式式（T0718-4）～S式（T0718-8）分別計計算抗剪剪強度參參數(shù)c、和相關(guān)關(guān)系數(shù)r。相關(guān)系系數(shù)r應大于0.99.瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗計算抗剪剪強度按按如下公公式計算算：3、試驗總總結(jié)及工工程運用用本文主要要通過三三軸試驗驗對瀝青青混合料料抗剪指指標C、φ值進行分分，通過過圍壓分分級測出出應力應應變，從從而得出出C、φ值，運用用公式算算出抗剪剪強度。。瀝青混合合料三軸軸軸剪切切實驗瀝青路面面承受重重載車輛輛反復荷荷載的作作用，在在路面面面層內(nèi)產(chǎn)產(chǎn)生了較較大的剪剪應力，，導致路路面由于于高溫抗抗剪能力力不足而而產(chǎn)生嚴嚴重車轍轍，而高高溫抗剪剪能力不不足通常常表現(xiàn)瀝瀝青混合合料高溫溫穩(wěn)定性性不足要要從根本本上避免免高溫車車轍，就就須提高高瀝青混混合料的的抗剪能能力。通過試驗得到到能反映材料料本質(zhì)的力學學特性的參數(shù)數(shù)，為進一步步進行瀝青混混合料高溫抗抗剪研究提供供依據(jù)，由于于三軸試驗設(shè)設(shè)備復雜、費費用昂貴，國國內(nèi)進行系統(tǒng)統(tǒng)研究的較少少本文有機會會借助英國進進口的三軸剪剪切試驗設(shè)備備，對瀝青混混合料的抗剪剪性能采用三三軸剪切試驗驗進行深入研研究。參考文獻：延西利瀝青青混合料的強強度形成機理理的分析研究究 西安公公路學院學學報何曉民瀝青青混凝土三軸軸應力條件下下的力學特性性 長江科科學院院報報公路工程瀝青青及瀝青混合合料試驗規(guī)程程JTGE20-2011沈金安瀝青青及瀝青混合合料路用性能能SHRP-A-407，TheSuperpaveMixDesignManualforNewConstructionandOverlays,N.R.C.USA,1994.8SHRP-A-407，Stage1ValidationoftheRela