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T0627-2011沥青弯曲蠕变试验(BBR试验)

关键字: T0627-2011沥青弯曲蠕变试验(BBR试验) 日期: 2025-10-7 18:38:07 点击 52190 次

JTG 3410-2025《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》----10 沥青性能【T0627-2011沥青弯曲蠕变试验(BBR试验)】

1.仪具与材料：
☞【沥青弯曲蠕变试验仪】
☞【恒温水槽】
☞【温度计】
☞【试模】
☞【电热鼓风干燥箱】
☞【试模底板】
2.沥青性能试验方法：
☞【T0627-2011沥青弯曲蠕变试验(BBR试验)】
☞【T0628-2011沥青动态剪切模量和相位角试验(DSR试验)】
☞【T0647-2025沥青多重应力蠕变和恢复试验(MSCR试验)】
☞【T0648-2025沥青线性应变扫描性能试验(LAS试验)】
☞【T0649-2025沥青开裂温度试验】
3.仪具操作规程：
☞【101A-2型电热鼓风恒温干燥箱操作规程】
☞【101A-3型鼓风干燥箱试验规程】
☞【HWY—30型高低温恒温水浴操作规程】
4.仪具使用说明书：
☞【电热鼓风干燥箱说明书】
☞【数显恒温水浴使用说明书】
☞【电子天平说明书】
5.沥青性能仪具与材料：
☞【沥青弯曲蠕变试验仪】
☞【延度试验机】
☞【测力延度仪】

T0627-2011沥青弯曲蠕变试验(BBR试验)


1 目的与适用范围
1.1 本方法适用于0～-36℃温度条件下弯曲蠕变劲度为20MPa～1GPa沥青材料的弯曲蠕变性能测定，以评价沥青材料在低温条件下的蠕变性能。
1.2 本方法适用于测定原样沥青、旋转薄膜加热老化后沥青或压力加热老化后沥青的低温蠕变劲度S、m值，用于沥青材料的低温性能检验和质量控制。
1.3 本方法适用于道路石油沥青聚合物改性沥青，或稀释沥青、乳化沥青的残留物。
1.4 根据本方法进行试验时，若试件的变形大于4mm或小于0.08mm,则试验结果无效。
2 仪具与材料
2.1 弯曲梁流变仪：由加载系统(加载装置、加载轴、空气轴、荷载调零装置)、恒温浴、试件支架、数据采集记录系统及荷载、变形和温度传感器组成，结构示意图如图T 0627-1所示。图T 0627-1   弯曲梁流变仪
1-温度传感器；2-沥青试件；3-数据采集系统；4-位移传感器；5-加载轴；6-空气轴；7-荷载传感器；8-恒温浴；9-试件支架
2.1.1 加载系统：能施加35mN±5mN的接触荷载，试验过程中将试验荷载保持在980mN±50mN。技术要求如下：
(1) 加载系统要求：开始试验时系统在0.5s内将接触荷载从35mN±5mN增加到初始测试荷载980mN±50mN,在初始加载0.5～5s内应稳定在980mN±50mN内，在加载5s后应稳定在980mN±10mN内。
(2) 加载轴：带有半径为6.3mm±0.3mm球形接触点的加载轴，且与测力传感器和变形传感器相连。
2.1.2 恒温浴：在-36～0℃范围能将浴内各点温度保持在试验温度±0.1℃;当将试件放入恒温浴恒温时，允许温度波动±0.2℃。
2.1.3 试件支架：由不锈钢或其他防腐蚀金属制成的支架，带两个顶部接触半径为3.0mm±0.3mm的支撑条，支撑条接触宽度为9.5mm±0.25mm,两个支撑条间距为102.0mm±1.0mm。支架还应包括直径为2～4mm的垂直定位销，以便于试件与支架对中；定位销设置在每个试件支架的背面，距支架中心6.75mm±0.25mm。试件支架的结构及尺寸如图T0627-2所示。
2.1.4 数据采集记录系统：荷载最小分辨率2.5mN、位移最小分辨率为2.5μm、温度最小分辨率为0.1℃。当接触荷载转换到测试荷载信号被激活时，数据采集系统将及时感受该点，并记为加载零点。数据采集系统将记录在Os、0.5s、8.0s、15.0s、30.0s、60.0s、120.0s、180.0s和240.0s的荷载和变形值。每个时间点的记录值是该时间点±0.2s内至少5个测定值的算术平均值，例如8.0s记录值是7.8s、7.9s、8.0s、8.1s和8.2s的5点测定值算术平均值。
2.1.5 荷载传感器：用来测量接触荷载和测试荷载，安装在恒温浴液面之上。最小量程应不小于2.00N,分辨力不小于2.5mN。
2.1.6 位移传感器：线性差动式位移传感器(LVDT),量程不小于6mm,分辨力不小于2.5μm,安装在加载轴上，并与加载轴处于同轴。
2.1.7 温度传感器：测量范围为0～-36℃,精度±0.1℃。安装时温度传感器的测头与试件中点距离不大于50mm。
2.2 试模：材料为铝板或不锈钢。模具内部尺寸为：长127mm±2.0mm、厚6.35mm±0.05mm、宽12.70mm±0.05mm。图T0627-3为铝制试模示意图。用千分尺测量两个端块的厚度，厚度差不大于0.05mm。
  注：端块的厚度直接影响试件的厚度，而弯曲蠕变劲度与试件厚度的三次方倒数成正比，因此控制端块的厚度对于确保试验精度非常关键。图T0627-3铝制试模1-0形橡胶圈，φ18mm;2-塑料片，19.0mm×165.0mm;3- 塑料片，12.7mm×178.0mm;4 、5-端块，(6.35mm±0.05mm)× 12.7mm×19.0mm;6 、7 侧块，6.35nm×(12.7mm±0.65mm)×165.0mm;8-底块，6.35mm×19.0mm×165.0mm
2.3 不锈钢梁：两个校正用不锈钢梁。厚梁：长127mm±5.0mm、宽12.7mm±0.25mm、厚6.4mm±0.1mm。薄梁：长127mm±5mm、宽12.7mm±0.1mm、厚1.3mm±0.3mm。测量厚、薄梁的厚度，精确至0.01mm,测量薄梁的宽度，精确至0.05mm。
2.4 标准砝码：荷载传感器校准时，需要1个或多个总质量为100.0g±0.2g的砝码，另外配2个质量2.0g±0.2g的小砝码。
2.5 高度量块：厚度准确测量到±5μm的阶梯式高度量块，用于校准和验证位移传感器。高度量块的结构及尺寸如图T0627-4所示。其中，A、B、C处为低凹，距离表面距离：A为1.00mm±0.001mm;B为3.00mm±0.001mm;C为6.00mm±0.001mm;D为孔，底孔直径4mm、深7mm;顶孔直径6mm、深0.8mm;E为凹口，2.4mm球头铣刀铣1.52mm深，三处与相应的顶面凹陷成直线。a)俯视图b)前视图c)后视图图T0627-4高度量块(尺寸单位：mm)
2.6 标准温度计：测量标准温度计，量程满足测量要求，分度值为0.1℃的浸入式玻璃温度计或铂金或热敏电阻温度传感器，用于检查温度传感器的温度。标定标准温度计，量程满足测量要求，精度为±0.05℃。
2.7 塑料片：厚度为0.12mm±0.04mm洁净透明塑料片，用于试模内表面的衬里，塑料片不会因热沥青的作用而变形。
2.8 隔离剂：甘油滑石粉混合物(甘油滑石粉质量比2:1)。涂抹在试模端块内表面进行端块与沥青的隔离，同时用于将塑料片粘贴到试模的底块和侧块内壁。
2.9 恒温浴液体：不被沥青吸附及不影响沥青性质的溶液。液体在试验温度下的密度应不超过1.05g/cni³合适的液体包括乙醇、甲醇、稳定的异丙醇或乙二醇-甲醇-水的混合液(例如：60%的乙二醇、15%的里醇、25%的水),也可使用其他试剂，但不得使用硅油或含有硅油的混合物。
2.10 冰箱或冰柜：能够低温控温到-5℃±7℃。
3 试验仪器标定和检查
3.1 定期进行弯曲梁流变仪的标定，同时每次试验前应进行弯曲梁流变仪的检查。
3.2 温度传感器的检查和标定：每次试验前，用标准温度计检查温度传感器。将加载框放在恒温浴，将标准温度计放在恒温浴中并靠近温度传感器测温头，比较标准温度计测定值与温度传感器显示值。如果两者差值不满足±0.1℃,则应按照同样方法进行温度传感器标定，并按照仪器说明书进行温度传感器的显示值修正。
3.3 空气轴承的检查：每次试验前，检查空气轴承是否自由运行、无摩擦。如果不满足要求，清洗加载轴，调整位移传感器间隙。如果仍然不能消除摩擦，试验仪停用维修。
(1) 将薄梁放在试件支架上，通过零荷载调节器施加35mN±10mN荷载，通过数据采集系统观察LVDT变形值。轻轻抓住加载轴向上提，至LVDT变形约为5mm;当放下轴时，其将立即向下漂移与梁接触。
(2) 将薄梁从试件支架上移开。通过零荷载调节器调节加载轴，使之在垂直行程约中点处自由浮动，轻轻将约2g 砝码等配重放在荷载架上，加载轴能够缓慢下降。
3.4 位移传感器的检查和标定：每次试验前，用高度量块检查位移传感器。将加载系统按在达到试验温度的恒温浴中，试件支架上不放置梁。在荷载架上放上高度量块。在荷载架上放上100g±0.2g砝码，测定3个高度时系统显示的LVDT测定的变形量。若两者差值大于±5μm,则位移传感器需要标定。标定时，应按照仪器说明书操作；采用高度量块进行标定，标定常数以μm/bit表示，保留三位有效数字，测试软件系统应能自动录入标定常数。前后2次的标定常数相差应不大于10%。否则，试验仪停用维修。
3.5 系统检查：每次试验前，将加载系统按在达到试验温度的恒温浴中，进行整个系统的操作检查。将薄梁放在试件支架上，施加50g±0.2g或100g±0.2g的荷载以保证梁与试件支架充分接触。再施加一个100g±0.2g~300g±0.2g的荷载。试验系统利用荷载变化和变形计算梁的模量，精确至三位有效数字。当模量测定值与标称值之差大于10%时，应咨询试验仪生产商。
3.6 荷载传感器的检查和标定：每次试验前，进行荷载传感器的检查。
(1) 接触荷载检查。将厚梁放在试件支架上，通过零荷载调节器施加20mN±10mN的荷载。在荷载架上放上2g±0.2g的砝码。数据采集系统显示荷载传感器测定的荷载增加值为20mN±5mN。再放上一个2g±0.2g的砝码，荷载传感器测定的荷载增加值为20mN±5mN。如果荷载增加值不符，则需要进行荷载传感器的标定。
(2) 测试荷载检查。将厚梁放在试件支架上，通过零荷载调节器施加20mN±10mN的荷载。在荷载架上放上100g±0.2g的砝码。数据采集系统显示荷载增加值为981mN±5mN。如果荷载增加值不符，则需要进行荷载传感器的标定。
(3) 荷载传感器标定时，应按照仪器操作说明书操作；按以上方法采用50g砝码进行标定，标定常数以mN/bit表示，保留三位有效数字，测试软件系统自动录入标定常数。前后2次的标定常数相差应不大于10%。
3.7 荷载轴前后对准的检查：当仪器安装或因搬运而受干扰可能影响荷载轴的对准时，应进行检查。切一条长约25mm且略窄于梁宽度的白纸条。用透明胶带将纸条粘在梁的中心。将加载框移出恒温浴，将梁放在试件支架上，并在白纸条上放置一小片复写纸。在空气轴承上施加空气压力，向下推动荷载轴，使复写纸在白纸上留下印记。移走梁，并用一对游标卡尺测量从印记中心到梁各端的距离。两个测量值之差应不大于1.0mm。否则，试验仪停用维修。
3.8 系统柔量的标定：每次标定荷载传感器后应进行系统柔量的标定。根据仪器说明书，用50g的砝码测定系统柔量。数据采集系统测定每次加载时位移传感器位置，计算单位荷载下挠度作为系统柔量。标定常数以μm/bit表示，保留三位有效数字，测试软件系统自动录入标定常数。前后2次的标定常数相差应不大于10%。否则，试验仪停用维修。
4 试验准备
4.1 试验仪准备
(1) 将试件支架、加载头、浴液中的颗粒等杂物清理干净。
(2) 选择试验温度并将浴液的温度调节到所选温度。试验前将温度恒温到试验温度±0.1℃。
(3) 接通电源，打开加载和数据采集系统，按操作说明打开软件。在操作试验仪之前按操作说明预热数据采集系统和计算机。
(4) 按3进行试验仪检查。
(5) 试验前恒温浴应提前达到试验温度，恒温不少于20min。
4.2 试模的准备
(1) 将试模清理干净，在试模的底块、侧块内壁涂土一层薄薄的隔离剂。
(2) 将塑料片放在底块、侧块上，用手指挤压塑料片，靠摩擦力将塑料片压在金属表面上。
(3) 在两个端块内壁涂一层隔离剂。
(4) 按图T0627-5安装试模。用0形橡胶环将试模紧紧固定在一起。检查试模，用力将塑料片向金属表面压，以挤出气泡。图T0627-5试件成型示意图(铝制试模)1-塑料片；2-0形橡胶圈；3-沥青试件；4-铝制试模
(5) 安装试模后，放在室温下等待浇注沥青试件。
  注：对于改性沥青或低标号沥青，宜将试模稍微加热，如40～50℃。
4.3 试样准备
(1) 按T0601要求取代表性沥青样品，按T0602要求进行沥青试样准备，立即进行沥青试件制备。
(2) 当采用短期老化试样进行性能试验时，按T0610要求进行旋转薄膜加热老化，将盛样瓶残留物刮入预热至约163℃的灌样容器内，然后搅拌均匀，立即准备沥青试件制备。
  注：对于黏度较高的改性沥青，如高弹改性沥青、橡胶沥青，可采用175℃代替163℃进行试验。
(3) 当采用长期老化试样进行性能试验时，按T0630要求进行压力加热试验。将去气泡后的沥青残留物缓慢搅拌后，立即准备沥青试件制备。
4.4  试件的制备
(1) 在室温下，将灌样容器高于试模表面20～100mm,从试模的一端向另一端单一路径一次性浇注沥青至略高出试模表面。
(2) 将注满沥青的试模在室温下冷却45~60min。冷却到室温后，用热刀修平高出试模顶端的沥青。
4.5 试件的存放和脱模
(1) 试验前将试模中的试件置于室温下，试件浇注完后应在4h内完成试验。注：试件在室温中随着时间产生分子组合而导致空间硬化，试件劲度具有时间依赖性。
(2) 在脱模前，将含试件的金属模放在冷却室或冰浴中适当冷却，保证试件在脱模时不变形，冷却温度宜为△5℃±7℃,冷却时间不超过5min。同时冷却温度不应低于试验温度+10℃,也不应放入BBR 恒温浴中冷却。
  注：低温冷却时间过长、温度过低，会导致试件硬化，影响测试结果。
(3) 当试模内试件已达到脱模条件时，立即拆掉金属模块将试件移出。为了避免试件变形，应将塑料片和侧模从试件上滑动脱模。当试件与塑料片有黏结时，可将试件连同塑料片放入BBR 恒温浴中冷却不到5s 拿出再脱模。
注：在脱模过程中，应避免试件变形。变形的试件将会影响测得的劲度和m 值。
(4) 当一个样品在多个温度条件下试验时，用于不同温度条件测试的试件浇注应相隔合理的时间，确保一个温度条件下一组试件有足够的试验时间。
5 试验步骤
5.1 根据沥青样品性能等级确定试验目标温度，也可根据需要确定试验目标温度。
5.2 试件脱模后，立即放入达到试验温度的恒温浴中，在托架中水平放置(图T0627-6),恒温60min±5min,保持恒温浴温度在试验温度±0.2℃内。a)脱模前放置状态b)脱模后放置和测试时状态图T0627-6试件脱模前后的状态(尺寸单位：mm)
5.3 接触荷载和测试荷载的检查：每次试验之前，用厚梁检查接触荷载和测试荷载。将厚梁放在试件支架上，用零荷载调节器轻轻施加测试荷载980mN±50mN;将测试荷载调整为接触荷载，调整荷载调节器施加接触荷载35mN±10mN。按此要求进行测试荷载和接触荷载转换，一般转换四次，直至连续的接触荷载保持稳定，变化小于10mN;同时观察荷载轴和荷载架是否有垂直运动，转换荷载时荷载轴应保持与厚梁接触，且测试荷载维持在980mN±50mN、接触荷载维持在35mN±10mN。若发现荷载转换无法实现，应进行验仪标定。
5.4 将试验荷载、试验温度、试件编号等有关信息输人测试软件中。
5.5 取一个试件，放在试件支架上，使其背面轻轻靠在定位销上。开始进行试验，试验过程中恒温浴的温度保持在试验温度±0.1℃。
5.6 手动操作调整加载系统使达到35mN±10mN的接触荷载，以保证试件和荷载头之间的接触。手动操作调整期间，施加荷载时间不能大于10s,且荷载不超过45mN。
5.7 在测试软件中启动自动测试，系统自动完成以下加载过程：
(1) 施加980mN±50mN 的就位荷载，施加时间为1s±0.1s。
(2) 将荷载降至35mN±10mN,维持20s±0.1s。观察软件系统，接触荷载是否为35mN±10mN,否则应停止试验。
(3) 施加荷载980mN±50mN,维持时间为240s;从0.5s起，以0.5s的时间间隔自动记录施加荷载及变形值。
(4) 卸去荷载并返回到35mN±10mN的接触荷载。
5.8 从试件支架上移走试件，取另一个试件进行试验。一个试验温度条件下应测试不少于3个试件。
5.9 根据本方法进行试验时，若试件的变形大于4mm或小于0.08mm时，试验结果无效。
6 数据处理
6.1 测试软件自动记录试验荷载、变形和时间，并绘制荷载-时间，变形-时间曲线，变形以mm为单位，荷载以mN为单位。
6.2 根据试件尺寸、测定的荷载和变形，按式(T0627-1)计算8.0s、15.0s、30.0s、60.0s、120.0s、180.0s和240.0s时间的弯曲蠕变劲度，精确至0.1。(T0627-1)
式中：Sm(t)——t  时间的弯曲蠕变劲度，MPa;
P——施加的荷载，N;
L——支撑间距，mm;
b——试件的宽度，mm;
h—— 试件的高度，mm;
δ(t)——t时间试件的跨中变形，mm;
t——时间，s。
6.3 利用6.2计算的各时间弯曲蠕变劲度，按式(T0627-2)确定弯曲蠕变劲度-时间双对数方程式的回归系数。
gS(t)=A+Blg(2)+Clg(t)²     (T0627-2)
式中：A、B、C——回归系数。
6.4 利用式(T0627-2)计算各时间的弯曲蠕变劲度，并与6.2确定值进行比较，两者相差若大手±2%,则该组数据无效。
6.5 利用6.3的回归系数，按式(T0627-3)计算m(t)值。
m(t)=|B+2Clg(t)|     (T0627-3)
6.6 计算t=60s时的弯曲蠕变劲度，精确至0.1MPa;计算t=60s时的m(60)值，精确至0.01。
6.7 取三个试件的t=60s时弯曲蠕变劲度的算术平均值，记为S,精确至0.1MPa;取三个试件的t=60s时m(60)值的算术平均值，记为m,精确至0.01。
6.8 按式(T0627-4)计算△T。温度，精确至0.1。
△T.=Te,s-Te,m
式中：T.,——S=300MPa时的温度，按式(T0627-5)计算，℃;
Tc,m——m=0.3时的温度，按式(T0627-6)计算，℃。
式中：T₁、T₂——两个测试温度条件，℃;
S₁ 、S₂——T₁ 、T₂两个测试温度时的弯曲蠕变劲度，MPa;
m₁、m₂——T₁、T₂两个测试温度时的m值，无量纲。
6.9 按式(T 0627-7)计算R指数，精确至0.1。
式中：R——流变指数。
7 允许误差
7.1 重复性试验相对允许误差应不超过表T0627-1的要求。
7.2 再现性试验相对允许误差应不超过表T0627-1的要求。
8 报告
8.1 验项目名称和执行标准。
8.2 样品的编号、名称、产地和规格。
8.3 接样日期、样品描述。
8.4 试验日期，仪器设备的名称、型号及编号。
8.5 试件宽度、厚度、试验温度。
8.6 施加试验荷载的时间、试验过程中的最高温度、最低温度。
8.7 试验过程中记录的最大荷载、最小荷载。
8.8 对8.0s、15.0s、30.0s、60.0s、120.0s、180.0s和240.0s时间报告下列试验结果：
(1) 施加荷载的时间、试验荷载和各试件的变形值和弯曲蠕变劲度。
(2) 一个试件的弯曲蠕变劲度-时间双对数方程式回归系数A、B、C。
8.9 一个温度条件下的各试件60s的劲度和m值，及一组试件的60s的弯曲蠕变劲度
S、m值，△T.温度和R指数试验结果。
8.10 其他需要说明的情况。

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