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| T0738-2011沥青混合料动态模量试验(单轴压缩法) |
| 关键字: T0738-2011沥青混合料动态模量试验(单轴压缩法) 日期: 2025-10-20 2:21:54 点击 43222 次 |
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T0738-2011沥青混合料动态模量试验(单轴压缩法)
1 目的与适用范围
1.1 本方法适用于单轴压缩法测定沥青混合料动态模量和相位角。
1.2 本方法也适用于建立一定试验温度和频率范围内的动态模量主曲线。
1.3 动态模量的标准试验温度为20℃,频率为10Hz或 5Hz。
2 仪具与材料
2.1 动态模量测试系统：包括加载装置、环境箱和数据采集系统等。
2.1.1 加载装置：加载装置可采用气动、电动或液压式，能施加半正弦波形式荷载的加载设备，加载频率可满足5～10Hz,加载量程≥1000kPa。若测定动态模量的主曲线，加载频率可满足0.1~25Hz,加载量程≥1500kPa;若主曲线条件包含负温，加载量程≥2800kPa。
2.1.2 环境箱：能控温20℃±0.5℃。若测定动态模量的主曲线，控温范围4~60℃,控温精度为±0.5℃;若主曲线条件包含负温，控温范围-10～60℃。环境箱具有一定的容量，至少能存放4个试件
2.1.3 数据采集系统：采用微机控制，能测量并记录每次加载的荷载和产生的轴向变形，数据采样频率不小于加载频率的50倍。荷载传感器，量程不小于0.12～10kN,分辨力≤1.2N,精度±1%;若测定动态模量的主曲线，量程不小于0.12～13.5kN;若主曲线条件包含负温，量程不小于0.12～25kN。位移传感器，采用LVDT传感器，具有良好的动态响应特性，其量程应≥1mm,分辨率≤0.2μm,误差≤2.5μm,测量时能够自动清零。荷载和变形固有相位滞后精度≤1°。
2.1.4 加载板：可采用硬质或镀层处理的钢板，或阳极氧化的高强度铝板，硬度、模量低于6061-T6的铝板不得使用。加载板直径为104.5mm±0.5mm,分别置于试件的底部和顶部，用以将加载装置的施加荷载从试验机传递给试件。
2.2 旋转压实仪：应符合T0736中2.1要求。
2.3 取芯机：用电力或汽油机、柴油机驱动，有淋水冷却装置。金刚石钻头内径为100mm±2mm,深度可调。应具有足够的功率，钻头转速不小于1000r/min。
2.4 切割机：试验室用金刚石锯片锯石机，宜采用专用的双锯片试件切割；有淋水冷却装置。金刚石锯片要有足够的刚度。
2.5 聚四氟乙烯薄膜：两张，直径稍大于加载板直径，厚度0.25mm,用于放在两个加载板与试件之间。
2.6 标准块：动态模量标称值为3～14GPa, 相位角>0°。
注：标准样品应由专业单位生产、专业单位定值，稳定性试验不少于2年，应附相关定值证书。
2.7 天平：感量不小于0.1g。
2.8 温度计：分度值0.5℃。
2.9 直尺和塞尺：塞尺宽度为10mm±2mm。
2.10 角度尺：金属材质，结构示意图如图T0738-1 所示。
图T0738-1 角度尺
2.11 环氧树脂；快凝型。
3 动态模量测试系统标定
3.1 数据采集系统首次使用或使用中每年或每测试200次，进行一次标定。采用标准 块进行标定，应测试不同温度、不同频率和变形量，测定动态模量值与标准块标称值的相 对误差≤±3%,相位角差≤1°。
3.2 环境箱首次使用或使用中每年进行一次控温精度标定。
3.3 检查测量系统，以确保荷载、变形数据采集通道之间没有过大的相位偏移。
4 试件制备
4.1 按 T0740 拌制沥青混合料试样，或按T0701 从拌和楼取沥青混合料试样；试样 室内短期老化后，按T0736 旋转压实法成型直径150mm、高170mm 的圆柱体大试件(称
为大试件，以与钻芯试件区别)。
注：成型试件时应适当降低称料质量，使得芯样试件的空隙率达到目标空隙率。芯样试件周边面 光滑、平整，其空隙率往往比旋转压实大试件的空隙率低1.5%～2.5%。
4.2 大试件放置水平；固定取芯机和大试件，钻头与大试件对中垂直，调整合适旋转速 度(如450r/min), 缓慢匀速向下(如0.05mm/r) 钻取直径为100mm±2mm 芯样，周边面 光滑、平整，且与两个端面垂直。
4.3 将芯样水平固定在切割机上，芯样轴向与锯片垂直，合理调整切割机锯片旋转速 度和试件推进速度，切除芯样两端，得到高度为150mm±2.5mm 钻芯试件。切割的试件 两个端面平行，且表面平滑平整；采用直尺和塞尺，沿直径方向测量沟纹高差，每转动 120°测定一次，测定3次；每个方向上沟纹高差控制在±0.05mm 内。试件的两个端面与 其轴向垂直，采用角度尺测定垂直偏差不超过2°。
4.4 在试件高度1/3、1/2、2/3处的三个位置测定其直径；每个位置量测2次，即测第一个 位置后，将试件旋转90°再测一次；计算6个直径测量值的平均值和标准差，若标准差大于 2.5mm, 则该试件应舍弃。对于直径符合要求的试件，记录试件的平均直径值，精确至1mm。
4.5 按本规程相关试验方法测定试件的空隙率VMA 和 VFA 等参数，其空隙率与设计 空隙率之差应≤±0.5%。
4.6 准备好的试件在不超过20℃、相对湿度低于80%的室内放置8h 以上风干。或采 用真空干燥仪烘于，先将试件用干毛巾等擦除表面水后，在室温23℃±5℃静置不少于 1h, 放入真空干燥仪，在低于0.8kPa的真空条件下干燥约30min 至恒重。
4.7 若试件制备后2d内不进行试验，需用聚乙烯薄膜将其包裹好，在5～15℃环境下 避光保存，存放时间不宜超过14d, 且不可堆叠。
4.8 一组试验不少于3个有效试件。
5 试件上固定装置的安装
5.1 如图T 0738-2所示，将用于安装位移传感器的固定装置安装在试件侧面，沿圆周 等间距安装3个位移传感器，即各相距120°。
5.2 上、下固定螺栓中心距离决定了位移传感器测量长度L,L 宜为70～102mm,同 一 组试件长度L 应固定，偏差应≤±2mm; 上、下固定螺栓中心连线与试件轴线平行，确保安 装的位移传感器与试件轴线平行。
图T0738-2 位移传感器安装示意图
1-无摩擦衬套；2-导杆；3-固定螺栓；4-固定支架；5-上荷载板；6-下荷载板
6 动态模量试验方法与步骤
6.1 启动动态模量测试系统，设置试件信息、试验温度、加载频率、预计的加载应力水 平等信息，启动环境箱控温至试验温度。标准试验温度为20℃,加载频率为10Hz 或 5Hz, 一般加载应力水平为300~800kPa。
注：加载应力水平，可按试件产生50～125 μe 轴向应变进行预估。
6.2 将试件、加载板、薄膜放入已达20℃±0.5℃的环境箱中。同时在环境箱中放置 相同尺寸已测试件，在其中部贴一个温度传感器，根据传感器测定的内部温度判断待测试 件是否达到试验温度。
6.3 当环境箱和试件内部温度达到试验温度，再恒温30～60min。
6.4 打开环境箱，将下加载板放在加载装置底座位置上，再在其表面放上薄膜；将试件 对中放在下加载板上；将LVDT 传感器在固定装置上固定，将 LVDT调整到接近线性量程 端，以便为测量永久压缩变形提供全量程。
6.5 在试件表面依次放上薄膜、上加载板。调整加载板、试件位置，与加载装置加载杆 对中。关闭环境箱，待其温度恢复到试验温度。从打开环境箱到关闭环境箱，环境箱恢复 到试验温度，计时不超过5min。
6.6 位移传感器和荷载传感器清零。施加一个接触荷载(加载应力水平的5%),使试 件与上、下加载板接触良好。
6.7 按照设定的加载应力水平、频率，重复加载200个周期。采集、记录最后5个加载 周期的荷载及变形。动态模量测试系统自动计算显示应力水平、轴向应变、数据质量和动 态模量等数据。若轴向应变不满足50～125με,则调整加载应力水平，重新加载200个周 期。若数据质量不满足表T0738-2 要求，重新加载200个周期。
6.8 完成测试试验后，移走已测试件，进行下一个试件的测试。
7 动态模量主曲线试验方法与步骤
7.1 为了获取动态模量主曲线，需要测定一系列温度和频率范围的沥青混合料单轴压 缩动态模量和相位角。
(1)试验温度可在-10℃、5℃、20℃、35℃、40℃、45℃、50℃温度条件中选择不少于3 个，其中-10℃、5℃至少选择一个，40℃、45℃、50℃可选择一个。试验温度选择可考虑当 地气候条件、沥青结合料的种类和标号。
(2)加载频率可在0. 1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、25Hz频率条件中选择不少于3个， 其中10Hz必选。
(3)加载应力水平，应按使试件产生50～125μe 轴向应变进行设定。
(4)重复加载周期按表T0738-1 选定。
表T0738-1 试验频率及其重复加载周期
频率(Hz)重复加载周期(次)
25200
10200
5100
120
0.515
0.115
7.2 按照选定的一组试验温度条件，从最低温向高温逐个温度测试动态模量。
7.3 在同一个试验温度条件下，按选择的一组试验频率条件，从高频向低频逐个频率 进行重复加载。每个试验频率，按本方法中6的方法与步骤进行测试，仅采集、记录最后 5个加载次数的荷载及变形。完成一个试验频率的重复加载之后，间隔2min,间隔时间可 适当延长，但不应超过30min。
7.4 完成一个温度的所有试验频率重复加载后，再在下一个试验温度条件下进行试验。
每个试验温度之间应恒温足够时间，使环境箱和试件内部温度达到试验温度±0.5℃,恒温 应不少于1h。
7.5 若试件在某一试验温度下所有频率重复加载完成后，其累计塑性变形超过 1500με,该试件应予以废弃。此时，换新试件，加载应力水平减半进行后续试验。
8 数据处理
8.1 一个频率条件下，记录最后5个加载周期的荷载和变形，每个加载周期测量50个 数据点，合计250个点，时间为t;,荷载为 P;,变形为δ;。按式(T0738-1) 式(T 0738-2)计 算各记录点的应力和应变值。
(T0738-1)
式中：σ;——第i 记录点的轴向应力值，kPa;
i——第1、2、3、……、n个记录点；
n—— 一个频率条件下，记录的数据点总数，一般为250;
P——第 i 记录点的轴向试验荷载，N;
A——试件横截面面积，mm²。
(T 0738-2)
式中：8;——第j 位移传感器第i 记录点的轴向应变；
δ,——第j 位移传感器第1记录点的轴向变形，mm;
j——1、2、3,为位移传感器编号；
l₀——试件上位移传感器的量测间距，mm。
8.2 按式(T 0738-3)计算平均应力。
(T 0738-3) 式中：σ——平均应力，kPa。
8.3 按式(T 0738-4)计算应力差。
σ’=σ;- σ (T 0738-4)
式中：σ’——应力差，kPa。
8.4 按式(T 0738-5)～式(T 0738-7)计算各应力系数。
(T 0738-5)
(T 0738-6)
(T0738-7)
式中：A—— 应力偏移系数，kPa;
A。——应力同相幅值系数，kPa;
B。——应力异相幅值系数，kPa;
w₀——试验频率，rad/s;
t;——第 i个记录点时间，s。
8.5 按式(T 0738-8)、式(T 0738-9)计算应力幅值和应力相位角。
lσ*I=√A。²+B。² (T 0738-8)
(T 0738-9)
式中：lσ*|—— 应力幅值，kPa;
θ。——应力相位角，。
8.6 按式(T 0738-10)、式(T 0738-11)计算拟合半正弦波上的预测应力差、实测应力 差的标准差。
o?=Ao+A₀icosnt;)+Bgsin(D₀;) (T0738-10)
(T0738-11) 式中：σ’——拟合半正弦波上的预测应力差，kPa;
se(σ)—— 实测应力差的标准差，kPa。
8.7 分析每个加载周期内应变的最大值和最小值及其发生的时间。然后，使用线性回 归拟合5个加载周期的时间-应变最大值、时间-应变最小值曲线，两个曲线斜率的平均值 定义为变形传感器的漂移率，记为D。
8.8 按式(T 0738-12)计算各位移传感器的平均应变。
式中：8 ;——第j 位移传感器的平均应变。
8.9 按式(T 0738-13)计算应变差。
ε;=8;-D;t;-8;
式中：ε——第j 位移传感器的应变差；
D;——第j 位移传感器的漂移率。
(T0738-12)
(T0738-13)
8.10 按式(T 0738-14)～式(T 0738-16)计算各位移传感器的应变系数。
式中：A—— 第j 位移传感器的应变偏移系数；
A,—— 第j 位移传感器的应变同相幅值系数；
B—— 第 j 位移传感器的应变异相幅值系数。
8.11 按式(T 0738-17)、式(T 0738-18)计算应变幅值和应变相位角。
(T0738-14)
(T0738-15)
(T0738-16)
(T 0738-17)
(T0738-18)
式中：le;*I——第 j 位移传感器的应变幅值；
θ,——第j 位移传感器的应变相位角，°。
8.12 按式(T 0738-19)、式(T0738-20) 计算拟合半正弦波上的预测应变差、实测应变 差的标准差。
(T0738-19)
(T 0738-20)
式中：8———第位移传感器的拟合半正弦波上的预测应变差； se(e;) 第j 位移传感器的实测应变差的标准差。
8.13 按式(T 0738-21)～式(T 0738-25)计算所有位移传感器的应变相位角幅值、应 变幅值、应变标准差、应变均匀性系数及相位角均匀性系数。
(T0738-21)
(T0738-22)
(T0738-23)
(T0738-24)
式中：θ₆——所有位移传感器的应变相位角幅值；
le*|——所有位移传感器的应变幅值；
se(ε)——所有位移传感器的应变标准差；
U.——所有位移传感器的应变均匀性系数；
U₀——所有位移传感器的应变相位角均匀性系数。
8.14 按式(T 0738-26)、式 (T 0738-27)计算试件相位角和动态模量。 θ(wo)=θ 。-θ
式中：θ(wo)—— 试件在频率w 时的相位角，°;
IE*(wo)|—— 试件在频率w。时的动态模量，kPa。
(T0738-25)
(T 0738-26)
(T0738-27)
8.15 一个试件在某一试验温度、频率下的数据质量应满足表T0738-2 的要求。 表T 0738-2一个试件在某一试验温度、频率下的数据质量
参数质量要求，不大于
se(ø)10%
se(e) Z10%
U₆35%
U3°
8.16 计算同一试验温度、频率下的动态模量、相位角的算术平均值作为该条件下的试 验结果。同时计算同一试验温度、频率下的动态模量的偏差系数、相位角的标准差。
8.17 若需要确定沥青混合料动态模量主曲线，按下列方法进行计算：
(1)确定一个标准温度 T₁,一般为20℃。
(2)各试验温度下 T; 试验频率f:, 通过时温等效法则，可按式(T 0738-28)转换为标 准温度 T, 等效频率f。
lgf,=lgf+a₁(1.8T,-1.8T;)+a₂(1.8T,-1.8T)² (T 0738-28)
式中：f—— 标准温度T, 等效频率，Hz;
f;——试验温度 T 的试验频率，Hz; a₁、a₂——回归系数。
(3)动态模量主曲线函数，按式(T 0738-29)表达。
(T0738-29)
式中：IE*|—— 根据试验温度T、频率f;的预估的动态模量，kPa;
α、β、γ、δ——回归系数。
(4)取不同温度、频率的试验条件组合及相应的实测动态模量值，按式(T 0738-29) 进行数值拟合，直至按式(T 0738-30)计算的拟合误差最小。建议初始拟合系数，α=2.5, β=-1.5,δ=2.0,γ=-0.5,a₁=0.1,a₂=0.0001。
(T 0738-30)
式中：error—— 各种试验条件组合下误差平方的和；
n—— 各种试验温度、试验频率试验条件组合总数； IE*1—— 第 i 组合下的预测动态模量；
IE*I,—— 第 i 组合下的实测平均动态模量。
(5)按式(T 0738-31)～式(T 0738-33)计算最终的拟合误差和相关性系数。
式 中： S,——动态模量实测值对数的标准偏差；
lgIE*|—— 所有组合的动态模量实测值对数平均值。
式中：Se——动态模量预估值对数的标准误差；
p——回归参数的个数，取6。
式中：R²——解释方差。
(6)S。应≤0.05,R² 应≥0.99。
(7)主曲线可采用其他方法计算，但应满足以上(6)的要求。
9 报告
9.1 试验项目名称和执行标准。
9.2 沥青混合料的沥青含量、矿料级配、密度、空隙率及试件尺寸。
9.3 接样日期、样品描述。
9.4 试验日期，仪器设备的名称、型号及编号。
9.5 各试验温度、频率、施加应力水平、动态模量及相位角。
(T0738-31)
(T0738-32)
(T0738-33)
9.6 动 态 模 量 主 曲 线 回 归 系 数 α β 、 γ 、 δ 、a₁ 、a₂ ( 必 要 时 ) 。
9.7 其他需要说明的情况。
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苏公网安备32132202001272 ...