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T0742-2025沥青混合料动态模量试验(劈裂法)
关键字: T0742-2025沥青混合料动态模量试验(劈裂法) 日期: 2025-10-20 2:28:32 点击 34223 次

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T0742-2025沥青混合料动态模量试验(劈裂法)
 
1 目的与适用范围
 1.1 本方法适用于劈裂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 劈裂拉伸动态测试仪：结构示意图如图T0742-1和图T0742-2所示，包括加载装置、环境箱和数据采集系统等。
 图 T0742-1       采 用LVDT 传感器的劈裂拉伸动态测试仪
1-动力制动器；2-钢制加载架；3-荷载传感器；4-上压条；5-试件； 6-位移传感器调节器；7-位移传感器安装框架；8-下压条；9-位 移传感器对中夹具
 图 T0742-2      采用引伸计的劈裂拉伸动态测试仪  1-动力制动器；2-试件；3-引伸计；4-变形条；5-上、 下压条
 2.1.1 加载装置：加载装置可采用气动、电动或液压式，能施加正弦波形荷载，加载频率可满足5～10Hz,加载量程≥20kN。若测定大试件或测定动态模量的主曲线，加载频率可满足0.1～10Hz,加载量程≥50kN。在10Hz条件下，加载装置加载杆最大变形行程可达±0.25mm。
 2.1.2 环境箱：能够控温20℃±0.5℃。若测定动态模量主曲线、温度包含负温，控温范围-10～20℃。环境箱具有一定的容量，能够进行强制空气循环，可以用于试件保温和试验 。
 2.1.3 数据采集系统：采用微机控制，能实时采集、记录加载的瞬息荷载和产生的水平变形，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20kN,精度±20N;量程不小于50kN,精度±50N。水平径向位移测量系统结构示意图如图T0742-3所示，采用两个LVDT位移传感器安装在刚性框架的两个对称位置，以实时测定试件瞬时水平径向变形，量程≥2mm、误差≤±0.5μmo试验时需要使用图T0742-4所示的对中夹具，确保刚性框架将 LVDT夹在试件水平直径上，整个试验过程中，刚性框架应仅依靠夹具来支撑，不与设备的任意其他部位接触；也可以使用其他合适的变形测量设备，例如引伸计，量程≥2mm,误差≤±0.5μm,分辨率0.1μm6试件垂直变形，则采用位 移传感器测量，其安装在上压条上，量程≥7mm,  误 差 ≤ ± 1 μm,  分 辨 率 0 . 1 μm。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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图T 0742-3   水平径向位移测量系统                       图T  0742-4  LVDT对中夹具
1-LVDT调节螺栓；2-LVDT位移传感器；3-LVDT安     1-加载框架的定位槽；2-LVDT 对中框架；3-对中条调节螺
装框架；4-固定夹具                             栓；4-对中条释放杆


2.1.4      压条：结构及尺寸如图T0742-5  所示，采用硬质钢制，硬度为HRC56～HRC58。 标准压条宽度为12.7mm±0.2mm,   内侧曲率半径50.8mm±1mm;   大型试件(直径约 152mm)时，压条宽度为19mm±0.2mm,  内侧曲率半径75mm±1mm 。 压条长度应不小于  试件高度+20mm。压条两侧边缘应打磨倒圆。压条上下各一根，上压条与加载装置的上  压头通过球形座连接，下压条固定在底座夹具上，下压条与加载架应具有对中的方法。加  载时，上下压条轴线在一个垂直平面上，偏差不大于0.5mm, 交叉角不大于1°。
 
a)标准压条                              b)大型压条
图T0742-5     压条(尺寸单位：mm)
 
 
2.2  温控箱：用于试件空气保温，温度范围能满足试验要求，控温精度±0.5℃。
 
2.3  游标卡尺：量程0～200mm, 精度0.02mm。
 
2.4  温度计：分度值0.1℃。
 
2.5     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。
 
2.6    角度尺：金属材质，结构示意图如图T0742-6   所示。
 
图 T0742-6      角度尺
 
2.7     其他：秒表等。


 
3  劈裂拉伸动态测试仪标定
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，测定值与标准块标称值的动态模量相对误差不 超过±3%、相位角误差不超过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  试验准备
4.1     对于公称最大粒径≤16mm 的沥青混合料，试件直径100mm±3mm,  高度40mm±  2mm; 对于公称最大粒径≥19mm 的沥青混合料，试件直径150mm±3mm,  高度60mm±   2mm; 对于公称最大粒径≥31.5mm 的沥青混合料，试件直径150mm±3mm,   高 度
90mm±2mm。
 
4.2  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T 0702、T0703或 T0736 成型大试件(以与后续切割小试件区别)。 也可按T0701  方法现场钻取芯样。
 
4.3     按 T0738  中4.2和4.3方法，通过钻芯、切割，得到满足标准尺寸的试件。试件 通过打磨、冲洗大试件表面，去除所有凸出的集料颗粒；试件两个端面平行，两个端面与其 轴向垂直，垂直偏差不超过2°。
 
4.4     测定试件的直径及高度，精确至0.1mm。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≤±1%。
 
4.5     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 用真空干燥仪烘干，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。
 
4.6     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。
 
4.7 一组试验不少于4个有效试件，其中随机取一个作为备用试件。当需要确定动态 模量主曲线时，宜适当增加试件数量。


 
5  动态模量试验方法与步骤
5.1  将试件、位移测量装置、压条置于已调温至试验温度±0.5℃的环境箱中保温。试 件数量过多，部分试件可在温控箱中保温，试验前再放入环境箱继续保温。试件之间的距 离应不小于10mm。空气保温≥6h(直径150mm 试件≥8h) 或恒温一夜。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。
 
5.2  试验前清洁压条，必要时用溶剂擦拭。
 
5.3     在试件达到目标温度后，将试件安装好，调整位移传感器和采集系统。对于LVDT 传感器，为了尽量减小框架的扭曲，使用扭矩扳来拧紧夹具，每个夹持点施加25cN·m    的 扭 矩；对于开级配沥青混合料试件，有必要在LVDT 和试件接触的部分加上垫片。将位移传感 器调整至量程中间位置。
 
5.4  启动动态测试系统，设置试件信息、试验温度、加载频率、峰荷载等信息，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(表面层或中面层)或5Hz (下面层或基层),加载次数为100次，施加接触荷载为35kPa, 加载应力水平应使试件水 平径向回弹应变为0.05%‰o～0.1%。
 
5.5     为了得到准确的加载应力水平，随机选择一个试件作为备用试件，按表T0742-1  设置相应温度、频率的初始应力，按表T     0742-2设置加载次数，进行重复加载试验，同时 按表T0742-1 中应力增量，变化几个应力水平，进行重复加载试验，直至试件水平径向回 弹应变达到0.1%。如图T0742-7  所示，对备用试件施加4个应力水平的重复加载，绘制 图 T0742-8 的应力-水平径向回弹应变曲线，根据曲线确定回弹应变0.075‰相应的应力 作为该混合料的加载应力水平。
注：确定动态模量主曲线时，需要从低温向高温，采用备用试件试验确定不同温度、不同频率的加 载应力水平。
表T0742-1     初始加载应力和应力增量
 
频率
(Hz)试验温度<0℃试验温度0～10℃试验温度>10℃
初始应力(MPa)应力增量(MPa)初始应力(MPa)应力增量(MPa)初始应力(MPa)应力增量(MPa)
100.60.20.30.20.10.1
50.60.20.30.20.10.1
10.60.20.30.10.10.05
0.50.60.20.30.10.10.05
0.10.60.20.30.10.10.02

 


 
加载时间(s)
图T 0742-7   备用试件施加4个应力水平
施加应力(MPa)
图T0742-8     备用试件施加应力-水平径向回弹应变曲线
 
5.6  当环境箱和试件内部温度再次达到试验温度时，位移传感器和荷载传感器清零。 施加35kPa 接触荷载，使加载过程中试件与上、下加载板始终接触良好。
 
5.7    按照设定的加载应力水平、频率，重复加载100个周期。采集、记录最后5个加载  周期的荷载、变形、加载次数、时间，一个周期采集不少于50个数据点，荷载精确至1N, 变  形精确至0.0001mm。动态模量测试系统自动计算显示应力曲线、应变曲线、数据质量、 动 态 模 量 等 数 据 。
 
5.8     若水平径向应变不满足要求，则自动调整加载应力水平，重新加载100个周期。
 
5.9     若试验过程中，试件垂直变形大于7mm(150mm 试件为10mm)、水平径向总变形


(两个水平径向传感器的变形之和)大于3.75mm, 说明试件发生了塑性变形和开裂，为了 保护设备和采集系统，立即停止试验，试验结果舍弃，降低施加应力水平，换新试件重新 试验。
5.10  完成测试试验后，移走已测试件，进行下一个试件的测试。
6  动态模量主曲线试验方法与步骤
6.1  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动态模 量和相位角。
(1)试验温度可按-10℃、0℃、10℃、20℃顺序进行。
(2)加载频率可按10Hz 、5Hz 、1Hz 、0.5Hz 、0.1Hz 、10Hz 顺序进行。
(3)加载应力水平，应按使试件产生水平径向应变0.05%o~0.1% 进行设定。
(4)重复加载周期按表T0742-2  选定。
表T 0742-2    试验频率及其重复加载周期
 
频率(Hz)重复加载周期(次)
10100
595
115
0.5厦          10
0.15

 
6.2  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。
 
6.3  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，最后再测定一个高频。每个试验频率，按本方法中5的方法与步骤进行测 试，仅采集、记录每个加载周期的荷载及变形。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。
 
6.4  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。
 
6.5  当试件在某一试验温度下所有频率重复加载完成后，若第一次高频与最后一次高 频测定的动态模量值相差≥15%,则该试件应予以废弃。此时，换新试件，加载应力水平 减半进行后续试验。
 
6.6  每个温度条件至少测定3个有效试件。


 
7  数据处理
7.1  按式(T   0742-1)采用最小二乘法进行如图T0742-9  所示的实测的试件施加的应 力-时间波形图拟合，相关性系数R²≥0.99。计算的荷载精确至1。
F(t)=A+Bsin(2πft+C)                                            (T   0742-1)
式中：F(t)—— 时 间t的垂直荷载，N;
f——试验频率，Hz;
A——荷载正弦波的绝对项，N;
B——荷载正弦波的振幅，N;
t——垂直荷载相应的时间，s;
C—— 荷载正弦波的相位系数，rad。
时间(S)
图T0742-9   实测的试件施加的应力-时间曲线
 
7.2  按式(T0742-2) 采用最小二乘法进行如图 T0742-10 所示的实测的试件水平径向 变形-时间波形图拟合，相关性系数R²≥0.99。计算的变形精确至0.0001。
 
时间(s)
图T  0742- 10    实测的试件水平径向变形-时间曲线


 
u(t)=a+bsin(2πft+c)+dt
式中：u(t)——  时间t 的水平径向变形，mm;
f—— 试验频率，Hz;
a——水平变形正弦波的绝对项，mm;
b——水平变形正弦波的振幅，mm;
c——水平变形正弦波的相位系数，rad;
d——水平变形正弦波的线性项，mm/s。
 
7.3  按式(T   0742-3)计算试件内部最大劈裂拉伸应力，精确至0.001
 
(T  0742-3)
 
式中：σ(t)—— 试件内部时间t 的最大劈裂拉伸应力，MPa;
D—— 试件直径，mm;
h——试件高度，mm。
 
7.4  按式(T    0742-4)计算泊松比，精确至0.001。
 
(T0742-4)
 
式中：μ——泊松比；
T——试验时温度，℃
 
7.5  按式(T0742-5)   计算水平径向的回弹应变，精确至0.0001。
(T  0742-5)
式中：8十—水平径向的回弹应变，%。
 
7.6  按式(T   0742-6)计算相位角，精确至0.01。
 
(T   0742-6)
 
式中：φ——相位角，°。
 
7.7  按式(T 0742-7)计算试件动态模量，精确至0.1。
 
(T0742-7)
 
式中：IE*|—— 试件动态模量，MPa。


7.8     取一组试件的算术平均值作为试验结果，动态模量精确至1MPa, 相位角精确至 0.1°。
 
7.9     按 T0738  中8.17方法确定动态模量主曲线。
8  报告
8.1  试验项目名称和执行标准。
 
8.2  沥青混合料的沥青含量、矿料级配、密度、空隙率及试件尺寸。
 
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  各试验温度、频率、应力水平、动态模量及相位角。
 
8.6     动态模量主曲线回归系数αβyδ 、ay 、a₂(必要时)。
 
8.7     其他需要说明的情况。
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