T0728—2000瀝青混合料彎曲蠕變試驗

1目的與適用范圍

1.1本方法適用于測定熱拌瀝青混合料試件在規(guī)定溫度和加載應(yīng)力水平條件下彎曲蠕變的應(yīng)變速率，以評價瀝青混合料的變形性能。

1.2試驗溫度根據(jù)試驗?zāi)康男枰蛴嘘P(guān)規(guī)定選用，如無特殊規(guī)定，試驗瀝青混合料的低溫性能時宜采用0℃，試驗高溫性能時宜采用30~40℃。

1.3本方法適用于由輪碾成型后的試件切制成長250mm、寬30mm、高35mm的棱柱體小梁，其跨徑為200mm。

2儀具與材料技術(shù)要求

2.1蠕變試驗機(jī):宜采用能施加恒定荷載的電液伺服wan能材料試驗機(jī)，也可采用砝碼加載的杠桿式蠕變試驗機(jī)。荷載由傳感器測定，蕞大荷載應(yīng)滿足不超過傳感器量程的80%且不小于量程的20%的要求，宜采用0.2kN，分度值10N。應(yīng)保持試驗機(jī)在加載過程中荷載水平基本不變。具有梁式支座,下支座中心距200mm，上壓頭位置居中，上壓頭及支座與試件的接觸面均為半徑l0mm的圓弧形鋼棒，上壓頭可以活動與試件緊密接觸。應(yīng)具有環(huán)境保溫箱，控溫準(zhǔn)確至±0.1℃。

2.2位移測定裝置:采用LVDT位移傳感器。

2.3數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或X-Y記錄儀:能自動采集或儲存?zhèn)鞲衅骷拔灰苽鞲衅鞯碾姕y信號，能在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)或在X-Y記錄儀上繪制荷載與跨中撓度隨時間變化的曲線。

2.4恒溫水槽:溫度范圍能滿足試驗要求，控溫準(zhǔn)確度為±0.1℃。在負(fù)溫度下試驗時，恒溫水槽的水中應(yīng)加少量食鹽以降低冰點，或采用1:1的甲醇（或乙二醇）水溶液作冷媒介質(zhì)。恒溫水槽中的液體應(yīng)能循環(huán)回流使溫度恒定。

2.5wan能材料試驗機(jī):應(yīng)具有控溫環(huán)境箱，蕞大荷載為5kN，準(zhǔn)確至0.01kN。

2.6卡尺.

2.7秒表。

2.8溫度計:分度值0.1℃。

2.9天平:感量不大于0.lg。

2.10其他:平板玻璃等。

3方法與步驟

3.1準(zhǔn)備工作

3.1.1按本規(guī)程T0703瀝青混合料試件制作方法由輪碾成型的板塊狀試件上用切割法制作棱柱體試件，試件尺寸應(yīng)符合長250mm±2mm、寬30mm±2mm、高35mm±2mm的要求,一塊300mmx300mmx50mm的板塊通常可切制6根試件。

3.1.2在跨中及兩支點斷面用卡尺量取試件的尺寸，當(dāng)兩支點斷面的高度（或?qū)挾龋┲畛^2mm時，試件應(yīng)作廢。跨中斷面的寬度為b,高度為h，取相對兩側(cè)的平均值，準(zhǔn)確至0.1mm。

3.1.3按本規(guī)程規(guī)定的方法測量試件的密度、空隙率等各項物理指標(biāo)。

3.1.4將試件置于規(guī)定溫度的恒溫水槽中保溫1h，試件之間的距離應(yīng)不小于10mm。當(dāng)進(jìn)行瀝青混合料的高溫彎曲蠕變試驗時，試件必須平放在支起的平板玻璃上。

3.1.5將試驗機(jī)環(huán)境箱調(diào)到規(guī)定溫度±0.1℃。

3.1.6將試驗機(jī)梁式試件支座準(zhǔn)確安放好，測定支點間距為200mm±0.5mm，使上壓頭與下壓頭鋼棒保持平行且距離相等，然后將位置固定。

3.2從一組6根試件中隨機(jī)選取2根試件，在規(guī)定溫度條件下按本規(guī)程T0715的方法進(jìn)行彎曲試驗，加載速率為50mm/min。測定試件的破壞荷載P，求取平均值。以破壞荷載的10%作為彎曲蠕變試驗的荷載P₀.

3.3方法與步驟

3.3.1將試件從恒溫水槽中取出，立即對稱安放在支座上，試件上下方向應(yīng)與試件成型時方向一致。高溫彎曲蠕變試驗必須在恒溫水槽中進(jìn)行，低溫彎曲蠕變試驗可在試驗機(jī)的環(huán)境箱或恒溫水槽中進(jìn)行。

3.3.2將荷載傳感器、LVDT位移傳感器與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接，以X軸為時間軸，Y軸記錄荷載（Y₁)及位移（Y₂)，選擇適宜的量程后調(diào)零。

3.3.3在梁跨正中安放位移測定裝置，跨中撓度用LVDT傳感器測定。位移傳感器支座固定在試驗機(jī)機(jī)身上。位移傳感器測頭支于試件跨中中（1個位移傳感器）或兩側(cè)（用2個位移傳感器）。位移傳感器有效量程應(yīng)大于預(yù)計蕞大撓度的1.2倍。當(dāng)采用記錄儀記錄時間撓度曲線時，為正確地從曲線讀取數(shù)據(jù)，在開始加載后的60s內(nèi)，記錄儀的走紙速度（或掃描速度）宜不小于l00mm/min，直至試驗結(jié)束宜不小于l0mm/min。

當(dāng)采用電子數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)記錄撓度變形時，為正確地根據(jù)輸出數(shù)據(jù)繪制曲線,在開始加載后的l0s內(nèi)，采樣頻率宜不小于100Hz,此后5min宜不小于1Hz,然后以不小于0.2Hz的采樣頻率直至試驗結(jié)束。

3.3.4施加荷載P₀。當(dāng)采用能施加恒定荷載的電液伺服萬能材料試驗機(jī)時，開動試驗機(jī)，快速（宜為50mm/min)在跨中施以荷載達(dá)到要求的恒定荷載，并符合破壞荷載的10%±1%的要求當(dāng)采用砝碼加載的杠桿式蠕變試驗機(jī)時，直接一次加上要求的砝碼荷載，施加在試件上的荷載應(yīng)符合破壞荷載的10%±1%的要求。

3.3.5在施加荷載的同時開動記錄儀。記錄荷載變化過程及跨中撓度曲線，如圖T0728-1所示。直至變形進(jìn)入直線穩(wěn)定發(fā)展的時間不得少于0.5h，根據(jù)需要可試驗至試件斷裂為止。

3.3.6按同樣順序?qū)ζ渌嚰M(jìn)行試驗，一組試件重復(fù)試驗的試件數(shù)不得少于3根。

4計算

4.1從圖T0728-1試驗時間一跨中撓度曲線上按試驗數(shù)據(jù)采樣頻率讀取不同時間t_i的跨中撓度d_i，至?xí)r間一撓度曲線進(jìn)入直線段（穩(wěn)定期）后，讀取直線段起點及終點的時間及變形（t₁、d₁及t₂、d₂）。

4.2當(dāng)進(jìn)行低溫彎曲蠕變試驗,且試驗是在試驗機(jī)環(huán)境箱中進(jìn)行時，小梁的自重影響在計算時可略去不計，按式(T0728-1)~式(T0728-5)計算蠕變彎拉應(yīng)力σ₀、梁底彎拉應(yīng)變ε(t)及彎曲蠕變勁度模量S(t)、彎曲蠕變?nèi)崃?/span>J（t)、彎曲蠕變速率ε_s。此組公式不適用于溫度高于20℃的情況。

上述式中:σ₀——試件的蠕變彎拉應(yīng)力（MPa);

ε(t)——試件梁底的彎拉應(yīng)變；

S(t)——試件的彎曲蠕變勁度模量（MPa);

J（t)——試件的彎曲蠕變?nèi)崃?/span>（l/MPa);

ε_s——試件的彎曲蠕變速率[l/(s•MPa)];

t₁、t₂——分別為蠕變穩(wěn)定期直線段起始點及終點的時間（s);

ε₁、ε₂——分別為對應(yīng)于時間t₁、t₂時的蠕變應(yīng)變；

b——跨中斷面試件的寬度（m);

h——跨中斷面試件的高度（m);

L——試件的跨徑（m);

F₀——試件在試驗加載過程中承受的荷載（N);

d(t)—-試件加載過程中隨時間t變化的跨中撓度（m)。

4.3當(dāng)在恒溫水槽中進(jìn)行瀝青混合料的彎曲蠕變試驗時,均應(yīng)計算小梁的自重，并考慮水的浮力，按式(T0728-6)?式(T0728-10)分別計算蠕變、彎拉應(yīng)力σ₀、梁底彎拉應(yīng)變ε(t)及彎曲蠕變勁度模量S(t)、彎曲蠕變?nèi)崃?/span>J（t)、彎曲蠕變速率ε_s。

上述式中:σ₀——試件的蠕變彎拉應(yīng)力（MPa);

ε(t)——試件梁底的彎拉應(yīng)變；

S(t)——試件的彎曲蠕變勁度模量（MPa);

J（t)——試件的彎曲蠕變?nèi)崃?/span>（l/MPa);

ε_s——試件的彎曲蠕變速率[l/(s•MPa)];

t₁、t₂——分別為蠕變穩(wěn)定期直線段起始點及終點的時間（s);

ε₁、ε₂——分別為對應(yīng)于時間t₁、t₂時的蠕變應(yīng)變；

b——跨中斷面試件的寬度（m);

   h——跨中斷面試件的高度（m);

L——試件的跨徑（m),一般為0.2m;

L₁——試件的端部到支點的距離（m)，一般為0.025m;

q——小梁試件單位長度的質(zhì)量（N/m),由下式計算：

q=(D-1)xbxhxl000x9.81

D——瀝青混合料密度（t/m³);

F₀——試件在試驗加載過程中承受的荷載（N);

d(t)—-試件加載過程中隨時間t變化的跨中撓度（m)。

5報告

5.1每個試驗溫度下，一組平行試驗的試件不得少于3個，取其平均值作為試驗結(jié)果。

5.2試驗結(jié)果均應(yīng)注明試件尺寸、成型方法、試驗溫度及加載速率。

條文說明

瀝青混合料彎曲蠕變試驗的目的是對規(guī)定尺寸的小梁試件，在跨中施加恒定的集中荷載，測定隨時間不斷增長的蠕變變形。跨中斷面下緣的總應(yīng)變與應(yīng)力之比值為彎曲蠕變?nèi)崃浚?/span>1/MPa計。在單位應(yīng)力條件下，變形等速增長的穩(wěn)定期內(nèi)單位時間增加的應(yīng)變值即蠕變速率，以l/(s.MPa)計。本方法是按照“八五"國家科技攻關(guān)專題“道路瀝青及瀝青混合料的路用性能"的研究成果編寫的，配套設(shè)備已供應(yīng)市場。