T0743—2025  沥青混合料疲劳试验(劈裂法)

 本文引用JTG 3410-2025《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》-T0743—2025  沥青混合料疲劳试验(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承受重复荷载的疲劳次数。

1.2本方法也适用于确定沥青混合料疲劳曲线，或100万次疲劳次数相应的失效应变。

1.3疲劳试验的标准试验温度为20℃、频率为10Hz。 

2仪具与材料

TD-LFV型沥青混合料动态疲劳试验机

2.1劈裂拉伸动态测试仪：应满足本规程T0742中2.1的规定。

2.2标准块：动态模量标称值为3～14GPa，相位角>0°，直径为100mm±2mm，高度为50mm±2mm。

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。

2.3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℃。

2.4游标卡尺：量程0～200mm，精度0.02mm。

2.5温度计：分度值0.1℃。

2.6其他：秒表、角度尺等。

3劈裂拉伸动态测试仪标定

3.1数据采集系统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。

3.4新测试仪或每使用24个月，应检查其疲劳次数一致性。

(1)选择不少于3台测试仪，宜包括不同厂家或不同型号的设备。

(2)采用20号沥青HFM-16混合料，同一试验室成型不少于9个试件。

(3)每台试验仪随机选用3个试件按本方法，测定130με、20℃、10Hz条件下疲劳次数。

(4)若一台试验仪测定的3个试件的疲劳次数平均值与所有试验仪测定的总体平均值的相对偏差满足-50%～+99%,则检验通过。

4试验准备

4.1按本规程T0742要求准备试件。

4.2一个试验条件，即应变水平、试验温度相同，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。

4.3当测定一个试验温度条件下的疲劳曲线时，一组试验不少于10个有效试件，其中随机取一个作为备用试件，其他试件分为三组，每组3个，三组的高度和毛体积密度接近，其中平均毛体积密度差不大于0.015g/cm³。

4.4当测定一个试验温度条件下的100万次失效应变时，一组试验不少于7个有效试件，其中随机取一个作为备用试件，其他试件分为两组，每组3个，两组的高度和毛体积密度接近，其中平均毛体积密度差不大于0.015g/cm³。

5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。若试件数量过多，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招曲，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15℃，加载频率为10Hz，接触荷载为35kPa。加载应力水平应按下列原则确定：

(1)按照目标应变设置，目标应变即为重复加载100个周期时水平径向回弹应变。

(2)若确定疲劳曲线，则在50～300με(即0.05%～0.3%)选用不少于3个水平径向回弹应变水平，使试验测定的疲劳次数约为10000～1000000次。

(3)若确定100万次疲劳失效应变，则在25～300με(即0.05%～0.4%)选用不少于2个水平径向回弹应变水平，使试验测定的疲劳次数约为10000～2000000次，且100万次失效应变应介于选择的水平径向回弹应变水平区间内。

(4)若没有明确的试验条件，选用以上条件(3)。

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，在试验温度、频率条件下，接触荷载为35kPa，初始加载应力水平为0.2MPa(或0.1MPa)，重复加载100次，然后以0.1MPa增量增加应力水平，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0.4‰。，对备用试件施加多个应力水平的重复加载，绘制图T0743-2的施加应力-水平径向回弹应变曲线，根据曲线确定目标回弹应变水平相应的应力作为该混合料的加载应力水平。

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5.5确定的加载应力水平，进行重复加载试验。试验仪应在50个周期内自动调整并稳定到目标应变水平。采集、记录瞬时的荷载、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。为了减少记录的数据量，可每加载10个周期采集一个加载周期。动态模量测试系统自动计算显示应力曲线、应变曲线、动态模量、能量比等数据。

注：当测试一个目标应变水平下的疲劳次数时，加载98～102个周期时初始水平径向回弹应变与目标应变的差应≤0.01%。

5.8当试件达到疲劳试验终止条件时，自动停止加载。试验终止条件为：

(1)能量比达到，开始下降。

(2)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。

5.9完成测试试验后，移走已测试件，进行下一个试件的测试。

6数据处理

6.1按式(T0743-1)采用最小二乘法进行如图T07433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）                 (T0743-1)

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。

6.2按式(T0743-2)采用最小二乘法进行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。

u（t）=a+bsin（2πft+c）+dt             (T0743-2)

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。

6.3按式(T0743-3)计算试件内部劈裂拉伸应力，精确至0.001。

σ（t）=2F(t)/πDh                   (T0743-3)

式中：σ（t）——试件内部时间t的劈裂拉伸应力，MPa；

D——试件直径，mm；

h——试件高度，mm。

6.4按式(T0743-4)计算泊松比，精确至0.001。

μ=0.15+0.35/(1+e^{1.83034-0.07619T})              (T0743-4)

式中：μ——泊松比；

T——试验时温度，℃。

6.5按式(T0743-5)计算水平径向回弹应变，精确至0.0001‰。根据加载98～102个周期数据计算水平径向回弹应变，记为初始水平径向回弹应变ε_elin，精确至0.0001。

ε_e1=2×（2b/D）×〔（1+3μ）×1000/（4+πμ-π）             (T0743-5)

式中：ε_e1——水平径向回弹应变，‰。

6.6按式(T0743-6)计算试件动态模量，精确至0.1。

〡E^*〡=2B（4/π-1+μ）/2bh                   (T0743-6)

式中：〡E^*〡——试件动态模量，MPa。

6.7按式(T0743-7)计算能量比，精确至0.1。

6.8绘制能量比ERn-加载周期n曲线，采用四阶多项式进行最小二乘法拟合，计算ERn值相应的加载周期作为应变ε_elin水平的疲劳次数，记为E_m。

6.9当确定一个目标回弹应变的疲劳次数时，取一组试件的算术平均值作为试验结果，初始水平径向回弹应变ε_elin精确至0.001‰，动态模量精确至1MPa，疲劳次数精确至1。

6.10当确定疲劳曲线时，应用各试件的实测值，绘制疲劳次数E_m-初始水平径向回弹应变ε_elin曲线，按式(T0743-8)函数进行最小二乘法拟合。对于公称粒径≤19mm混合料，相关性系数R²≥90%；对于公称粒径>19mm混合料，相关性系数R²≥80%。

式中：E_m——疲劳次数；

ε_elin初始水平径向回弹应变，‰;

k₁、k₂——拟合系数，精确至0.0001。

6.11当确定100万次疲劳失效应变时，按6.10确定疲劳曲线，按式(T0743-8)计算100万次相应的初始水平径向回弹应变，即为疲劳失效应变，精确至0.001%。

7报告

7.1试验项目名称和执行标准。

7.2沥青混合料的沥青含量、矿料级配、密度、空隙率及试件尺寸。

7.3接样日期、样品描述。

7.4试验日期，仪器设备的名称、型号及编号。

7.5各试验温度、频率、(水平径向回弹)应变水平、施加应力水平、动态模量、疲劳次数、k₁、k₂和100万次疲劳失效应变。

7.6其他需要说明的情况。

在我单位整理过程中有可能会出现部分错误，仅供参考，建议购买正版试验标准。