T0742—2025  沥青混合料动态模量试验(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》-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

TD716-2型沥青混合料劈裂试验仪

2.1劈裂拉伸动态测试仪：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≤±0.5μm。试验时需要使用对中夹具，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0.1μm。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≤±1μm,分辨率0.1μm。 

2.1.4压条：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°。

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。

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。

4试验准备

4.1对于公称粒径≤16mm的沥青混合料，试件直径100mm±3mm,高度40mm±2mm;对于公称粒径≥19mm的沥青混合料，试件直径150mm±3mm,高度60mm±2mm;对于公称粒径≥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T0702、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‰～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T0742-2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

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‰~0.1‰进行设定。

(4)重复加载周期按表T0742-2选定。

表T0742-2试验频率及其重复加载周期

6.2按照选定的一组试验温度条件，从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，若次高频与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(T0742-1)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)                (T0742-1)

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。

7.2按式(T0742-2)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             (T0742-2)

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。

7.3按式(T0742-3)计算试件内部劈裂拉伸应力，精确至0.001

σ(t)=2F(t)/πDh                      (T0742-3)

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。

7.4按式(T0742-4)计算泊松比，精确至0.001。

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

ε_e1=2×(2b/D)×〔(1+3μ)/(4+πμ-π)×1000                 (T0742-5)

式中：ε_e1——水平径向的回弹应变，%。

7.6按式(T0742-6)计算相位角，精确至0.01。

Φ=(c-C)×180/π                  (T0742-6)

式中：φ——相位角，°。

7.7按式(T0742-7)计算试件动态模量，精确至0.1。

∣E^*∣=2B/2bh(4/π-1+μ)               (T0742-7)

式中：∣E^*∣——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α、β、γ、δ、a₁、a₂(必要时)。

8.7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。