附 录 K ( 规范性)

沥青混合料低温弯曲破坏应变试验方法

K. 1 仪器

试验仪器应符合下列要求:

a) 轮碾成型机:配重式加载方式或气压式加载方式的沥青混合料轮碾成型机。碾压轮外表面为光滑、圆弧形,宽度 300 mm ± 1 mm,压实线荷载为 300N /cm,相应总荷载为 9 kN。 碾压行程等于试件长度。 带加热装置可给碾压轮表面钢板加热,钢板厚度不小于 12 mm;碾压轮曲面长度不小于 500 mm,曲面半径为 450 mm ~ 550 mm。

b) 沥青混合料拌和机:能保证拌和温度并充分拌和均匀,可控制拌和时间,宜采用容量大于 30L的大型沥青混合料拌和机。

c) 试模:由高碳钢或工具钢制成,试模尺寸为长 300 mm × 宽 300 mm × 厚 50 mm。

d) 材料试验机:荷载由传感器测定,荷载应满足不超过其量程的 80% 且不小于量程的20% 的要求,一般宜采用 1 kN 或 5 kN, 分辨率为 0. 01 kN。 具有梁式支座, 下支座中心距200 mm,上压头位置居中,上压头及支座为半径 10 mm 的圆弧形固定钢棒,上压头可以活动与试件紧密接触。 应具有环境保温箱,控温精度 ± 0. 5 ℃ ,加载速率可以选择。 试验机宜有伺服系统,在加载过程中速度基本不变。

e) 跨中位移测定装置:LVDT 位移传感器。

f ) 数据采集系统:以不低于 20 次/ s 的速度采集传感器及位移计的电测信号,在数据采集系统中储存并绘制荷载与跨中挠度曲线。

g) 恒温水槽:用于试件保温,温度范围应满足试验要求,控温准确度 ± 0. 5 ℃ 。  当试验温度低于0 ℃ 时,恒温水槽可采用 1 ∶ 1 的甲醇水溶液或防冻液作冷媒介质。 恒温水槽中的液体应能循环回流。

h) 游标卡尺:刻度值不大于 0. 1 mm。

i) 温度计:分度值 0.1 ℃ 。

j) 天平:精度为 ± 0. 1 g。

K. 2 试件制备

按下列要求进行试件制备。

a) 按照附录 A 的要求准备沥青结合料。 按照混合料配合比,称配各档集料、矿粉。

b) 确定各材料加热温度、混合料拌和温度和成型温度,将各档材料放入干燥箱中加热至预定的温度,恒温 4 h ~ 6 h。

c) 将各档材料放入拌和机中,在拌和温度条件下拌和 180 s。

d) 将拌制的沥青混合料放入试模中,在成型温度条件下,采用车辙轮碾机按往返 28 次碾压成型试件。

e) 成型试件在室温条件下自然冷却不小于 12 h。

f ) 将成型的板块状试件,切割为长 250 mm ± 2. 0 mm,宽 30 mm ± 2. 0 mm,高 35 mm ± 2. 0 mm 的棱柱体小梁,跨径为 200 mm ± 0. 5 mm。

K. 3 准备工作

K. 3. 1 材料试验机试验温度设定为 - 10 ℃ ± 0. 5 ℃ ,加载速率为 50 mm / min。  选择适宜的量程,有效量程应大于预计的挠度的 1. 2 倍。

K. 3. 2 在跨中及两支点断面用卡尺量取试件的尺寸,当两支点断面的高度( 或宽度) 之差超过 2 mm时,试件应作废。 跨中断面的宽度为 b,高度为 h,取相对两侧的平均值,准确至 0. 1 mm。

K. 3. 3 将试件置于规定温度的恒温水槽中保温不少于 45  min, 直至试件内部温度达到试验温度 ± 0. 5 ℃ 为止。 保温时试件应放在支起的平板玻璃上,试件之间的距离应不小于 10 mm。

K. 3. 4 将试验机梁式试件支座准确安放好,测定支点间距为 200 mm ± 0. 5 mm,使上压头与下压头保持平行,并两侧等距离,然后将位置固定住。

K. 4 试验步骤

K. 4. 1 将试件从恒温水槽中取出,立即对称安放在支座上,试件上下方向应与试件成型时方向一致。

K. 4. 2 在梁跨下缘正安放位移测定装置,支座固定在试验机身上。 位移计测头支于试件跨中下缘或两侧( 用两个位移计)。

K. 4. 3 将荷载传感器、位移计与数据采集系统连接,选择适宜的量程后调零。 跨中挠度可采用 LVDT位移传感器测定。

K. 4. 4 开动压力机以规定的速率在跨径施以集中荷载,直至试件破坏。记录并储存试件加载过程中的荷载、跨中挠度等数据。

K. 5 数据处理

K. 5. 1 以荷载为纵坐标,以挠度为横坐标,绘制荷载-挠度曲线。  若曲线开始段为上凹,需要进行原点修正。 根据曲线确定试件破坏时的荷载 PB 和挠度 d。

K. 5. 2 按公式( K. 1) 计算试件破坏时的梁底弯拉应变 εB ,准确至 0. 1。

…………………………( K. 1)

式中:

ε_B ———试件破坏时的弯拉应变,单位为微应变( με); 

h———跨中断面试件的高度,单位为毫米( mm);

L———试件的跨径,单位为毫米( mm);

d———试件破坏时的跨中挠度,单位为毫米( mm)。

K. 5. 3 平行测定四次,取算术平均值作为试验结果。