附 录 N ( 规范性)

沥青混合料动态模量试验方法

N. 1 仪器

试验仪器应符合下列要求:

a) 材料试验机:能施加偏移正弦波或半正矢波形式荷载的加载设备,施加荷载的频率在 0. 01 Hz~25 Hz 范围,且施加的应力水平应达到 2800 kPa。 加载分辨力能达到 5 N。

b) 环境箱:控温范围 - 10 ℃ ~ 60 ℃ ,控温准确度为 ± 0. 5 ℃ ,且具有一定的容量,至少能存放3个试件。

c) 数据测量及采集系统:采用微机控制,能测量并记录试件在每次加载中所承受的轴向荷载和产生的轴向变形。 荷载传感器所需最小量程为0~25kN,分辨力不大于5N,误差不大于1% ; 位移传感器可采用 LVDT 或其他合适的设备,具有良好的动态响应特性,其量程应大于 1 mm, 分辨率不大于 0.2μm,误差不大于 2.5μm。

d) 加载板:可采用硬质钢板或经处理过的高强度铝板,直径等于或大于试件的直径,分别置于试  件的底部和顶部,用来将荷载从试验机传递给试件。

e) 旋转压实仪:成型直径为 150 mm、高度为 170 mm 的圆柱体试件。

f) 钻机:从旋转压实仪成型试件中钻取直径为 100 mm的芯样,要求将钻机及取芯试件固定,钻头与地面垂直。

g) 切割机:用来将所取芯样切割至动态模量试验试件所需高度,推荐采用双面锯,在能确保芯样两个锯面平行的前提下采用单面锯亦可。

h) 聚四氟乙烯薄膜,厚度 0. 3 mm ± 0. 05 mm。

i) 台秤或天平:精度为 ± 0. 1 g。

j) 温度计:分度值 0. 5 ℃ 。

k) 卡尺。

N. 2 试件制备

按下列要求进行试件制备。

a) 采用旋转压实仪,按旋转压实 75次,成型直径 150 mm、高 170mm 的圆柱形试件,试件成型5 min后脱模,在室温条件下冷却不小于 12 h。

b) 采用钻机从旋转压实仪成型的试件中钻取直径为 100 mm ± 1 mm 的芯样。 取芯时应固定钻机和取芯试件,钻头与地面垂直,同时保证取芯试件水平放置,调整合适的钻头旋转速度和下降速度,以确保钻取的芯样呈圆柱体,形状规则,周边面光滑且与两个端面垂直。

c) 采用切割机切除所取芯样两端,保证试件高度为 150 mm ± 2. 5 mm。 将试件固定,保证试件的轴向与锯片垂直,合理调整切割机锯片旋转速度和试件推进速度,以确保试件的两个切割端面平行,且表面平滑无沟纹。 对端面平整度要求为沿任何直径方向沟纹高差控制在 ± 0. 05 mm 内。 保证试件的两个端面与试件轴向垂直,当垂直偏差超过 1°时应舍弃该试件。

d) 芯样取出后,在试件的中部和距上下表面1/3试件高度的3个位置测定其直径,每个位置量测两次,每测一次后,将试件旋转 90°再测一次,然后计算6个直径测量值的平均值和标准差,如果标准差大于 2. 5 mm,则舍弃该试件。

e) 一组试验有效试件不少于 4 个。

f) 试件制备后两天内如不进行试验,需用聚乙烯薄膜将试件包裹好,在温度为 5 ℃ ~ 27 ℃ 环境下保存,时间不宜超过两周,存放时试件不可堆叠。

N. 3  试验步骤

N. 3. 1  取本方法适用在试验温度 20℃ 、加载频率 10Hz条件下进行测试。

N. 3. 2  将位移传感器安置于试件侧面中部,使其与试件端面垂直,沿圆周等间距安放3个(即每2个相距 120°)。调节位移传感器,使其测量范围可以测量试件中部的压缩变形。

N. 3. 3  将试件放置在试验加载架的加载板中心位置,为减少试件表面与上下加载板间的摩阻力,减小端部效应,可在试件与上下加载板间各放一块聚四氟乙烯薄膜,应注意使试件中心与加载架的中心对齐。

N. 3. 4  将试件放入规定试验温度 20 ℃±0. 5 ℃ 的环境箱中,恒温 4 h ~ 5 h 直至试件内部达到试验温度。

N. 3. 5  当试件内外的温度达到测试温度以后,就可以开始进行加载试验。将试件与上加载板轻微接触,调节位移传感器并清零,施加试验荷载,以 5% 的接触荷载对试件进行预压,持续 10s,使试件与上下加载板板接触良好。

N. 3. 6  对试件施加偏移正弦波轴向压应力试验荷载,重复加载 200 次,采集最后 5 个波形的荷载及变形曲线,记录并计算试验施加荷载、试件轴向可恢复变形。

N. 4  数据处理

N. 4. 1  按公式( N. 1) 计算测试沥青混合料的轴向应力幅值,准确至 0.1 MPa。

…………………………( N. 1)

式中:

σ₀ ———轴向应力幅值,单位为兆帕( MPa);

P_i ———最后 5 次加载中轴向试验荷载平均幅值,单位为牛( N);

A ———试件径向横截面面积( 可取试件上下端面面积均值),单位为平方毫米( mm2 )。

N. 4. 2 按公式( N. 2) 计算测试沥青混合料的轴向应变幅值,准确至 0. 1 mm / mm。

…………………………( N. 2)

 式中:

ε0 ———轴向应变幅值,单位为毫米每毫米( mm / mm);

Δi ———最后 5 次加载中可恢复轴向变形平均幅值,单位为毫米( mm);

l0 ———试件上位移传感器的量测间距,单位为毫米( mm)。

N. 4. 3 按公式( N. 3) 计算测试沥青混合料的动态模量,准确至 0. 1 MPa。

         …………………………( N. 3)

式中:

E^∗  ———沥青混合料动态模量,单位为兆帕( MPa);

σ₀ ———轴向应力幅值,单位为兆帕( MPa);

ε₀ ———轴向应变幅值,单位为毫米每毫米( mm / mm)。

N. 4. 4 取一组试件的测定值平均值作为试验结果。