附 录 O ( 规范性)

沥青混合料疲劳失效应变试验方法

O. 1 仪器

试验仪器应符合下列要求:

a) 测试系统:测试系统基本技术要求和参数见表 O. 1。

表 O. 1 测试系统基本技术要求和参数

b) 加载装置:气动或者液压加载装置,能够为疲劳试验系统提供循环动力荷载,可根据试验要求输出不同频率、不同振幅的正弦加载波形。并保证每次加载结束时,应使试件回到原点( 初始位置)。 试件夹持系统采用三等分间距布设夹头,相邻夹头中心间距一般为 0.119m,梁跨距为 0.357 m。 各夹头宜采用可调节加持力大小的小型电机进行夹持。

c) 数据采集与控制装置:使用计算机控制每次加载,测量梁的峰值位移,计算梁的峰值拉应变, 调整施加荷载保证峰值位移的水平为一常量,确保试验期间与期望的峰值拉应变水平保持一致。 并能够实时记录和计算加载次数、荷载大小、试件位移、拉应力、拉应变、相位角、劲度模量、耗散能及累计耗散能等用户所需的相关技术指标。

d) 环境箱:环境箱应保持箱体内试验温度均匀分布,能够准确测量并显示试件测试位置的温度,保证试验温度误差在 ± 0.5℃ 以内。 同时应能使加载装置与外部数据采集等控制装置顺利连接,并具有足够的内部空间容纳加载装置,除了试验的试件,至少还能存放两个养护试件,同时能够允许调整加载装置,方便试件放入和移出。

O. 2  准备工作

O. 2. 1  试件准备:按照附录 L中的方法,采用轮碾成型机制作沥青混合料板块试件,然后用高精度金刚石双面锯对板块试件进行切割,取碾压成型方向为试件长度方向制作梁试件,试件的尺寸应符合长度 380 mm ± 5 mm,高度50 mm ± 6 mm,宽度为63 mm ± 6 mm 的要求,一块400 mm × 300 mm × 75 mm 的沥青混凝土板块通常可切制 4 根小梁试件。

O. 2. 2  试验前试件的存放:沥青混合料板块试件和切割后的试件存放温度应不超过 35 ℃ ,切割好的试件应在 30 d 内完成试验。 存放期间,试件应水平放置于表面平整的硬玻璃板( 或瓷砖) 上,防止试件发生变形。

O. 2. 3  试件尺寸测量:应用游标卡尺测量试件的宽度和厚度,分别测定 5 个位置,即试件的两端 20 mm内的点位,梁中点的 10 mm 内的点位及距离梁中点各 90 mm 的点位,准确至 0. 01 mm。 取 5 个测量值的平均值为试件尺寸,准确至 0. 1 mm。 如果宽度或者厚度的 5 个测量值中的任何 1 个值与平均值相差大于 1. 5 mm,则该梁试件作废。

O. 3 试验步骤

O. 3. 1 标准的试验条件为试验温度 15℃±0.5 ℃ ,加载频率 10 Hz ± 0.1 Hz,采用恒应变控制的正弦加载模式。

O. 3. 2 试件养护:小梁试件宜直接放入环境箱内进行养护,应在试验温度 ± 0.5 ℃ 条件下养护 4h 以上方可进行试验。

O. 3. 3 试件安放:将试件放入四点弯曲疲劳加载装置内,用夹具进行固定。使位移传感器 LVDT 滑轮接触试件表面,调整位移传感器到试件中部,LVDT的读数尽可能接近于零。

O. 3. 4 确定应变控制水平:采用应变控制方式,应变控制水平为 130με。

O. 3. 5  试验参数选择:选择正弦加载模式,在试验参数设定界面输入试件编号和尺寸、目标拉应变、加载频率及试验终止标准等参数。

O. 3. 6  在目标试验应变水平下预加载 50 次,计算第 50 个加载循环的试件劲度模量为初始的劲度模量,作为确定试件疲劳失效判据的基准劲度模量。

O. 3. 7  开始试验:当确定好初始劲度模量后,试验机应在 50 个循环内自动调整并稳定到试验所需要的目标拉应变水平,同时按选择的加载循环间隔监控和记录试验参数和试验结果,确保系统操作正确。

O. 3. 8  当试件达到疲劳试验终止条件时,自动停止加载。试验终止条件为弯曲模量和作用次数之积达到时,或劲度模量降低到初始弯曲劲度模量 50% 时。

O. 3. 9  同一试验条件下,应至少进行 3 次平行试验。

O. 4  数据处理

O. 4. 1 按公式( O. 1) 计算拉应力,准确至 0. 1 Pa。

…………………( O. 1) 

式中:

σt ———拉应力,单位为帕( Pa);

L———梁跨距,即外端两个夹具间距( 一般为 0.357m),单位为米( m);

P———峰值荷载,单位为牛( N);

w———梁宽,单位为米( m);

h———梁高度,单位为米( m)。

O. 4. 2 按公式( O. 2) 计算拉应变,准确至 0. 1 m / m。

       ( O. 2)

式中:

εt ———拉应变,单位为米每米( m / m);

δ———梁中心应变,单位为米( m);

a———相邻夹头中心间距( a = L / 3,一般为 0. 119 m),单位为米( m);

O. 4. 3 按公式( O. 3) 计算弯曲劲度模量,准确至 0. 1 Pa。

…………………………( O. 3)

式中:

S———弯曲劲度,单位为帕( Pa);

O. 4. 4 取 3 个试件疲劳次数测定值平均值作为试验结果。