T0729—2000沥青混合料冻融劈裂试验

1目的与适用范围

1.1本方法适用于在规定条件下对沥青混合料进行冻融循环，测定混合料试件在受到水损害前后劈裂破坏的强度比，以评价沥青混合料的水稳定性。非经注明，试验温度为25℃，加载速率为50mm/min。

1.2本方法采用马歇尔击实法成型的圆柱体试件，击实次数为双面各50次，集料公称粒径不得大于26.5mm。

2仪具与材料技术要求

2.1试验机:能保持规定加载速率的材料试验机，也可采用马歇尔试验仪。试验机负荷应满足测定荷载不超过其量程的80%且不小于其量程的20%的要求，宜采用40kN或60kN传感器，读数准确至0.01kN。

2.2恒温冰箱:能保持温度为-18℃。当缺乏专用的恒温冰箱时，可采用家用电冰箱的冷冻室代替，控温准确至±2℃。

2.3恒温水槽:用于试件保温，温度范围能满足试验要求，控温准确至±0.5℃。

2.4压条：上下各1根。试件直径100mm时，压条宽度为12.7mm,内侧曲率半径50.8mm。压条两端均应磨圆。

2.5劈裂试验夹具:下压条固定在夹具上，压条可上下自由活动。

2.6其他:塑料袋、卡尺、天平、记录纸、胶皮手套等。

3方法与步骤

3.1按本规程T0702方法制作圆柱体试件。用马歇尔击实仪双面击实各50次，试件数目不少于8个。

3.2按本规程规定的方法测定试件的直径及高度，准确至O.1mm。试件尺寸应符合直径101.6mm±0.25mm、高63.5mm±1.3mm的要求。在试件两侧通过圆心画上对称的十字标记。

3.3按本规程规定的方法测定试件的密度、空隙率等各项物理指标。

3.4将试件随机分成两组，每组不少于4个。将组试件置于平台上，在室温下保存备用。

3.5将第二组试件按本规程T0717标准的饱水试验方法真空饱水，在真空度为97.3~98.7kPa(730〜740mmHg)条件下保持15min;然后打开阀门，恢复常压，试件在水中放置0.5h。

3.6取出试件放入塑料袋中，加入约10mL的水，扎紧袋口，将试件放入恒温冰箱（或家用冰箱的冷冻室），冷冻温度为-18℃±2℃，保持16h±1h。

3.7将试件取出后，立即放入已保温为60℃±0.5℃的恒温水槽中，撤去塑料袋，保温24h。

3.8将组与第二组全部试件浸入温度为25℃士0.5℃的恒温水槽中不少于2h，水温高时可适当加入冷水或冰块调节。保温时试件之间的距离不少于l0mm。

3.9取出试件立即按本规程T0716用50mm/min的加载速率进行劈裂试验，得到试验的荷载。

4计算

   4.1劈裂抗拉强度按式（T0729-1)及式（T0729-2)计算。

 R_T1=0.006287P_T1/h₁ ………………………(T0729-1)

R_T2=0.006287P_T2/h₂………………………(T0729-2)

上述式中:R_T1——未进行冻融循环的组单个试件的劈裂抗拉强度（MPa);

R_T2——经受冻融循环的第二组单个试件的劈裂抗拉强度（MPa);

P_T1——组单个试件的试验荷载值（N);

P_T2——第二组单个试件的试验荷载值（N);

h₁——组每个试件的高度（mm);

h₂——第二组每个试件的高度（mm)。

4.2冻融劈裂抗拉强度比按式（T0729-3)计算。

           (T0729-3)

式中:TSR——冻融劈裂试验强度比（％);

——冻融循环后第二组有效试件劈裂抗拉强度平均值（MPa);

——未冻融循环的组有效试件劈裂抗拉强度平均值（MPa)。

5报告

5.1每个试验温度下，一组试验的有效试件不得少于3个，取其平均值作为试验结果。当一组测定值中某个数据与平均值之差大于标准差的k倍时，该测定值应予舍弃，并以其余测定值的平均值作为试验结果。当试件数目n为3、4、5、6时，值分别为1.15、1..46、1.67、1.82。

5.2试验结果均应注明试件尺寸、成型方法、试验温度、加载速率。

条文说明

本方法名为冻融劈裂试验，其真正含义是检验沥青混合料的抗水损害能力，不过条件比一般的浸水更苛刻一些.它不同于抗冻性试验，用于评价抗冻性的冻融循环试验次数要多达数十次甚至数百次之多它虽然是冻融循环试验,但由于是为了评价水稳定性，所以对南方非冰冻地区也是适用的。

本方法是按照“八五”国家科技攻关专题“道路沥青及沥青混合料的路用性能”研究成果编写的，实际上是由美国AASHTOT283Lottmen方法修正简化而成（主要参考了1989年版）。为便于了解美国AASHTOT283—98沥青混合料水损害评价方法（即冻融劈裂试验方法），兹将其试验方法概要介绍如下：

1. （1）每次制作最少6个试件，其中一半用于干燥条件的试验，另一半用于冻融条件的试验。采用马歇尔试件的尺寸为少101.6mmx63.5mm,适用于集料的公称粒径不大于26.5mm的混合料。

2. （2）按规定的试验条件拌和沥青混合料，将拌和均勾的试样放在面积不小于48400〜64500mm²(75~100in²)的盘子里，深度约25mm(1in)，在室温下冷却2h±0.5h;然后将混合料放入60℃烘箱里养生16h盘子应被架起在通风条件下，一盘最多放置3个试件的混合料，且事先称好每个试件的量分开放置：

3. （3）养生以后，将混合料放入135℃烘箱中加热2h，供压实成型试件使用。

4. （4）采用马歇尔击实仪或搓揉试验机成型试件，必须使试件的空隙率为7%±0%或者是符合工程要求的一个期望的空隙率。为了达到此空隙率，可以通过调整马歇尔击实次数和搓揉次数得到。

5. （5）试件脱模后在室温中放置72~96h。

6. （6）按规定方法测定混合料的理论密度，测量试件的高度和毛体积相对密度，计算试件的空隙率，空隙率不符合要求的试件作废。

7. （7）将试件分成两组。其中的一组作为干燥条件试验的试件，试件放在塑料袋中，在室温条件下存放，直至劈裂试验前放入25℃水槽中保温不少于2h_.

   另一组供冻融劈裂试验用的试件按以下步骤处理：

   将试件放入一真空容器中，试件底部离开容器底部有一定的间隙，向容器注入蒸馏水至试件以上不少于25mm,在短时间（5~10min)内达到压力13~67kPa(3.8~19.8inHg)，再在短时间内（5~l0min)撤去真空，取出试件，按T0166的方法计算毛体积相对密度，并计算饱水率，应在55%~80%的范围内；如果饱水率小于55%或大于80%，应调整抽真空的时间和真空度，使之符合要求。

   关于真空度的要求，美国一些规程的要求是不同的，AASHTO也一直在变化。1998年ASTM4867—96仅规定为达到饱和度55%-88%，未规定真空条件。AASHTO1985年T283—85规定67.7kPa(20inHg)，达到55%-80%饱和度。1998年T283—96规定压力13~67kPa(3.8~19.8inHg)，5~l0min，且规定达到55%-80%饱和度_。SHRPTP-34规定真空度为68kPa(510mmHg)，5min±0.2min,未规定饱和度。而在NAPA QIP119中介紹水损害的文章对比试验方法提到T283时，改进Lottman规定为67.7kPa(20inHg),5~30min,饱和度55%~80%。ASTM D4867/D4867M-96则规定真空度为67.7kPa(20inHg)，5min，且达到55%~80%的饱和度（如饱和度不合适,可调整真空度）。

8. （8）将试件放入60℃±1℃水槽中24h±1h(原来几版的T283及ASTM没有这一步）。

9. （9）用塑料薄膜或塑料袋套住试件，向其中注入10mL水，封口。

10. （10）将塑料密封的试件放入-18℃±3℃的冰箱中不少于16h。

11. （11）移出冰箱，立即放入60℃±1℃的水槽中24h±1h，一浸入水中就尽快将塑料袋或薄膜去除。

12. （12）在浸泡24h后将试件移至25℃±0.5℃的水槽中，保持2h±1h。如果需要的话，可以向水槽中加冰块，使调整室溫达到25℃的时间不超过15min。

13. （13）将在干燥条件下试验的试件同样放入水槽中保温2h，然后与经上述步骤处理的试件同时进行劈裂试验，试验的压条宽度为12.7mm,测定劈裂抗拉强度，加载速率50mm/min,计算破坏强度比TSR₀

           (T0729-4)

    式中：TSR——劈裂抗拉强度比（％);

    S_T1、S_T2——分别为干燥条件试件和冻融条件试件的劈裂抗拉强度（kPa);

    S_T=2000xP/(πxTxD)

    P——荷载（N);

    t、D——试件的高度和直径（mm)。

可见，AASHTOT283的方法同样还在不断修订过程中，而且，它要求空隙率为7%是根据设计空隙率4%,考虑压实度以后，相当于铺筑在路面上的混合料空隙率设定的：在我国，规范还不能做到要求所有的混合料设计空隙率为4%,对所有不同的设计空隙率的试件都采用7%的空隙率进行水损害生能评价也不符合我国的实际情况_.正因为如此，根据我国配合比设计时击实次数75次，水损害试验时采用击实50次是符合我国具体情况的:事实上，有的路面设计空隙率本身可能达到7%,如果也采用7%空隙率的设计进行试验反而不合适了。所以在现阶段，以T283的方法代替本试验方法是不适宜的。另外，据一些单位试验研究，对设计空隙率接近4%的试件，采用T283的方法和本方法具有较好的相关性。对SMA或其他有关的混合料配合比设计，采用50次击实次数的试件，施工时能达到的压实度一般较高，施工时压实功的大小并不因为试件成型75次或50次而有所区别，所以统一采用50次是适宜的:如在50次的基础上再减少至35次或40次，试件的空隙率过大，进行冻融劈裂试验会有困难。

为进一步对美国AASHTOT283—98方法与我国冻融劈裂试验方法进行比较，兹将其要点比较列于表T0729-1。

表T0729-1试验方法比较