T0713—2000瀝青混合料單軸壓縮試驗(yàn)（圓柱體法）

1目的與適用范圍

1.1本方法適用于測定熱拌瀝青混合料的抗壓回彈模量和抗壓強(qiáng)度。按照《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2006)確定瀝青混合料結(jié)構(gòu)層的設(shè)計(jì)參數(shù)時應(yīng)按本方法執(zhí)行。如無特殊規(guī)定，用于計(jì)算彎沉的抗壓回彈模量的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為20℃,用于驗(yàn)算彎拉應(yīng)力的抗壓回彈模量的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為15℃。加載速率為2mm/min。

1.2本方法適用于直徑100mm±2.0mm、高100mm±2.0mm的瀝青混合料圓柱體試件。

2儀具與材料技術(shù)要求

2.1萬能材料試驗(yàn)機(jī)。其他可施加荷載并測試變形的路面材料試驗(yàn)設(shè)備也可使用，但均必須滿足下列條件：

2.1.1最大荷載應(yīng)滿足不超過其量程的80%，且不小于量程的20%的要求，宜采用100kN，分度值100N。具有球形支座，壓頭可以活動與試件緊密接觸。

2.1.2具有環(huán)境保溫箱，控溫準(zhǔn)確至0.5℃。當(dāng)缺乏環(huán)境保溫箱時，試驗(yàn)室應(yīng)設(shè)置空調(diào)，控溫準(zhǔn)確至1.0℃。

2.1.3能符合加載速率保持2mm/min的要求。試驗(yàn)機(jī)宜有伺服系統(tǒng)，在加載過程中速度基本不變。

2.2變形量測裝置:抗壓試驗(yàn)加載用上下壓板，下壓板下有帶球面的底座。壓板直徑為120mm，在直徑102mm處有一淺的放置試件的圓周刻印。下壓板直徑線兩側(cè)有立柱頂桿，上壓板直徑線兩側(cè)裝有千分表架，表架中心與頂桿中心位置一致（圖T0713-1)。當(dāng)試驗(yàn)機(jī)具有自動測定試件垂直變形或自動測記試件的壓力與變形曲線功能時，可以直接使用，不必另外配備變形量測裝置。

圖T0713-1 變形量測裝置

1. 試驗(yàn)機(jī)臺;2-球座;3-試件,4-下壓板;5-上壓板;

   6-頂桿;7-千分表或其他變形量測裝置

   2.3千分表:1/1000mm,2只。

   2.4恒溫水槽:用于試件保溫，溫度能滿足試驗(yàn)溫度要求，控溫準(zhǔn)確至±0.5℃。恒溫水槽的液體應(yīng)能不斷循環(huán)回流，深度應(yīng)大于試件高度50mm。

1. 2.5臺秤或天平:感量不大于0.5g。

   2.6溫度計(jì):分度值0.5℃。

   2.7秒表、卡尺。

   3方法與步驟

   3.1準(zhǔn)備工作

   3.1.1按本規(guī)程T0704用靜壓法成型瀝青混合料試件，也可從輪碾機(jī)成型的板塊試件上用鉆芯機(jī)鉆取試件。試件尺寸應(yīng)符合直徑l00mm±2.0mm、高100mm±2.0mm的要求。如有條件，可采用振動壓實(shí)或搓揉法成型試件（試件尺寸及成型方法應(yīng)在報告中注明）。試件的密度應(yīng)符合馬歇爾標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)密度100%±1.0%的要求。

   3.1.2試件成型后不等完全冷卻即可脫模，用卡尺量取試件高度，最高部位與最低部位的高度差超過2mm時試件應(yīng)作廢。用于抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的試件數(shù)不得少于3個，用于抗壓回彈模量的一組試件數(shù)宜為3~6個。

   3.1.3將試件放置在室溫條件下24h，用卡尺在各個試件上下兩個斷面的垂直方向上正確量取試件直徑，取4個數(shù)的平均值作為試件的計(jì)算直徑（d），準(zhǔn)確至0.1mm。

   3.1.4用卡尺在各個試件的4個對稱位置上正確量取試件高度，取4個數(shù)的平均值作為試件的計(jì)算高度（h），準(zhǔn)確至0.1mm。

   3.1.5按本規(guī)程規(guī)定的方法測定試件的密度、空隙率等各項(xiàng)物理指標(biāo)。

   3.1.6將試件置于規(guī)定的試驗(yàn)溫度（15℃或20℃)的恒溫水槽中保溫2.5h以上，保溫時試件之間的距離應(yīng)不小于l0mm。此時壓板、底座也應(yīng)同時保溫。在有空調(diào)的試驗(yàn)室內(nèi)測試時，將室溫調(diào)至要求的溫度，試件放置12h以上。

   3.1.7使試驗(yàn)機(jī)環(huán)境保溫箱或空調(diào)試驗(yàn)室達(dá)到要求的試驗(yàn)溫度。

   3.2抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)步驟

   3.2.1將下壓板、底座置于試驗(yàn)機(jī)升降臺座上對中，迅速取出試件放在下壓板中央刻線位置，加上上壓板。

   3.2.2將試件從恒溫水槽中取出，立即置于壓力機(jī)臺座上，以的加載速率均勻加載直至破壞，讀取荷載峰值(P)，準(zhǔn)確至l00N。

   3.3抗壓回彈模量試驗(yàn)步驟

   3.3.1確定加載級別:按3.2的方法測試抗壓強(qiáng)度平均值P，大體均勻地分成10級荷載，分別取0.1P、0.2P、0.3P……0.7P七級(可取成接近的整數(shù)）作為試驗(yàn)荷載。

   3.3.2將下壓板、底座置于試驗(yàn)機(jī)升降臺座上對中，迅速取出試件放在下壓板中央刻線位置，加上上壓板，在兩側(cè)千分表架上安置千分表，與下壓板相應(yīng)位置的千分表頂桿接觸（圖T0713-1)。如果利用試驗(yàn)機(jī)的壓力與試件變形自動測試功能時，做好相應(yīng)的測試準(zhǔn)備。

   3.3.3調(diào)整試驗(yàn)機(jī)臺座的高度，使加載頂板與壓頭中心輕輕接觸。

   3.3.4以2mm/min速率加載至0.2P進(jìn)行預(yù)壓，保持1min，觀察兩側(cè)千分表增值是否接近，若兩個千分表讀數(shù)反向或增值差異大于3倍，則表明試件是偏心受壓，應(yīng)敲動球座適當(dāng)調(diào)整，至讀數(shù)大致接近，然后卸載，并重復(fù)預(yù)壓一次。卸載至零后記錄兩個千分表的原始讀數(shù)。

   3.3.5以2mm/min速率加載至第1級荷載(0.1P)，立即記取千分表讀數(shù)及實(shí)際荷載數(shù)，并以同樣的速率卸載回零，開始啟動秒表，待試件回彈變形30s后，再次記取千分表讀數(shù)，加載與卸載兩次讀數(shù)之差即為此級荷載下試件的回彈變形（ΔL_l);然后依次進(jìn)行第2、3……7級荷載的加載卸載過程，方法與第1級荷載相同，分別加載至0.2P、0.3P……0.7P，卸載，并分別記取千分表讀數(shù)及實(shí)際荷載，得出各級荷載的回彈變形(ΔL_i)。

   4計(jì)算

   4.1瀝青混凝土試件的抗壓強(qiáng)度按式（T0713-1)計(jì)算。

            (T0713-1)

   式中:R_c——試件的抗壓強(qiáng)度（MPa);

       P——試件破壞時的最大荷載（N);

       d——試件直徑(mm)。

   4.2按式(T0713-2)計(jì)算各級荷載下試件實(shí)際承受的壓強(qiáng)q_i。在方格紙上繪制各級荷載的壓強(qiáng)q_i與回彈變形ΔL_i，將 q_i-ΔL_i關(guān)系繪成一平順的連續(xù)曲線，使之與坐標(biāo)軸相交得出修正原點(diǎn)，根據(jù)此修正原點(diǎn)坐標(biāo)軸從第5級荷載（0.5P)讀取壓強(qiáng)q₅及相應(yīng)的ΔL₅。瀝青混合料試件的抗壓回彈模量按式(T0713-3)計(jì)算。

式中q_i——相應(yīng)于各級試驗(yàn)荷載作用下的壓強(qiáng)（MPa)_;

P_i——施加于試件的各級荷載值（N);

——抗壓回彈模量（MPa);

q₅——相應(yīng)于第5級荷載(0.5P)時的荷載壓強(qiáng)（MPa);

h——試件軸心高度(mm);

ΔL₅——相應(yīng)于第5級荷載(0.5P)時經(jīng)原點(diǎn)修正后的回彈變形（mm)。

5報告

5.1當(dāng)一組試件的測定值中某個測定值與平均值之差大于標(biāo)準(zhǔn)差的k倍時，該測定值應(yīng)予舍棄。有效試件數(shù)為n時的k值列于表T0713-1。對其余測定值按式（T0713-4)的t分布法計(jì)算整理，得到供路面設(shè)計(jì)用的抗壓回彈模量值。

          (T0713-4)

式中:E——路面設(shè)計(jì)用的抗壓回彈模量值（MPa);

—一組試件實(shí)測的抗壓回彈模量的平均值（MPa);

S——一組試件樣品實(shí)測值的標(biāo)準(zhǔn)差（MPa);

n——組試件的有效試件數(shù);

t——隨保證率而變的系數(shù)，高速公路及一級公路的保證率為95%，其他等級公路的保證率為90%;t/在值見表T0713-1所列。

表T0713-1有效試件數(shù)與t值的關(guān)系

5.2試驗(yàn)結(jié)果均應(yīng)注明試件尺寸、成型方法、試驗(yàn)溫度、加載速率，以及試驗(yàn)結(jié)果的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)。必要時注明試件的密度、空隙率等。

條文說明

瀝青混合料的單軸壓縮試驗(yàn)，對瀝青混合料試件按規(guī)定方法逐級加載卸載，測定試件的抗壓回彈模量，以及一次性加栽至破壞時的最大應(yīng)力即抗壓強(qiáng)度，均以MPa計(jì)。1983年試驗(yàn)規(guī)程瀝203—83關(guān)于瀝青混合料抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，規(guī)定的試驗(yàn)條件是參照前蘇聯(lián)的方法及我國的工程實(shí)踐制定的。多年來，實(shí)際進(jìn)行的并不多，主要是試驗(yàn)?zāi)康牟幻鞔_，試驗(yàn)條件與美國等國家的標(biāo)準(zhǔn)也有較多差別，修訂時主要考慮《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTG D50—2006)對材料設(shè)計(jì)參數(shù)的要求，增補(bǔ)了材料回彈模量的測定方法。

瀝青混合料單軸壓縮試驗(yàn)所用的試件在國外有不同的規(guī)定，ASTMD1074及AASHTOT167規(guī)定壓實(shí)后圓柱形試件的直徑與高度比為1:1，并規(guī)定試件的高度與直徑之差不超過±2.5%，直徑不小于集料最大粒徑的4倍，亦不小于5.08cm(2in)，通常采用直徑101.6mm、高度101.6mm±2.5mm的圓柱體。我國原試驗(yàn)規(guī)程瀝203—83中也規(guī)定為1:1試件，試件尺寸有φ50mm、φ70mmx70mm、φ100mm×100mm三種，均采用靜壓法成型?，F(xiàn)僅保留φ100mmxl00mm圓柱體。故本方法規(guī)定圓柱體試件仍用靜壓法成型，也可用搓揉法或振動成型法制作.

ASTMD1074規(guī)定高度應(yīng)變速率控制為0.05mm/(min?mm)，對φ101.6mm的試件用5.08mm/min速率加載_：AASHTOT167規(guī)定高度方向應(yīng)變速率控制為1.3mm/(min?25mm)，即對φ50mmx50mm試件加栽速率為2.5mm/min，對φ200mmx200mm試件為10mm/min,對φ100mmx100mm試件為5mm/min(與ASTM相同）。

關(guān)于加載速率，無特殊規(guī)定時，采用根據(jù)需要也可采用其他速率2mm/min；試驗(yàn)溫度按《公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范》（JTGD50—2006)的規(guī)定采用20℃或15℃。

瀝青混合料是黏彈性材料，不同的溫度和加載速率對混合料的變形性能影響很大，因此試驗(yàn)過程中，必須高度重視這一點(diǎn)。如果試驗(yàn)機(jī)缺乏環(huán)境保護(hù)箱，可以考慮在安裝有空調(diào)的房間內(nèi)進(jìn)行，對20℃和15℃試驗(yàn)溫度來說，空調(diào)保溫應(yīng)該沒有太大困難。

關(guān)于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理方法，目前還有一些不同意見，主要是數(shù)據(jù)本身一般并不成線性關(guān)系，而且，隨荷載的加大，變形越來越小，故模量反而越來越大。究竟如何整理為好，今后應(yīng)繼續(xù)研究_.本規(guī)程既然規(guī)定了修正原點(diǎn)的方法，就應(yīng)統(tǒng)一采用此法，否則結(jié)果會有較大差異。

原試驗(yàn)規(guī)程中規(guī)定試件平行試驗(yàn)的允許誤差為10%,而ASTM及AASHTO中規(guī)定重復(fù)性試驗(yàn)兩組試件（每組3個）平均值誤差不得大于407kPa,試驗(yàn)結(jié)果中最大值與最小值之差不得大于841kPa，再現(xiàn)性試驗(yàn)分別為372kPa及1055kPa。本試驗(yàn)方法考慮到在不同溫度下的抗壓強(qiáng)度相差很大，統(tǒng)一規(guī)定此數(shù)值不適宜，于是作了新的規(guī)定。