T0718—2011瀝青混合料抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)

（三軸壓縮法）

1目的與適用范圍

1.1本方法適用于由三軸試驗(yàn)儀在規(guī)定溫度及加載條件下，測定瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度，以評價(jià)瀝青混合料的高溫穩(wěn)定性。本試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為60℃,也可根據(jù)需要采用其他溫度。

1.2本方法適用于直徑100mm±2.0mm、高150mm±2.0mm的圓柱體試件，也可根據(jù)需要采用其他尺寸的圓柱體試件。

2儀具與材料技術(shù)要求

2.1三軸試驗(yàn)儀:主要由壓力室、軸向加壓系統(tǒng)、圍壓施加系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)等組成，構(gòu)造如圖T0718-1所示。

三軸試驗(yàn)儀可采用液體壓力式或氣體壓力式，其試驗(yàn)系統(tǒng)應(yīng)滿足以下要求：

2.1.1軸向荷載傳感器量程為100kN，分辨率為0.001kN。

2.1.2側(cè)向壓力控制分辨率為lkPa。

2.1.3位移傳感器量程為100mm，分辨率為0.1mm。

2.1.4壓力室溫度準(zhǔn)確至試驗(yàn)溫度±1℃

2.1.5烘箱:應(yīng)有溫度調(diào)節(jié)器，控溫準(zhǔn)確至試驗(yàn)溫度±1℃。

2.3橡皮膜:直徑100mm，長400mm。

注:橡皮膜必須是未發(fā)生老化或不透氣的橡皮膜。

2.4其他:溫度計(jì)、秒表、天平、濾紙等。

圖T0718-1三軸試驗(yàn)儀構(gòu)造圖

1-試件底座:2-系桿;3-三軸室;4-位移傳感器5-活塞桿;6-荷載傳感器;7-荷載加載器;8-球座;9-鋼球;

10-位移傳感器托架;11-活塞套管;12-0形環(huán);13-試件頂蓋:14 16-多孔透水石:15-橡皮膜:17-真空引管:18-試件

3方法與步驟

3.1試件制備

3.1.1試件成型方法一：

1. 按本規(guī)程T0736方法成型直徑150mm、高172mm的圓柱體試件。

2. 采用取芯機(jī)從成型的試件中鉆取直徑為100~104mm的芯樣。取芯后的芯樣呈圓柱體，形狀規(guī)則，周邊面光滑且與兩個(gè)端面垂直。

3. 采用切割機(jī)切除所鉆芯樣兩端，使得試件高度為150mm±2.0mm.切割后試件表面應(yīng)平滑。有嚴(yán)重缺陷、試件端部不水平或端部最高與最低處的高差超過1.0mm的試件均應(yīng)廢棄。

   3.1.2試件成型方法二：

4. 按本規(guī)程T0704方法成型直徑100mm±2.0mm、高200mm±2.0mm的圓柱體試件。

5. 采用切割機(jī)切除所鉆芯樣兩端，使得試件高度為150mm±2.0mm。切割后試件表面應(yīng)平滑。有嚴(yán)重缺陷、試件端部不水平或端部最高與最低處的高差超過1.0mm的試件均應(yīng)廢棄。

   3.1.3用卡尺測量試件的高度和直徑，準(zhǔn)確至0.1mm。

   3.1.4按本規(guī)程規(guī)定的方法量測試件的密度、空隙率等各項(xiàng)物理指標(biāo)。試件密度應(yīng)符合目標(biāo)值100%±2%的要求。

   3.1.5將試件置試驗(yàn)溫度±l℃的烘箱中保溫4~5h。

   3.1.6設(shè)定三軸試驗(yàn)儀試驗(yàn)溫度，并使壓力室溫度達(dá)到試驗(yàn)溫度±1℃。

   3.2試驗(yàn)步驟

   3.2.1從烘箱中取出預(yù)熱的試件,裝于一端密封的橡皮膜中；然后將試件安放在三軸試驗(yàn)儀壓力室的上下壓頭的中線位置，固定到上下壓板上，把兩端橡皮膜翻下，并用橡皮〇形環(huán)將橡皮膜兩端密封于底部及頂部壓盤，為增加橡皮膜與壓盤間密封效果，可在端部壓盤四周涂抹真空油;仔細(xì)清潔用于密封的o形環(huán)及其所有接觸面;密封好三軸室，將試件在壓力室內(nèi)保溫不少于l0min。

   3.2.2開啟三軸儀控制和采集系統(tǒng)，施加設(shè)定的圍壓。圍壓的大小與分級可以根據(jù)路面的實(shí)際荷載情況確定，但不宜少于3級。

注:圍壓宜為4級,分別為0kPa、138kPa、276kPa和414kPa_;對于輕交通道路也可采用3級,分別為0kPa、138kPa、276kPa。

3.2.3按恒定的加載速率施加軸向荷載，使得軸向應(yīng)變率恒定在0.05mm/(mm?min)，對于高度150mm試件相當(dāng)于加載速度7.5mm/min。施加荷載的同時(shí)讀取軸向壓力、軸向變形、體積變形，并控制試驗(yàn)過程中圍壓、溫度及變形速率恒定。

注:根據(jù)需要可選定其他變形速率_。

3.2.4當(dāng)軸向壓力出現(xiàn)峰值后，停止試驗(yàn)。如不出現(xiàn)峰值，可按20%應(yīng)變值停止試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)束后，卸去軸向壓力和圍壓，取出試件，對試件外觀進(jìn)行描述記錄。

3.2.5按3.2.1~3.2.4步驟分別完成各級圍壓試驗(yàn)。

3.2.6各級圍壓的平行試驗(yàn)不少于3個(gè)試件。

4計(jì)算

4.1按式(T0718-1)計(jì)算軸向應(yīng)變ε₁。

   (T0718-1)

式中:ε₁——軸向應(yīng)變(％);

Δh ——試件壓縮過程中的垂直變形（mm);

h₀——試件初始高度（mm)。

4.2按式(T0718-2)計(jì)算校正后的試件截面面積A_a。

         (T0718-2)

式中A_a——試件在壓縮過程中的實(shí)際截面面積（cm²);

V_a——試件初始體積(cm³);

ΔV——試件在壓縮過程中的體積變化（cm³)。

4.3按式（T0718-3)計(jì)算最大主應(yīng)力σ₁。

    (T0718-3)

式中:σ₁——最大主應(yīng)力（kPa);

σ₃——側(cè)應(yīng)力，即圍壓（kPa);

P——施加的軸向荷載(N)。

4.4計(jì)算抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、ψ。

4.4.1確定各級圍壓的剪切破壞極限值σ_1maxi。

圖T0718-2軸向應(yīng)變一最大主應(yīng)力曲線圖

1. 根據(jù)圖T0718-2軸向應(yīng)變一最大主應(yīng)力曲線圖將其中最大主應(yīng)力σ₁的最大值作為試件剪切破壞極限值。

2. 每個(gè)圍壓需要進(jìn)行3個(gè)平行試驗(yàn)，取3個(gè)試件剪切破壞極限值的平均值作為各圍壓σ_3i，下混合料的剪切破壞極限值σ_1maxi。

   4.4.2可根據(jù)計(jì)算法或作圖法確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)法c、ψ。

3. 計(jì)算法:按式(T0718-4)?式(T0718-8)分別計(jì)算抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、ψ和相關(guān)系數(shù)r。相關(guān)系數(shù)r應(yīng)大于0.99。

    

    

   上述式中:c——試件的黏結(jié)力（kPa);

   ψ——內(nèi)摩擦角（°);

   b——按（T0718-7)計(jì)算；

   m—-按（T0718-6)計(jì)算；

    

    

   n——試驗(yàn)中圍壓級數(shù)；

   p_i——各級莫爾圓圓心的橫坐標(biāo)，即（σ_1maxi+σ_3i)/2;

   q_i——各級莫爾圓的半徑，即（σ_1maxi-σ_3i)/2;

    

    

    

4. 作圖法:以主應(yīng)力σ為橫坐標(biāo)，剪應(yīng)力τ為縱坐標(biāo)，在橫坐標(biāo)軸上以（σ_1maxi+σ_3i)/2點(diǎn)為圓心，以（σ_1maxi-σ_3i)/2為半徑，繪制不同圍壓下的莫爾圓，作各莫爾圓的包絡(luò)線，包絡(luò)線的傾角為內(nèi)摩擦角ψ，包絡(luò)線在縱坐標(biāo)上的截距為黏結(jié)力c，如圖T0718-3所示。

    

   圖T0718-3 確定抗剪強(qiáng)度參數(shù)的莫爾包絡(luò)線示意圖

   4.5按式(T0718-9)計(jì)算抗剪強(qiáng)度τ_f。

   τ_f =c+σtanψ    (T0718-9)

   式中：τ_f——瀝青混合料的抗剪強(qiáng)度（kPa);

   σ——主應(yīng)力值（kPa)，可根據(jù)路面的實(shí)際荷載情況確定。

   5報(bào)告

   報(bào)告應(yīng)包括試件成型方法、試件高度和試件密度，三軸壓縮試驗(yàn)溫度，施加圍壓的級數(shù)和壓力值σ_1maxi，各級圍壓的剪切破壞極限值抗剪強(qiáng)度參數(shù)c、ψ。

條文說明 

瀝青混合料的三軸壓縮試驗(yàn)是檢驗(yàn)混合料高溫穩(wěn)定性能的一種方法，在瀝青混合料性能研究中應(yīng)用越來越多。目前試驗(yàn)設(shè)備與測試技術(shù)得到迅速發(fā)展，國內(nèi)新型三軸設(shè)備應(yīng)用較多，其技術(shù)日益先進(jìn)；同時(shí)目前國內(nèi)外采用三軸壓縮方法進(jìn)行瀝青混合料抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)變化較大，原規(guī)程規(guī)定的方法已經(jīng)不能滿足實(shí)際應(yīng)用情況。

國內(nèi)外大量文獻(xiàn)表明，目前采用三軸壓縮方法進(jìn)行瀝青混合料抗剪切強(qiáng)度試驗(yàn)還沒有一個(gè)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法:目前試驗(yàn)設(shè)備與測試技術(shù)迅速發(fā)展，國內(nèi)MTS或UTM設(shè)備使用較多，傳感器技術(shù)越來越先進(jìn)，本次修訂主要參考2002年NCHRP Report465等研究報(bào)告方法，并結(jié)合目前我國測試設(shè)備和應(yīng)用情況對試驗(yàn)儀的要求、試件的成型方法、試驗(yàn)步驟等主要內(nèi)容進(jìn)行了修訂。

求解參數(shù)c、ψ宜采用計(jì)算法，必要時(shí)可采用作圖法校核。