T0729—2000瀝青混合料凍融劈裂試驗(yàn)

1目的與適用范圍

1.1本方法適用于在規(guī)定條件下對瀝青混合料進(jìn)行凍融循環(huán)，測定混合料試件在受到水損害前后劈裂破壞的強(qiáng)度比，以評價(jià)瀝青混合料的水穩(wěn)定性。非經(jīng)注明，試驗(yàn)溫度為25℃，加載速率為50mm/min。

1.2本方法采用馬歇爾擊實(shí)法成型的圓柱體試件，擊實(shí)次數(shù)為雙面各50次，集料公稱最大粒徑不得大于26.5mm。

2儀具與材料技術(shù)要求

2.1試驗(yàn)機(jī):能保持規(guī)定加載速率的材料試驗(yàn)機(jī)，也可采用馬歇爾試驗(yàn)儀。試驗(yàn)機(jī)負(fù)荷應(yīng)滿足最大測定荷載不超過其量程的80%且不小于其量程的20%的要求，宜采用40kN或60kN傳感器，讀數(shù)準(zhǔn)確至0.01kN。

2.2恒溫冰箱:能保持溫度為-18℃。當(dāng)缺乏專用的恒溫冰箱時(shí)，可采用家用電冰箱的冷凍室代替，控溫準(zhǔn)確至±2℃。

2.3恒溫水槽:用于試件保溫，溫度范圍能滿足試驗(yàn)要求，控溫準(zhǔn)確至±0.5℃。

2.4壓條：上下各1根。試件直徑100mm時(shí)，壓條寬度為12.7mm,內(nèi)側(cè)曲率半徑50.8mm。壓條兩端均應(yīng)磨圓。

2.5劈裂試驗(yàn)夾具:下壓條固定在夾具上，壓條可上下自由活動(dòng)。

2.6其他:塑料袋、卡尺、天平、記錄紙、膠皮手套等。

3方法與步驟

3.1按本規(guī)程T0702方法制作圓柱體試件。用馬歇爾擊實(shí)儀雙面擊實(shí)各50次，試件數(shù)目不少于8個(gè)。

3.2按本規(guī)程規(guī)定的方法測定試件的直徑及高度，準(zhǔn)確至O.1mm。試件尺寸應(yīng)符合直徑101.6mm±0.25mm、高63.5mm±1.3mm的要求。在試件兩側(cè)通過圓心畫上對稱的十字標(biāo)記。

3.3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)。

3.4將試件隨機(jī)分成兩組，每組不少于4個(gè)。將第一組試件置于平臺(tái)上，在室溫下保存?zhèn)溆谩?/span>

3.5將第二組試件按本規(guī)程T0717標(biāo)準(zhǔn)的飽水試驗(yàn)方法真空飽水，在真空度為97.3~98.7kPa(730?740mmHg)條件下保持15min;然后打開閥門，恢復(fù)常壓，試件在水中放置0.5h。

3.6取出試件放入塑料袋中，加入約10mL的水，扎緊袋口，將試件放入恒溫冰箱（或家用冰箱的冷凍室），冷凍溫度為-18℃±2℃，保持16h±1h。

3.7將試件取出后，立即放入已保溫為60℃±0.5℃的恒溫水槽中，撤去塑料袋，保溫24h。

3.8將第一組與第二組全部試件浸入溫度為25℃士0.5℃的恒溫水槽中不少于2h，水溫高時(shí)可適當(dāng)加入冷水或冰塊調(diào)節(jié)。保溫時(shí)試件之間的距離不少于l0mm。

3.9取出試件立即按本規(guī)程T0716用50mm/min的加載速率進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，得到試驗(yàn)的最大荷載。

4計(jì)算

   4.1劈裂抗拉強(qiáng)度按式（T0729-1)及式（T0729-2)計(jì)算。

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

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

上述式中:R_T1——未進(jìn)行凍融循環(huán)的第一組單個(gè)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa);

R_T2——經(jīng)受凍融循環(huán)的第二組單個(gè)試件的劈裂抗拉強(qiáng)度（MPa);

P_T1——第一組單個(gè)試件的試驗(yàn)荷載值（N);

P_T2——第二組單個(gè)試件的試驗(yàn)荷載值（N);

h₁——第一組每個(gè)試件的高度（mm);

h₂——第二組每個(gè)試件的高度（mm)。

4.2凍融劈裂抗拉強(qiáng)度比按式（T0729-3)計(jì)算。

           (T0729-3)

式中:TSR——凍融劈裂試驗(yàn)強(qiáng)度比（％);

——凍融循環(huán)后第二組有效試件劈裂抗拉強(qiáng)度平均值（MPa);

——未凍融循環(huán)的第一組有效試件劈裂抗拉強(qiáng)度平均值（MPa)。

5報(bào)告

5.1每個(gè)試驗(yàn)溫度下，一組試驗(yàn)的有效試件不得少于3個(gè)，取其平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)一組測定值中某個(gè)數(shù)據(jù)與平均值之差大于標(biāo)準(zhǔn)差的k倍時(shí)，該測定值應(yīng)予舍棄，并以其余測定值的平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)試件數(shù)目n為3、4、5、6時(shí)，值分別為1.15、1..46、1.67、1.82。

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。

條文說明

本方法名為凍融劈裂試驗(yàn)，其真正含義是檢驗(yàn)瀝青混合料的抗水損害能力，不過條件比一般的浸水更苛刻一些.它不同于抗凍性試驗(yàn)，用于評價(jià)抗凍性的凍融循環(huán)試驗(yàn)次數(shù)要多達(dá)數(shù)十次甚至數(shù)百次之多它雖然是凍融循環(huán)試驗(yàn),但由于是為了評價(jià)水穩(wěn)定性，所以對南方非冰凍地區(qū)也是適用的。

本方法是按照“八五”國家科技攻關(guān)專題“道路瀝青及瀝青混合料的路用性能”研究成果編寫的，實(shí)際上是由美國AASHTOT283Lottmen方法修正簡化而成（主要參考了1989年版）。為便于了解美國AASHTOT283—98瀝青混合料水損害評價(jià)方法（即凍融劈裂試驗(yàn)方法），茲將其試驗(yàn)方法概要介紹如下：

1. （1）每次制作最少6個(gè)試件，其中一半用于干燥條件的試驗(yàn)，另一半用于凍融條件的試驗(yàn)。采用馬歇爾試件的尺寸為少101.6mmx63.5mm,適用于集料的公稱最大粒徑不大于26.5mm的混合料。

2. （2）按規(guī)定的試驗(yàn)條件拌和瀝青混合料，將拌和均勾的試樣放在面積不小于48400?64500mm²(75~100in²)的盤子里，深度約25mm(1in)，在室溫下冷卻2h±0.5h;然后將混合料放入60℃烘箱里養(yǎng)生16h盤子應(yīng)被架起在通風(fēng)條件下，一盤最多放置3個(gè)試件的混合料，且事先稱好每個(gè)試件的量分開放置：

3. （3）養(yǎng)生以后，將混合料放入135℃烘箱中加熱2h，供壓實(shí)成型試件使用。

4. （4）采用馬歇爾擊實(shí)儀或搓揉試驗(yàn)機(jī)成型試件，必須使試件的空隙率為7%±0%或者是符合工程要求的一個(gè)期望的空隙率。為了達(dá)到此空隙率，可以通過調(diào)整馬歇爾擊實(shí)次數(shù)和搓揉次數(shù)得到。

5. （5）試件脫模后在室溫中放置72~96h。

6. （6）按規(guī)定方法測定混合料的最大理論密度，測量試件的高度和毛體積相對密度，計(jì)算試件的空隙率，空隙率不符合要求的試件作廢。

7. （7）將試件分成兩組。其中的一組作為干燥條件試驗(yàn)的試件，試件放在塑料袋中，在室溫條件下存放，直至劈裂試驗(yàn)前放入25℃水槽中保溫不少于2h_.

   另一組供凍融劈裂試驗(yàn)用的試件按以下步驟處理：

   將試件放入一真空容器中，試件底部離開容器底部有一定的間隙，向容器注入蒸餾水至試件以上不少于25mm,在短時(shí)間（5~10min)內(nèi)達(dá)到絕對壓力13~67kPa(3.8~19.8inHg)，再在短時(shí)間內(nèi)（5~l0min)撤去真空，取出試件，按T0166的方法計(jì)算毛體積相對密度，并計(jì)算飽水率，應(yīng)在55%~80%的范圍內(nèi)；如果飽水率小于55%或大于80%，應(yīng)調(diào)整抽真空的時(shí)間和真空度，使之符合要求。

   關(guān)于真空度的要求，美國一些規(guī)程的要求是不同的，AASHTO也一直在變化。1998年ASTM4867—96僅規(guī)定為達(dá)到飽和度55%-88%，未規(guī)定真空條件。AASHTO1985年T283—85規(guī)定67.7kPa(20inHg)，達(dá)到55%-80%飽和度。1998年T283—96規(guī)定絕對壓力13~67kPa(3.8~19.8inHg)，5~l0min，且規(guī)定達(dá)到55%-80%飽和度_。SHRPTP-34規(guī)定真空度為68kPa(510mmHg)，5min±0.2min,未規(guī)定飽和度。而在NAPA QIP119中介紹水損害的文章對比試驗(yàn)方法提到T283時(shí)，改進(jìn)Lottman規(guī)定為67.7kPa(20inHg),5~30min,飽和度55%~80%。ASTM D4867/D4867M-96則規(guī)定真空度為67.7kPa(20inHg)，5min，且達(dá)到55%~80%的飽和度（如飽和度不合適,可調(diào)整真空度）。

8. （8）將試件放入60℃±1℃水槽中24h±1h(原來幾版的T283及ASTM沒有這一步）。

9. （9）用塑料薄膜或塑料袋套住試件，向其中注入10mL水，封口。

10. （10）將塑料密封的試件放入-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，一浸入水中就盡快將塑料袋或薄膜去除。

12. （12）在浸泡24h后將試件移至25℃±0.5℃的水槽中，保持2h±1h。如果需要的話，可以向水槽中加冰塊，使調(diào)整室溫達(dá)到25℃的時(shí)間不超過15min。

13. （13）將在干燥條件下試驗(yàn)的試件同樣放入水槽中保溫2h，然后與經(jīng)上述步驟處理的試件同時(shí)進(jìn)行劈裂試驗(yàn)，試驗(yàn)的壓條寬度為12.7mm,測定劈裂抗拉強(qiáng)度，加載速率50mm/min,計(jì)算破壞強(qiáng)度比TSR₀

           (T0729-4)

    式中：TSR——劈裂抗拉強(qiáng)度比（％);

    S_T1、S_T2——分別為干燥條件試件和凍融條件試件的劈裂抗拉強(qiáng)度（kPa);

    S_T=2000xP/(πxTxD)

    P——最大荷載（N);

    t、D——試件的高度和直徑（mm)。

可見，AASHTOT283的方法同樣還在不斷修訂過程中，而且，它要求空隙率為7%是根據(jù)設(shè)計(jì)空隙率4%,考慮壓實(shí)度以后，相當(dāng)于鋪筑在路面上的混合料空隙率設(shè)定的：在我國，規(guī)范還不能做到要求所有的混合料設(shè)計(jì)空隙率為4%,對所有不同的設(shè)計(jì)空隙率的試件都采用7%的空隙率進(jìn)行水損害生能評價(jià)也不符合我國的實(shí)際情況_.正因?yàn)槿绱?，根?jù)我國配合比設(shè)計(jì)時(shí)擊實(shí)次數(shù)75次，水損害試驗(yàn)時(shí)采用擊實(shí)50次是符合我國具體情況的:事實(shí)上，有的路面設(shè)計(jì)空隙率本身可能達(dá)到7%,如果也采用7%空隙率的設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)反而不合適了。所以在現(xiàn)階段，以T283的方法代替本試驗(yàn)方法是不適宜的。另外，據(jù)一些單位試驗(yàn)研究，對設(shè)計(jì)空隙率接近4%的試件，采用T283的方法和本方法具有較好的相關(guān)性。對SMA或其他有關(guān)的混合料配合比設(shè)計(jì)，采用50次擊實(shí)次數(shù)的試件，施工時(shí)能達(dá)到的壓實(shí)度一般較高，施工時(shí)壓實(shí)功的大小并不因?yàn)樵嚰尚?5次或50次而有所區(qū)別，所以統(tǒng)一采用50次是適宜的:如在50次的基礎(chǔ)上再減少至35次或40次，試件的空隙率過大，進(jìn)行凍融劈裂試驗(yàn)會(huì)有困難。

為進(jìn)一步對美國AASHTOT283—98方法與我國凍融劈裂試驗(yàn)方法進(jìn)行比較，茲將其要點(diǎn)比較列于表T0729-1。

表T0729-1試驗(yàn)方法比較