T  0863—2024  無機結合料穩(wěn)定材料拉伸試驗方法

1  適用范圍

本方法適用于測定無機結合料穩(wěn)定材料的拉伸強度和拉伸模量。

2 儀器設備

2.1 材料試驗機：能施加直接拉伸荷載的加載設備，加載速率可有效控制在1mm/min 或0.01MPa/min。

2.2  加載板：可采用硬質鋼板或經處理過的高強度鋁板，直徑宜大于試件的直徑20mm以上，厚度應不小于20mm, 分別粘貼在試件的底部和頂部，用來將荷載從試驗機傳遞給試件。

2.3  數據測量及采集系統(tǒng)：采用計算機控制，能測量并記錄試件在整個拉伸試驗過程中所承受的軸向荷載和產生的軸向變形。位移傳感器量程應大于1mm,分辨率不大于0. 2μm,誤差不大于2.5 μm。

2.4  標準養(yǎng)護室或可控溫控濕的養(yǎng)護設備。

2.5     水槽：深度應大于試件高度50mm。

2.6     天平：量程4000g, 感量0.01g; 量程15kg, 感量0.1g。

2.7  機油。

2.8 球形支座。

2.9  游標卡尺。

2.10     試模：細粒材料、中粒材料，試模內徑100mm、壁厚10mm、高應滿足放入上下墊 片后余200mm; 粗粒材料，試模內徑150mm、壁厚10mm、高應滿足放入上下墊片后余300mm。

2.11  膠黏劑：改性丙烯酸酯膠黏劑或環(huán)氧膠。

3  試件制備和養(yǎng)護

3.1     按照本規(guī)程T0843  方法成型徑高比為1:2的圓柱形試件，試件尺寸為：細粒材料、 中粒材料，直徑×高度=φ100mm×200mm;粗粒材料，直徑×高度=φ150mm×300mm。

3.2 為保證試驗結果的可靠性和準確性，每組試件的數量要求為：對于無機結合料穩(wěn) 定細粒材料、中粒材料，應制備不少于9個試件；對于無機結合料穩(wěn)定粗粒材料，應制備不少于15個試件。

3.3    按照本規(guī)程T  0845標準養(yǎng)生方法進行養(yǎng)生，水泥穩(wěn)定類材料養(yǎng)生齡期為90d, 石 灰或粉煤灰穩(wěn)定類材料養(yǎng)生齡期180d。

3.4     正式試驗前1d, 將試件從標準養(yǎng)生室取出，測量試件尺寸。在試件中部和距上下 表面1/3試件高度的三個位置測定其直徑，每個位置量測2次，每測一次后，將試件旋轉 90°再測一次，然后計算6個直徑測量值的平均值和標準差，允許標準差為2.5mm, 不滿足 時應舍棄該試件。對直徑符合要求的試件，后續(xù)計算中直徑取6個直徑測量值的平均值，精確至0. 1mm。

3.5  圓柱體試件的兩個端面應用水泥凈漿抹平。如果有凈漿被鋼板粘去，則重新用凈 漿抹平，并重復上述步驟。一個端面整平后，放置4h以上，然后將另一端面同樣整平。整 平應使加載板放在試件頂面后，在任一方向都不會翹動。試件整平后放置8h 以上。

3.6    采用膠黏劑將加載板黏貼在試件的底部和頂部，飽水24h, 水面高出試件頂面約25mm。

4  試驗步驟

4.1     將飽水24h 的試件從水中取出，用布擦干后放置在材料試驗機上，將位移傳感器 安裝于試件側面中部，使其與試件端面垂直，沿圓周等間距安放3個(即每2個相距120°)。調節(jié)位移傳感器，使其測量范圍可測量試件中部的拉伸變形。

4.2     位移傳感器安裝。

4.2.1  方法一：采用如圖T 0863-1 所示的方法進行安裝。剛性環(huán)通過螺栓固定在 圓柱體試件側面，螺栓端部應為半球形。三個傳感器應固定在其中一個剛性環(huán)上。測點應位于試件側面中部三條偏移角度為120°的平行直線上，測點間距L 不應小于集料最大 粒徑的4倍。試件頂面距離測點端部不應小于15mm。

a)傳感器安裝正視圖                          b) 傳感器安裝俯視圖

圖 T 0863-1   傳感器安裝示意圖

1-試件；2-剛性環(huán)；3-螺栓；4-傳感器；5-可拆卸螺栓

4.2.2  方法二：在位于試件側面中部三條偏移角度為120°的平行直線上，沿豎直方向上、下各黏貼一個鋼帽，鋼帽間距L不應小于集料最大粒徑的4倍，在兩個鋼帽之間安裝位移傳感器。采用本方法時，應在正式試驗前1d, 黏貼鋼帽，飽水24h, 水面高出試件頂 面約25mm。

4.3  將材料試驗機與上加載板連接，調節(jié)位移傳感器并清零，施加試驗荷載，加載速率為 1mm/min 或0.01MPa/min, 直至試件破壞。

4.4  采用計算機記錄試件在整個拉伸試驗過程中所承受的軸向荷載和產生的軸向變形。

4.5  試件應變ε應取3個高精度位移傳感器測得試件變形量的平均值計算得到。試 驗過程中應記錄“荷載—應變”曲線，如圖T 0863-2所示。取0.3 倍最大荷載0.3Fr及 其 對應的應變計算拉伸模量，當“荷載—應變”曲線起點不在0點位置或曲線起始有輕微震蕩時，應修正曲線起點使(ε_0.3,0.3Ft)   點與修正后的(0,0)點連線在曲線上為直線。

圖T0863-2 “荷載—應變”曲線

5  計算

5.1  根據“荷載一應變”曲線得到拉伸試驗的最大荷載，按式(T    0863-1)計算拉伸 強度。

                                              (T  0863-1) 

   式中：R_t— 直接拉伸強度(MPa);

     F_t——最大荷載(N);      

     D——試件直徑(mm)。

5.2  根據“荷載—應變”曲線得到0.3倍最大荷載時應變，按式(T 0863-2)計算拉伸模量。

                    (T  0863-2)

式中：E_t——拉伸模量(MPa);

——原點修正后的ε_0.3,ε_0.3為加載達到0.3F, 時的試件縱向應變，ε_0.3=△l/L。

6 結果整理

6.1  拉伸強度保留至小數點后2位，拉伸模量用整數表示。

6.2  同一組試件試驗中，應采用3倍標準差方法剔除異常值，對于無機結合料穩(wěn)定細粒材料和中粒材料，異常值不超過2個，對于無機結合料穩(wěn)定粗粒材料，異常值不超過3 個，異常值數量超過上述規(guī)定的試驗重做。

6.3  對于無機結合料穩(wěn)定細粒材料和中粒材料，模量試驗結果的變異系數不超過 10%;對于無機結合料穩(wěn)定粗粒材料，模量試驗結果的變異系數不超過15%。如不能保證變異系數小于上述規(guī)定，則還應按允許誤差10%和90%概率重新計算增加試件數量， 并另做新試驗。

7  報 告

報告應包括以下內容：

(1)集料的顆粒組成；

(2)水泥的種類和強度等級，或石灰的有效鈣和氧化鎂含量；

(3)無機結合料類型及劑量；

(4)最佳含水率和最大干密度其確定方法；

(5)試件干密度或壓實度；

(6)吸水量以及測拉伸模量時的含水率；

(7)荷載加載模式；

(8)拉伸強度，保留兩位小數；直接拉伸模量，用整數表示；

(9)若干個試驗結果的最小值和最大值、平均值、標準差S 和變異系數C(%)和一定保證率下的代表值, 其中Z_a為標準正態(tài)分布表中隨保證率而變的系數。

條文說明

此前，國內研究無機結合料穩(wěn)定材料拉伸性能時，主要采用間接拉伸(劈裂)試驗和彎拉試驗，沒有直接拉伸試驗方法。由于直接拉伸的受力模式更為清晰，法國等歐洲國家 將拉伸強度和拉伸模量作為路面結構設計與材料性能評價的一個重要指標。本著積極吸收先進、成熟科技成果的原則，此次修訂參考法標 NF P 98-230-1 、NF P98-232-2 增補了本試驗方法。

受材料性質影響，無機結合料穩(wěn)定材料的抗壓強度大、拉伸強度小，這對于拉伸試驗  的加載速率、傳感器精度以及試驗操作等都提出了較高的要求。表××為不同水泥劑量下水泥穩(wěn)定紅土粒料90d 齡期的拉伸試驗、彎拉試驗、劈裂試驗、抗壓試驗的結果匯總。

從表T  0863-1 中可以看出，抗壓強度遠遠大于三種拉伸荷載模式下的拉伸強度。

圖T  0863-3   無機結合料穩(wěn)定材料拉伸試驗

表T 0863-1 水泥穩(wěn)定紅土粒料90d 齡期強度試驗結果

由于無機結合料穩(wěn)定材料的剛性大、變形能力弱，從試驗開始到試件拉斷過程中，試件的總變形量較小，故需要使用高精度的位移傳感器來量測試件變形，避免出現嚴重誤差。同時，應盡量采用較慢的加載速率，保證試件不發(fā)生脆斷。

經過對比發(fā)現,由于拉伸強度較小，采用位移控制模式得到的實測采集數據比荷載控制模式更為穩(wěn)定。因此，在具備條件時，應盡量采用位移控制模式加載。