沥青混合料冻融劈裂试验

论文THESIS110 China Highway近年来，我国高温多雨地区的新建高速公路沥青路面容易出现裂缝、坑槽、抗滑性能衰减较快等早期病害，对出行安全及行车舒适性造成了不利的影响，沥青混合料是造成早期病害最为显著的因素。

为了改善沥青混合料的路用性能，减少路面早期病害的发生，本文采用高温抗车辙试验、低温劈裂试验、冻融劈裂试验和表面构造深度试验，通过实验研究了掺加聚酯纤维和玄武岩纤维的AC-13C、SMA-13沥青混合料的高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗滑性，并分析了其作用机理，并对每种纤维的适用场合及特点进行了分析。

原材料技术指标及要求集料采用玄武岩，沥青为SBS 改性沥青，技术指标均满足相关规范及标准。

选用的SBS 改性沥青、玄武岩纤维及聚酯纤维材料的检测结果如表1、表2所示。

试验方案表3为AC-13C 和SMA-13两种常用级配，验证两种纤维对沥青混合料路用性能的改善效果。

两种纤维掺量纤维对沥青混合料性能影响试验分析文/广东冠粤路桥有限公司 刘志华均为0.2%，设置不掺加纤维沥青混合料的性能为对照组，共进行4组试验，每组试验进行5个平行试验，取平均值为最终结果。

鉴于混合料油石比相差较小，因此忽略油石比变化对沥青混合料路用性能的影响，每组试验的油石比如表4所示。

试验结果与分析高温稳定性能不同纤维种类、不同纤维掺量的沥青混合料的高温抗车辙性能试验结果如表5所示。

由表5可知，玄武岩纤维和聚酯纤维均可以有效提高两种混合料的动稳定度，与不添加纤维的混合料相比，添加玄武岩纤维后的AC-13C 和SMA-13混合料的动稳定度分别提高了43.7%和28.6%，掺加聚酯纤维后动稳定度分别提高了31.4%和11.9%，表明玄武岩纤维对沥青混合料高温性能的提升作用更加明显，且沥青玛蹄脂沥青混合料高温稳定性明显优于密级配沥青混合料。

玄武岩纤维与聚酯纤维均能提高沥青混合料的高温稳定性能，主要原因是由于纤维具有加筋作用，且可增强混合料内部抗拉作用，消耗或缓解部分行车荷载传递的应力。

不同温度下快速检测沥青混合料劈裂强度试验研究引言劈裂试验是对规定尺寸的圆柱体试件，通过一定宽度的圆弧形压条施加荷载，将试件劈裂直至破坏的试验。

劈裂试验适用于测定沥青混合料在规定温度和加载速率时劈裂破坏或处于弹性阶段时的力学性质，亦可供评价沥青混合料低温抗裂性能时使用。

故对于在建道路，探讨如何在现场试验室快速检测沥青混合料劈裂强度对控制沥青混合料的质量有着重要意义。

为了找到在不同的温度条件下测得的劈裂强度与标准条件下测得的劈裂强之间的换算关系，提高现场试验室检测沥青混合料劈裂强度的效率，本次基于室内试验，模拟现场在不同室内温度条件下直接测试沥青混合料劈裂强度并与试验规程中要求的试验条件下测定的劈裂强度进行对比分析。

1 试验原材料本次试验集料采用武山县鸳鸯镇邱家峡石料厂的石料（矿粉为甘肃高崖金城水泥有限公司生产的矿粉），沥青采用韩国SK90#A级道路石油沥青，混合料类型采用AC-13型沥青混合料。

本次所用原材料各项指标均符合JTG F40-2004《公路沥青路面施工技术规范》中相应技术要求。

2 试验过程本次试验按照《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》JTG E20-2011中T0702方法双面各击实75次制作马歇尔试件，每组试验5个试件，并按规范测定试件的高度、密度、空隙率等指标。

然后将其中一组试件放置于15±0.5℃的水浴中浸泡不少于1.5h，测其劈裂强度，将其余试件分为五组分别放置于12℃、15℃、18℃、21℃、24℃、27℃、30℃、33℃、36℃的空气中养生不少于6 h，然后测其劈裂强度。

3 数据分析3.1 沥青混合料劈裂强度值与温度关系将不同环境条件下测得的劈裂强度结果汇总于下表1，并根据试验结果绘制沥青混合料劈裂强度值与环境温度的曲线，见图1：(MPa)图1沥青混合料劈裂强度与温度曲线图结合表1和图1可以看出，水浴养生15℃劈裂强度值和空气中养生15℃劈裂强度值基本一致，说明在相同的温度下养生环境对沥青混合料劈裂强度值影响不大，可以忽略不计。

文件编号：ZY01-047-2008作业指导书（沥青混合料冻融劈裂试验）编写：日期：审核：日期：批准：日期：受控状态：持有者姓名：分发号：持有者部门：江苏省交通科学研究院股份有限公司目录1．主要设备及开展项目 (3)2．仪器设备操作规程 (3)3．检测工作程序及剩余样品处置 (5)4．试验操作过程 (5)5．数据处理规定 (12)6．测量不确定度报告 (13)7．原始记录表格 (16)1． 试验主要设备及开展项目表1 主要仪器设备表2 开展检测项目2．仪器设备操作规程2.1马歇尔电动击实仪马歇尔电动击实仪2.1.1接通电源，检查仪器设备是否完好2.1.2设定击实次数接通电源设定击实次数2.1.3 待温度达到击实温度后，立即进行马歇尔试件成型2.1.4试验完毕清理仪器，保持整洁2.2马歇尔稳定度仪马歇尔稳定度仪2.2.1接通电源2.2.2合适的压头，冻融劈裂选用小压头，T283选用大压头冻融劈裂选用小压头2.2.3安装好试件，按“启动”键，仪器开始自动试验，待试件破坏时试验自动停止启动键2.2.4取出破坏试件，记录试验数据2.2.5清理机器，保持仪器整洁3．检测工作程序及剩余样品处置委托送样：接样员判断样品是否接收→如可接收，接收样品并填写委托单→样品编号→样品区→下放通知单至主管处→主管根据计划下发通知单给试验员→试验员从待检样品区取样品→试验员进行试验检测（未进行完试验放入在检样品区）→试验检测完毕→填写仪器使用记录→对试验区卫生进行清理→剩余样品放入已检样品区按规定集中处理→由指定人员出具报告→报告审核、批准→报告盖章、发送。

4．试验操作过程4.1 试验准备4.1.1 设备检定期检查：试验前先检查马歇尔电动击实仪是否在检定有效期范围内。

如果在期限范围内，可进行试验；如果不在范围内，通知设备管理员进行设备检定。

有效性标识4.1.2 仪器设备准备(1) 检查马歇尔电动击实仪：①将击实锤卸下，称其重量，其质量应符合4536±9g的要求。

0引言随着我国高速公路的蓬勃发展，沥青路面作为主要的铺装形式得到大面积推广。

由于我国交通运输量不断增加，在环境因素和持续重交通荷载量的作用下，沥青路面往往过早出现松散脱粒、车辙、水损害、开裂等病害现象，而沥青混合料掺入纤维材料后可有效提升其各项性能、防止路面病害的发生，该结论已得到相关文献的证实［1-3］。

纤维材料主要应用于SMA 沥青混合料中，起到减少路面破坏、延长道路使用年限的作用。

目前，纤维材料在SMA 沥青混合料中应用较多的主要是木质素纤维和玄武岩纤维。

刘福军［4］对比分析玄武岩纤维、木质素纤维、聚酯纤维改善AC-16C 、SMA-13两种沥青混合料性能的效果，得出结论：玄武岩纤维改善沥青混合料性能方面优于木质素纤维和聚酯纤维。

对于聚合物化学纤维的研究，也有大量的结论可供参考［5］。

矿物纤维和聚合物化学纤维造价成本较高，木质素纤维大部分取自原木，生长周期慢，并且为积极响应国家退耕还林及绿色生态环境环保的政策，应尽量采用绿色环保材料。

我国具有丰富的竹资源［6］，竹纤维是一种天然环保的有机纤维，具有良好的强度、韧性［7］、较高的耐磨性和良好的染色性。

鉴于竹纤维SMA 沥青混合料路用性能的研究较少，本文以包括竹纤维在内的3种纤维对SMA-13沥青混合料综合性能的影响进行对比分析，优选纤维种类，为工程实践的选择提供参考依据。

1原材料及配合比1.1沥青本文采用SBS 改性沥青作为胶结料，沥青为国产品牌，相关技术指标见表1。

表1SBS 改性沥青技术指标项目指标针入度（25℃，100g ，5s ）/（0.1mm ）软化点（℃）5℃延度（cm ）135℃运动黏度/（Pa·s ）25℃弹性恢复（%）闪点（℃）溶解度（%）密度/（g/cm³）TFOT 加热试验后质量损失（%）针入度比（%）5℃延度（cm ）试验结果5169281.58326099.61.0300.26920规范要求40~60≥60≥20≤3≥75≥230≥99实测±1≥65≥151.2矿料采用的集料来自广西来宾市某石场，粗集料为辉绿岩、细集料为石灰石石屑，矿粉为磨细石灰石粉，性能均满足《公路沥青路面施工技术规范》（JTGF40—2004）的要求。

沥青混合料劈裂试验1 目的与适用范围1.1本方法适用于测定沥青混合料在规定温度和加载速率时劈裂破坏或处于弹性阶段时的力学性质，亦可供沥青路面结构设计选择沥青混合料力学设计参数及评价沥青混合料低温抗裂性能时使用。

试验温度与加载速率可由当地气候条件根据试验目的或有关规定选用，但试验温度不得高于30℃，如无特殊规定，宜采用试验温度15℃±0.5℃，加载速率为50mm/min。

当用于评价沥青混合料低温抗裂性能时，宜采用试验温度—10℃±0.5℃及加载速率1mm/min。

1.2本方法测定时采用沥青混合料的泊松比υ值，但计算的υ必须在0.2—0.5范围内。

劈裂试验使用的泊松比υ表一1.3 本方法采用的圆柱体试件应符合下列要求1.3.1 最大粒径不超过26.5mm（圆孔筛30mm）时，用马歇尔标准击实法成型的直径为φ101.6mm±0.25mm试件，高为63.5mm±1.3mm。

1.3.2 从轮碾机成型的板块试件或从道路现场钻取直径φ100mm±2mm或φ150mm±2.5mm,高为40mm±5mm的圆柱体试件。

2仪具与材料2.1 试验机：能保持规定的加载速率及试验温度的材料试验机，当采用50mm/min的加载速率时，也可采用具有相当传感器的自动马歇尔试验仪代替。

但均必须配置有荷载及试件变形的测定记录装置。

荷载由传感器测定，应满足最大测定荷载不超过其量程的80%且不小于其量程的20%的要求，一般宜采用40RN或60RN传感器，测定精密度为10N。

2.2 位移传感器厅采用LVDT或电测百分表：水平变形宜用非接触式位移传感器测定，其量程应大于预计最大变形的1.2倍，通常不小于5mm，测定垂直变形精密度不低于0.01mm，测定水平变形的精密度不低于0.005mm。

2.3 数据采集系统或X-Y记录仪：能自动采集传感器及位移计的电测信号，在数据采集系统中储存或在Z、Y记录仪上绘制荷载与跨中挠度曲线。

冻融劈裂试验操作方法冻融劈裂试验是一种用于评估材料在冻融循环作用下的抗裂性能的试验方法。

该方法通过模拟材料在冰冻和融化过程中由于温度变化所引起的应力，来评估材料的耐寒性和抗裂性能。

下面我将介绍该试验的详细操作方法。

1.试样准备：首先，需要准备试样。

试样可以是任何形状和尺寸的材料，例如混凝土、岩石和土壤等。

根据试验要求，选择适当的试样尺寸和数量。

2.试样浸水：将试样完全浸入水中，浸水时间根据试验要求决定。

浸水的目的是使试样饱和，以保证试验过程中水分的均匀分布。

3.试样冻结：将饱和的试样放置在低温环境中进行冻结。

冻结过程应缓慢进行，以避免试样受到额外的应力。

不同试验要求的冻结温度和冻结时间可以有所不同。

4.试样融化：将冻结的试样取出并置于室温环境中进行融化。

融化过程应缓慢进行，以模拟真实的自然环境中的温度变化过程。

融化时间根据试验要求决定。

5.劈裂测试：在试样融化完全后，将试样放置在劈裂试验机上进行劈裂测试。

劈裂试验机通常包括两个劈裂夹具，试样被夹持在两个夹具之间。

通过施加垂直于试样长度方向的力，观察试样是否发生劈裂。

6.数据记录：在劈裂测试的过程中，应记录每次施加的力和试样的裂纹情况。

通过记录数据，可以分析和评估材料在冻融循环作用下的抗裂性能。

7.数据分析：根据试验结果，可以通过比较不同试样的裂纹长度和裂纹数量来评估材料的抗裂性能。

还可以计算劈裂强度和劈裂韧性等指标，以进一步评估材料的性能。

需要注意的是，冻融劈裂试验应该在合适的实验条件下进行，以确保结果的准确性和可靠性。

此外，为了更好地模拟真实环境中的冻融循环作用，试验过程中应注意控制试样的冻结和融化速率，并避免试样受到额外的应力。

总结起来，冻融劈裂试验是评估材料在冻融循环作用下的抗裂性能的一种重要试验方法。

通过合理的操作方法和数据分析，可以得出关于材料性能的有价值的结论，为工程设计和材料选择提供指导。

沥青混凝土劈裂试验
当然，咱们通俗点讲沥青混凝土劈裂试验是怎么一回事儿：
想象一下，你得看看铺路用的那种黑乎乎的柏油混合石头的东西（也就是沥青混凝土）到底结不结实，特别是不是容易被拉开。

这时候，咱们就会做一个叫做“劈裂试验”的小测验。

先做几个小圆柱：就像做蛋糕一样，我们把热乎乎的沥青和石子混合好，然后压成一个个圆柱形的小块块，这些小块块的大小和形状都是有讲究的，得按规矩来。

让它们泡个澡：为了让这些小块块的性质稳定下来，我们会把它们放在一个温水池里泡一泡，就像是给它们做个SPA，泡的时间和温度也是有规定的。

摆好姿势准备测：泡好澡的小块块被拿出来放到一个专门的机器上，两边用夹子夹住，就像是给人做拔河比赛准备一样，要摆得正正的。

慢慢加力看它裂不裂：接着，机器开始慢慢地给这些小块块加力，就像是两边有人在轻轻拉扯，看它什么时候会“啪”地一声裂开。

这个过程我们会记下用了多大的力气才裂开的。

算算它有多能扛：裂开那一刻用的力气，我们就用来算出这个材料能承受多大的拉力，就像是给它的耐力打个分。

得出结论告诉别人：最后，我们会根据这个分数判断这个沥青混凝土合不合格，能不能经得住路上车来车往的考验，然后把这些结果写成报告，告诉大家。

这就是沥青混凝土劈裂试验的大致过程，简单来说，就是通过模拟它在受力时的表现，来看它结实不结实。