瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和剪切性能試驗(yàn)機(jī)詳細(xì)介紹

一、產(chǎn)品簡介：

    TD737-1型瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和剪切性能（GTM）試驗(yàn)機(jī)是滄州泰鼎恒業(yè)試驗(yàn)儀器有限公司按照中華人民共和國交通部標(biāo)準(zhǔn)JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》中T0737-2011《瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和剪切性能試驗(yàn)》規(guī)定的要求設(shè)計(jì)制造的?？梢詼y定瀝青混合料試件的密度、抗剪強(qiáng)度、剪應(yīng)力、抗壓模量、抗剪模量及旋轉(zhuǎn)壓實(shí)指數(shù)等。也可以采用GTM方法進(jìn)行瀝青混合料的配合比設(shè)計(jì)或?yàn)r青路面施工質(zhì)量檢驗(yàn)與控制。

    根據(jù)混合料Z大粒徑選擇不同的試模尺寸，一般直徑為101.6mm、152.4mm、203.2mm三種，分別對應(yīng)Z大公稱粒徑≤26.5mm、37.5mm和63mm的瀝青混合料。成型時(shí)一組試件的數(shù)量不得少于3個(gè)。

二、儀器配置

1、試驗(yàn)主機(jī)：

    TD737-1型瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和剪切性能試驗(yàn)機(jī):由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，具有對瀝青混合料試件壓實(shí)成型、參數(shù)測定等功能。

2、技術(shù)參數(shù)：

2.1旋轉(zhuǎn)壓實(shí)速度： 0～30轉(zhuǎn)/分；

2.2垂直壓強(qiáng)：  0.2～1.25MPa；

2.3初始機(jī)器角：0.5～2°；

2.4上滾輪壓強(qiáng)：0～500 KPa ；

2.5控制溫度： 室溫～100℃ ；

3、主機(jī)配件：

3.1標(biāo)定塊：標(biāo)定高度傳感器用的恒高度金屬塊，有12.7mm、101.6mm、152.4mm、203.2mm四種。

3.2試模：由高碳鋼或工具鋼制成，根據(jù)瀝青混合料Z大粒徑選擇不同直徑的試模。 一般瀝青混合料宜選擇101.6mm和152.4mm兩種直徑的試模，成型高度一般控制在高徑比接近1:1。

3.3其他配套設(shè)備

3.3.1TD701-10型瀝青混合料拌和機(jī)或TD701-20型瀝青混合料拌和機(jī)任選一臺；

3.3.2TD101-2A型鼓風(fēng)干燥箱、TD101-4A型鼓風(fēng)干燥箱各1臺；

3.3.315Kg/5g電子天平1臺；1Kg/0.1g電子天平1臺；

3.3.4TDWCR-300型插入式溫度計(jì)一個(gè)：量程 0~300℃，分度值1℃；

3.3.5試樣托盤1個(gè)；

3.3.6TDWYL-1型萬用電爐1臺；

3.3.7拌和鏟一個(gè)；

3.3.8濾紙；

3.3.9TDMB-1型試驗(yàn)室Z用秒表1個(gè)。

三、試驗(yàn)準(zhǔn)備

1、按照本試驗(yàn)規(guī)程T 0702的方法確定制作瀝青混合料試件的拌和與壓實(shí)溫度

2、常溫瀝青混合料的拌和及壓實(shí)在常溫下進(jìn)行。

3、按本規(guī)程T 0701的方法在拌和廠或施工現(xiàn)場采取代表性的瀝青混合料，如混合料溫度符合要求，可直接用于成型。需要拌和時(shí)可倒入已加熱的室內(nèi)瀝青混合料拌和機(jī)中適當(dāng)拌和，時(shí)間不超過1min。不得在電爐或明火上加熱炒拌。

4、在試驗(yàn)室人工配制瀝青混合料時(shí)，試件的制作按下列步驟進(jìn)行：

4.1將各種規(guī)格的礦料置105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重（一般不少于4~6h) 。

4.2將烘干分級的粗、細(xì)集料，按每個(gè)試件設(shè)計(jì)級配要求稱其質(zhì)量，在一金屬盤中混合均勻，礦粉單獨(dú)放人小盆里，然后置烘箱中加熱至瀝青拌和溫度以上約15℃?zhèn)溆?。一般按單個(gè)試件備料（每個(gè)油石比平行試驗(yàn)一般不少于3個(gè)試件）。

4.3將按本規(guī)程T 0601采取的瀝青試樣，用烘箱加熱至規(guī)定的瀝青混合料拌和溫度備用，但不得超過175℃。當(dāng)不得已采用燃?xì)鉅t或電爐直接加熱進(jìn)行脫水時(shí),B須使用石棉墊隔開。

4.4用蘸有少許黃油的棉紗擦凈試模、下壓盤等置60℃左右烘箱中加熱保溫備用。常溫瀝青混合料用試模不加熱。

5、調(diào)試和設(shè)定設(shè)備參數(shù):

5.1打開試驗(yàn)機(jī)的電源開關(guān)、液壓柱油泵（或氣泵）開關(guān)、加熱套開關(guān)、控制計(jì)算機(jī)開關(guān)，并與試驗(yàn)機(jī)連接。

5.2根據(jù)路面荷載情況及瀝青混合料所處的結(jié)構(gòu)層位，確定混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)過程中的垂直壓力ρdes。

5.3設(shè)置試驗(yàn)機(jī)初始旋轉(zhuǎn)角θ0。對于油壓法宜為0.8°，采用氣壓法為2°。 也可以根據(jù)需要采用不同的初始旋轉(zhuǎn)角。

5.4標(biāo)定高度傳感器。根據(jù)試模直徑的不同，選擇對應(yīng)的金屬標(biāo)定塊，標(biāo)定高度傳感器。設(shè)計(jì)壓強(qiáng)不變時(shí)，一般不需要標(biāo)定高度傳感器。

5.5設(shè)定試驗(yàn)溫度，并進(jìn)行加熱保溫。標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)溫度為60℃。根據(jù)需要也可采 用其他溫度，但應(yīng)在報(bào)告中注明。

5.6選擇試驗(yàn)的方式。GTM可以通過設(shè)定平衡狀態(tài)、轉(zhuǎn)數(shù)、試件高度及試件密度中的一種方式來控制試驗(yàn)過程。平衡狀態(tài)是指GTM每旋轉(zhuǎn)50次瀝青混合料試件密度變化小于0.008g/cm3。試驗(yàn)時(shí)宜選擇平衡狀態(tài)為試驗(yàn)方式。

四、試驗(yàn)步驟

1、按照本規(guī)程T 0702的要求拌制瀝青混合料。將拌和好的瀝青混合料，均勻稱取一個(gè)試件所需的混合料用量m(實(shí)際試件的用量需要根據(jù)混合料的類型確定）。成型試件的高度應(yīng)達(dá)到試驗(yàn)所需高度±2.5mm的要求。

2、從烘箱中取出預(yù)熱的試模、下壓盤,在下壓盤上墊一張圓形的吸油性小的紙片(與試模直徑相近），將瀝青混合料迅速倒入試模內(nèi)，整平表面。

3、用盛試模的托盤將試模在試驗(yàn)機(jī)的底座上放置好，操作試驗(yàn)機(jī)使壓頭與瀝青混合料接觸，然后上緊試模外套，緊固螺栓。

4、按照3.5的步驟與方法，確認(rèn)試驗(yàn)的垂直壓力、試驗(yàn)溫度、試驗(yàn)方式等，點(diǎn)擊控制程序開始按鈕，然后打開GTM旋轉(zhuǎn)開關(guān)，試驗(yàn)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)，進(jìn)行試驗(yàn)。

5、試驗(yàn)過程中，計(jì)算機(jī)將顯示不同旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)對應(yīng)的瀝青混合料試件的密度、高度、輪壓、應(yīng)變、溫度等的變化曲線，試件達(dá)到平衡狀態(tài)后GTM自動(dòng)停機(jī)。

6、如果不進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)，設(shè)備將試驗(yàn)曲線及試驗(yàn)結(jié)果直接打印出來，試驗(yàn)結(jié)束；如果需要，則進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)。打開試驗(yàn)機(jī)旋轉(zhuǎn)開關(guān)，點(diǎn)擊相應(yīng)控制程序按鈕，GTM試驗(yàn)機(jī)開始自動(dòng)測定試件動(dòng)態(tài)模量，測試完畢后GTM自動(dòng)停機(jī)。打印試驗(yàn)結(jié)果。

4.7測定摩擦力

4.7.1 GTM試驗(yàn)結(jié)束后，提升壓頭，卸下試模。

4.7.2將試模固定在摩擦力測試裝置上，將測力千斤頂置于試模底面，逐漸加力，觀察測力計(jì)力值變化，記錄達(dá)到峰值的力值即為試件與試模間的摩擦力F。

4.8根據(jù)需要脫模后的試件可按照本規(guī)程相關(guān)試驗(yàn)方法測定試件毛體積相對密度等參數(shù)。 

五、試驗(yàn)結(jié)果

5.1按式(T 0737-1)計(jì)算不同旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)下的試件密度（體積法），取3位小數(shù)。

式中：——不同旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)下的試件密度（體積法）（g/cm3）；

       m——瀝青混合料試件質(zhì)量（g）；

       hx——不同旋轉(zhuǎn)壓實(shí)次數(shù)下的試件高度（mm）；

       d——試模的直徑，為101.6mm或152.4mm。

5.2按式（T0737-2）或式（T0737-3）計(jì)算旋轉(zhuǎn)壓實(shí)指數(shù)(Gyratory Compactability In-de,簡稱GCI),取3位小數(shù)。

上述式中：GCI——旋轉(zhuǎn)壓實(shí)指數(shù)，旋轉(zhuǎn)壓實(shí)30次時(shí)的試件密度（或高度）與旋轉(zhuǎn)壓實(shí)60次時(shí)的試件密度（或高度）的比值，無量綱； 

   Ρx30—-旋轉(zhuǎn)壓實(shí)30次時(shí)的試件密度（體積法）（g/cm3);

   Px60—-旋轉(zhuǎn)壓實(shí)60次時(shí)的試件密度（體積法）（g/cm3);

   hx30——旋轉(zhuǎn)壓實(shí)30次時(shí)的試件高度（mm); 

   Hx60——旋轉(zhuǎn)壓實(shí)60次時(shí)的試件高度（mm)。

5.3按式（T 0737-4)計(jì)算旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定指數(shù)（Gyratory Stability Index，簡稱GSI),取2位小數(shù)。

式中：GSI——旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定指數(shù)，Z大角應(yīng)變θmax與Z小角應(yīng)變θi的比值；

   θmax——旋轉(zhuǎn)壓實(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的Z大角應(yīng)變（即Z大旋轉(zhuǎn)角），可由試驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)測定或根據(jù)圖T 0737-2不同旋轉(zhuǎn)次數(shù)下的旋轉(zhuǎn)角曲線圖中得到Z大角應(yīng)變值，取2位小數(shù)（即旋轉(zhuǎn)角曲線中Z大寬度點(diǎn)處的對應(yīng)角應(yīng)變值；圖 T 0737-2中，曲線Z大寬度處的寬度為17.0，則θmax = 17.0/10 = 1.70°);

  θi——旋轉(zhuǎn)壓實(shí)過程中Z小角應(yīng)變值（或Z小旋轉(zhuǎn)角），可由試驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)測定或根據(jù)圖T0737-2不同旋轉(zhuǎn)次數(shù)下的旋轉(zhuǎn)角曲線圖中得到Z小角應(yīng)變值，取2位小數(shù)（即旋轉(zhuǎn)角曲線中Z小寬度點(diǎn)處的角應(yīng)變值;圖T 0737-2中，曲線Z大寬度處的寬度為10.2，則θi=10.2/10=1.02。）。

5.4按式(T 0737-5)計(jì)算旋轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度SG，取2位小數(shù)。

式中SG——旋轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度（MPa);

    P——上滾軸的作用荷載(N);

    L——荷載P的力臂（mm);

    N——壓頭垂直作用在試件上的荷載（N);

A——試件的端面面積(mm2); 

h——試件高度（mm);

a——摩擦力F的力臂（即0.637R，R試模的半徑）（mm); 

b——荷載N的力臂（即htanθ0）（mm);

    F——試件與試模側(cè)壁的摩擦力（N)。

5.5 按式（T 0737-6)計(jì)算瀝青混合料抗剪強(qiáng)度因子（Gyratory Shear Factor ,簡稱 GSF)，取1位小數(shù)。

式中：GSF——瀝青混合料抗剪強(qiáng)度因子，無量綱；

   τmax——瀝青混合料所處層位中Z大剪切應(yīng)力（MPa)。

6、報(bào)告

6.1 GSI與GSF的結(jié)果處理:當(dāng)一組測定值中某個(gè)測定值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)，1值分別為1.15、1.46、1.67、1.82。

6.2試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)報(bào)告垂直設(shè)計(jì)強(qiáng)度、試驗(yàn)溫度、試件密度、旋轉(zhuǎn)壓實(shí)指數(shù)GCI、旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定指數(shù)GSI、Z大角應(yīng)變值θmaxZ小角應(yīng)變值θi.、旋轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度SG、抗剪強(qiáng)度因子GSF等。