瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和剪切性能試驗(yàn)儀說明書
一、產(chǎn)品簡(jiǎn)介：
TD737-1型瀝青混合料旋轉(zhuǎn)壓實(shí)和剪切性能試驗(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(guó)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(cè)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)混合料最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(duì)應(yīng)最大公稱粒徑≤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(duì)瀝青混合料試件壓實(shí)成型、參數(shù)測(cè)定等功能。儀器的主要部件如圖T 0737-1所示。
技術(shù)參數(shù)：
旋轉(zhuǎn)壓實(shí)速度： 0～30轉(zhuǎn)/分；
垂直壓強(qiáng)： 0.2～1.25MPa；
初始機(jī)器角：0.5～2°；
上滾輪壓強(qiáng)：0～500 KPa ；
控制溫度： 室溫～100℃ ；
2、主機(jī)配件：
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。
2）試模：由高碳鋼或工具鋼制成，根據(jù)瀝青混合料最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。
2.3其他配套設(shè)備
1）TD701-10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(tái)；
2）TD101-2A型鼓風(fēng)干燥箱、TD101-4A型鼓風(fēng)干燥箱各1臺(tái)；
3）15Kg/5g電子天平1臺(tái)；1Kg/0.1g電子天平1臺(tái)；
4）TDWCR-300型插入式溫度計(jì)一個(gè)：量程 0~300℃，分度值1℃；
5）試樣托盤1個(gè)；
6）TDWYL-1型萬用電爐1臺(tái)；
7）拌和鏟一個(gè)；
8）濾紙；
9）TDMB-1型試驗(yàn)室專用秒表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(chǎng)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(jí)的粗、細(xì)集料，按每個(gè)試件設(shè)計(jì)級(jí)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),必須使用石棉墊隔開。
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(duì)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(duì)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(duì)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(cè)定試件動(dòng)態(tài)模量，測(cè)試完畢后GTM自動(dòng)停機(jī)。打印試驗(yàn)結(jié)果。
4.7測(cè)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(cè)試裝置上，將測(cè)力千斤頂置于試模底面，逐漸加力，觀察測(cè)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(cè)定試件毛體積相對(duì)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(jiǎn)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(jiǎn)稱GSI),取2位小數(shù)。
式中：GSI——旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定指數(shù)，最大角應(yīng)變θmax與最小角應(yīng)變θi的比值；
θmax——旋轉(zhuǎn)壓實(shí)達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)的最大角應(yīng)變（即最大旋轉(zhuǎn)角），可由試驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)定或根據(jù)圖T 0737-2不同旋轉(zhuǎn)次數(shù)下的旋轉(zhuǎn)角曲線圖中得到最大角應(yīng)變值，取2位小數(shù)（即旋轉(zhuǎn)角曲線中最大寬度點(diǎn)處的對(duì)應(yīng)角應(yīng)變值；圖 T 0737-2中，曲線最大寬度處的寬度為17.0，則θmax = 17.0/10 = 1.70°);
θi——旋轉(zhuǎn)壓實(shí)過程中最小角應(yīng)變值（或最小旋轉(zhuǎn)角），可由試驗(yàn)系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)定或根據(jù)圖T0737-2不同旋轉(zhuǎn)次數(shù)下的旋轉(zhuǎn)角曲線圖中得到最小角應(yīng)變值，取2位小數(shù)（即旋轉(zhuǎn)角曲線中最小寬度點(diǎn)處的角應(yīng)變值;圖T 0737-2中，曲線最大寬度處的寬度為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(jiǎn)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最大剪切應(yīng)力（MPa)。
6報(bào)告
6.1 GSI與GSF的結(jié)果處理:當(dāng)一組測(cè)定值中某個(gè)測(cè)定值與平均值之差大于標(biāo)準(zhǔn)差的k倍時(shí)，該測(cè)定值應(yīng)予舍棄，并以其余測(cè)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、最大角應(yīng)變值θmax最小角應(yīng)變值θi.、旋轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度SG、抗剪強(qiáng)度因子GSF等。
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