18---沥青流变测试定义

Malvern旋转流变仪培训18如何定义沥青测试概述该章节主要介绍沥青的流变测试，包括以下内容Superpave沥青胶料测试基本实验简介动态剪切流变仪测试原理SHRP测试标准（DSR）Bohlin沥青测试标准程序简介CVOR-ADS硬件及软件操作步骤Bohlin软件数据界面1.Superpave沥青胶料测试基本实验简介1.1Superpave的诞生上世纪七八十年代，美国沥青路面出现了严重的早期破坏通过调查，绝大多数道路工作者直觉地认识到美国普遍应用的马歇尔设计方法难以满足交通现状的需要，因此有必要对沥青混合料设计方法作进一步的改进美国国会1987年批准建立公路战略研究计划(SHRP)，历时5年，耗资1亿5千万美元，于1993年形成了SHRP研究的最终成果---Superpave体系SuperiorPerformingAsphaltPavements——高性能沥青路面1.2Superpave主要内容SuperiorPerformingAsphaltPavements——高性能沥青路面规定沥青胶结料和矿物集料性质沥青混合料设计和分析路面性能包括采用新的胶结料物理特性试验的沥青胶结料规范、一系列集料实验和规范、一个热拌沥青混合料设计和分析体系以及集成体系各部分的计算机软件特点：其实验体系所采用的温度条件和老化条件更能体现路面实际情况1.3Superpave沥青胶料测试基本实验1.3.1采用Superpave之前的沥青测试方法100g100g100g100gpenetrationpenetration0sec0sec5sec5sec针入度实验针入度实验粘度测试粘度测试vacuumvacuumCapillaryTubecsCapillaryTubecs100100A9A9缺点：经验性较强25256060135135--1515稠度稠度((针入度或粘度针入度或粘度))硬硬软软针入度针入度粘度粘度粘度粘度AABBCC温度，温度，℃℃AsphaltsA=CPenGradeB=CViscGrad1.3.2Superpave胶料测试试验试验名目的动态剪切流变仪（DSR）测量高温和中温性能旋转粘度计（RV）测量高温性能弯曲梁流变仪（BBR）直接拉伸试验仪（DTT）测量低温性能薄膜烘箱（RTFO）压力老化容器（PAV）模拟硬化（耐久度特性）路面老化路面老化疲劳开裂疲劳开裂车辙车辙PAVPAV––老化老化RTFORTFO––老化老化无老化无老化施工施工[RV][RV][DSR][DSR]低温开裂低温开裂[BBR][BBR][DTT][DTT]测试仪器RVDSRDTTBBR2.动态剪切流变仪测试原理上板振荡上板振荡下板固定下板固定胶料样品胶料样品2.1DSR测试区域测试胶料的物理特性，包括：硬度,弹性和粘性施加应力tt测量相对形变g下板固定应变(相对形变程度)上板(振荡)d=相位角应力(单位面积上的作用力)DSR测试得到G*和sind应变,g=Fr/h应力,τ=2T/r3T=作用力矩沥青胶料样品r=样品半径F=角位移量h=样品厚度复数模量G*=τ/gDSR复数模量G*：抗形变能力相位角δ：粘弹性比例车辙因子：G*/sinδ沥青胶料劲度的高温粘性成分疲劳开裂因子：G*×sinδ沥青胶料劲度的低温弹性成分2.1DSR测试参数3.SHRP测试标准（DSR）PerformanceGradePG52PG58PG64-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-16-22-28-34-40Average7-dayMaximumPavementDesignTemperature,Ca525864MinimumPavementDesignTemperature,Ca-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-16-22-28-34-40OriginalBinderFlashPointTemp,T48:Minimum,C230Viscosity,ASTMD4402;bMaximum,3Pas(3000cP),TestTemp,C135DynamicShear,TP5:cG*/sin,Minimum,1.00kPaTestTemperature@10rad/s,C525864RollingThinFilmOven(T240)orThinFilmOven(T179)ResidueMassLoss,Maximum,%1.0DynamicShear,TP5:G*/sin,Min,2.20kPaTestTemp@10rad/sec,C525864PressureAgingVesselResidue(PP1)PAVAgingTemp,Cd90100100DynamicShear,TP5:G*sin,Maximum,5000kPaTestTemp@10rad/sec,C252219161310725221916132825221916PhysicalHardeningeReportCreepStiffness,TP1:fS,Maximum,300MPam-value,Minimum,0.300TestTemp,@60sec,C0-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-30-6-12-18-24-30DirectTension,TP3fFailureStrain,Minimum,1.0%TestTemp@1.0mm/min,C0-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-30-6-12-18-24-302.1粘性变形——车辙粘度，T316最大值，3Pas（3000cP）动态剪切，T315G*/sinδ，最小值，1.00kPa试验温度，@10rad/s，℃旋转薄膜烘箱（T240）质量损失，最大值，%动态剪切，T315G*/sinδ，最小值，2.20kPa试验温度，@10rad/s，℃强调车辙的规范要求胶料原样的车辙因子至少为1.00kPa，在烘箱中老化后至少为2.2kPa，小于以上数值，则胶料太软，不能抵抗永久形变，抗车辙性能较差2.2弹性形变——疲劳开裂PAV老化温度，℃动态剪切，T315G*×sinδ，最大值，5000kPa试验温度，@10rad/s，℃物理硬化蠕变劲度，T313……直接拉伸，T314……强调疲劳开裂规范要求胶料原样的疲劳（开裂）因子至多为5000kPa，大于该数值，则胶料太硬，容易发生疲劳断裂2.3沥青性能分级——PG根据不同老化条件（原始、RTFO、PAV老化）下的沥青在不同温度下的车辙、疲劳因子数值，对沥青等级进行区分，DSR为其中某些分级参数测试提供测试依据性能等级最高路面温度最低路面温度4.Bohlin沥青测试标准程序简介4.1测试程序概述根据AASHTO测试要求，制定沥青测试标准测试程序，对测试夹具、间距、温度、控温类型等参数进行规定，自动判定沥青是否符合等级要求或者对沥青进行分级××××binder：单点测试e.g.:G*/sinδ2.2kPaPassG*/sinδ2.2kPaFailed××××binderGrade：分级测试（多点测试）e.g.:64℃G*/sinδ2.2kPaPass进入下一个温度70℃G*/sinδ2.2kPaFailed停止RTFO等级区分试验e.g.:64℃G*/sinδ2.2kPaFailed进入下一个温度58℃G*/sinδ2.2kPaPass停止RTFO等级区分试验4.2测试程序目的及释义SHRP标准测试程序意义：1.OriginalBinder（原样沥青单点测试实验）用于检测64℃下，原样沥青的车辙因子是否符合标准（G*/sinδ1kPa即符合64℃标准）。2.OriginalBinderGrade（原样沥青等级区分实验）用于鉴定原样沥青的品质等级，首先在64℃测试材料的车辙因子，与1kPa比较，然后系统将自动进入下一温度（比上一温度高6℃或低6℃）进行测试，直至材料的等级得以确定。3.OriginalBinderLinearity（原样沥青线性区确定实验）用于检测64℃下，原样沥青的车辙因子对应线性区是否符合标准（线性区是否大于12%）。4.RTFOBinder（RTFO沥青单点测试实验）用于检测64℃下，RTFO老化沥青的车辙因子是否符合标准（G*/sinδ2.2kPa即符合64℃标准）。5.RTFOBinderGrade（RTFO沥青等级区分实验）用于鉴定RTFO老化沥青的品质等级，首先在64℃测试沥青的车辙因子，与2.2kPa比较，然后系统将自动进入下一温度（比上一温度高6℃或低6℃）进行测试，直至材料的等级得以确定6.PAVBinder（PAV老化沥青单点测试实验）用于检测25℃下，PAV老化公路沥青的车辙因子是否符合标准（G*×sinδ5MPa即符合25℃标准）。7.PAVBinderGrade（PAV老化沥青等级区分实验）用于鉴定PAV老化沥青的品质等级，首先在25℃测试材料的车辙因子，与5MPa比较，然后系统将自动进入下一温度（比上一温度低3℃或高3℃）进行测试，直至材料的等级得以确定。8.CannonStandard（Cannon标样标准测试）用于标样标准测试，该测试在58℃下进行，测得材料的复数粘度，并与参考值相比较，二者偏差在±10%以内，则表明仪器工作正常；5.CVOR-ADS硬件及软件操作步骤操作步骤概要5.1开机步骤5.2测试程序及夹具选择5.3实验步骤5.4数据分析及保存5.5实验结束5.6实验注意事项5.1开机步骤1.打开空压机电源，空压机开始工作，待空压机上压力表气压至少超过5bar后，接通压缩空气过滤器处空气阀门（将过滤器开关下扳即可）2.待过滤器气压稳定在约3bar后，再依次打开流体冷却泵（为白色PE塑料桶，将插头插入接线板即可）、JulaboF25水浴装置（共2个绿色开关，分别位于该装置的上下方）、流变仪主机（开关位于流变仪背部左下角）3.按流变仪面板上“▲”按钮，完成流变仪初始化，流变仪轴承系统将向下运动至一定位置停下，初始化结束后按“▲”按钮，流变仪轴承系统向上运动至最高处压缩空气过滤器流体冷却泵JulaboF25CVOR主机5.2测试程序选择1.打开电脑主机，启动操作软件（桌面上BohlinR6.50.5.7软件），直接登录进入软件；2.选择合适标准测试步骤（如有其他自定义测试步骤则需另外选择），点击上方“edit”进入参数设置步骤，根据软件右侧夹具显示栏选择合适夹具（PPDSR25-上下板直径为25mm或PPDSR8-上下板直径为8mm）5.3实验步骤1.按下JulaboF25水浴装置工作按钮（位于该装置上方控制面板上，右侧第一个，按下该钮后装置马达开始运转），此时打开调节水浴装置出水阀（位于装置上方背部），小心调节该阀门直至流变仪上ADS单元内有水面上下运动且不溢出位置；2.待软件上温度显示在设定温度的±0.5℃以内后，将水位限制罩（为白色四角塑料罩）套在上夹具上方的锁扣和插销之间，并用锁扣将上夹具锁紧；上下夹具系统，左侧为PPDSR25系统，右侧侧为PPDSR8系统夹具锁扣水位限制罩3.按下流变仪面板上ZERO按钮，流变仪系统对板间距校零，校零结束后，面板上GAP显示屏数值为“0000”，待“OK”指示灯亮后，按下面板“▲”按钮，抬至最高处或其他合适位置；4.预热好沥青样品（约130度下预热），分以下情形操作情形1：若采用PPDSR25，则将沥青倒在硅胶模中央，冷却1分钟后，将硅胶模置于上夹具下，沥青样品贴在上夹具表面，然后取下模具情形2：若采用PPDSR8，则可以直接用玻璃棒等工具，蘸上一滴沥青并置于夹具下表面5.点击软件上“start”按钮，夹具下压至某一间距处，刮样工具沿上下夹具外沿将多余样品刮去，刮样要尽量贴紧上下夹具，且不要带出样品。将水位限制罩插在下方ADS内插孔内，并继续调节进水阀，直至水将样品完全浸泡且不溢出ADS进样结束后，拔开插销，点击软件上确认按钮，仪