瀝青混合料旋轉壓實和剪切性能試驗機詳細介紹

一、產品簡介：

    TD737-1型瀝青混合料旋轉壓實和剪切性能（GTM）試驗機是滄州泰鼎恒業試驗儀器有限公司按照中華人民共和國交通部標準JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》中T0737-2011《瀝青混合料旋轉壓實和剪切性能試驗》規定的要求設計制造的。可以測定瀝青混合料試件的密度、抗剪強度、剪應力、抗壓模量、抗剪模量及旋轉壓實指數等。也可以采用GTM方法進行瀝青混合料的配合比設計或瀝青路面施工質量檢驗與控制。

    根據混合料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Z大公稱粒徑≤26.5mm、37.5mm和63mm的瀝青混合料。成型時一組試件的數量不得少于3個。

二、儀器配置

1、試驗主機：

    TD737-1型瀝青混合料旋轉壓實和剪切性能試驗機:由計算機自動控制，具有對瀝青混合料試件壓實成型、參數測定等功能。

2、技術參數：

2.1旋轉壓實速度： 0～30轉/分；

2.2垂直壓強：  0.2～1.25MPa；

2.3初始機器角：0.5～2°；

2.4上滾輪壓強：0～500 KPa ；

2.5控制溫度： 室溫～100℃ ；

3、主機配件：

3.1標定塊：標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其他配套設備

3.3.1TD701-10型瀝青混合料拌和機或TD701-20型瀝青混合料拌和機任選一臺；

3.3.2TD101-2A型鼓風干燥箱、TD101-4A型鼓風干燥箱各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型插入式溫度計一個：量程 0~300℃，分度值1℃；

3.3.5試樣托盤1個；

3.3.6TDWYL-1型萬用電爐1臺；

3.3.7拌和鏟一個；

3.3.8濾紙；

3.3.9TDMB-1型試驗室Z用秒表1個。

三、試驗準備

1、按照本試驗規程T 0702的方法確定制作瀝青混合料試件的拌和與壓實溫度

2、常溫瀝青混合料的拌和及壓實在常溫下進行。

3、按本規程T 0701的方法在拌和廠或施工現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。需要拌和時可倒入已加熱的室內瀝青混合料拌和機中適當拌和，時間不超過1min。不得在電爐或明火上加熱炒拌。

4、在試驗室人工配制瀝青混合料時，試件的制作按下列步驟進行：

4.1將各種規格的礦料置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、細集料，按每個試件設計級配要求稱其質量，在一金屬盤中混合均勻，礦粉單獨放人小盆里，然后置烘箱中加熱至瀝青拌和溫度以上約15℃備用。一般按單個試件備料（每個油石比平行試驗一般不少于3個試件）。

4.3將按本規程T 0601采取的瀝青試樣，用烘箱加熱至規定的瀝青混合料拌和溫度備用，但不得超過175℃。當不得已采用燃氣爐或電爐直接加熱進行脫水時,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、調試和設定設備參數:

5.1打開試驗機的電源開關、液壓柱油泵（或氣泵）開關、加熱套開關、控制計算機開關，并與試驗機連接。

5.2根據路面荷載情況及瀝青混合料所處的結構層位，確定混合料旋轉壓實過程中的垂直壓力ρdes。

5.3設置試驗機初始旋轉角θ0。對于油壓法宜為0.8°，采用氣壓法為2°。 也可以根據需要采用不同的初始旋轉角。

5.4標定高度傳感器。根據試模直徑的不同，選擇對應的金屬標定塊，標定高度傳感器。設計壓強不變時，一般不需要標定高度傳感器。

5.5設定試驗溫度，并進行加熱保溫。標準試驗溫度為60℃。根據需要也可采 用其他溫度，但應在報告中注明。

5.6選擇試驗的方式。GTM可以通過設定平衡狀態、轉數、試件高度及試件密度中的一種方式來控制試驗過程。平衡狀態是指GTM每旋轉50次瀝青混合料試件密度變化小于0.008g/cm3。試驗時宜選擇平衡狀態為試驗方式。

四、試驗步驟

1、按照本規程T 0702的要求拌制瀝青混合料。將拌和好的瀝青混合料，均勻稱取一個試件所需的混合料用量m(實際試件的用量需要根據混合料的類型確定）。成型試件的高度應達到試驗所需高度±2.5mm的要求。

2、從烘箱中取出預熱的試模、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，整平表面。

3、用盛試模的托盤將試模在試驗機的底座上放置好，操作試驗機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，確認試驗的垂直壓力、試驗溫度、試驗方式等，點擊控制程序開始按鈕，然后打開GTM旋轉開關，試驗機開始運轉，進行試驗。

5、試驗過程中，計算機將顯示不同旋轉壓實次數對應的瀝青混合料試件的密度、高度、輪壓、應變、溫度等的變化曲線，試件達到平衡狀態后GTM自動停機。

6、如果不進行動態模量試驗，設備將試驗曲線及試驗結果直接打印出來，試驗結束；如果需要，則進行動態模量試驗。打開試驗機旋轉開關，點擊相應控制程序按鈕，GTM試驗機開始自動測定試件動態模量，測試完畢后GTM自動停機。打印試驗結果。

4.7測定摩擦力

4.7.1 GTM試驗結束后，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，觀察測力計力值變化，記錄達到峰值的力值即為試件與試模間的摩擦力F。

4.8根據需要脫模后的試件可按照本規程相關試驗方法測定試件毛體積相對密度等參數。 

五、試驗結果

5.1按式(T 0737-1)計算不同旋轉壓實次數下的試件密度（體積法），取3位小數。

式中：——不同旋轉壓實次數下的試件密度（體積法）（g/cm3）；

       m——瀝青混合料試件質量（g）；

       hx——不同旋轉壓實次數下的試件高度（mm）；

       d——試模的直徑，為101.6mm或152.4mm。

5.2按式（T0737-2）或式（T0737-3）計算旋轉壓實指數(Gyratory Compactability In-de,簡稱GCI),取3位小數。

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

   Ρx30—-旋轉壓實30次時的試件密度（體積法）（g/cm3);

   Px60—-旋轉壓實60次時的試件密度（體積法）（g/cm3);

   hx30——旋轉壓實30次時的試件高度（mm); 

   Hx60——旋轉壓實60次時的試件高度（mm)。

5.3按式（T 0737-4)計算旋轉穩定指數（Gyratory Stability Index，簡稱GSI),取2位小數。

式中：GSI——旋轉穩定指數，Z大角應變θmax與Z小角應變θi的比值；

   θmax——旋轉壓實達到平衡狀態時的Z大角應變（即Z大旋轉角），可由試驗系統自動測定或根據圖T 0737-2不同旋轉次數下的旋轉角曲線圖中得到Z大角應變值，取2位小數（即旋轉角曲線中Z大寬度點處的對應角應變值；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——旋轉壓實過程中Z小角應變值（或Z小旋轉角），可由試驗系統自動測定或根據圖T0737-2不同旋轉次數下的旋轉角曲線圖中得到Z小角應變值，取2位小數（即旋轉角曲線中Z小寬度點處的角應變值;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)計算旋轉剪切強度SG，取2位小數。

式中SG——旋轉剪切強度（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——試件與試模側壁的摩擦力（N)。

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

式中：GSF——瀝青混合料抗剪強度因子，無量綱；

   τmax——瀝青混合料所處層位中Z大剪切應力（MPa)。

6、報告

6.1 GSI與GSF的結果處理:當一組測定值中某個測定值與平均值之差大于標準差的k倍時，該測定值應予舍棄，并以其余測定值的平均值作為試驗結果。當試件數目n為3、4、5、6時，1值分別為1.15、1.46、1.67、1.82。

6.2試驗結果應報告垂直設計強度、試驗溫度、試件密度、旋轉壓實指數GCI、旋轉穩定指數GSI、Z大角應變值θmaxZ小角應變值θi.、旋轉剪切強度SG、抗剪強度因子GSF等。