【正文】 第三章 SHRP瀝青結(jié)合料及瀝青混合料測試技術 ? 1. 現(xiàn)行規(guī)范瀝青分類依據(jù)是瀝青的物理性能： ? 25℃ 的針入度（稠度）、 60℃ 和 135℃ 時粘度和15℃ 時的延伸率等。 ? 2. 現(xiàn)行規(guī)范的局限性： ? 1）測定三大指標的溫度范圍 （ 15～ 135℃ ）比實際路面瀝青 應用的溫度范圍窄。 ? 2）按現(xiàn)行規(guī)范，相同等級的 瀝青路用性能相差可能會很大。 ? 3）各地選用瀝青僅憑經(jīng)驗確定等級。 同一粘度級的三種瀝青的溫度 稠度變化圖 一 、現(xiàn)行結(jié)合料規(guī)范存在的問題 軟硬15 135℃6025針入度二 、 SHRP開發(fā)的指標與試驗 開發(fā)的指標應起到控制作用，使在當?shù)刈匀画h(huán)境條件下，在使用期限內(nèi)各種使用條件下，路面不致發(fā)生各種形式的破壞。 ? 1. 瀝青路面的破壞形式與原因 ? 1）疲勞開裂：老化后抗拉強度不夠； ? 2）低溫開裂：低溫抗拉強度不夠，孔隙率不當； ? 3）永久變形：高溫時抗剪強度不夠； ? 4）水損害：孔隙率不當、瀝青與礦料粘結(jié)能力差。 瀝青路面的主要破壞類型 疲勞開裂 溫度開裂 縱向開裂 國際平整度指數(shù) 車轍 水損害 車 轍 水損害 ? 2. 瀝青的使用階段與要求 ? 第一階段：瀝青的泵送與運輸 ? 要求： 135℃ 的粘度 ≯ 3Pa﹒ S— 旋轉(zhuǎn)粘度計 ? 第二階段：瀝青混合料拌和與攤鋪 ? 高溫下以薄膜形式包裹石料表面 ? 要求：薄膜烘箱老化質(zhì)量損失 ≯ 1％。 ? 第三階段：路面使用過程中瀝青的長期老化 ? 用瀝青在壓力老化箱中的老化來模擬 ? 要求： PAV后的抗破壞能力滿足要求（抗永久變形、疲勞開裂、低溫開裂及水損害） PG7610， PG7616， PG7622， PG7628， PG7634 PG8210， PG8216， PG8222， PG8228， PG8234 三、路用性能指標及結(jié)合料等級 1)安全性 — 用閃點＞ 230℃ 控制 。 2)泵送與操作 — 用最大粘度控制 ,要求 135℃ 時粘度＜ 3Pa?s。 3)過度老化 — 用瀝青質(zhì)量損失控制 ,要求 :質(zhì)量損失 ≯ %。 4)永久變形 — 用 G*/sin?控制 ,試驗溫度為高溫等級的溫度。 對未老化瀝青 ,要求 G*/sin?≥1KPa。對經(jīng) RFTO瀝青 ,要求G*/sin?≥。 G*越大 ,?越小 ,抗車轍能力越強 。 5)疲勞開裂 — 用 G*sin?控制 ,要求經(jīng) PAV瀝青 G*sin?≤5MPa 。 G*和 ?值越小 ,材料越具柔性 ,抗疲勞開裂的能力越強 。對 PG6410瀝青，試驗溫度為 (6410)/2加 4，即 (6410)/2+4=31℃ 。 6)低溫開裂 — 對蠕變勁度低于 300MPa的經(jīng) PAV老化的瀝青 ,其勁度隨時間的變化率 m≥(60s 加載后 ),對 300≤ S(t)≤600MPa ，且 m＞ ,要求直接拉伸的破壞應變 ≥ %。 試驗溫度為低溫等級加 10℃ ，如 PG6428，試驗溫度為 28+10＝ 18℃ 。 PG瀝青等級調(diào)整 1)結(jié)合料性能分級 — 高低溫各 7個等級 。 高溫等級 :46,52,58,64,70,76,82 低溫等級 :10,16,22,28,34,40,46 如 PG5834,指瀝青在 34～ 58℃ 溫度范圍內(nèi)物理性能滿足路用要求 。 高溫等級由動力剪切流變儀測定 ,低溫等級由彎曲梁流變儀或直接拉伸儀測 。 2)瀝青等級的選擇 — 高溫等級的溫度指距路表 20mm處的溫度 T20： T20=(Tair*++) 式中 :Tair* — 2030年內(nèi)連續(xù) 7天的平均高氣溫； Lat — 項目所在地區(qū)的緯度。 低溫等級的溫度則指路表面的溫度 Tsuf， Tsuf =+ 。 式中： Tair為 2030年內(nèi)某一天的最低溫度 。 據(jù)項目重要性選定設計溫度可靠度 ,即增減若干倍標準差。 ? 四、旋轉(zhuǎn)粘度試驗 ? 將圓柱形紡錘體浸入 135℃ 的瀝青試樣中，測定某一轉(zhuǎn)速時的扭矩來確定粘度。 ? 要求： 135℃ 粘度 ≯ 3 Pa﹒ S ，同時測 165℃ 、 175℃ 時粘度作粘 溫曲線以決定壓實與拌和溫度范圍。 1 0 0??初始質(zhì)量老化后質(zhì)量初始質(zhì)量? 五、旋轉(zhuǎn)薄膜烘箱老化試驗（ RTFOT） ? 將各裝有 35g結(jié)合料的 8個樣品瓶放入薄膜烘箱中，在 163℃ 條件下用 15轉(zhuǎn) /分的速度旋轉(zhuǎn)，同時用噴嘴吹入 4000ml/min的熱空氣使瀝青老化，旋轉(zhuǎn) 85分鐘后稱兩個試樣瓶的質(zhì)量，計算質(zhì)量損失率： ? 質(zhì)量損失率（ %） = 六、壓力老化箱（ PAV）試驗 將經(jīng)過 RTFOT試驗的試樣置于 PAV中，在 90℃ （ 100℃ 或 110℃ ）溫度下老化20小時后再作 DSR、 BBR。 七、動力剪切流變試驗（ DSR） ? 動態(tài)剪切流變儀（ Dynamic Shear Rheometer，簡稱 DSR）是研究粘彈性材料的基本試驗儀器。 由于美國戰(zhàn)略公路研究計劃（ SHRP）在瀝青結(jié)合料路用性能規(guī)范中首次采用 DSR 評價瀝青結(jié)合料的高溫性能與中溫疲勞性能，這一儀器及其關聯(lián)的研究方法在瀝青及瀝青混合料的研究中得到廣泛使用。 ? 動態(tài)剪切試驗方法在 SHRP B003及 AASHTO TP5中有詳細介紹，在 SHRP規(guī)范中要求對原樣瀝青、RTFOT后殘留瀝青及 RTFOT/PAV后殘留瀝青進行三次動態(tài)剪切試驗，分別反映高溫性能、疲勞性能，因此 是 SHRP瀝青新標準的精髓 。 SHRP采用的動態(tài)剪切流變儀（ DSR）如圖所示，它是屬于平板式的流變儀，兩塊 θ8或 θ25的平行板的間距 。瀝青試樣夾在平板之間，一塊板固定，一塊板圍繞著中心軸來回擺動， 完成一個周期。 DSR試驗過程中，擺動板連續(xù)不斷地擺動，速度為10rad/s約等于 ，圖中列出了試驗得出的正弦變化的剪應變及剪應力，其相位角是δ。 七、 動力剪切流變試驗（ DSR） ACABA ????? DSR可以是應力或應變控制。應力控制是扭矩相同，而實際的板轉(zhuǎn)動的弧度會略有不同；應變控制則是固定擺動的距離，而扭矩或應力將有所不同。瀝青試樣的剪應力 S、剪應變 D、復數(shù)勁度模量 G*及相位角 δ按下式計算： 式中， T為最大扭矩； r為擺動板半徑 4mm） 。 h為試樣高度（ 1mm或 2mm） 。θ為擺動板的旋轉(zhuǎn)角； Smax、 Smin、 Dmax、 Dmin為試樣承受的最大或最小剪應力、剪應變；△ t為滯后時間。 七、 動力剪切流變試驗（ DSR） 七、動力剪切流變試驗（ DSR） ? 試驗原理 ? 一般的動載實驗所施加的荷載通常 ? 都采用最簡單的正弦荷載，實驗方法可以有三種： ? 采用一個固定的振動頻率測定瀝青振動扭矩，稱為強制振動法； ? 荷載頻率在一個范圍內(nèi)變化，尋求發(fā)生最大位移時的共振頻率，稱為共振法； ? 實驗時給定初始荷載使試樣自由衰減的方法。 ? 由于強制振動法的測定方法比較簡單，同時也模擬了路面實際承受的反