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(yè)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(guī)程》中T0737-2011《瀝青混合料旋轉壓實和剪切性能試驗》規(guī)定的要求設計制造的?？梢詼y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(guī)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(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(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℃?zhèn)溆?。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(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(tài)、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(tài)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(tài)為試驗方式。

四、試驗步驟

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(tài)后GTM自動停機。

6、如果不進行動態(tài)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(tài)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(tài)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(guī)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(wěn)定指數（Gyratory Stability Index，簡稱GSI),取2位小數。

式中：GSI——旋轉穩(wěn)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(tài)時的Z大角應變（即Z大旋轉角），可由試驗系統(tǒng)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(tǒng)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(wěn)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。