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JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法)

發(fā)布日期:
2025-12-09
摘要

T0739-2025 是《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG 3410-2025)中關(guān)于瀝青混合料疲勞性能測試的關(guān)鍵方法,采用四點彎曲法評估材料在重復(fù)荷載下的耐久性。測定瀝青混合料承受重復(fù)彎曲荷載時的疲勞次數(shù),確定其疲勞曲線,以及計算100萬次加載循環(huán)后的失效應(yīng)變。該方法廣泛應(yīng)用于公路工程領(lǐng)域,用于預(yù)測瀝青路面的長期性能,尤其在評估抗疲勞開裂能力方面至關(guān)重要。為路面設(shè)計提供依據(jù),提升路面耐久性,減少早期開裂風險。下面跟著小編一起來了解下T 0719-2025 瀝青混合料車轍試驗的一些新變化吧!

JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法)

JTG 3410-2025《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》 2025年6月13日發(fā)布,2025年10月1日實施。替代JTG E20-2011《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》。JTG 3410-2025適用于各等級公路工程中瀝青及瀝青混合料的試驗。修訂后的規(guī)程由35章構(gòu)成,主要內(nèi)容包括瀝青試驗和瀝青混合料試驗,共計130項試驗方法,其中增補47項,修改50項,刪除16項。此規(guī)程的頒布是公路工程行業(yè)的重要時程碑,作為質(zhì)量管控核心依據(jù),它適配新材料、新工藝需求,以“精準化、綠色化、國際化”推動行業(yè)從“規(guī)模增長”轉(zhuǎn)向“質(zhì)量躍升”,其實施意義重大!


T0739-2025 是《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG 3410-2025)中關(guān)于瀝青混合料疲勞性能測試的關(guān)鍵方法,采用四點彎曲法評估材料在重復(fù)荷載下的耐久性。測定瀝青混合料承受重復(fù)彎曲荷載時的疲勞次數(shù),確定其疲勞曲線,以及計算100萬次加載循環(huán)后的失效應(yīng)變。該方法廣泛應(yīng)用于公路工程領(lǐng)域,用于預(yù)測瀝青路面的長期性能,尤其在評估抗疲勞開裂能力方面至關(guān)重要。為路面設(shè)計提供依據(jù),提升路面耐久性,減少早期開裂風險。下面跟著小編一起來了解下T 0719-2025 瀝青混合料車轍試驗的一些新變化吧!


T0739-2025 瀝青混合料疲勞試驗(四點彎曲法)


1 目的與適用范圍

1.1 本方法適用于四點彎曲法測定瀝青混合料承受重復(fù)彎曲荷載的疲勞次數(shù)。

1.2 本方法也適用于確定瀝青混合料疲勞曲線,或100萬次疲勞次數(shù)相應(yīng)的失效應(yīng)變。

1.3 疲勞試驗的標準試驗溫度為20℃、頻率為10Hz,采用恒應(yīng)變控制的連續(xù)正弦加載模式。


2 儀具與材料

2.1 四點彎曲疲勞試驗機:能夠?qū)崿F(xiàn)圖T0739-1所示的四點彎曲加載,由加載裝置、采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集與控制裝置、環(huán)境箱等組成。

 JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法)

圖 T 0739-1   四點彎曲加載圖示

1-施加的荷載;2-響應(yīng)荷載;3-試件;4-試件夾;5-變形;6-回到原位置;7-自由旋轉(zhuǎn)和水平平移

2.1.1 加載裝置:氣動、液壓或電磁加載方式,能夠為疲勞試驗系統(tǒng)提供重復(fù)動力荷載,可根據(jù)試驗要求實現(xiàn)頻率 5~10Hz、不同振幅的重復(fù)正弦加載波形加載,能夠?qū)崿F(xiàn)恒應(yīng)變控制。加載過程中,試件在所有荷載和反作用點上以自由旋轉(zhuǎn)和水平平移的方式進行四點彎曲,并保證每次加載結(jié)束時,應(yīng)使試件回到原點(初始位置)。試件夾持系統(tǒng)采用三等分間距布設(shè)夾頭,相鄰夾頭中心間距一般為 0.119m,總跨距為 0.357m。各夾頭宜采用可調(diào)節(jié)加持力大小的小型電機進行夾持。

2.1.2 采集系統(tǒng):采集系統(tǒng)基本參數(shù)和技術(shù)要求見表T 0739-1。

表T 0739-1采集系統(tǒng)基本參數(shù)和技術(shù)要求   

項目量程分辨力精度
荷載0~5kN2N±5N
位移0~5mm2μm±5μm
頻率5~10Hz0.005Hz±0.01Hz
溫度-10~30℃0.25℃±0.5℃


2.1.3  數(shù)據(jù)采集與控制裝置:使用計算機控制每次加載,測量梁的位移,計算梁的應(yīng)變,調(diào)整施加荷載保證加載期間應(yīng)變恒定且與目標應(yīng)變一致。能夠?qū)崟r采集、記錄加載次 數(shù)、瞬息荷載大小、試件位移、zui大拉應(yīng)力、zui大拉應(yīng)變、相位角、勁度模量、耗散能及累計耗散能等參數(shù),數(shù)據(jù)采樣頻率不小于加載頻率的50倍。

2.1.4  環(huán)境箱:應(yīng)保持箱體內(nèi)試驗溫度分布均勻,控溫精度±0.5℃。同時應(yīng)能使加載裝置與外部數(shù)據(jù)采集等控制裝置順利連接,并具有足夠的內(nèi)部空間,容納加載裝置和 3 個或以上的試件。


2.2 標準塊:動態(tài)模量標稱值為 3~14GPa,相位角 >0°。

注:標準樣品應(yīng)由專業(yè)單位生產(chǎn)、專業(yè)單位定值,穩(wěn)定性試驗不少于2年,應(yīng)附相關(guān)定值證書。

2.3 溫控箱:用于試件空氣保溫,溫度范圍能滿足試驗要求,控溫精度 ±0.5℃。

2.4 游標卡尺:量程 0~200mm,精度 0.02mm。

2.5 溫度計:分度值 0.1℃。

2.6 其他:天平、秒表等。


3 四點彎曲疲勞試驗機檢驗

3.1 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)shou次使用或使用中每年或每測試 200 次,進行一次標定。采用標準塊進行標定,應(yīng)測試不同溫度、不同頻率,測定值與標準塊標稱值的動態(tài)模量相對誤差不超過 ±3%、相位角誤差不超過 1°。

3.2 環(huán)境箱shou次使用或使用中每年進行一次控溫精度標定。

3.3 檢查測量系統(tǒng),以確保荷載、變形數(shù)據(jù)采集通道之間沒有過大的相位偏移。

3.4 新試驗機或每使用24個月,應(yīng)檢查其疲勞次數(shù)一致性。

1)選擇不少于3臺試驗機,宜包括不同廠家或不同型號的設(shè)備。

2采用20號瀝青 HFM-16混合料,同一試驗室成型不少于 9 個試件。

3每臺試驗機隨機選用 3 個試件按本方法,測定 130μe、20℃、10Hz 條件下疲勞次數(shù) 。

4若一臺試驗機測定的 3 個試件的疲勞次數(shù)平均值與所有試驗機測定的總體平均值的相對偏差滿足 -50%~+100%,則檢驗通過。


4 試驗準備

4.1 試件準備

4.1.1 按本規(guī)程T 0703輪碾法成型寬 300mm×長400mm×厚75mm 大試件,切割成寬(63mm±6mm)×長(380mm±5mm)×高(50mm±6mm)  標準試件,測定試件尺寸、 毛體積密度和空隙率,實測空隙率與設(shè)計空隙率之差 ≤±1%。也可按本規(guī)程 T 0701方法切割成長(380mm±5mm)×寬(63mm±6mm)×高(50mm±6mm) 標準試件。

4.1.2 試件兩個相應(yīng)端面平行,相鄰兩個端面垂直,角度滿足 90°±2°。用游標卡尺測量試件的寬度和高度,分別測定 5 個位置,即試件的兩端 20mm 內(nèi)的點位、中央 10mm 內(nèi)的點位及距離中點各 90mm 的點位,精確至 0.01mm。取 5 個測量值的平均值作為試件尺寸,精確至 0.1mm。若寬度或者高度的 5 個測量值中的任何一個值與平均值相差大于 1.5mm,則該試件作廢。用游標卡尺測量試件的長度,分別測定 4 個位置。若長度的 4 個測量值中的任何一個值與平均值相差大于 2.5mm,則該試件作廢。

4.1.3 按本規(guī)程相關(guān)試驗方法測定試件的空隙率、VMA 和 VFA 等參數(shù),其空隙率與設(shè)計空隙率之差應(yīng) ≤±1%。

4.1.4 準備好的試件在不超過 20℃、相對濕度低于 80% 的室內(nèi)放置8h以上風干。或采用真空干燥儀烘干,先將試件用干毛巾等擦除表面水后,在室溫 23℃±5℃ 靜置不少于1h, 放入真空干燥儀,在低于 0.8kPa 的真空條件下干燥約 30min 至恒重。

4.1.5 若試件制備后2d內(nèi)不進行試驗,在 15℃ 以下環(huán)境下避光保存,存放時間不宜超過14d,且不可堆疊。存放期間,試件應(yīng)水平放置于表面平整的硬玻璃板(或瓷磚) 上,防止試件發(fā)生變形。


4.2 試件分組

4.2.1 一個試驗條件,即應(yīng)變水平、試驗溫度相同,一組試驗不少于 3 個有效試件。

4.2.2 當測定一個試驗溫度條件下的疲勞曲線時, 一組試驗不少于 9 個有效試件, 試件分為三組,每組 3 個,三組的尺寸和毛體積密度接近,其中平均毛體積密度差不大于  0.015g/cm3。

4.2.3 當測定一個試驗溫度條件下的 100 萬次失效應(yīng)變時,一組試驗不少于 6 個有效試件,試件分為兩組,每組 3 個,兩組的尺寸和毛體積密度接近,其中平均毛體積密度差不大于 0.015g/cm3。

4.2.4  如圖 T 0739-2 所示,宜在試件長度方向兩側(cè)中央中點稍微靠上位置,用環(huán)氧樹脂粘貼一個 M8 螺母。

JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法)

 圖 T 0739-2  試件長度方向兩側(cè)粘貼一個M8 螺母 (尺寸單位:mm)

5 方法與步驟

5.1 將試件、位移測量裝置置于已調(diào)溫至試驗溫度 ±0.5℃ 的環(huán)境箱中保溫。若試件數(shù)量過多,部分試件可在溫控箱中保溫,試驗前再放入環(huán)境箱繼續(xù)保溫。試件之間的距離應(yīng)不小于 10mm。空氣保溫 ≥6h 或恒溫一夜。同時在環(huán)境箱中放置相同尺寸已測試件,在其中部貼一個溫度傳感器,根據(jù)傳感器測定的內(nèi)部溫度判斷待測試件是否達到試驗溫度。

5.2 在試件達到目標溫度后,將試件滑入試驗機固定夾具中,調(diào)整相鄰夾頭中心間距為 0.119m,先固定外側(cè) 2 個夾具,然后固定內(nèi)側(cè) 2 個夾具。將螺栓擰入試件兩側(cè)涂有環(huán)氧樹脂的螺母中,將LVDT連接到試件上,固定LVDT傳感器,調(diào)整LVDT使其讀數(shù)接近于零。

5.3 啟動動態(tài)測試系統(tǒng),設(shè)置試件信息、試驗溫度、加載頻率、峰荷載等信息,啟動環(huán)境箱控溫至試驗溫度。采用恒應(yīng)變模式,標準試驗溫度為 20℃,加載頻率為 10Hz。應(yīng)變水平應(yīng)按下列原則確定:

(1)按照目標應(yīng)變設(shè)置,目標應(yīng)變?yōu)榉逯?峰值的一半。

2若確定疲勞曲線,則在 250~750με(勘誤調(diào)整為:100~400με) (一些瀝青混合料可能達到2000με(勘誤調(diào)整為1500με ) 選用不少于 3 個應(yīng)變水平,使試驗測定的疲勞次數(shù)約為 10000~1000000次。

3若確定 100 萬次疲勞失效應(yīng)變,則在 100~500με(勘誤調(diào)整為:100~375με) 選用不少于 2 個應(yīng)變水平,使試驗測定的疲勞次數(shù)約為 10 000~2 000 000次,且 100 萬次失效應(yīng)變應(yīng)介于選擇的應(yīng)變水平區(qū)間內(nèi)。

4若沒有明確的試驗條件,選用以上條件(3)。

5.4 當環(huán)境箱和試件內(nèi)部溫度再次達到試驗溫度,在目標試驗應(yīng)變水平下預(yù)加載 50 (或100)個周期,計算第 50(或100)個加載周期的試件勁度模量為初始的勁度模量。

5.5 確定好初始勁度模量后,試驗機重新計算周期數(shù)。應(yīng)在 50 個周期內(nèi)自動調(diào)整并穩(wěn)定到試驗所需要的目標應(yīng)變水平,進行重復(fù)加載試驗。采集、記錄瞬時的荷載、變形、加載次數(shù)、時間,一個周期采集不少于 50 個數(shù)據(jù)點。為了減少記錄的數(shù)據(jù)量,可適當降低采集加載周期的數(shù)據(jù),其中:0~10,全采集;10~100,每10個周期采集1次,每次采集前后 5 個周期取平均值;100~1000,每100個周期采集1次,每次采集前后 5,個周期取平均值;1000~10000,每250個周期采集1次,每次采集前后 5 個周期取平均值;10000~100000,每1000個周期采集1次,每次采集前后 5 個周期取平均值;大于100000,每 10000 個周期采集1次,每次采集前后 5 個周期取平均值。采集系統(tǒng)自動計算顯示應(yīng)力曲線、應(yīng)變曲線、勁度模量、能量比等數(shù)據(jù)。

5.6 當試件達到疲勞試驗終止條件時,自動停止加載。試驗終止條件為:

1能量比達到zui大、開始下降;

2試件出現(xiàn)開裂、較大的變形。

5.7 完成測試試驗后,移走已測試件,進行下一個試件的測試。


6 數(shù)據(jù)處理

6.1 按式(T 0739-1)計算zui大拉應(yīng)力,精確至0.1。

JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法)(T0739-1)

式中:

σt——zui大拉應(yīng)力,MPa;

L——梁跨距,即外端兩個夾具間距,一般為0.357m;

P——峰值荷載,N;

w——試件寬度,m;

h——試件高度,m。


6.2 按式(T 0739-2)計算zui大拉應(yīng)變,精確至0.1。

JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法)   (T 0739-2)

式中:

εt——zui大拉應(yīng)變,με;

δ——梁中心zui大應(yīng)變,m;

a——相鄰夾頭中心間距,a=L/3, 一般為 0.119m。


6.3 按式(T 0739-3)計算彎曲勁度模量,精確至0.1。

JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法) (T  0739-3)

式中:

S——彎曲勁度,MPa。


6.4 按式(T 0739-4)計算相位角,精確至0.1。

     φ=360ft                   (T 0739-4)

式中:

φ——相位角,°;

f——加載頻率,Hz;

t——應(yīng)變峰值滯后于應(yīng)力峰值的時間,s。


6.5 按式(T 0739-5)計算單個周期耗散能,精確至0.1。

 JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法)(T 0739-5)

式中:

ED——單個周期耗散能,J/m3。


6.6 按式(T 0739-6)計算累計耗散能,精確至0.1。

JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法) (T0739-6)

式中:

EcD——疲勞試驗過程中累計耗散能,J/m3;

EDi——第 i 次加載的單個周期耗散能,J/m3,  按式(T 0739-5)計算。


6.7  按式(T 0739-7)計算能量比,精確至0.1。

    ER?=S?×n                   (T 0739-7)

式中:

ER?——加載第 n 個周期時能量比,MPa;

S?——加載第 n 個周期時勁度模量,MPa;

n——加載第 n 個周期。


6.8 繪制能量比ER?-加載周期 n 曲線,采用六階多項式進行最小二乘法擬合,計算 ER? 最大值相應(yīng)的目標應(yīng)變水平的疲勞次數(shù),記為Nm。

6.9 當確定一個目標應(yīng)變的疲勞次數(shù)時,取一組試件的算術(shù)平均值作為試驗結(jié)果,疲勞次數(shù)精確至 1。

6.10 當確定疲勞曲線時,應(yīng)用各試件的實測值,繪制疲勞次數(shù)Nm-應(yīng)變ε,曲線,按式(T 0739-8)函數(shù)進行zui小二乘法擬合。

 JTG 3410-2025/T 0739 瀝青混合料疲勞試驗 (四點彎曲法) (T 0739-8)

式中 :

Nm——疲勞次數(shù) ;

k?、k?——擬合系數(shù),精確至 0.0001。

 6.11 當確定 100 萬次疲勞失效應(yīng)變時,按6.10確定疲勞曲線,按式(T 0739-8)計算 100 萬次相應(yīng)的應(yīng)變,即為疲勞失效應(yīng)變,精確至 1με 。


7 報告

7.1 試驗項目名稱和執(zhí)行標準。

7.2 瀝青混合料的瀝青含量、礦料級配、密度、空隙率及試件尺寸。

7.3 接樣日期、樣品描述。

7.4 試驗日期,儀器設(shè)備的名稱、型號及編號。

7.5 各試驗溫度、頻率、應(yīng)變水平、施加應(yīng)力水平、勁度模量、疲勞次數(shù)、k?、k? 和 100 萬次疲勞失效應(yīng)變。

7.6 其他需要說明的情況。


B210 獨立式氣動伺服四點彎曲小梁試驗系統(tǒng) (4PB)

棱柱體小梁四點彎曲試驗是 2011 年交通部行業(yè)標準《公路工程瀝青及瀝青混合料規(guī)程》增加的評價瀝青混合料疲勞性能和測量勁度模量的非常重要的試驗方法。該方法可以在DTS多功能動態(tài)試驗系統(tǒng)中進行,也可以使用單獨式系統(tǒng),搭配溫控環(huán)境箱進行試驗。尤其對于試驗任務(wù)量比較大的單位,因為疲勞試驗可能持續(xù)的時間比較長,幾小時到幾天、甚至幾周,所以配備一套單獨式的瀝青混合料疲勞試驗系統(tǒng)是非常有必要的。


意大利matest-澳大利亞Pavetest氣動伺服四點彎曲疲勞試驗機 (4PB) 是采用數(shù)字控制高性能伺服閥,提供高達60Hz的準確加載波形的氣動伺服試驗儀。四點彎曲疲勞試驗機可加載半正弦波和正弦波,受控應(yīng)變或受控正弦應(yīng)力控制模式,測試多種尺寸瀝青混合料小梁的彎曲勁度/模量。


產(chǎn)品特點

▍試樣通過伺服電機驅(qū)動滾珠絲杠牢固夾緊,可始終維持預(yù)定的夾緊力,保證測試過程中試樣在產(chǎn)生屈服變形時仍能被持續(xù)夾緊,夾緊力通過調(diào)節(jié)電機電流控制。

▍兩個夾緊開關(guān)在儀器前方,用于試樣梁的左右兩側(cè)和中間側(cè)夾緊點的夾緊和放松,四個試樣夾緊框可實現(xiàn)所有加載點和反力點的旋轉(zhuǎn)和橫向移動。

▍頂部夾緊塊的標志線,可幫助操作者在夾緊前橫向?qū)χ性嚇恿骸?/p>

▍氣動伺服系統(tǒng)使用底部氣動加載作動器,配備高性能氣動伺服閥,PID 閉環(huán)控制,運行中的自適應(yīng)控制,可始終維持測試所需的應(yīng)力/應(yīng)變。

▍薄型高性能不銹鋼圓形荷載傳感器,用于實時測量和控制荷載,主軸位移傳感器可實現(xiàn)中間加載框架的準確定位。

▍試樣表面位移傳感器(On-specimen LVDT)可按設(shè)定進行控制并測量試樣梁有效范圍內(nèi)的整體彎曲變形(而不是懸浮式的測量部分變形的方法),符合相關(guān)標準的要求。

▍基于 Windows 的 TestLab 軟件提供的用戶界面,簡單、效率高并符合有關(guān)國際標準。


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