弯曲蠕变劲度检测
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发布时间:2025-06-02 01:08:28 更新时间:2025-06-01 01:08:28
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作者:中科光析科学技术研究所检测中心
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弯曲蠕变劲度是评价材料,特别是沥青类材料在低温条件下抵抗变形能力的关键指标,尤其在道路工程中对于评估沥青混合料的低温抗裂性能至关重要。它表征了材料在恒定荷载(弯曲应力)作用下,其变形(应变)随时间发展的规律,以及在特定时间点的应力-应变比值(即劲度模量)。低温环境下,沥青材料会变得硬而脆,如果弯曲蠕变劲度过高,材料柔性不足,容易在温度应力和交通荷载作用下产生裂缝。因此,精确、标准化的弯曲蠕变劲度检测对于预测材料在实际服役条件下的低温性能、优化材料配比以及保障工程结构(如道路)的长期耐久性具有不可替代的意义。
弯曲蠕变劲度检测的核心项目主要包括:
1. 蠕变劲度模量 S(t):在指定的测试温度下,材料试件在承受恒定弯曲荷载作用到达特定时间点(通常为60秒)时,所测得的弯曲应力与弯曲应变的比值。单位通常为兆帕 (MPa)。该值直接反映材料在该时刻抵抗弯曲变形的能力。
2. 蠕变速率 m-value:在蠕变劲度曲线的对数坐标(log S(t) vs log t)中,从加载开始后某一时间段(通常为60秒)内曲线的斜率(负值)。m-value 表征了材料应力松弛能力的快慢,其绝对值越大(越接近0),表示材料应力松弛能力越强,低温抗裂性越好。
进行弯曲蠕变劲度检测的核心仪器是:
弯曲梁流变仪:这是专门为测定沥青类材料在低温下的弯曲蠕变性能而设计的精密设备。其主要组成部分包括:
1. 精密温控系统:通常采用恒温液浴槽(如乙醇或硅油槽),能够精确控制并保持测试所需的恒定低温(如-24℃, -18℃, -12℃等),温度控制精度通常要求达到±0.1℃。
2. 加载系统:包括精密的加载臂和力传感器。加载臂通过空气轴承或其他低摩擦方式支撑,能对试件施加恒定且精确的垂直荷载(通常为980±50 mN)。力传感器用于实时监测和反馈加载力。
3. 位移测量系统:通常采用线性可变差动变压器或激光位移传感器,精确测量试件跨中位置在荷载作用下的垂直变形(挠度),分辨率要求达到微米级(如±0.001 mm)。
4. 数据采集与控制系统:计算机系统控制测试过程(加载、保温时间)、实时采集荷载和位移数据,并自动计算蠕变劲度S(t)和蠕变速率m-value。
5. 试件支撑架:用于放置和固定标准尺寸的梁式试件。
弯曲蠕变劲度检测的标准流程(以沥青结合料为例)主要包括以下步骤:
1. 试件制备:将沥青样品加热成流动态后浇注到预热的矩形硅胶模具中(标准尺寸:长127±2 mm, 宽6.35±0.05 mm, 高12.7±0.05 mm)。在室温下冷却一段时间后,放入-5℃至0℃的水浴中快速冷却约5分钟,然后脱模。将脱模后的试件在测试温度下至少恒温45分钟(通常1小时以上)。
2. 设备准备:将温控浴槽调整并稳定至设定的测试温度(如PG等级要求的温度)。确保加载臂处于零点位置。
3. 试件安装:将恒温好的试件小心地从恒温装置中取出,迅速放置在BBR的试件支撑架上(两点支撑,跨距102 mm)。
4. 预加载与稳定:施加一个很小的预荷载(通常为35±10 mN或50 mN)以消除试件与支撑架之间的间隙,并保持此荷载5秒使试件稳定。
5. 蠕变加载:在0.5秒内将荷载平稳增加到目标恒定荷载(通常为980±50 mN)。
6. 数据采集:在加载瞬间(t=0)开始,连续、精确地记录荷载和试件跨中点的垂直位移(挠度)随时间的变化,持续至少240秒(标准报告点为加载后8, 15, 30, 60, 120, 240秒)。
7. 数据处理:通过专用软件或理论公式(基于梁的弯曲理论),利用记录的荷载、位移和时间数据,计算各时间点(特别是60秒)的弯曲蠕变劲度S(t)和蠕变速率m-value(通常计算0-60秒或30-60秒区间斜率)。
8. 结果判定:根据相关规范(如Superpave PG分级)对S(60s)和m(60s)值进行评定。
弯曲蠕变劲度检测遵循国际和国内广泛认可的标准规范,确保测试结果的可比性与可靠性。主要标准包括:
1. ASTM D6648 / AASHTO T 313:这是美国和北美地区最常用的标准方法,全称为《用弯曲梁流变仪测定沥青结合料弯曲蠕变劲度的标准试验方法》。该标准详细规定了测试设备、试件制备、试验步骤、数据处理和报告要求。
2. EN 14771:欧洲标准《沥青和沥青结合料 - 弯曲蠕变劲度的测定 - 弯曲梁法(BBR)》。其基本原理与ASTM/AASHTO标准类似,但在细节(如试件尺寸公差、预载值、报告时间点)上可能存在细微差异。
3. JTG E20 T 0627:中国的公路工程沥青及沥青混合料试验规程中,《沥青弯曲蠕变劲度试验(弯曲梁流变仪法)》等效采用了AASHTO T 313的基本要求。
核心判定指标(以Superpave PG分级为例): * 蠕变劲度 S(60s):要求不能大于300 MPa(PG 等级越高,要求测试温度越低)。若S(60s)过高,表明材料在低温下过脆。 * 蠕变速率 m(60s):要求不能小于0.300。若m值过小,表明材料应力松弛能力差,抗裂性不佳。
遵循这些标准化的检测项目、使用精密的弯曲梁流变仪、严格按照规定的检测方法操作,并依据权威的检测标准进行结果判定,是确保弯曲蠕变劲度数据准确有效、能够真实反映材料低温性能的基础。
证书编号:241520345370
证书编号:CNAS L22006
证书编号:ISO9001-2024001
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