新規(guī)范中將車型按照軸型分成7類，按照車輛類型分為11類（規(guī)范附錄A-交通荷載參數(shù)分析）。在三種設(shè)計(jì)水平中，水平一要求根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)交通量觀測(cè)資料統(tǒng)計(jì)設(shè)計(jì)方向不同車道上車輛的數(shù)量，確定車道系數(shù)。為了獲取車輛的軸型和軸載譜，我們需要在現(xiàn)場(chǎng)安裝傳感器來(lái)進(jìn)行實(shí)際測(cè)量。

我們通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)預(yù)埋的傳感器可以實(shí)現(xiàn)車輛計(jì)數(shù)、車型分類和軸型識(shí)別，典型的測(cè)量結(jié)果如圖1所示：當(dāng)車輛通過(guò)傳感器時(shí)，通過(guò)測(cè)量車輛通過(guò)兩條橫向線型傳感器的時(shí)間差，可以計(jì)算車速和軸距；同時(shí)，傳感器也將記錄車輛的荷載。整套系統(tǒng)的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)ASTM E1318-2017 Standard Specification for Highway Weigh-In-Motion（WIM） System with User Requirements and Test Methods的技術(shù)規(guī)格要求。

圖2 軟件數(shù)據(jù)顯示示例（按時(shí)間軸顯示車道-車輛類型-車速和軸重）

整套系統(tǒng)需要預(yù)埋在現(xiàn)場(chǎng)道路結(jié)構(gòu)內(nèi)部，并通過(guò)路邊的數(shù)據(jù)采集儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，可以選擇增加通訊模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送至辦公室的軟件中遠(yuǎn)程觀測(cè)，也可以在采集一段時(shí)間后，在現(xiàn)場(chǎng)采集儀中下載數(shù)據(jù)用于數(shù)據(jù)分析。所有的測(cè)量結(jié)果可以通過(guò)Excel的形式導(dǎo)出，以便于按照我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)車型進(jìn)行分類，并進(jìn)一步計(jì)算當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)：

與2006年版規(guī)范相比，在考慮環(huán)境條件對(duì)路面結(jié)構(gòu)性能的影響時(shí)，引入了溫度調(diào)整系數(shù)和等效溫度參數(shù)（溫度指標(biāo)可以通過(guò)規(guī)范的附錄可以查表進(jìn)行選取，或通過(guò)當(dāng)?shù)貧夂蛴^測(cè)站的數(shù)據(jù)確定當(dāng)?shù)氐膶?shí)際溫度）。同時(shí)考慮了濕度的影響，粒料層的回彈模量在結(jié)構(gòu)驗(yàn)算時(shí)應(yīng)采用粒料回彈模量乘以濕度調(diào)整系數(shù)后得到：E0=KSKηMR。新規(guī)范中該部分的要求實(shí)際上與JTG D30-2015公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定是一致的，濕度調(diào)整系數(shù)可以在JTG D30-2015的附錄D中查表獲取。

此部分涉及的參數(shù)并非強(qiáng)制試驗(yàn)獲取，如果需要進(jìn)行試驗(yàn)實(shí)測(cè)的，可以選用土水特征曲線壓力板儀實(shí)測(cè)路基土的土水特征曲線來(lái)測(cè)試土的飽和度；通過(guò)凍融循環(huán)或干濕循環(huán)試驗(yàn)來(lái)確定路基土模量折減系數(shù)Kη。

新規(guī)范中ZD的變化就是瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的變化，從以往的靜態(tài)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)閯?dòng)態(tài)參數(shù)，水平一（高速公路和一級(jí)公路的施工圖設(shè)計(jì)階段）要求必須通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)實(shí)測(cè)確定參數(shù)。水平二根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算獲取（部分指標(biāo)仍需試驗(yàn)），水平三可以查表獲得參數(shù)。這種新的要求對(duì)所有設(shè)計(jì)單位的試驗(yàn)檢測(cè)能力提出了特別高的要求。因?yàn)槲覀兊穆访娼Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法是通過(guò)輸入各結(jié)構(gòu)層模量和厚度來(lái)進(jìn)行計(jì)算的，我們接下來(lái)就按照材料的分類來(lái)分別介紹不同材料模量測(cè)試方法需要新增的試驗(yàn)設(shè)備和方法。

3.1 瀝青結(jié)合料類材料

在2006年版設(shè)計(jì)規(guī)范之前，我們使用的瀝青層設(shè)計(jì)參數(shù)是單軸壓縮回彈模量，但眾所周知，這種受力條件與實(shí)際交通狀況不符，同時(shí)未充分考慮溫度條件的影響。因此，新規(guī)范的一個(gè)核心變化就是使用單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量來(lái)作為設(shè)計(jì)參數(shù)。動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)是通過(guò)在瀝青混合料圓柱體試件頂端施加半正弦波動(dòng)態(tài)荷載，并測(cè)量試件中部的平均位移值來(lái)計(jì)算動(dòng)態(tài)模量。同時(shí)，該試驗(yàn)覆蓋了從低溫到高溫的多個(gè)溫度等級(jí)，通過(guò)測(cè)量不同溫度條件下的模量曲線并合成動(dòng)態(tài)模量主曲線來(lái)全面反映瀝青混合料在不同溫度條件下的動(dòng)力響應(yīng)性能。尤其是對(duì)于改性瀝青混合料來(lái)說(shuō)，不同的改性瀝青混合料，其動(dòng)態(tài)模量相差很大，宜通過(guò)多溫度多頻率掃描來(lái)實(shí)測(cè)其動(dòng)態(tài)模量范圍值。（有條件的單位還可以進(jìn)行帶圍壓的拉壓試驗(yàn)獲取動(dòng)態(tài)模量）

圖5 單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)的加載原理和主曲線計(jì)算

獲取動(dòng)態(tài)模量需要我們配備動(dòng)態(tài)伺服閉環(huán)控制能力的力學(xué)試驗(yàn)機(jī)，在此我們有兩種選擇：

除了儀器本身的差別外，在試驗(yàn)方法上，需要加以注意：動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)Z初開(kāi)發(fā)是基于2個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，其具體差別分析如下：

ZG和美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法的區(qū)別

*盡管這三種主要標(biāo)準(zhǔn)從實(shí)驗(yàn)的角度來(lái)看，要求有所差別，擬合動(dòng)態(tài)模量主曲線的方法有所不同，但從實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)卻沒(méi)有多大區(qū)別。所以，對(duì)于設(shè)計(jì)單位來(lái)講，無(wú)論是使用AMPT還是UTM，無(wú)論是依據(jù)哪個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試動(dòng)態(tài)模量都是沒(méi)有問(wèn)題的。

注：*此結(jié)論來(lái)自于新規(guī)范編寫組，摘自新規(guī)范宣貫文件。

完成瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)還有1個(gè)重要的前提條件是制備形狀規(guī)則，密度分布均勻的試件，從而在加載過(guò)程中可以使得試件可以均勻受力，得到理想的試驗(yàn)結(jié)果。為此，規(guī)范要求我們必須使用基于搓揉剪切成型原理的旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀來(lái)制作直徑150mm，高度170mm的圓柱體試件，經(jīng)過(guò)取芯得到直徑100mm，高度170mm的芯樣，再通過(guò)切割鋸切掉頂部和底部各10mm的薄片，ZZ得到直徑100mm，高度150mm的圓柱體芯樣進(jìn)行試驗(yàn)。該過(guò)程可以用圖8來(lái)進(jìn)行描述，圖8中的試驗(yàn)工具因此都是必備的。

圖8 動(dòng)態(tài)模量試件制作過(guò)程

注：之所以這樣進(jìn)行試件制作，是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的馬歇爾擊實(shí)法制作的圓柱體試件在不同高度的面空隙率變異性較大，也就造成了試件內(nèi)部的受力不均勻。華南理工大學(xué)曾經(jīng)用工業(yè)CT計(jì)算機(jī)斷層掃描儀為此進(jìn)行過(guò)驗(yàn)證，得到的結(jié)果如圖9所示。

圖9 擊實(shí)成型和旋轉(zhuǎn)搓揉成型試件的面空隙率-高度曲線

從圖9可以清晰的看到：馬歇爾試件（典型高度63.5mm）的面空隙率隨高度的變化曲線類似于拱形，中間段的面空隙率ZD，兩端ZG；旋轉(zhuǎn)壓實(shí)試件則是在30-105mm左右的中段面空隙率幾乎一致，所以我們?cè)谠囼?yàn)時(shí)，位移傳感器就是粘貼在試件的中段測(cè)量這部分的變形值并取平均值進(jìn)行計(jì)算。（AMPT的動(dòng)態(tài)模量規(guī)范要求的傳感器標(biāo)距就是70mm±2mm）

對(duì)于水平2的設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，則可以通過(guò)公式計(jì)算確定瀝青混合料的動(dòng)態(tài)壓縮模量，公式如下：

其中，G*為瀝青在60℃，10rad/s角速度下測(cè)量得到的動(dòng)態(tài)剪切復(fù)數(shù)模量（KPa），測(cè)試這個(gè)指標(biāo)，需要使用動(dòng)態(tài)剪切流變儀Dynamic Shear Rheometer（DSR）。對(duì)于各設(shè)計(jì)單位來(lái)講，動(dòng)態(tài)剪切流變儀除了可以獲取路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)以外，由于其強(qiáng)大的擴(kuò)展能力，以及適用于基質(zhì)瀝青、改性瀝青、環(huán)氧瀝青、橡膠瀝青、瀝青膠漿混合料，甚至水泥等材料的通用性測(cè)試能力，覆蓋從-40℃的低溫到+200℃的高溫的全部道路材料施工、運(yùn)營(yíng)溫度范圍的測(cè)試能力，同樣適用于我們進(jìn)行新材料研發(fā)，設(shè)計(jì)時(shí)的材料選擇，施工過(guò)程中質(zhì)量控制，再生養(yǎng)護(hù)過(guò)程中對(duì)舊瀝青和再生瀝青性能進(jìn)行評(píng)價(jià)等。可以說(shuō)是所有單位今后需要的，重要的試驗(yàn)工具之一。

圖10 DSR動(dòng)態(tài)剪切流變儀和測(cè)試原理

3.2 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的模量試驗(yàn)方法與舊規(guī)范的差別在于：材料變形的測(cè)量同樣從頂面法變?yōu)橹卸畏ǎ丛趫A柱體試件的周圍安裝3個(gè)呈120°角平均分布的LVDT位移傳感器測(cè)量中間段的變形值用于模量計(jì)算。這是因?yàn)轫斆娣y(cè)量試件高度的壓縮變形由于兩端斷面的摩阻約束影響，其正確性受到質(zhì)疑，國(guó)外的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中均已經(jīng)廢除這種方法，而采用中間段測(cè)量的方法，可以有效消除斷面摩阻印象，得到更能反映真實(shí)應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系的壓縮彈性模量。

該試驗(yàn)（新規(guī)范附錄D）可以通過(guò)量程不小于300kN的壓力試驗(yàn)機(jī)來(lái)完成，選型時(shí)應(yīng)確保：

1. 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有足夠的通道數(shù)量，可以實(shí)時(shí)記錄壓力值，3個(gè)位移傳感器的變形值（計(jì)算彈性模量），1個(gè)徑向位移傳感器的變形值（計(jì)算泊松比），即采集通道數(shù)量至少5個(gè)。

2. 壓力試驗(yàn)機(jī)的量程盡可能覆蓋新規(guī)范表5.4.5的彈性模量取值范圍，盡可能不小于500kN。

3. 具備固定試件表面粘貼位移傳感器的專用固定夾具。

圖11 壓力試驗(yàn)機(jī)及中段法位移測(cè)量工具

3.3 土基和粒料類材料

土基和粒料材料的回彈模量應(yīng)按照新規(guī)范附錄D重復(fù)加載三軸試驗(yàn)確定（或JTG D30-2015公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范的附錄A）。如果用戶已經(jīng)具有了UTM多功能路面材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)，可以通過(guò)在UTM上增加三軸室，配套的位移測(cè)量傳感器和夾具，以及空氣圍壓供應(yīng)裝置來(lái)完成這個(gè)試驗(yàn)。有條件的單位也可以直接使用專用的動(dòng)三軸試驗(yàn)儀來(lái)完成該試驗(yàn)。

與無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料測(cè)試回彈模量的要求不同，在測(cè)量土和粒料類材料的回彈模量時(shí)，傳感器外置式頂面法測(cè)量和內(nèi)置式傳感器安裝在試件表面的中段位移測(cè)量都被規(guī)范所允許。如果使用內(nèi)置式測(cè)量方法，需要三軸室底座帶有通道環(huán)，可以將傳感器導(dǎo)線引出三軸室連接數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。甚至三軸室側(cè)壁具有開(kāi)孔可以連接徑向位移測(cè)量傳感器。（規(guī)范無(wú)要求）

圖13 土和粒料類材料回彈模量試驗(yàn)的兩種變形測(cè)量方法

當(dāng)我們完成所有的設(shè)計(jì)參數(shù)試驗(yàn)并進(jìn)行試算和初步設(shè)計(jì)后，需要對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)驗(yàn)算判斷使用性能標(biāo)準(zhǔn)是否符合規(guī)范要求（圖14），并ZZ完成設(shè)計(jì)。在此階段，我們需要對(duì)如下的6個(gè)方面進(jìn)行性能驗(yàn)證并考慮其他材料性質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)，確保其滿足新規(guī)范的要求。具體說(shuō)明如下：

圖14 新規(guī)范結(jié)構(gòu)驗(yàn)算流程

4.1 瀝青混合料層疲勞開(kāi)裂驗(yàn)算

目前，國(guó)內(nèi)外關(guān)于瀝青混合料疲勞開(kāi)裂性能的試驗(yàn)方法有很多。美國(guó)NCHRP 09-57項(xiàng)目曾經(jīng)將一些主要的試驗(yàn)方法進(jìn)行了綜合比較，并與現(xiàn)場(chǎng)環(huán)道試驗(yàn)的試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行比較。感興趣的同仁可以查閱相關(guān)的論述；在眾多的疲勞試驗(yàn)方法中，我國(guó)的新規(guī)范選擇的是棱柱體四點(diǎn)小梁彎曲的試驗(yàn)方法，試驗(yàn)方法為JTG E20-T0739。該試驗(yàn)一般有兩種加載模式，通常認(rèn)為：應(yīng)變控制模式適用于較薄的瀝青混合料層，應(yīng)力控制模式適用于較厚的瀝青混合料層。不同的加載模式具有不同的疲勞性能模型，新規(guī)范在考慮模型與設(shè)計(jì)體系相協(xié)調(diào)、更廣泛適用性等因素下，增加了目標(biāo)可靠度指標(biāo)β和環(huán)境參數(shù)（溫度調(diào)整系數(shù)KT1和季節(jié)性凍土地區(qū)調(diào)整系數(shù)Ka），ZZ得到了模型方程：

疲勞開(kāi)裂壽命：

ZZ，我們?cè)隍?yàn)算時(shí)應(yīng)確保疲勞開(kāi)裂壽命大于使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)。否則，應(yīng)調(diào)整路面結(jié)構(gòu)方案，重新驗(yàn)算，直至滿足要求。

圖15 棱柱體四點(diǎn)小梁彎曲疲勞試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備和原理圖

在進(jìn)行設(shè)備選型時(shí)，考慮到疲勞試驗(yàn)周期較長(zhǎng)，有條件的情況下，應(yīng)配備專用的疲勞試驗(yàn)機(jī)來(lái)開(kāi)展疲勞試驗(yàn)。以便其他設(shè)備可以同時(shí)用于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)的測(cè)試。這里另外一個(gè)值得提醒的問(wèn)題是：與小梁三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)方法不同，小梁四點(diǎn)彎曲疲勞試驗(yàn)方法要求試件長(zhǎng)度為380mm，截面積50mm×63.5mm，這也就意味著我們常規(guī)的輪碾壓實(shí)儀無(wú)法制作小梁疲勞的試件。（常規(guī)輪碾壓實(shí)儀為制作車轍試驗(yàn)車轍板配套，成型試件尺寸為300×300mm），因此，用戶可以考慮采購(gòu)可以成型400×300mm試件的輪碾壓實(shí)儀或450mm×150mm棱柱體的剪切壓實(shí)儀。

圖16 輪碾壓實(shí)儀（左）和剪切壓實(shí)儀（中）和試件切割（右）

4.2 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層疲勞開(kāi)裂驗(yàn)算

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層的疲勞試驗(yàn)與瀝青混合料層的方法類似，都是使用三分點(diǎn)加載的四點(diǎn)梁彎曲疲勞試驗(yàn)方法，參考的規(guī)范是JTG E51-T0856標(biāo)準(zhǔn)。我們可以在UTM多功能路面材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)上完成這個(gè)試驗(yàn)，并同樣ZZ根據(jù)疲勞開(kāi)裂模型方程來(lái)確保疲勞開(kāi)裂壽命大于設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)設(shè)計(jì)車道的當(dāng)量設(shè)計(jì)軸載累計(jì)作用次數(shù)，否則，調(diào)整路面結(jié)構(gòu)組合或?qū)雍瘢匦买?yàn)算直至滿足需求。（這種試驗(yàn)夾具同時(shí)適用于測(cè)試彎拉強(qiáng)度）

疲勞開(kāi)裂壽命：

圖17 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定層材料四點(diǎn)疲勞彎曲試驗(yàn)夾具

4.3 瀝青混合料層變形量驗(yàn)算

國(guó)內(nèi)外關(guān)于瀝青混合料層變形評(píng)價(jià)試驗(yàn)的方法很多，例如馬歇爾試驗(yàn)方法，恒高度重復(fù)剪切試驗(yàn)（RSST-CH），靜態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)（流值時(shí)間），動(dòng)態(tài)蠕變?cè)囼?yàn)（流值次數(shù)），三軸試驗(yàn)，以及各種不同標(biāo)準(zhǔn)的車轍試驗(yàn)方法等。考慮到試驗(yàn)需要簡(jiǎn)單易用，與現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期觀測(cè)指標(biāo)相關(guān)性好以及設(shè)備易于推廣的前提，新規(guī)范仍然選用車轍試驗(yàn)動(dòng)穩(wěn)定度指標(biāo)作為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法?？紤]到這是大家Z熟悉的試驗(yàn)之一，在此不再贅述。

圖18 多功能漢堡車轍儀（滿足歐標(biāo)小輪-美標(biāo)漢堡-ZG動(dòng)穩(wěn)定度標(biāo)準(zhǔn)）

4.4 路基頂面豎向壓應(yīng)變驗(yàn)算

路基頂面的容許豎向壓應(yīng)變應(yīng)按以下公式計(jì)算：

而路基頂面豎向壓應(yīng)變應(yīng)按照以下公式計(jì)算：

其中：

路基頂面豎向壓應(yīng)變應(yīng)小于容許壓應(yīng)變值。否則，調(diào)整路面結(jié)構(gòu)組合或?qū)雍瘢匦买?yàn)算直至滿足需求。此驗(yàn)算環(huán)節(jié)無(wú)需試驗(yàn)。

4.4 瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算

新規(guī)范在編寫過(guò)程中，采用經(jīng)驗(yàn)法，對(duì)吉林和黑龍江省4條公路的14個(gè)路段進(jìn)行了瀝青混合料層的開(kāi)裂狀況調(diào)查，并對(duì)瀝青的性質(zhì)（勁度模量），路面結(jié)構(gòu)（瀝青混合料層厚度）和路基土類型進(jìn)行了測(cè)試。依據(jù)所取得的數(shù)據(jù)，提出了以下的低溫開(kāi)裂經(jīng)驗(yàn)預(yù)估模型：

瀝青面層低溫開(kāi)裂指數(shù)：

其中，St為在路面低溫設(shè)計(jì)溫度加10℃試驗(yàn)溫度條件下，表面層瀝青彎曲梁流變?cè)囼?yàn)加載180秒時(shí)的蠕變勁度（MPa），因此為了進(jìn)行瀝青面層的低溫開(kāi)裂指數(shù)驗(yàn)算，我們必須要增加低溫彎曲梁流變?cè)囼?yàn)，依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)JTG E20-T0627。

圖19 BBR彎曲梁流變儀和試驗(yàn)原理圖

4.6 防凍厚度驗(yàn)算

季節(jié)性凍土地區(qū)路基為中濕或潮濕狀態(tài)時(shí)，按公式Zmax=abcZd計(jì)算多年ZD凍深，其中的a，b，c系數(shù)均可通過(guò)查表法直接獲取，當(dāng)路面結(jié)構(gòu)層厚度小于規(guī)定的Z小防凍厚度時(shí)，應(yīng)增設(shè)防凍層，使其滿足Z小防凍厚度的要求。此驗(yàn)算環(huán)節(jié)無(wú)需試驗(yàn)。

4.7 其他材料的性能指標(biāo)要求

除了以上的驗(yàn)算要求外，還需要對(duì)瀝青混合料的性能進(jìn)行一些性能檢測(cè)，這些檢測(cè)方法主要有：

4.7.1 瀝青低溫性能指標(biāo)

對(duì)于季節(jié)性凍土地區(qū)高速公路和一級(jí)公路表面層瀝青低溫性能宜滿足下面的3條指標(biāo)要求：

1. 分析連續(xù)10年ZD氣溫平均值，作為路面低溫設(shè)計(jì)溫度。路面低溫設(shè)計(jì)溫度提高10℃的試驗(yàn)條件下，瀝青彎曲梁流變?cè)囼?yàn)蠕變勁度St不宜大于300MPa，蠕變斜率m不宜大于0.30。

2. 當(dāng)蠕變勁度St在300~600MPa范圍內(nèi)，且蠕變斜率m＞0.30時(shí)，增加瀝青直接拉伸試驗(yàn)，其斷裂應(yīng)變不宜小于1%。

3. 以上都不滿足時(shí)，采用彎曲梁流變?cè)囼?yàn)和直接拉伸試驗(yàn)確定瀝青臨界開(kāi)裂溫度，臨界開(kāi)裂溫度不宜高于路面低溫設(shè)計(jì)溫度。

圖20 通過(guò)BBR試驗(yàn)和DT試驗(yàn)計(jì)算瀝青的臨界開(kāi)裂溫度

此處，涉及到除BBR彎曲梁流變儀外的另一種試驗(yàn)設(shè)備——DT瀝青直接拉伸試驗(yàn)儀。這里強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)：經(jīng)常有人將瀝青的直接拉伸試驗(yàn)與瀝青混合料的直接拉伸試驗(yàn)混淆。實(shí)際上，這是兩種完全不同的試驗(yàn)。瀝青的直接拉伸試驗(yàn)是Superpave PG分級(jí)試驗(yàn)方法中評(píng)價(jià)瀝青膠結(jié)料低溫性能的一個(gè)試驗(yàn)方法，測(cè)試對(duì)象是瀝青，測(cè)試環(huán)境為低溫（-36℃~0℃）的液體浴，通過(guò)專用儀器將瀝青拉斷并測(cè)量其破壞應(yīng)變?chǔ)舊和破壞應(yīng)力σf來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。而瀝青混合料的直接拉伸試驗(yàn)是在動(dòng)態(tài)力學(xué)試驗(yàn)機(jī)中對(duì)棱柱體或圓柱體瀝青混合料試件施加軸向的動(dòng)態(tài)拉伸荷載并測(cè)量其軸向變形來(lái)測(cè)量混合料模量或獲取混合料疲勞模型為目的。

4.7.2 瀝青混合料水穩(wěn)定性指標(biāo)

新規(guī)范中仍然要求使用浸水馬歇爾使用殘留穩(wěn)定度和凍融劈裂試驗(yàn)殘留強(qiáng)度比來(lái)檢驗(yàn)水穩(wěn)定性。鑒于大家對(duì)于浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)都非常熟悉，此處不再贅述。不過(guò)這里我們向大家推薦一種已經(jīng)列入JTG E20新版公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程的試件浸水處理方法——美國(guó)M.i.S.T高溫動(dòng)水沖刷法。這種方法使用專用的設(shè)備將瀝青混合料放在水箱中，施加高溫（ZG可達(dá)72℃）和動(dòng)水循環(huán)沖刷的作用，處理過(guò)程4個(gè)小時(shí)，一般放在24小時(shí)熱水養(yǎng)生之后，對(duì)試件進(jìn)行如此處理的目的在于可以通過(guò)動(dòng)水沖刷作用破壞瀝青內(nèi)部的內(nèi)聚力而不僅是集料和瀝青之間的粘附力，也更符合道路在夏天雨季時(shí)的工況。經(jīng)過(guò)如此處理的試件再進(jìn)行浸水馬歇爾試驗(yàn)和凍融劈裂試驗(yàn)，能夠更真實(shí)的反映材料的水穩(wěn)定性。

圖22 高溫動(dòng)水沖刷法的設(shè)備和試驗(yàn)原理（此方法不強(qiáng)制）

4.7.3 瀝青混合料單軸貫入強(qiáng)度

此次新規(guī)范增加了一種我國(guó)原創(chuàng)的單軸貫入試驗(yàn)方法（新規(guī)范附錄F），該試驗(yàn)可以在UTM多功能路面材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)上完成，也可以在其他符合要求的材料試驗(yàn)機(jī)上完成。

圖23 單軸貫入強(qiáng)度試驗(yàn)

4.7.4 瀝青混合料低溫性能指標(biāo)

新規(guī)范仍然推薦使用JTG E20-T0715的三點(diǎn)彎曲跨中加載試驗(yàn)方法來(lái)評(píng)價(jià)瀝青混合料的低溫性能，該試驗(yàn)可以在專用的低溫試驗(yàn)機(jī)上完成，也可以通過(guò)專用夾具在UTM多功能路面材料動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)上完成，如圖24所示。

圖24 JTG E20-T0715三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)

4.7.5 無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料性能要求

無(wú)機(jī)結(jié)合料穩(wěn)定類材料的性能指標(biāo)還要求滿足集料粒徑、水泥劑量、7天無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度、彎拉強(qiáng)度等要求，因?yàn)槎际谴蠹曳浅Ｊ煜さ脑囼?yàn)方法，在此不再贅述。

4.7.6 粒料類材料的性能要求

粒料類材料的性能指標(biāo)還要求滿足CBR值，粒徑，級(jí)配等要求，因?yàn)槎际谴蠹曳浅Ｊ煜さ脑囼?yàn)方法，在此不再贅述。

在新規(guī)范中，要求使用落錘彎沉儀作為路面結(jié)構(gòu)評(píng)價(jià)和驗(yàn)收指標(biāo)。在JTG F80/1-2017公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)中也增加了采用落錘彎沉儀（FWD）的檢測(cè)方法，在路基交竣工驗(yàn)收和路面交竣工驗(yàn)收時(shí)都需要使用錘重50kN的落錘彎沉儀進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定。因此，落錘彎沉儀也可以算作瀝青路面設(shè)計(jì)的工具之一。

圖25 拖車式落錘彎沉儀和車載式落錘彎沉儀

以上，是對(duì)2017年版公路瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范所需試驗(yàn)?zāi)芰团涮自O(shè)備的介紹。ZD在于較2006年版本新增的試驗(yàn)方法和設(shè)備。對(duì)于大家耳熟能詳?shù)脑囼?yàn)、設(shè)備以及實(shí)驗(yàn)室常備的例如烘箱、拌合機(jī)等常用工具和設(shè)備均未加詳述。限于筆者的水平所限，文章中如有紕漏還請(qǐng)大家賜教和指正。大家對(duì)于文章中感興趣及需要的設(shè)備請(qǐng)聯(lián)系歐美大地，我們將很樂(lè)于為您提供服務(wù)。

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