2019年初
新版公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程JTG E20
征求意見稿發(fā)布
在新規(guī)范中新增了29種瀝青混合料的試驗方法，我們與上篇一樣，首先通過一張表格來概況這些新方法和配套的試驗設(shè)備?！ ?/p>
我們在上篇瀝青測試部分中是按照試驗方法的順序進(jìn)行逐一介紹，但在混合料試驗部分，因為有多種試驗方法均可以使用同樣的設(shè)備完成，所以我們是按照新增設(shè)備來進(jìn)行介紹，并介紹這些設(shè)備可以完成哪些試驗。
Corelok真空密度測試儀
完成試驗：T0762壓實瀝青混合料密度試驗（真空密封法）
參考標(biāo)準(zhǔn)：該方法實際在2011年版本規(guī)程中的T0707壓實瀝青混合料密度試驗（蠟封法）的附錄中已經(jīng)進(jìn)行介紹，國內(nèi)多年來已經(jīng)有大量的用戶開始用這種方法進(jìn)行密度測試。
標(biāo)準(zhǔn)的Corelok配置中包括真空密封儀主機、兩種尺寸，可以計算密度的聚合物密封袋各100個以及溢流水箱、掛鉤等（不含天平）。同時推薦大家選購一款配套設(shè)備來提高測試效率：CoreDry真空密封儀，該設(shè)備可以在15分鐘內(nèi)快速去除試件的水分，得到干燥的試件，這比規(guī)范中推薦的用電風(fēng)扇吹干12小時以上直至恒重的方法節(jié)省了大量的時間，也大幅度節(jié)省實驗室的電力消耗。
APA路面分析儀
完成試驗：T0765 瀝青混合料車轍試驗（APA）
參考標(biāo)準(zhǔn)：美國AASHTO T340標(biāo)準(zhǔn)
在美國，車轍試驗方法主要有2個標(biāo)準(zhǔn)，一個是AASHTO T340不銹鋼輪碾壓充氣軟管對試件加載的APA方法；另一個是AASHTO T324不銹鋼輪直接在高溫水浴中碾壓試件的漢堡車轍試驗方法。在美國的50個州中，有41個州在使用APA路面分析儀進(jìn)行試驗。
標(biāo)準(zhǔn)的大型APA路面分析儀是一種多功能的車轍儀，可以在一臺設(shè)備上同時測試3個梁型試件或6個圓柱體試件；從試驗方法上看，可以通過更換測試輪完成T0765 APA方法的車轍試驗，或T0766 漢堡方法的車轍試驗；通過更換試模，還可以進(jìn)行疲勞試驗；通過調(diào)節(jié)充氣軟管的氣壓和加載輪的活塞荷載還可以模擬大型飛機對機場跑道的荷載作用，美國FAA聯(lián)邦航空管理局的實驗室就是使用了這種改造的APA路面分析儀來進(jìn)行大飛機的模擬。
注：美國PTI公司之所以將其命名為APA路面分析儀，而不是車轍儀，是因為這款設(shè)備可以大范圍調(diào)節(jié)溫度、試件尺寸、輪胎類型、接觸壓強、測試頻率等幾乎各種氣候-交通荷載條件，不僅可以評估瀝青混合料的抗車轍性能，還可以評價抗水損害能力，抗疲勞性能，抵抗重載交通的性能，甚至還可以評估低溫抗磨耗性能，稀漿封層微表處的車轍性能等等。
因為大型的APA路面分析儀價格昂貴，所以其制造商美國PTI公司將標(biāo)準(zhǔn)版進(jìn)行簡化，提供兩種其他型號的選擇：其一為功能單一的APA車轍儀（僅滿足T0765試驗標(biāo)準(zhǔn)或僅滿足T0766漢堡車轍試驗標(biāo)準(zhǔn)）；其二為小型化的APA Junior型車轍儀，一次可以測試兩組梁型試件或4個圓柱體試件。
漢堡車轍儀
完成試驗：T0766瀝青混合料車轍試驗（漢堡車轍）
參考標(biāo)準(zhǔn)：美國AASHTO T324標(biāo)準(zhǔn)
需要強調(diào)的是：漢堡車轍試驗方法最初由德國Helmut-Wind Incorporated of Hamburg公司在1970s提出并研發(fā)。在之后的40年里，因為這種方法在全世界得以普及，尤其是經(jīng)美國聯(lián)邦公路局制訂了AASHTO T324試驗標(biāo)準(zhǔn)得以發(fā)揚光大，反而在發(fā)源地德國，這種試驗方法反而已經(jīng)不在EN 12697-22 車轍試驗標(biāo)準(zhǔn)列明的小型、大型和超大型車轍試驗方法之中。
與其他英國、美國、日本、澳大利亞、法國等地的車轍試驗方法不同的是：漢堡車轍試驗方法要求使用不銹鋼輪碾壓浸沒在高溫水浴中的瀝青混合料試件，測試結(jié)果不僅可以用于評價抗車轍性能，還可以通過剝落拐點評價混合料的抗水損害性能。
鑒于漢堡車轍試驗方法具有全球范圍的影響力，得到業(yè)界同仁的廣泛認(rèn)可，因此目前世界上諸多的設(shè)備制造商均在按照AASHTO T324試驗標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)漢堡車轍儀。在眾多品牌的漢堡車轍儀中，目前功能最多，技術(shù)最先進(jìn)，性價比最高的一款是意大利CONTROLS的雙輪式多功能漢堡車轍儀。
CONTROLS這款漢堡車轍儀除了可以完成T0766漢堡車轍試驗外，還可以通過更換測試輪，調(diào)整配重和碾壓速度，按照軟件內(nèi)置的程序按照T0719車轍試驗方法進(jìn)行試驗。同時，兩個測試輪都通過獨立的伺服馬達(dá)進(jìn)行控制，其中一個試件提前達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)車轍深度時可以自動提升而不影響另一個試件的試驗。伺服馬達(dá)控制也可以提供正弦波荷載，高達(dá) 80℃的控溫范圍滿足夏季路表高溫的模擬，試件變形通過高精度的LVDT傳感器進(jìn)行采集，基于Windows操作系統(tǒng)的測試軟件也非常人性化，便于操作。
UTM路面材料多功能試驗機
新規(guī)范中，多功能路面材料試驗機（以下簡稱UTM）被提到了更高的地位。在新增的試驗方法中有多達(dá)11個試驗方法均可以通過UTM完成，再加上現(xiàn)行規(guī)范的5個試驗方法，總計有16個試驗方法可以在UTM上完成，這些試驗方法還不包括馬歇爾穩(wěn)定度、劈裂這種更適合在馬歇爾試驗儀或路強儀上執(zhí)行的試驗。
16個試驗方法：T0715 三點彎曲試驗，T0718抗剪強度試驗（三軸壓縮法），T0728 三點彎曲蠕變試驗，T0738單軸壓縮動態(tài)模量試驗，T0739四點彎曲疲勞壽命試驗以及表1中的11種新試驗方法。
限于篇幅的原因，我們不再對這11種新方法逐一介紹，我們推薦大家選擇澳大利亞IPC多功能路面材料試驗機（現(xiàn)被意大利CONTROLS集團收購為全資子公司）。IPC的UTM在全球已經(jīng)有500多個用戶（液壓系統(tǒng)300個以上。氣壓系統(tǒng)200個以上），其中在中國有超過60臺UTM在使用中，是世界上用戶數(shù)量最多的路面材料試驗機品牌。我們可以在IPC的UTM上執(zhí)行現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)所有的測試，同時基于IPC最新發(fā)布的新一代IMACS2控制和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和UTS
Neutron（中子）研發(fā)級試驗軟件，我們還可以不斷擴展其試驗功能，通過加工新的試驗夾具、開發(fā)新的試驗程序、外接其他的加載模擬系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使其可以完成從日常質(zhì)量控制到尖端研究的所有測試需求。
AMPT瀝青混合料性能分析儀和AST瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試驗儀
UTM毫無疑問是一種功能強大的，基本可以完成所有試驗的設(shè)備，但體積、價格都制約了其普及到現(xiàn)場工地實驗室中去進(jìn)行工程質(zhì)量控制。因此，美國NCHRP 9-19和9-29研究項目組織開發(fā)了一種簡單的多功能測試設(shè)備，最初稱為SPT簡單性能試驗機，現(xiàn)在稱為AMPT瀝青混合料性能試驗儀。這種設(shè)備可以更方便、快速的測試瀝青混合料的動態(tài)模量、通過流值次數(shù)和流值時間來評價抗車轍性能；通過SVECD試驗、Overlay試驗、IDT間接拉伸疲勞試驗、SCB半圓彎曲裂縫擴展試驗等來評價疲勞性能。
但這種設(shè)備在降低了造價、減小體積重量、提高試驗便捷程度的同時，還存在一些天然的弊端：
1、最大加載能力不超過20kN；
2、三軸室的尺寸制約了所能容納試件的尺寸，無法進(jìn)行棱柱體梁、梯形梁的試驗；
3、控溫范圍窄，無法從事零下低溫試驗。
為了解決部分這些問題，又在AMPT的基礎(chǔ)上開發(fā)了AST瀝青混合料標(biāo)準(zhǔn)試驗儀，用小型的溫控箱和小型的反力架取代了AMPT的三軸室，這樣執(zhí)行棱柱體梁和梯形梁試驗就變得可能。
法標(biāo)瀝青混合料試驗方法設(shè)備
我國企業(yè)近多年來在非洲承接了大量的海外公路工程施工項目，因為非洲很多國家曾是法國殖民地，因此當(dāng)?shù)氐氖┕べ|(zhì)量控制需要依照法國標(biāo)準(zhǔn)，為了讓更多的單位了解法國標(biāo)準(zhǔn)，新規(guī)范中收錄了法國瀝青混合料設(shè)計體系4個設(shè)計水平的7個主要試驗標(biāo)準(zhǔn)，這幾個試驗方法我們可以通過圖9來清晰的展示：
水平1
交通荷載較低的公路，需要通過旋轉(zhuǎn)壓實試驗進(jìn)行空隙率的控制以及多烈士水敏感性試驗。其中旋轉(zhuǎn)壓實試驗需要使用滿足EN 12697-31試驗標(biāo)準(zhǔn)的旋轉(zhuǎn)壓實儀進(jìn)行試驗，法國標(biāo)準(zhǔn)與美國標(biāo)準(zhǔn)的主要差別在于內(nèi)部角，法國標(biāo)準(zhǔn)要求為0.82°，而美國是1.16°，其他指標(biāo)經(jīng)換算后基本一致；多烈士水敏感性試驗主要參考NF P98-251-1編寫，與美國的AASHTO T283試驗和中國的凍融劈裂試驗相比，法國認(rèn)為直接壓縮破壞試驗的重復(fù)性和再現(xiàn)性都優(yōu)于間接拉伸（劈裂）試驗，而且靜壓成型試件的空隙率完全可以通過質(zhì)量和體積決定，變異系數(shù)顯著小于馬歇爾擊實成型。
水平2
交通荷載中等的公路，在水平1試驗的基礎(chǔ)上，增加車轍試驗評價抗高溫永久變形的性能。該部分規(guī)程主要參考EN 12697-33（成型）和EN 12697-22大型車轍試驗方法編寫，法國標(biāo)準(zhǔn)的特點是使用充氣輪胎的成型機和車轍儀進(jìn)行試驗，以此來模擬真實的行車荷載。
水平3
交通荷載較大的公路，在水平1和2試驗的基礎(chǔ)上，增加模量試驗， 滿足設(shè)計模型的要求
水平4
交通荷載更大的公路，在水平1-3試驗的基礎(chǔ)上，增加疲勞試驗，預(yù)測路面的使用壽命。
水平3和水平4的試驗方法、試件尺寸和設(shè)備都是相同的，只是數(shù)據(jù)計算方法不同，水平3模量試驗的數(shù)據(jù)處理結(jié)果為動態(tài)模量｜E*｜及相位角φ，主要目的是用于路面結(jié)構(gòu)設(shè)計；水平4疲勞試驗的數(shù)據(jù)處理結(jié)果為疲勞方程、疲勞壽命100萬次對應(yīng)的失效應(yīng)變ε6及疲勞試驗質(zhì)量指數(shù)△ε6以及疲勞曲線關(guān)系式的斜率和相關(guān)系數(shù)等。這兩種試驗方法也可以在UTM多功能路面材料試驗機上執(zhí)行，但是考慮到在這類設(shè)備中進(jìn)行試驗時，一次僅能測試1個試件（COOPER的獨立式設(shè)備可以一次測試2個試件），而且疲勞壽命試驗時間很長，以100萬次為例，單個試件試驗至少需要11-12個小時（25Hz的加載頻率），同一種材料至少需要18個試件為1組，即9天日夜不停的連續(xù)試驗才能完成1組試驗，所以將會長時間占有UTM，所以我們強烈建議旨在開展這項試驗的用戶選擇獨立式設(shè)備進(jìn)行試驗。
獨立式Overlay罩面層反射裂縫試驗儀
完成試驗：T0772瀝青混合料裂縫擴展性能試驗（OT法）
參考標(biāo)準(zhǔn)：美國Tex-248-F德克薩斯州交通部標(biāo)準(zhǔn)
該方法旨在通過測量臨界斷裂能和抗開裂指數(shù)來評價瀝青混合料抵抗疲勞和裂縫擴展的性能。該試驗可以在UTM、AMPT、AST等多功能試驗設(shè)備中操作，也可以使用獨立式的設(shè)備進(jìn)行試驗。對于UTM試驗量較大的用戶來說，可以增加獨立式專用設(shè)備來提升試驗效率。我們推薦的這款英國COOPER獨立式Overlay試驗儀除了可以完成Overlay試驗外，還可以執(zhí)行EN 12697-44 SCB半圓彎曲試驗和ASTM D7313 DCT碟形試件偏心拉伸試驗，通過多種基于斷裂能原理的方法來綜合判斷瀝青混合料抵抗裂縫擴展的性能。
獨立式低溫凍斷試驗機
完成試驗：T0776瀝青混合料低溫性能試驗（低溫約束應(yīng)力法）
參考標(biāo)準(zhǔn)：美國AASHTO TP10和歐盟EN 12697-46 TSRST試驗標(biāo)準(zhǔn)
該方法同樣可以在UTM多功能路面材料試驗機上執(zhí)行，但要求UTM的溫控箱具有低溫制冷的功能。國內(nèi)部分早期UTM的用戶溫控箱的低溫極限為-20℃或-25℃，并不滿足低溫凍斷試驗的需求。更換原裝進(jìn)口的低溫環(huán)境箱費用高昂，采購一臺獨立專用設(shè)備相比之下操作成本更低。所以，我們推薦用戶選購英國COOPER的獨立式低溫凍斷試驗機來執(zhí)行這個試驗。英國COOPER公司收購了美國OEM公司（該方法的發(fā)明者和規(guī)范編寫組成員），并在OEM的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了升級，比早期系統(tǒng)操作更方便；通過功能擴展，還可以完成AASHTO UTSST草稿試驗方法和EN 12697-46中的其他低溫試驗方法。
其他新試驗方法
在新的規(guī)范中，還有部分新增試驗方法在實驗室原有的設(shè)備上或簡單加工一些工具即可完成試驗，這部分試驗包括：
以上即為JTG
E20新規(guī)范所有新增試驗方法和配套設(shè)備的介紹，希望通過我們的介紹，能讓大家更清楚如何升級您的實驗室以滿足新規(guī)范的要求。
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