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冻融劈裂作业指导书

25
2020年4月19日
文档仅供参考

文件编号： ZY01-047-

作 业 指 导 书

（沥青混合料冻融劈裂试验）

编写： 日期：
审核： 日期：
批准： 日期：
受控状态： 持有者姓名：
分 发 号： 持有者部门：

江苏省交通科学研究院股份有限公司

目录

1． 主要设备及开展项目…………………………………………3
2． 仪器设备操作规程……………………………………………3
3． 检测工作程序及剩余样品处理………………………………5
4． 试验操作过程…………………………………………………5
5． 数据处理规定…………………………………………………12
6． 测量不确定度报告……………………………………………13
7． 原始记录表格……………………………………………………16

1． 试验主要设备及开展项目
表1 主要仪器设备
主要仪器设备
仪器名称
规格型号
生产厂家
测量范围
准确度等级
马歇尔电动击实仪
MDJ-I
TX-3
西安公路研究所
南京拓兴仪器仪表研究所
/
/
马歇尔稳定度仪
DF-6
南京拓兴仪器仪表研究所
/
/
表2 开展检测项目
开展检测项目
项目名称
试验方法
方法来源
测量范围
允许误差范围
沥青混合料冻融
劈裂试验
T0729-
JTJ052-
/
一组测定值的某个数据与平均值之差大于标准差的K倍时，该测定值应与舍弃
2．仪器设备操作规程
2.1马歇尔电动击实仪

马歇尔电动击实仪
2.1.1接通电源，检查仪器设备是否完好
2.1.2设定击实次数

接通电源

设定击实次数
2.1.3 待温度达到击实温度后，立即进行马歇尔试件成型
2.1.4试验完毕清理仪器，保持整洁
2.2马歇尔稳定度仪

马歇尔稳定度仪
2.2.1接通电源
2.2.2合适的压头，冻融劈裂选用小压头，T283选用大压头

冻融劈裂选用小压头
2.2.3安装好试件，按“启动”键，仪器开始自动试验，待试件破坏时试验自动停止

启动键
2.2.4取出破坏试件，记录试验数据
2.2.5清理机器，保持仪器整洁
3．检测工作程序及剩余样品处理
委托送样：接样员判断样品是否接收→如可接收，接收样品并填写委托单→样品编号→样品区→下放通知单至主管处→主管根据计划下发通知单给试验员→试验员从待检样品区取样品→试验员进行试验检测（未进行完试验放入在检样品区）→试验检测完毕→填写仪器使用记录→对试验区卫生进行清理→剩余样品放入已检样品区按规定集中处理→由指定人员出具报告→报告审核、批准→报告盖章、发送。
4．试验操作过程
4.1 试验准备
4.1.1 设备检定期检查：试验前先检查
马歇尔电动击实仪是否在检定有效期范
围内。如果在期限范围内，可进行试验；
如果不在范围内，通知设备管理员进行
设备检定。

有效性标识
4.1.2 仪器设备准备
(1) 检查马歇尔电动击实仪：
① 将击实锤卸下，称其重量，其质量应符合4536±9g的要求。
② 用钢尺量测落锤高度，其高度应符合453.2±1.5mm的要求，若锤重和落锤高度任一项不符合要求，试验停止，需对设备进行维修。
(2) 检查马歇尔稳定度仪：
① 检查劈裂上下压头宽度必须为12.7mm。
② 检查压头滑杆是否润滑：用凡士林对滑杆进行润滑。

润滑压头滑杆
(3) 调平天平：将天平平放在操作台上，看水准气泡是否居中，如果不居中，调节天平下方的角螺旋，直至水准气泡居中为止。
(4) 校核天平：取一个砝码放置在已经清零的天平上，看天平显示的读数是否与砝码的质量一致，如果一致即可进入下一步试验，如果不一致要对天平进行校核。校核方法为：接通天平电源，按下校核按钮，将一套总质量为5000g的砝码迅速的全部放上天平，待数据显示为5000g即可。

调平天平至水准气泡居中 校核天平
(5) 经检查，若试验设备能正常使用，在试验前将设备使用记录“使用前”一栏填写“正常”；若试验设备不能正常使用，填写设备维修单，通知设备管理员进行维修。
4.1.3 试验用品准备：冻融劈裂试验过程中所需的试验用品如表3所示：
表3 试验辅助用品表
试验用品名称
数 量
用 途
铁锹
1把
取集料样品
干净生铁托盘
3个
装取集料样品
装混合料的生铁盘
2个
装取混合料样品
铁铲
2把
称取集料、装混合料
10ml量筒
1个
称量水
毛巾
1块
擦拭试件
标签
8个
标识样品
手套
2副
防止温度烫伤
工作服
1件
卫生用品
当进行试验时必须穿上工作服，将手套、标签、铁铲、平铲装入专用箱内带入试验室进行试验，试验完将以上工具放入工具箱带回放入员工办公室柜子内。铁锹、托盘、生铁盘等从混合料样品区拿取。
4.1.4试验样品准备
(1) 烘样
① 如果现场所取得混合料或委托送样样品未冷却，取2倍试验用量的混合料,用四分法取足试验用量的混合料,将其直接倒入装混合料的生铁盘中(生铁盘表面无混合料颗粒)，放入达到温度的烘箱加热保温2h (SBS改性沥青混合料150℃±5℃，道路石油沥青130℃±5℃，其余类型混合料温度按通知单要求），将试模连同铁铲放入烘箱不少于1小时。

样品放入烘箱 试模、铁铲保温
② 如果所取得混合料或委托送样样
品已冷却，将2倍试验用量的混合
料放入达到温度的烘箱加热保温2h
(SBS改性沥青混合料150℃±5℃，
道路石油沥青130℃±5℃，其余类
型混合料温度按通知单要求），然后
用四分法取足试验用量的混合料。 四分法取样
③ 当样品为试验室拌制时：按照文件编号为（ZY01-243- ）中的方法拌制沥青混合料，然后将其放入达到压实温度±3℃的烘箱内老化2h，然后取出样品,进行试验。
(2) 成型：试件的成型参照（ZY01-243- ）作业指导书中4.2试验步骤的方法进行，冻融试件为双面击实50次。
(3) 用游标卡尺从四个对角方向测定试件的高度准确至0.1mm，取四个高
度的平均值作为试件的高度，如高度不符合63.5±1.3mm则作废。

卡尺测试件尺寸
(4) 测定试件的毛体积相对密度，并计算空隙率。（参照压实沥青混合料密度及物理性质作业指导书）
(5) 将标准马歇尔试件分为两组，每组不少于4个，并使这两组试件的空隙率的平均值不得大于0.3%。
4.2试验步骤
4.2.1 将非条件的一组试件放入
25℃±0.5℃水温中浸泡2h后，测
定劈裂强度。

试件放入25± 0.5℃水浴保温
4.2.2 将条件的一组选一个试件放入理论最大密度仪负压容器中，向容器中加水至高于试件表面25mm，开启开关，在0.0973MPa-0.0987MPa真空下浸水15min后恢复常压，试件在水中放置0.5h，取出试件称饱水后重，用同样的方法进行剩余3个试件的饱水。

向容器中加水 真空饱水

称取饱水后质量
4.2.3 饱完水后将试件放入塑料袋中，加入10ml的水，放入-18±2℃冰箱中冻16h±1h，再将试件放入60℃±0.5℃水浴中24h，最后将这一组试件放入25℃±0.5℃水温中浸泡2h后，测定劈裂强度。

试件放入塑料袋中 放进冰箱中

试件放入60± 0.5℃水浴保温 试件放入25± 0.5℃水浴保温
4.2.4 将劈裂压头安装好后，从水浴中拿出试件，擦干表面水，放到夹具之间，启动仪器，从试件拿出到劈完总时间不能超过30s。

擦干表面水 劈裂试验
4.2.5 填写原始记录，试验员将任务单号、样品编号、仪器名称、型号和编号及其它信息填写完整。原始记录如填写错误，则在其上面划一横杠，在其右上角签上自己的姓名，保持卷面整洁，空白处划杠，关闭仪器，清理试件。
4.2.6 填写使用记录，使用记录错误划改规定等同原始记录。
4.3数据处理
4.3.1 按式(1)、(2)及(3)计算劈裂抗拉强度和TSR值
(1)
(2)
(3)
式中：式中：Rt1──未进行冻融循环的第一组试件的劈裂抗拉强度，MPa；
Rt2──进行冻融循环的第二组试件的劈裂抗拉强度，MPa；
── 第一组试件的试验荷载的最大值，N；
──第二组试件的试验荷载的最大值，N；
h1──第一组试件的高度，mm；
h2──第二组试件的高度，mm；
TSR──AASHTO T283试验强度比。
4.3.2 精确度和允许误差
每个试验温度下，一组试验的有效试件不得少于4个，取其平均值。当一组测定值中某个数据与平均值之差大于标准差的K倍时，该测定值应予舍弃，并以其余测定值的 平均值作为试验结果，当试件数目N为3、4、5、6个时，K值分别为1.15、1.46、1.67、1.82。
4.4样品处理及卫生要求
4.4.1 试验结束后，将剩余试验样品放置到样品区留存，而且将标签上“已检”一栏划“√”；
4.4.2 拌和和成型过程的注意事项参照（ZY01-243- ）作业指导书中4.3试验步骤的要求进行；
4.4.3 试验完后，马歇尔稳定度仪需擦拭干净，试模需擦拭干净，仪器控制台需擦拭干净。
4.5出具报告
4.5.1根据委托信息、原始记录进行报告编制；
4.5.2报告送审核人员进行审核、签字；
4.5.3报告送批准人员进行审核、签字；
4.5.4报告复印、盖章，进行存档。
5．数据处理规定
5.1 有效数字
5.1.1（末）的概念：所谓（末）指的是任何一个数最末一位数字对应的单位量值。
5.1.2 有效数字：任何一个数经过位数截取都可得到一个近似数，该近似数的绝对误差的模小于0.5（末）时，从左边第一个非零数字算起，直到最末尾为止的所有数字。
5.2 近似数运算
5.2.1 加、减运算：
参加加减运算时以各数中（末）最大的数为准，其余的数均比它多保留一位，多余位数舍去。计算结果的（末）应与参与运算的数中（末）最大的那个数相同。若计算尚需参与下一步运算，则可多保留一位。
例如：18.3+1.4546+0.876
=18.3+1.45+0.88
=20.63≈20.6
如是最后计算结果，取20.6
若尚需参与下一步运算，取20.63
5.2.2 乘、除运算
参与数的乘除运算时，以有效数字最少的数为准，其余的数均较之多保留一位，运算结果（积或商）的有效数字位数，应与参与运算的数中有效数字位数最少的那个数相同。若计算结果尚需参与下一步运算，则有效数字可多取一位。
例如： 1.1m×0.3268 m×0.10300 m
=1.1 m×0.327 m×0.103 m
=0.0370 m3≈0.037 m3
运算结果为0.037 m3。若需参与下一步运算，则取0.0370 m3。
5.2.3 数字修约
确定数字的修约间隔k（1、2、5）和有效数字位数后按下列方法进行：修约间隔整数倍数的一系列（修约数的上一个至下一个即可）数中，最接近拟修约数的数则为修约数。如1.150001按0.1修约间隔（0.1表明k=1，及1位小数），相临修约数有：1.2、1.1，两数中1.2最接近1.150001,故1.2为修约数；
如果修约间隔整数倍数的一系列数中，有连续两个数同等地接近拟修约数，则两个数中只有为修约间隔偶数倍的数才是修约数。
6．测量不确定度的报告
6.1数学模型:
依据JTJ052- «公路工程沥青和沥青混合料试验规程»建立数学模型:
TSR=0.006287 pt1×h1/(0.006287 pt2×h2)
式中：── 第一组试件的试验荷载的最大值，N；
──第二组试件的试验荷载的最大值，N；
h1 ──第一组试件的高度，mm；
h2 ──第二组试件的高度，mm；
TSR──AASHTO T283试验强度比。
6.2求被测量的最佳值
不考虑试件强度自身差异影响，确认三个试件测值中的最大值或最小值与中间值差值未超过中间值的15%，取第一组试件强度p1=0.6687kN；
p2=0.6786kN；p3=0.6727kN，其平均值作为该组试件的测定值pt1=0.6687kN。取第二组组试件强度p1=7.3071kN； p2=7.1235kN；p3=7.3988kN ，其平均值作为该组试件的测定值pt1=0.7148kN。
测得第一组试件高度分别为h1=64.0；h2=64.3；h3 =64；则h=64.1mm
测得第二组试件高度分别为h1=64.0；h2=64.0；h3 =64.0；则h=64.0mm TSR=0.006287 pt1×h1/(0.006287 pt2×h2)=0.935
6.3 方差与灵敏系数
6.3.1方差：根据前面已建立的数学模型得
u C2(TSR)=（∂TSR/∂Pt1)2u2(Pt1)+(∂TSR/∂Pt2)2u2(Pt2)+(∂TSR/∂h1)2u2(h1) + (∂TSR/∂h2)2u2(h2)
6.3.2灵敏系数： Ci=∂f/∂xi
即： C1=C(Pt1)= ∂ TSR/∂Pt1 =1.398
C2=C(Pt2)= ∂ TSR /∂Pt2=-1.308
C3=C(h1)= ∂TSR/∂h1 =0.015
C4=C(h2)= ∂TSR /∂h2 =-0.015
6.4 标准不确定度的计算
6.4.1压力的不确定度 u(Pt1)；压力环读数（T1）的影响。由Pt1=(T30+1.6036)/10.894关系可得：u C2(Pt1)=（∂Pt1/∂T30)2u2(T30)，其中灵敏系数∂ Pt1/∂ T1 =1/10.894=0.092
6.4.2卡尺不准的影响u(h)
u(h)= ︳‌‌‌‌‌△︳/k
卡尺的允许误差 △=±0.01mm
均匀分布,包含因子 k=31/2
则： u(h)=0.006
6.5合成标准不确定度uC(y)：
uC2(TSR)=(∂TSR/∂Pt1)2u2(Pt1)+(∂TSR/∂Pt2)2u2(Pt2)+(∂TSR/∂h1)2u2(h1)+ (∂TSR/∂h2)2u2(h2)
得：uC(y)=0.0295
6.6扩展不确定度U：
U=K×uC(y)= 0.0295
6.7不确定度报告
y= ¯y ±U =93.5±5.9(%)

沥青混合料冻融劈裂记录表
编号：ZY01-047- 序号：
任务单号: 样品编号： 环境条件：
样品名称: 规格型号: 样品状态:
仪器设备名称、型号及编号： 试验方法: T0729-
混合料种类：                       沥青标号：                   测力环型号：                   水浴温度：                  
击实温度：                        击实次数：         冰冻温度：                   常温水中温度：                  
试样
编号
油石比
（％）
试件高度（mm）
干重
（g）
水中重
（g）
表干重
（g）
饱水后重量（g）
饱水率（%）
试件毛体积相对密度
理论最大相对密度
空隙率
（％）
压力值（kN）
劈裂值
（MPa）
平均值（MPa）
TSR
(%)
1
2
3
4
平均

条件

平均值

标准差×K值

非条件

平均值

标准差×K值

 试验：                                             复核：                                                  日期：