弯曲流变仪(DSR)使用方法及SHRP实验原理.pdf

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PG=PerformanceGrade概述概述主要介绍下内容Superpave沥青胶料测试基本实验简介动态剪切流变仪测试原理SHRP测试标准（DSR）Bohlin沥青测试标准程序简介CVOR-ADS硬件及软件操作步骤Bohlin软件数据界面1.Superpave沥青胶料测试基本实验简介1.1Superpave的诞生的诞生上世纪七八十年代，美国沥青路面出现了严重的早期破坏通过调查，绝大多数道路工作者直觉地认识到美国普遍应用的马歇尔设计方法难以满足交通现状的需要，因此有必要对沥青混合料设计方法作进一步的改进美国国会1987年批准建立公路战略研究计划（SHRP），历时5年，耗资1亿5千万美元，于1993年形成了SHRP研究的最终成果-Superpave体系SuperiorPerformingAsphaltPavements高性能沥青高性能沥青路面路面1.2Superpave主要内容主要内容SuperiorPerformingAsphaltPavements高性能沥青高性能沥青路面路面规定沥青胶结料和矿物集料性质沥青混合料设计和分析路面性能包括采用新的胶结料物理特性试验的沥青胶结料规范、一系列集料实验和规范、一个热拌沥青混合料设计和分析体系以及集成体系各部分的计算机软件特点：

其实验体系所采用的温度条件和老化条件更能体现路面实际情况1.3Superpave沥青胶料测试基本实验沥青胶料测试基本实验1.3.1采用Superpave之前的沥青测试方法100g100gpenetration0sec5sec针入度实验针入度实验粘度测试粘度测试vacuumCapillaryTubecs100A9缺点：

经验性较强2560135-15稠度稠度（针入度或粘度针入度或粘度）硬硬软软针入度针入度粘度粘度粘度粘度ABC温度，温度，AsphaltsA=CPenGradeB=CViscGrad1.3.2Superpave胶料测试试验胶料测试试验试验名目的动态剪切流变仪（动态剪切流变仪（DSR）测量高温和中温性能测量高温和中温性能旋转粘度计（RV）模拟施工搅拌温度性能弯曲梁流变仪（BBR）直接拉伸试验仪（DTT）测量低温性能薄膜烘箱（RTFO）压力老化容器（PAV）模拟硬化（耐久度特性）路面老化路面老化疲劳开裂疲劳开裂车辙车辙PAV老化老化RTFO老化老化无老化无老化施工施工RVDSR低温开裂低温开裂BBRDTT测试仪器测试仪器RVDSRDTTBBR2.动态剪切流变仪测试原理剪切流动测试抽象模型基本概念-剪切adbA假设一个立方体的长宽高分别为a，b，d。

面积A=ab高=d基本概念-剪切应力（Shearstress）单位面积所受的剪切力（Theappliedforceperunitarea）1N/m2=1Pa）（m（N）2AF剪切应力Pa基本概念-剪切应变（Shearstrain）剪切应变（Shearstrain）被简称为应变（Strain）无量纲，常常用%表示剪切应变无量纲（m）（m）du基本概念-剪切速率（Shearrate）剪切应变速率（Shearstrainrate）或者剪切速率（Shearrate），表示剪切应变快慢单位s-1剪切速率S-1（s）t剪切粘度（Shearviscosity）粘度就是流动的阻力粘度越大，越难流动（蜂蜜，酸奶等）粘度越小，越容易流动（水等）剪切粘度=剪切应力（施加外力）（施加外力）剪切速率（运动速度）（运动速度）Pa.s单位（Unit）PascalsecondPa.s（SI）PoiseP（CGS）1Pa.s=10P,1mPa.s=1cP上板振荡上板振荡下板固定下板固定胶料样品胶料样品2.1DSR测试区域测试区域测试胶料的物理特性，包括：

硬度,弹性和粘性施加应力t测量相对形变下板下板固定应变应变（相对形变程度相对形变程度）上板上板（振荡）dd相位角相位角应力应力（单位面积上的作用力单位面积上的作用力）DSR测试得到G*和sind应变,=Fr/h应力应力,2T/r3T=作用力矩沥青胶料样品r=样品半径F=角位移量h=样品厚度复数模量G*=/DSR复数模量G*：

抗形变能力抗形变能力相位角：

粘弹性比例粘弹性比例车辙因子：

车辙因子：

G*/sin沥青胶料劲度的高温粘性成分沥青胶料劲度的高温粘性成分疲劳开裂因子：

疲劳开裂因子：

G*sin沥青胶料劲度的低温弹性成分沥青胶料劲度的低温弹性成分2.1DSR测试参数测试参数3.SHRP测试标准（DSR）PerformanceGradePG52PG58PG64-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-16-22-28-34-40Average7-dayMaximumPavementDesignTemperature,Ca5258-10-16-22-28-34-40-46-16-22-28-34-40-16-22-28-34-40OriginalBinderFlashPointTemp,T48:

Minimum,C230Viscosity,ASTMD4402;bMaximum,3Pas（3000cP）,TestTemp,C135DynamicShear,TP5:

cG*/sin,Minimum,1.00kPaTestTemperature10rad/s,C525864RollingThinFilmOven（T240）orThinFilmOven（T179）ResidueMassLoss,Maximum,%1.0DynamicShear,TP5:

G*/sin,Min,2.20kPaTestTemp10rad/sec,C525864PressureAgingVesselResidue（PP1）PAVAgingTemp,Cd90100100DynamicShear,TP5:

G*sin,Maximum,5000kPaTestTemp10rad/sec,C252219161310725221916132825221916PhysicalHardeningeReportCreepStiffness,TP1:

fS,Maximum,300MPam-value,Minimum,0.300TestTemp,60sec,C0-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-30-6-12-18-24-30DirectTension,TP3fFailureStrain,Minimum,1.0%TestTemp1.0mm/min,C0-6-12-18-24-30-36-6-12-18-24-30-6-12-18-24-302.1粘性变形粘性变形车辙车辙粘度，T316最大值，3Pas（3000cP）动态剪切，T315G*/sin，最小值，1.00kPa试验温度，10rad/s，旋转薄膜烘箱（T240）质量损失，最大值，%动态剪切，T315G*/sin，最小值，2.20kPa试验温度，10rad/s，强调车辙的规范要求胶料原样的车辙因子至少为1.00kPa，在烘箱中老化后至少为2.2kPa，小于以上数值，则胶料太软，不能抵抗永久形变，抗车辙性能较差2.2弹性形变弹性形变疲劳开裂疲劳开裂PAV老化温度，动态剪切，T315G*sin，最大值，5000kPa试验温度，10rad/s，物理硬化蠕变劲度，T313直接拉伸，T314强调疲劳开裂规范要求胶料原样的疲劳（开裂）因子至多为5000kPa，大于该数值，则胶料太硬，容易发生疲劳断裂2.3沥青性能分级沥青性能分级PG根据不同老化条件（原始、RTFO、PAV老化）下的沥青在不同温度下的车辙、疲劳因子数值，对沥青等级进行区分，DSR为其中某些分级参数测试提供测试依据性能等级最高路面温度最低路面温度4.Bohlin沥青测试标准程序简介4.1测试程序概述测试程序概述根据AASHTO测试要求，制定沥青测试标准测试程序，对测试夹具、间距、温度、控温类型等参数进行规定，自动判定沥青是否符合等级要求或者对沥青进行分级binder：

单点测试e.g.:

G*/sin2.2kPaPassG*/sin2.2kPaPass进入下一个温度70G*/sin2.2kPaFailed停止RTFO等级区分试验e.g.:

64G*/sin2.2kPaPass停止RTFO等级区分试验4.2测试程序目的及释义测试程序目的及释义SHRP标准测试程序意义：

1.OriginalBinder（原样沥青单点测试实验）用于检测64下，原样沥青的车辙因子是否符合标准（G*/sin1kPa即符合64标准）。

2.OriginalBinderGrade（原样沥青等级区分实验）用于鉴定原样沥青的品质等级，首先在64测试材料的车辙因子，与1kPa比较，然后系统将自动进入下一温度（比上一温度高6或低6）进行测试，直至材料的等级得以确定。

3.OriginalBinderLinearity（原样沥青线性区确定实验）用于检测64下，原样沥青的车辙因子对应线性区是否符合标准（线性区是否大于12%）。

4.RTFOBinder（RTFO沥青单点测试实验）用于检测64下，RTFO老化沥青的车辙因子是否符合标准（G*/sin2.2kPa即符合64标准）。

5.RTFOBinderGrade（RTFO沥青等级区分实验）用于鉴定RTFO老化沥青的品质等级，首先在64测试沥青的车辙因子，与2.2kPa比较，然后系统将自动进入下一温度（比上一温度高6或低6）进行测试，直至材料的等级得以确定6.PAVBinder（PAV老化沥青单点测试实验）用于检测25下，PAV老化公路沥青的车辙因子是否符合标准（G*sin5MPa即符合25标准）。

7.PAVBinderGrade（PAV老化沥青等级区分实验）用于鉴定PAV老化沥青的品质等级，首先在25测试材料的车辙因子，与5MPa比较，然后系统将自动进入下一温度（比上一温度低3或高3）进行测试，直至材料的等级得以确定。

8.CannonStandard（Cannon标样标准测试）用于标样标准测试，该测试在58下进行，测得材料的复数粘度，并与参考值相比较，二者偏差在10%以内，则表明仪器工作正常；5.CVOR-ADS硬件及软件操作步骤操作步骤概要操作步骤概要5.1开机步骤5.2测试程序及夹具选择5.3实验步骤5.4数据分析及保存5.5实验结束5.6实验注意事项5.1开机步骤开机步骤1.打开空压机电源，空压机开始工作，待空压机上压力表气压至少超过5bar后，接通压缩空气过滤器处空气阀门（将过滤器开关下扳即可）2.待过滤器气压稳定在约3bar后，再依次打开流体冷却泵（为白色PE塑料桶，将插头插入接线板即可）、JulaboF25水浴装置（共2个绿色开关，分别位于该装置的上下方）、流变仪主机（开关位于流变仪背部左下角）3.按流变仪面板上“”按钮，完成流变仪初始化，流变仪轴承系统将向下运动至一定位置停下，初始化结束后按“”按钮，流变仪轴承系统向上运动至最高处压缩空气过滤器流体冷却泵JulaboF25CVOR主机5.2测试程序选择测试程序选择1.打开电脑主机，启动操作软件（桌面上BohlinR6.50.5.7软件），直接登录进入软件；2.选择合适标准测试步骤（如有其他自定义测试步骤则需另外选择），点击上方“edit”进入参数设置步骤，根据软件右侧夹具显示栏选择合适夹具（PPDSR25-上下板直径为25mm或PPDSR8-上下板直径为8mm）5.3实验步骤实验步骤1.按下JulaboF25水浴装置工作按钮（位于该装置上方控制面板上，右侧第一个，按下该钮后装置马达开始运转），此时打开调节水浴装置出水阀（位于装置上方背部），小心调节该阀门直至流变仪上ADS单元内有水面上下运动且不溢出位置；2.待软件上温度显示在设定温度的0.5以内后，将水位限制罩（为白色四角塑料罩）套在上夹具上方的锁扣和插销之间，并用锁扣将上夹具锁紧；上下夹具系统，左侧为PPDSR25系统，右侧侧为PPDSR8系统夹具锁扣水位限制罩3.按下流变仪面板上ZERO按钮，流变仪系统对板间距校零，校零结束后，面板上GAP显示屏数值为“0000”，待“OK”指示灯亮后，按下面板“”按钮，抬至最高处或其他合适位置；4.预热好沥青样品（约130度下预热），分以下情形操作情形1：

若采用PPDSR25，则将沥青倒在硅胶模中央，冷却1分钟后，将硅胶模置于上夹具下，沥青样品贴在上夹具表面，然后取下模具情形2：

若采用PPDSR8，则可以直接用玻璃棒等工具，蘸上一滴沥青并置于夹具下表面5.点击软件上“start”按钮，夹具下压至某一间距处，刮样工具沿上下夹具外沿将多余样品刮去，刮样要尽量贴紧上下夹具，且不要带出样品。

将水位限制罩插在下方ADS内插孔内，并继续调节进水阀，直至水将样品完全浸泡且不溢出ADS进样结束后，拔开插销，点击软件上确认按钮，仪器将继续下压50微米后开始测试；注意：

确认刮样结束后，务必拔开插销！

6.实验过程中，软件界面中可以查看车辙因子、疲劳因子、温度等参数曲线图形区域放弃测试步进表格区域返回上级界面退出测试界面7.数据保存和导出：

实验结束后，点击Filesave或saveas保存参数文件（.pow）和数据文件（.dow），其中dow文件可以用excel直接打开，选择相关数据复制即可。

8.数据分析：

点击viewresultsbox即可查看单点测试结果（Pass/Fail）或分级测试结果（温度等级）线性分析（仅用于Originalbinderlinearity），点击温度Pass/Fail数据结果分级结果5.5实验结束实验结束1.实验结束后，佩戴手套将水位限制罩拔出，放在上夹具上方的锁扣和插销之间，按面板上“”按钮，将夹具抬起；2.将JulaboF25水浴装置的出水阀关小，将上夹具小心拧下，用纸巾或其他溶液或铜刷或其他工具（硬度最大不超过铜质）将上夹具清理干净，用内八角扳手将ADS的下夹具固定套拧松，用长柄夹取出下夹具，用工具或溶剂将下夹具清理干净。

6.Bohlin数据结果界面数据结果界面6.1数据结果界面数据结果界面实时原始数据：

温度、模量、相位角等等计时器数据名称及符号数据曲线区域放弃测试测试阶段步进测试数据表格区域数据处理工具帮助及返回键6.2数据曲线操作数据曲线操作6.2.1更改X,Y轴属性鼠标双击相应X，Y轴，将显示属性窗口坐标类型对数或线性坐标轴范围：

自动或手动输入分割线线型和颜色Y变量线型和颜色Y变量类型选择点击deselect即可取消所选变量单击下面图标，即可显示备选变量，选中所需变量，点击”select”即可改变Y轴或X轴变量鼠标放在标签栏上，右键后，点击symbol（符合），即可改变符号6.2.2更改曲线符号如左图所示，可根据需要选择相应符号鼠标置于图形中，右键后选择“defaultgraphproperties”6.2.3更改作图背景更改坐标轴及图形背景颜色更改所选点颜色及大小选择数据后点右键，选择“statistics”6.2.4数据简单统计分析可以获得平均值、标准偏差及相对标准偏差、最大最小值等信息点击filemerge即可导入历史测试数据，便于及时比较6.2.5实验时导入数据比较6.3数据的保存及导出数据的保存及导出点击Filesave，数据保存时将保存两个文件：

参数文件和数据结果文件其中数据结果文件可以使用excel程序直接打开，读取其中数据点击Fileexport，可以导出数据，一般导出成自定义模式点击editcopygraphtoclipboard或copydatatoclipboard，即可复制当前图形及数据Trugrade软件测试1、进入测试软件界面2、软件选择操作：

2-1、测试选项选择2-2、测试温度设定2-3、调节水势恒定2-4、等温度恒定后，点击Teststatus开始按要求准备实验3.点击开始测试4、输入样品信息；5、检查锁定开关；6、校零；7、放入样品8、加载-刮样；9、盖上盖子10、解开锁11、TestRunning12、数据查看。

表示实验失败