新试验规程系列之——沥青性能试验下篇

本章内容相当于新试验规程中第10章的内容。主要包括4种试验设备：

- 弯曲梁流变仪（BBR）

- 动态剪切流变仪（DSR）

- 低温开裂温度试验仪（ABCD）

- 沥青质量快速测试仪（ABQT）

沥青性能试验，即我们通常所说的“Superpave PG"沥青体系。自上世纪90年代初，SHRP计划完成后，Superpave技术和PG沥青分级体系已经应用30多年，在这漫长的过程中，最初制定的指标、方法和设备已经产生了众多的变化。因此，新规范秉持与时俱进的精神去芜存菁，为国内沥青和道路工程行业指出了未来的发展方向。

动态剪切流变仪

品牌：AntonPaar（安东帕）

型号：SmartPave 303 / MCR 503 / MCR 703

标准：

T0628|AASHTO T315|EN 14770动态模量和相位角试验

T0647|AASHTO T350|EN 16659多重应力蠕变恢复试验

T0648|AASHTO T391线性振幅扫描试验

AASHTO T418屈服能量和弹性恢复试验

ASTM D7552细集料混合料的剪切模量试验

安东帕是目前市场上一家从1993年至今仍然由同一家所有者经营至今的公司。其他同期的参与者在漫长的历史中都几经波折，有些已经不再存在，有些被多次收购，唯有安东帕始终保持了完整的传承。

经过30多年的传承和发展，安东帕的SmartPave系列流变仪传承和发展了众多的优点，是市场销量高，认可度高的流变仪品牌：

·沥青样品上下表面都配备加热元件和帕尔 贴控温系统

·全自动温度校准程序，确保温度梯度＜ 0.1℃，满足SHRP沥青测试要求

·宽泛的控温范围（选配-50℃到+220℃），满足沥青在所有工况的测试要求

·软件的中文语言界面

·定期更新的试验软件方法库，确保符合版本国际标准的要求

·非接触式自动工具识别和配置系统，更换试验附件更方便

·升级到沥青混合料扭剪、弯曲、拉伸和压缩试验功能

（更换试验夹具，控温系统和购买型号）

·升级到橡胶沥青试验功能

动态剪切流变仪

品牌：NETZSCH（耐驰）

型号：KinexusPrime系列 DSR-III DSR DSR+

标准：

T0628|AASHTO T315|EN 14770动态模量和相位角试验

T0647|AASHTO T350|EN 16659多重应力蠕变恢复试验

T0648|AASHTO T391线性振幅扫描试验

AASHTO T418屈服能量和弹性恢复试验

ASTM D7552细集料混合料的剪切模量试验

耐驰的Kinexus系列流变仪传承在瑞典隆德大学的Leif Bohlin教授，Bohlin教授自1974年开始从事流变仪的研发，在1983年创立了Bohlin仪器公司，并在同年推出了款商用型旋转流变仪。1992年开始与SHRP研究人员合作，开发用于沥青测试的流变仪。2003年，英国思百吉集团收购了Bohlin公司，Bohlin随后并入思百吉集团旗下的马尔文公司，2020年时，德国耐驰公司收购了马尔文的流变仪产品线，从此，以耐驰流变仪的品牌继续在市场上进行销售。

耐驰的DSR自SHRP计划起，就具备一个的特点，即：市场上高的性价比。从最初的DSR-II，到CVO系列，直到如今的Kinexus Prime DSR-III。耐驰的入门级流变仪一直是市场上主流品牌流变仪中，保证沥青规范试验（主要指AASHTO T315和AASHTO T350）准确性基础上，价格低的流变仪。对于从事科研工作的单位来说。Kinexus的型号同样具有的技术指标和丰富的扩展功能（数十种功能扩展选项），可以满足用户从事各种科研性的工作研究，例如：测试细集料沥青混合料固体试件的剪切模量和相位角，测试橡胶沥青的黏度等应用。

沥青低温开裂温度试验仪

品牌：科技筑安 型号：B-005

标准：AASHTO T387 | T0649 | ГОСТ Р 58400.11-2019（俄罗斯）

新规程删除了AASHTO T314，JTG E20 T 0629沥青直接拉伸试验方法，我们也不再继续提供沥青直接拉伸仪。美国近些年开发了一种新的沥青低温性能试验方法，用于替代直接拉伸试验，这种设备称为Asphalt Binder Cracking Device，简称ABCD。这种试验方法如今已经成为美国的标准试验方法AASHTO T387，俄罗斯也将该方法写入行业标准，即ГОСТР58400.11-2019，我们也在中国引进了ABCD试验仪，今后也将该设备作为主要的沥青低温开裂温度的测试设备进行推荐。

当开裂发生时，沥青对殷钢的压力突然变小，产生应变跃迁，因此在温度-应变上可准确的判断沥青的开裂温度。因此，与Superpave PG分级的BBR低温弯曲梁流变试验和DT直接拉伸试验相比，ABCD试验方法更加直接的得到沥青的开裂温度，而无需任何假设和计算。

ABCD试验得到的结果Tcr将用于和BBR试验得到的结果Tc(S)进一步用于计算新的沥青低温性能指标△Tf，计算公式为：

△Tf=Tc(S)-Tcr.

在新一代PG分级指标要求中，△Tf指标与△Tc指标被用于共同评价沥青的低温性能。

目前拟定的判断准则为：

• 当△Tc≥-2.0℃时，沥青低温性能判定为合格；

• 当△Tc＜-6.0℃时，沥青低温性能判定为不合格；

• 当△Tc处于-6℃到-2℃时，建议通过ABCD试验测量得到的低温开裂温度Tcr和BBR试验得到的Tc(S)来计算△Tf，当△Tf的最小值超过规范要求时，沥青判定为合格，否则判定为不合格。△Tf最小值的计算公式如下：

△Tf≥5.5-0.75△Tc

以上的判定准确还可以用下侧的坐标图更直观的进行表示：

沥青质量快速测试仪

品牌：LTI 型号：LTI-210

标准：中国公路学会团体标准《沥青蠕变回弹变形快速测试法（环形气压法）》

ABQT（或BQT）全称“Asphalt Binder Quality Tester"，沥青胶结料质量测试仪，是美国联邦公路局（FHWA）与美国Laser Technology Inc.公司近年来合作开发的一款采用空气加载和激光测量技术来快速评价沥青性能的测试设备，其开发的目的是为了替代传统的PG分级试验来确定沥青的PG等级。ABQT的研发工作始于2010年，LTI的创始人访问FHWA的特纳菲尔班克公路研究中心（TFHRC）时，受沥青针入度试验仪的启发和路面施工时快速确定沥青PG等级的需求，产生了开发ABQT的想法。在之后的2年里，LTI开发了台ABQT，在2012年到2016年期间，FHWA的研究人员基于大量的沥青PG试验数据，开发了神经网络算法的PG等级预测模型。之后，FHWA开始在全美和欧洲推广该技术。

ABQT试验是在常温下进行的，标准的处理方式是将沥青样品放置在25±0.1℃的环境箱中保温1个小时，无需老化即可测试。测试时，空气管路喷射气流对沥青试样加载20秒，恢复70秒，在2分钟内即完成测试，并得到沥青的变形-恢复曲线。当配备“PGPredictor"软件功能后，软件可以根据内置的算法模型自动计算出PG等级，PG XX-XX。

ABQT试验目前还不能替代PG分级试验，但是这种快速的测试方法更有利于在现场进行质量控制，是能够反映沥青物理力学性能快捷的试验方法。目前的研究方向之一是与红外光谱仪和荧光显微镜结合，从而在最短的时间内测试沥青的物理性能，化学性能以及均匀性和稳定性。为此，山东省交通科学研究院作为国内很早引进该技术和设备的单位，已经主持编写中国公路学会团体标准《沥青蠕变回弹变形快速测试法（环形气压法）》，为该技术的大范围推广进行技术储备。