沥青混合料试件压实设备
在实验室内将沥青混合料压实成型的试验方法众多，成型试件的形状主要有圆柱体，车辙板和棱柱体三种，按照具体的试验规范差异，我们将其分为6种原理，以便大家选择合适的设备。这些成型方法的原理如图1所示，其主要设备，成型试件形状尺寸和主要用途如表1所示。（只通过振动压实成型的应用不多，压实空隙率一般为7%左右，不作为推荐；用户可在轮碾压实仪上选购振动压实功能）
旋转压实是受认可，使用广泛的室内试件成型方法。旋转压实的主要思想是让试件在受到垂直荷载作用压实的过程中施加旋转作用，模拟压路机在沥青摊铺压实过程中混合料受到的搓揉作用。
目前，基于旋转压实原理的成型标准主要有3种：分别是美国标准（主要特点是内部旋转角为1.16°）方法，欧盟（法国）标准方法（主要特点是内部旋转角为0.82°）以及美国工程兵团开发的GTM成型方法。
在这3种方法中，GTM成型方法因为设备体积巨大，价格高昂，且设计体系和评价体系应用不广泛，国外的仪器设备制造商均已经放弃生产GTM旋转剪切压实机。最新版的公路工程沥青及沥青混合料试验规程中也删除了这一种试件成型方法。
欧盟标准的旋转压实仪最早的代表是法国LCPC设计的旋转压实仪，但是经过多年的发展，目前全球的旋转压实仪制造商生产的产品都能够通过调整内部角同时达到欧盟和美国标准的技术要求。所以，我们推荐的旋转压实仪，可以认为均满足美标和欧标的要求。
目前市场上旋转压实仪的品牌型号众多，推荐大家根据预算差异选择以下4款：
注释：旋转压实仪的内部角需要进行出厂前标定，如果没有特殊注明，我们都将要求制造商按照1.16°的内部角进行出厂前标定。
新规程中增加了5.2条要求，对于试件形状调整的要求。该要求来源于欧盟标准EN 12697-31的第7.2.3条的要求。
但是，基于市场上可选择旋转压实仪的功能，以及实际的应用情况来看：几乎所有的操作都是按照第3种方法“钻芯或切割"来完成的。
对于方法1，将旋转角调整为0°继续压实的方式。实际上，欧盟标准的要求是角度逐渐变为0或一步一步变为零度（while the angle Ф is progressively or step by step to zero），满足这一要求的，实际上仅有满足法国标准要求的原LCPC（现Nextroad）设计旋转压实仪具有此功能。但考虑到该产品价格过于昂贵，无法普及。规范将操作放宽至直接调整为0°后继续压实。但是，普通的旋转压实仪在改变角度后需要使用内部角标定仪进行标定，这导致这种操作方式实际上不可行。只有高级型号的旋转压实仪才能够直接输入目标角度，仪器能够自动准确调整角度，例如：PINE的AFG2型，CONTROLS的伽利略研究型等。
对于方法2，使用压力机进行静压后再脱模的方式，实际上是没有应用案例的。
旋转压实仪有2种尺寸的试模可供选择，分别为直径100mm和150mm（可选对应的英制尺寸4英寸或6英寸），高度为250mm。标准的试模主要用于压实热拌沥青混合料，当需要压实含水的乳化沥青混合料时，可以选购侧面穿孔形式的试模。
沥青混合料试件在刚结束压实时有可能因为温度过高产生变形，为了防止这种情况的发生，不同的设备制造商采用了不同的解决方案。图7左侧是PINE的解决方案：通过在舱门处安装一个风扇（编号：#AFG2X06F）快速冷却试模和试件；图7右侧是CONTROLS的解决方案：可以将压实的试模和试件一并放置在外面的脱模器上进行冷却，同时不影响设备压实第2个试件。
在旋转压实成型方法发明后，业界专家一直致力于通过测量压实过程中的指标来评价混合料的压实特性。在新规范中，也增加了T 0761压实特性试验方法；在欧盟，主要依据EN 12697-10来分析沥青混合料的压实特性；在美国，PINE公司开发了一套基于Excel宏计算功能的数据计算软件，可以直接导入旋转压实测量的数据计算一系列指标，并对不同沥青混合料的压实特性进行比较和排序。
PINE的计算软件可以将压实数据导入，自动计算CDI，TDI，CFI，TFI，CEI，WEI……等指标。这种计算方法最基础的思想就是根据压实过程中试件的高度（或计算成能量指标）随压实次数达到最大理论密度百分比的变化规律来评价混合料的压实性，以及长期抗车辙的性能。例如，用Construction Densification Index，CDI指标（红色阴影面积，将沥青混合料的密度从最大理论密度89%压实到92%所需要的能量）来评价施工过程中压实所需要的压实功，面积越大意味着越难压实；用TrafficDensification Index，TDI指标（绿色阴影面积，将沥青混合料的密度从最大理论密度的92%压实到98%所需要的能量）来评价沥青混合料抵抗车辙变形的性能，面积越大意味着所需要的能量越多，抗车辙性能越强。（当然，我们在实际工作中，对于抗车辙性能的评价还是使用车辙试验，蠕变试验或三轴试验等方法）PINE这款计算软件最多可以一次导入6组沥青混合料的压实数据（每组混合料4个试件），Excel会自动计算结果，并生成柱状图在同一个坐标系下展示（如图9所示），可以轻松的完成沥青混合料压实性能的排序。
标准：ASTM D7981
品牌：科技筑安 型号：BM-008
剪切压实仪是澳大利亚开发的一种类似于旋转压实仪的成型工具，区别在于其成型的试件是一个很厚的棱柱体，其试件尺寸可以达到450×150×185mm，其内部空隙率的分布也类似于旋转压实成型的试件。其中心区域的密度分布非常均匀，这种特性非常有利于一次性获取一组密度分布均匀的试件。
这种成型方法目前已经成为美国ASTM标准的正式试验方法，编号D7981。标准中也明确规定了通过该成型方法制作的试件适用于以下的应用：
- AASHTO T342动态模量试验（即T 0738）
- AASHTO T378动态模量，流值次数和流值时间试验（即T 0738）
- AASHTO T321四点小梁弯曲疲劳试验（即T 0739）
- ASTM D6752和ASTM D2726压实混合料毛体积密度试验
图11是广州大学和广东华路用工业CT扫描剪切压实仪（Shear Box Compactor - SBC），旋转压实仪（Superpave
Gyrotary Compactor - SGC）和马歇尔击实仪（Marshall）试件的空隙率分布结果对比，通过曲线空隙率-深度曲线可以看出剪切压实仪成型试件在10~150mm厚度范围内，空隙率非常接近，密度分布均匀，适合取芯/切割后用于后续的力学性能试验。
图11：剪切压实仪-旋转压实仪-马歇尔击实仪试件CT扫描结果比较
考虑到切割和钻芯需要在外侧留出操作空间，以及试件外部的空隙率较内部的空隙率更高。因此比较合适的操作是通过1个剪切压实成型的试件钻取4个直径100mm的单轴压缩动态模量试件，或切割出6根四点小梁弯曲疲劳试件。
考虑剪切压实仪的试模要比传统成型机的尺寸更大，为了将松散的沥青混合料更均匀的装填到试模中，从而使得试件内部密度分布更加均匀，我们还将配套提供一套混合料装填工具。
供用户选购的试模加热，可以插入试模中对沥青混合料进行加热，使试模内沥青混合料的温度更加均匀。
图14：试模加热器
标准：EN 12697-33充气轮胎碾压成型机
品牌：Nextroad（原Vectra）
型号：BBPAC
充气轮胎碾压成型机最初由法国LCPC设计开发，后期由Vectra（如今合并成为Nextroad公司）进行推广销售的一种特殊的法标试验设备，主要用于成型2种尺寸的试件，并用于如下的试验：
500mm×180mm，厚度50mm或100mm
直接用于EN 12697-22车辙试验方法中的大型设备试验方法（法国标准的充气轮胎车辙试验）
- 600mm×400mm，厚度50-150mm
用于切割成梯形梁试件，或钻取圆柱体芯样，用于以下的法国标准试验：
EN 12697-24方法A梯形梁两点弯曲疲劳试验
EN 12697-26方法A梯形梁两点弯曲复数模量试验
EN 12697-26方法E直接拉伸模量试验
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更新时间：2026-04-30
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