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新试验规程系列之——沥青混合料试件成型（第三篇 ）

更新时间：2026-04-30点击次数：20


本章内容相当于新试验规程第19章内容。还包括试件成型后的切割、切缝和钻芯辅助工具。

  沥青混合料试件加工

通过各种成型办法压实的沥青混合料试件，大部分情况下不直接用于进行各种力学性能的试验。通常，我们需要经过切割、钻芯和磨光的程序，将其进一步加工成形状规则，表面光滑、平整的试件。为此我们需要在实验室内配备相应的试件加工工具，主要包括：

- 全自动沥青混合料切割锯（单片锯）

- 全自动沥青混合料切割锯（双面锯）

- 沥青混合料试件切缝机

- 全自动多功能沥青混合料取芯机


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全自动沥青混合料切割锯（单片锯）




品牌：CONTROLS 型号：77-PV47105

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图17 AutoSaw II

在沥青混合料的力学性能试验中，很多都需要输入试件的尺寸信息来计算材料的应变；同时，试件的形状是否规则也影响试件受力时荷载是否按照正确的路径进行传递。因此，我们在进行沥青混合料的力学试验前，必须要对试件的加工质量足够重视。


IPC Global作为全球提供沥青混合料动态试验系统最多，相关经验丰富的制造商，很早就开发了一款专用于在实验室内切割沥青混合料试件的全自动切割锯—— AutoSaw，为切割圆柱体试件和车辙板试件订制开了一系列的固定夹具和切割辅助工具来获取高质量的试件。


CONTROLS收购IPC后，又在其基础上进行升级，推出了第二代全自动切割锯 —— AutoSaw II，时至今日，已成为很多国际高水平沥青混合料实验室的常备试验工具。


AutoSaw II主要可以切割两种基本形状的试件：

棱柱体试件


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图18 矩形试件固定方式

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棱柱体试件主要是指通过轮碾成型机压实成型的棱柱体试件，一般平面尺寸在500mm×400mm以下；或是剪切压实仪成型的450×150mm的试件。试件厚度不超过200mm。棱柱体试件的定位通过顶部的气压装置（成型室需具备气源）和侧面的挡块共同完成，切割底板上具有定位孔和刻度，便于用户切割目标尺寸的试件。

圆柱体试件


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图19 圆柱体试件固定方式

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圆柱体试件的固定夹具适用于切割直径100mm和150mm两种规格的试件，最大切割直径不超过200mm。有两种设计，分别是：（注意保留下面的段落分隔符）

自动夹紧装置，图19左侧。这种装置自带刻度尺，通过气压方式将试件固定在目标位置。

手动固定装置，图19右侧。这种装置只需在底座的定位孔上安装螺栓拧紧固定即可。


特殊形状尺寸试件的固定夹具


在沥青混合料的力学性能试验中，有部分试验要求的试件形状不是标准圆形和矩形，如：汉堡车辙试验和Overlay 试验需要对圆柱体试件进行切边的操作，法国标准的模量和疲劳试验需要使用车辙板试件切出尺寸规则的梯形梁，如 果靠手工测量和试件固定，则操作复杂，而且试件形状的重复性不会好。因此，AutoSaw II设计了这些试验专用的配 套试件固定夹具，如图20所示。（从左至右：Overlay，汉堡和梯形梁试件固定夹具）

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图20：特殊形状试件的切割工具




冷却水循环系统

在切割过程中，需要对锯片喷水，起到降温的作用。为此，设备底部配备了水槽和水泵，试验前将水槽中注满水，水面超过水泵，在切割过程中，系统将循环利用水槽中的水来对锯片进行持续降温。

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图21：水槽和循环水泵

垂直度检查

新规程T0738旋转压实成型方法新增了试件端面和轴心垂直度的要求。图22是通过直角尺来检查锯片和底座垂直度的示例，通过这种操作，可以确保切割得到的试件两端平面与轴线具有合格的垂直度。

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图22：检查锯片的平行度

控制界面

在切割准备工作完成后，用户可以通过控制器软件设置切割速度，选择工作模式（切割板块试件，使用圆柱体试件手动固定夹具切割和使用圆柱体试件自动夹具切割3种预设程序）后按照预定程序完成试件切割工序。

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图23：控制软件主界面（左）和圆柱体切割程序(右)

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技术规格

锯片直径：

650mm

最大切割深度：

200mm

最大切割长度：

500mm（标准），700mm（订制）

切割精度：

目标尺寸的±1mm

锯片转速：

1400转/分

锯片切割速度：

0-200mm/min，可调

锯片返回速度：

0-999mm/min，可调

制冷设计：

配备不锈钢水罐，全自动循环水泵

电源：

400V，50Hz，三相电

尺寸：

2000mm×800mm×1700mm

重量：

650kg




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全自动沥青混合料切割锯

（双片锯）

品牌：科技筑安 型号：BM-002

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图24：双面锯的结构


沥青混合料作为一种由不同级配的集料和沥青拌合后压实成型的材料，其分布本来就是不均匀的，因此，其试件尺寸标准，规范性好就显得尤为重要。只有试件形状规整，密度分布均匀，试件在受力过程中才能让荷载正确的在内部进行传递，从而得到准确的试验结果。


为了得到对称面平行度更好的试件，可以考虑使用双锯片切割锯来切割小梁弯曲，半圆弯曲和动态模量等试验的试件。因此，我们在进行仪器设备国产化的过程中，优先将双片锯进行了国产化。


双片锯的切割原理与单片锯不同。为了提高锯片的稳定性和两个锯片之间的平行度，在切割时，锯片保持在固定位置旋转，试件和底座进行前后移动，从而完成切割工作。两个锯片之间的距离可以进行自由调整，调整范围从10mm到150mm，从而满足一次性完成单轴压缩动态模量试件切割的需要。试件安装底座上设计有定位螺丝，可以安装各种试件定位工具来固定和夹紧试件。


我们还针对小试件的切割需求，开发了可以一次性切割多个直径38mm×高度110mm小试件的固定夹具，从而满足用户开展AASHTO TP132小直径试件动态模量试验和AASHTO T411小直径试件单轴循环拉伸疲劳试验的需求.


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图25：试件夹持方式示例

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人性化设计

双片锯作为一种实验室常用工具，需要实验员长期操作。所以设备是否方便好用，具有人性化设计直接关系真正操作人员的使用体验。为了让实验员更加喜爱设备，从而爱惜设备，我们借鉴市场同类产品的优缺点后，进行了如下的特殊设计。

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图26：双面锯正视图

静音设计

通常切割锯在切割试件时噪音极大（超过100分贝），属于一种严重的环境污染，也影响操作人员的情绪。为了减轻实验人员的心理负担，不再排斥操作切割锯，我们特别选用了复合材质的静音锯片，在2米左右处的噪音水平达到了70分贝左右。

清洁防护

双面锯的顶部设计有大角度开合的防护罩，便于安装试件和夹具；防止试件切割过程中的泥浆飞溅污染实验室，防止切割过程中误伤附近的人员，也起到一定程度的降噪作用。

顶部透明的玻璃窗可以观察试件切割的过程，了解切割状态。切割过程中产生的废液经过两次过滤后排出，避免堵塞排水管道，过滤的淤泥也便于工作人员清洁。

人体工学

整套设备的高度和空间设计使得试验人员固定试件非常方便，机械按键式的控制器操作简单而且耐用，侧壁设计为清洁和设备维护预留了空间。无需工作人员以不舒服的姿态操作设备。

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沥青混合料试件切缝机


品牌：科技筑安 型号：BM-003


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图28：沥青混合料试件切缝机和试验后的试件

近年来，基于断裂力学理论的方法被广泛应用于评价沥青混合料抵抗裂纹扩展的性能。通过计算诸如“断裂能"，“柔性指数"或“断裂韧性"等指标来评价沥青混合料的“韧性"，即抵抗裂纹扩展的能力。

在新规范修订的过程中，我们比较了全球各种试验标准，将切缝的尺寸统一为宽度（1.5±0.2）mm，常温试验的切缝长度为15mm，低温试验的切缝长度为10mm。

基于这种需求选择了合适厚度的锯片，并通过垫片来调整切缝长度，从而满足不同试验的切缝需求。

技术规格

适用试件：

直径100mm和150mm的半圆形试件，厚度≤100mm，或类似尺寸的长方体试件。

切缝宽度：

1.5mm±0.1mm

切缝深度：

15mm±1mm（最大，可通过垫片调

噪音水平：

≤85dB@1m范围内

电源规格：

220V，50Hz，单相电，功率450W

尺寸重量：

450mm×350mm×420mm，约30kg


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全自动多功能沥青混合料取芯机


品牌：科技筑安 型号：BM-006

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图29：实验室全自动沥青混合料取芯机


钻头选择

这款全自动多功能取芯机可以更换如下尺寸的钻头和夹具，来完成以下标准的沥青混合料试验：

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试件固定工具

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图30：标准圆柱体固定工具

标准圆柱体试件取芯工具

适用于固定直径100-150mm的圆柱体试件进行取芯。该工具配合底座前后左右的移动功能，可以在圆柱体试件的不同位置完成取芯工作。



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图31：路面结构芯样横向取芯工具

路面结构芯样横向取芯工具

该工具是选购项目，现场取芯得到的沥青路面结构芯样横置后，可用直径38mm的钻头来钻取中面层或下面层的芯样。上面层结构的厚度通常≤40mm，通过切割得到25mm×50mm×110mm的棱柱体试件，通过两面粘贴LVDT位移传感器的方法测试动态模量或疲劳寿命。



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图32：棱柱体试件固定夹具

棱柱体试件固定夹具

该工具是选购项目，如果用户实验室配备了剪切压实仪，可以使用该夹具固定剪切压实仪成型的棱柱体试件进行钻芯。



技术规格

钻头转速：

650转/分

钻进速度：

钻头在垂直方向的最大钻进速度可达80mm/min（常规沥青混合料50mm/min）

返回速度：

钻芯完成后，钻头能够以250mm/min快速返回初始位置

试验控制：

彩色触摸屏，内置操作控制程序

设备尺寸：

980×780×1600mm

设备重量：

150kg

电源规格：

220V，50Hz单相电，6kW




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