新试验规程系列之——沥青混合料表面特性试验

摩擦系数测试单元

“摩擦系数测试"是整套系统第2个核心功能。测试开始前，底部带有3个橡胶滑块的摩擦测试单元启动旋转至100km/h，喷水装置开始向试件表面喷水，摩擦测试单元与驱动装置脱离，与试件表面接触并在摩擦力的作用下直到停止转动。在此过程中，通过连续测量速度、压力和扭矩，来计算得到试件表面的动态摩擦系数，并绘制“摩擦系数-速度"曲线。

清洗单元

试件在加速磨光处理后，因为表面带有残留的石英粉、沥青、集料的残渣碎屑，不能直接用于摩擦系数测试。我们为此特别在两个核心单元之间增加了一个清洗单元，能够通过喷水来快速清洗试件表面的杂质，做好试验准备。

标定单元

摩擦系数测试的介质 ——橡胶滑块是一种随着保存和使用都会发生老化和损耗的材料，为了保证测试结果的准确性，这种试验方法设计了使用标定板对系统进行标定，以及对测试结果修正的程序。因此系统中标配的标定板是试验组成部分。

试件运行轨道和4工位设计

考虑到整个测试过程中，需要多次测试试件和标准板的摩擦系数，需要在磨光后清洗试件表面。如果是想绘制摩擦系数随磨光次数的变化曲线，所需要的操作就会更多。因此，我们在设计这套系统时预留了4个工位。

从左至右（如图1所示）分别是：磨光单元，清洗单元，摩擦系数测试单元和标准板，四个工位前具有一条滑动轨道。安装了试件的试模可以沿轨道在磨光、清洗和测试3个单元之间运动，另外一个安装了标准件的试模也可以移动到测试单元进行标定工作。这种设计避免了频繁拆卸试件，大幅度减轻试验人员的工作量；同时，也降低了操作导致的误差。

全自动喷砂装置

实验室成型的沥青混合料车辙板试件或现场切割/取芯的新建沥青路面试件的表面通常是带有沥青膜的，此时的试件直接测试会导致测试结果偏低。这也和我们的实践经验相同，现场沥青路面在开放交通一段时间后，摩擦系数实际是有一定程度增长。这是因为随着路面的沥青膜越来越少，路面变得更加粗糙，使得摩擦系数增加，抗滑性变强。随着通行时间的继续增加，裸漏在路面的粗集料发生磨损，变得越来越光滑，摩擦系数再次开始衰减，抗滑性变差。

为了在试验前去掉沥青混合料表面的油膜，我们特别开发了一款专用的全自动喷砂装置，帮助用户按照规范的要求快速完成试件准备工作。

摩擦力测量方法改进

ASTM E1911 DFT法的标准测量原理是在出厂前使用标准砝码测量弹簧的变形量来标定弹簧系数k（胡克定律f=kx），在实际测试过程中使用位移传感器测量弹簧的变形量来计算摩擦力f。改良式的DFT则改用扭矩传感器连续测量扭矩，再计算摩擦力（f=M/L）。相较于传统测试方法，改进的测试方法结构更加简单，减少了因测量系统变形，弹簧受潮、老化等问题导致的误差。

车辙板试件测量专用工具

ASTM E1911 DFT法规定的橡胶滑块测试直径为284mm，我国规范的车辙板试件标准尺寸为300mm×300mm。为了便于使用DFT测试中国标准的车辙板试件，我们设计了专用的试验工具来进行设备和试件的定位，帮助用户可以更容易的在实验室内完成抗滑性试验。

这种设计如图8所示，底座中心可安装标准的车辙板试件，四周带有圆柱的支撑底座，动态摩擦系数测试仪的四个支腿放在上面即可直接用于车辙板的摩擦系数测量工作。

系统集成和移动便利性

改良式DFT将控制与测量系统集于一体，可以通过大尺寸的彩色触屏计算机进行试验操作，无需外接笔记本电脑或数据采集仪。更加便于试验人员操作。

现场应用

这款便携式动态摩擦系数测试仪的另一个主要应用是在现场测试各种道面的速度-摩擦系数曲线。现场测试时，需要配备移动电源，水箱等辅助设备。其适用的道面类型不仅限于沥青路面，水泥路面，也可以是地板、瓷砖等人行走的路面。

复杂工况路面材料加速磨光系统是我司近年来与国内科研机构进行科研成果向标准商品转换的尝试。该设备是由哈尔滨工业大学发明并改进的第4代产品。与新规程中的T 0760方法相比，该方法更加注重对实际工况的模拟，通过使用真实车辆轮胎的转动，试模的水平运动来模拟实际车轮运行时对路面施加的滚动作用和滑动作用；辅以环境模拟装置，满足全国各地不同气候区域的研究需求；磨光时的喷水和喷砂装置可以模拟不同区域路面杂质在路面磨光过程中起到的作用。总体而言，这套系统较新规程的标准试验方法更加适合科学研究。

该设备除了适用于沥青路面、水泥路面的抗滑性和耐磨性研究。还可以用于诸如：道路标线、粗集料等材料的耐磨耐久性能研究等。