根据《T0745—2025沥青混合料重复压缩试验》规程内容,本试验旨在通过三轴重复压缩法测定沥青混合料的蠕变速率,从而评价其高温性能(如车辙抵抗能力)。该试验对沥青混合料试验机(特别是三轴重复压缩试验系统)提出了非常具体和严格的技术要求,涵盖加载系统、控制系统、传感器精度、数据采集、环境控制、试件制备与安装、试验流程控制等多个方面。
下面我将从技术要求分类出发,对沥青混合料试验机(三轴重复压缩试验系统)的关键技术指标与功能要求进行系统梳理与分析,便于设备研发、采购、验收及试验室管理参考。
一、总体试验目的与核心评价指标
项目 | 内容 |
试验方法 | 三轴重复压缩法(围压+轴向重复荷载) |
评价指标 | 沥青混合料的蠕变速率(με/次),反映其在重复荷载下的永久变形累积能力与高温稳定性 |
应用意义 | 用于评价沥青路面抗车辙性能,尤其是高温条件下(如夏季)的长期性能表现 |
二、沥青混合料试验机(三轴重复压缩系统)技术要求分析
(一)加载系统要求
1.加载方式
•支持多种围压与轴压加载方式:
•A型:乳胶膜+双层O型环密封,通过压力室介质(水/油/空气)反向施加围压
•B型:橡胶轮胎内胎充气围压(仅圆周,上下无围压),轴向同步加载
•C型:真空乳胶膜+抽真空形成负压围压
✅技术要求:
•加载系统必须能独立控制轴向荷载与围压
•轴向加载应支持重复加载(循环荷载)
•能实现静态或动态加载,加载波形包括:
•半正弦波
•矩形波
•加载频率:1Hz或3Hz(常用)
•围压范围:常见50 kPa或150 kPa
•轴向应力振幅:200~300 kPa(根据试验温度与层位不同)
2.加载系统材质
•加载系统所有与介质或试件接触部件,应采用硬化不锈钢
•加载板材质:
•硬质钢板或阳极氧化高强度铝合金(6061-16以下硬度材料禁用)
•加载板直径>试件直径+10 mm
•加载板刚性要求极高:
◦在250 kPa荷载下,加载压头变形≤2μm
(二)控制系统技术要求
1.核心功能
•独立控制轴向应力与围压
•过调制控制须避免(即控制信号不能失真)
•必须包含:
•可编程函数发生器(用于生成各种波形,如半正弦、矩形)
•高精度控制电路
•控制精度要求:
•围压与轴向应力控制精度达到±2%以内
(三)传感器系统要求
传感器类型 | 技术指标要求 | 用途 |
荷载传感器 | 最大量程≥10 kN;精度±10 N;响应频率≥10×试验频率 | 测量轴向荷载 |
位移传感器 | 量程≥12.7 mm;精度±2%(测量范围5mm内);响应频率≥10×试验频率 | 测量试件轴向变形(永久变形) |
温度传感器 | 精度±0.5℃ | 控制与监测试件与环境温度 |
✅注意:
•位移传感器用于记录试件在重复荷载下的累积变形
•传感器响应频率须匹配试验频率(如3Hz试验则传感器频率须≥30Hz)
(四)数据采集系统要求
1.采集内容
•轴向荷载、位移、加载次数、温度、围压等
2.采集频率
•应满足试验需求,尤其要在加载期与恢复期的特定时刻采集数据
•半正弦波形:在信号最小值(最低点)采集
•矩形波形:尽量在恢复期末,接近下一脉冲前采集
3.数据精准性与同步性
•各通道(荷载、变形、温度)不能有明显相位偏移
•采集系统需确保时间同步与信号完整性
(五)环境控制系统(温控系统)
1.温控箱(环境箱)
•控温精度:±1℃
•容积要求:足够容纳至少2个试件
•试验前试件需在目标温度下恒温30~60分钟
•试件内部温度通过贴片温度传感器监测确认
✅技术要求:
•必须具备精准控温与保温能力
•支持试件与压力室介质同步升温
(六)辅助材料与工装要求
项目 | 要求 |
聚四氟乙烯薄膜 | 厚度0.25mm,硬度50A~60A(邵氏A),置于加载板与试件间,减小摩擦 |
O型密封圈/双层O型环 | 用于乳胶膜密封,保证围压有效性 |
真空泵(部分类型) | 用于C型试验中的负压围压形成 |
橡胶轮胎内胎(B型) | 用于圆周围压施加 |
(七)试验控制与流程自动化要求(推荐)
虽然规程中多数流程为人工辅助+系统控制,但高端三轴试验系统应支持如下自动化功能:
功能 | 说明 |
试验参数预设 | 试验温度、波形类型、频率、应力振幅、围压等一键设置 |
试件对中与预压控制 | 自动或半自动检测对中状态,控制预压不超过限定值 |
加载过程自动化 | 按设定波形、频率、次数全自动加载,无需手动干预 |
数据自动采集与存储 | 按时间/次数自动记录变形、荷载、温度等 |
异常监控与停机 | 围压/应力超差、试件破坏、变形超标(如>6%)时自动停机保护 |
试验报告自动生成 | 包括蠕变曲线、阶段划分、回归分析、最终蠕变速率等 |
三、试验机整体技术指标汇总表(推荐)
项目 | 技术要求 |
轴向加载方式 | 伺服液压/气动/电磁,支持动态与静态加载 |
加载波形 | 半正弦波、矩形波;频率支持1Hz/3Hz |
轴向应力振幅 | 200~300 kPa(依试验条件) |
围压范围 | 50 kPa或150 kPa,控制精度±2% |
荷载传感器 | 最大量程:10kN,精度±10N,响应频率≥30Hz(对应3Hz试验) |
位移传感器 | 最大量程:12.7mm,精度±2%,响应频率≥30Hz |
温度控制 | 控温精度±1℃,支持试件与介质同步控温 |
数据采集频率 | ≥10倍试验频率,关键点自动采集 |
加载次数 | 通常≥10,000次,或试件变形>6%时终止 |
试件规格 | 直径≥50mm(≤16mm粒径)或≥75mm(>16mm),高径比1.5 |
控制系统 | 可编程函数发生器、独立轴压/围压控制、过调制抑制 |
环境箱 | 容积足够,控温±1℃,可放置多个试件 |
四、试验系统可扩展功能建议(面向智能化试验室)
远程监控 | 试验过程数据与影像可远程查看,支持试验参数远程下发 |
试验权限管理 | 通过秘钥控制试验启动、参数修改等关键操作 |
试验数据管理 | 自动存储、备份、检索历史试验数据,支持大数据分析 |
AI辅助分析 | 基于历史数据,自动识别异常曲线、预测蠕变趋势 |
设备联网与互联互通 | 支持与工程试验大数据平台对接,实现设备状态、试验排程统一管理 |
五、总结
类别 | 核心技术要求总结 |
加载性能 | 支持轴向重复荷载+围压独立控制,波形多样,频率1/3Hz,应力精度高 |
控制精度 | 轴向与围压控制精度±2%,荷载与变形传感器高响应、高分辨率 |
环境控制 | 温控精度±1℃,试件恒温要求严格 |
数据采集 | 高频采集,关键点自动记录,多参数同步 |
系统安全与自动化 | 过载保护、试件对中、自动停机、数据管理 |
试验标准化 | 严格遵循T0745—2025流程,从试件制备、安装、加载到数据处理全过程控制 |