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JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

发布日期:
2026-03-24
摘要

T 0744‑2025 沥青混合料裂纹扩展试验(半圆形弯曲法,Semi-Circular Bending Test,简称 SCB 试验),是JTG 3410‑2025《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中新增的、基于断裂力学理论的沥青混合料抗裂性能标准试验方法,用于定量评价沥青混合料抵抗裂纹萌生与扩展的能力,是目前国内外公认的先进抗裂评价手段。

 JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

T 0744‑2025 沥青混合料裂纹扩展试验(半圆形弯曲法,Semi-Circular Bending Test,简称 SCB 试验),是JTG 3410‑2025《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》中新增的、基于断裂力学理论的沥青混合料抗裂性能标准试验方法,用于定量评价沥青混合料抵抗裂纹萌生与扩展的能力,是目前国内外公认的先进抗裂评价手段。该方法通过模拟路面在温度变化、行车荷载耦合作用下的裂纹发展过程,测定混合料的抗裂纹扩展能力,为路面结构抗裂设计、沥青混合料配合比优化及旧路病害评估提供关键技术参数,是完善沥青混合料全生命周期性能评价体系的重要支撑。


JTG 3410-2025/T 0744 SCB 半圆形弯曲试验方法的核心原理,以半圆形带切口试件为标准试样,采用三点弯曲加载方式,通过获取荷载‑位移全曲线,计算断裂能、断裂韧性、柔性指数等指标,反映沥青混合料在中温及低温条件下的抗开裂性能。具备以下技术特点:

1)断裂力学原理明确

• 从传统“强度评价”升级为裂纹扩展能力评价,更符合路面实际开裂机理。

2)试件适用性广

• 既可由室内旋转压实试件切割制备,也可由现场路面钻芯试件加工,真实反映工程质量。

3)试验条件标准化

• 标准试验温度25℃,可扩展至低温区间(-10℃、5℃),加载速率规范统一,结果重复性好。

4)评价指标科学

• 以断裂能、柔性指数为核心指标,直观表征混合料吸收能量、抑zhi裂缝发展的能力。

5)工程应用价值突出

• 适用于密级配、改性沥青、再生沥青混合料、排水沥青等多种材料,可用于配合比设计、材料优选、旧路性能评价与工程质量验收。


T 0744-2025 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法) 

1、目的与适用范围

1.1 本方法适用于半圆弯曲法测定沥青混合料的断裂能和柔性指数,以评价沥青混合料抗裂纹扩展性能。 

1.2 本方法标准试验温度为 25℃±0.5℃,加载速率为 50mm/min±5mm/min。 

1.3 本方法适用于公称zui大粒径不大于31.5mm的沥青混合料。


2、仪具与材料

2.1 半圆弯曲试验机:结构示意图如图 T 0744-1 所示,半圆弯曲加载图示及其尺寸要求如图 T 0744-2 所示。试验机包括轴向加载装置、荷载测量装置、变形测量装置、弯曲夹具,以及数据采集和控制系统。 

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

图 T 0744-1 半圆弯曲试验机

1-荷载传感器;2-加载压头;3-LVDT  定位架;4-立柱;5-试件;6-钢辊

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

图 T 0744-2 半圆弯曲加载图示及其尺寸要求 (尺寸单位:mm) 

2.1.1 轴向加载装置:量程不小于10KN,分辨力10N,精度±1%;加载速率为50mm/min±1mm/min。 

2.1.2 弯曲夹具:由压条、钢底板、两个直径25mm的钢辊和LVDT定位架组成。加载压头的接触曲率半径为 12.5mm±0.5mm。压条水平方向上可实现相对于垂直加载轴旋转,以适应试件的微小变化。 

2.1.3 位移测量装置:量程不小于30mm,精度±0.01mm。宜使用LVDT位移传感器。若试验机原有的行程 (位置) 传感器经校准满足精度要求,也允许使用。 

2.1.4 数据采集和控制系统:能够采集、记录荷载、位移和时间,采用 50mm/min±1mm/min 恒定加载速率控制,数据采集频率≥50Hz。  

2.2 温控箱:气浴恒温箱或恒温水槽,控温精度±0.5℃。 

2.3 塑料片:聚四氟乙烯材质,长度略大于试件厚度,宽约40mm。 

2.4 切割机:试验室用金刚石锯片锯石机 (单锯片或双锯片切割机) 或现场用路面切割机,有淋水冷却装置,其切割厚度不小于试件厚度。同时配备满足 1.5mm±0.2mm 宽度的专用切缝机。 

2.5 高度块:高精度的高度块组,高度测量范围为 1.20~1.60mm,精度±0.01mm。 

2.6 其他:计时器、游标卡尺、直尺、塑料袋等。


3、试验准备

3.1 试验机的检查

3.1.1 数据采集和控制系统shou次使用或使用中每年或每测试200次,进行一次标定。

3.1.2 检查测量系统,以确保荷载、变形数据采集通道之间没有过大的相位偏移。

3.2 试件准备

3.2.1 可按如下方法准备试件:

(1)按 T 0740 拌制沥青混合料试样,或按 T 0701 从拌和楼取沥青混合料试样;试样室内短期老化后,按本规程 T 0736 旋转压实法成型直径 150mm±1mm、高度 115mm试件,试件脱模后在中部切取2个厚度为 50mm±2mm 的圆柱形切片;当公称zui大粒径≥26.5mm时,成型直径 150mm±1mm、高度 160~170mm 试件,试件脱模后在中间切取2个厚度为 65mm±2mm 的圆柱形切片。再将每个切片切成高度为2个 74mm±1mm 半圆形,如图 T 0744-3 所示。切割的半圆弯曲试件,外观光滑,表面和底面平整且互相平行。

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

图 T 0744-3 旋转压实成型试件的切片准备示意图

(2)按 T 0740 拌制沥青混合料试样,或按 T 0701 从拌和楼取沥青混合料试样;试样室内短期老化后,按 T 0703 轮碾法成型厚度≥50mm (公称zui大粒径≥26.5mm时,厚度≥75mm) 试件,试件脱模后表面钻芯、切割后得到直径为 150mm±1mm、厚度为 50mm±2mm (公称zui大粒径≥26.5mm时,厚度为65mm±2mm) 圆柱形试件。最后将每个切片切成高度为2个 74mm±1mm 半圆形。 

(3)也可按 T 0701 现场钻取直径 150mm±2mm 的芯样,芯样厚度应满足≥35mm (公称zui大粒径≥26.5mm时,厚度≥50mm) 试件,室内切割成厚度 35~50mm (公称zui大粒径≥26.5mm时,厚度为50~65mm) 切片。最后将每个试件或切片切成高度为2个 74mm±1mm 半圆形 。 

3.2.2 沿每个半圆形试件的对称轴切出一个切缝,深度为 15mm±1mm,宽度为 1.5mm±0.1mm,如图 T 0744-4 所示。

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

图 T 0744-4 试件切逢示意图及尺寸要求 (尺寸单位:mm) 

1~5-试件厚度测量位置 

3.2.3 用游标卡尺测量每个试件两个面的高度,取平均值,精确至0.1mm;若试件高度不满足要求,或两个高度测量值的差大于0.5mm,试件应废弃。用直尺测量每个试件两个面的有效高度、切缝深度,分别取平均值,精确至0.5mm;若切缝深度不满足要求,试件应废弃。按图 T 0744-4 切缝中1~5标识的大致位置,用游标卡尺测定试件厚度,取5个测定值的平均值,精确至0.1mm;若厚度不满足要求,或5个测量值中的任何一个值与平均值相差大于0.5mm,则该试件应废弃。用高度块组检查切缝的缝宽,取3个测定值的算术平均值,精确至0.05mm,缝宽不满足要求的试件应废弃。同时检查切缝中心与半圆轴线的偏差不大于±1.5mm。 

3.2.4 按本规程相关试验方法测定试件的空隙率、VMA和VFA等参数,其空隙率与设计空隙率之差应≤±1%。 

3.2.5 若试件制备后2d内不进行试验,在15℃以下环境中避光保存,存放时间不宜超过14d,且不可堆叠。存放期间,试件应水平放置于表面平整的硬玻璃板 (或瓷砖) 上,防止试件发生变形。 

3.2.6 一组试验不少于4个有效试件。


4、试验方法与步骤

4.1 将试件装入密封塑料袋中,置于已调温至 25℃±0.5℃ 的恒温水槽或直接放入温控箱中,保温≥4h或恒温一夜。试件之间的距离应不小于10mm。

4.2 从温控箱取出试件 (水槽中取出,应去除塑料袋),按图 T 0744-2 所示,对中放置于钢辊上,在试件与钢辊之间放上塑料片;调整试件位置,使试验加载时施加的力沿试件径向垂直穿过试件中心,同时穿过切缝中线。  

4.3 对试件施加接触荷载 (包含压头质量) 0.1kN±10N,加载速率为0.05kN/s,并记录接触荷载。实际施加的接触荷载应减去压条的质量。 

4.4 在达到0.1kN接触荷载后,立即以 50mm/min±10mm/min 速率进行垂直加载。当施加荷载突然下降,降至0.1kN以下时,停止试验。观察裂纹发展区域。如图 T 0744-5 所示,若裂纹发展超出了试件中线±15°区域,则该试件数据无效。

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

图 T 0744-5 裂缝发展区域

4.5 试件从温控箱中取出,至试验结束,计时不超过60s。


5、数据处理 

5.1 绘制荷载-位移曲线,并进行函数拟合。典型曲线如图 T 0744-6 所示。其中di1阶段,开始加载直至达到峰值荷载之前的曲线段,采用式 (T 0744-1) 进行拟合;di2阶段,荷载峰值后直至荷载下降至0.1kN的曲线段,采用式 (T 0744-2) 进行拟合。若试验结束之前zui小荷载大于0.1kN,则应将荷载-位移曲线段外延至荷载0.1kN。

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

图 T 0744-6 记录的荷载P与位移u曲线

P₁(u)=c₁×u³+c₂×u²+c₃×u+c₄     (T0744-1)

式中:

P₁(u)——di一阶段的施加荷载,kN

u——位移,mm

C₁、C₂、C₃、C₄——拟合系数

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)     (T0744-2)  

式中:

P₂(u)——di二阶段的施加荷载,kN

di、ei、fi——拟合系数

n——指数项的数量,为4


5.2 在图 T 0744-6 曲线上确定峰值荷载Pmax和相应的位移u0,分别精确至0.1kN和0.1mm;确定荷载-位移曲线峰值后拐点及相应的斜率绝dui值m、临界位移u₁,分别精确至0.1kN/mm和0.1mm。

5.3 按式 (T 0744-3) 数值积分法计算断裂功,精确至1。

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)   (T 0744-3)

式中:

Wf——断裂功,J

u₀——zui大荷载相应的位移,mm

umax——试验结束时荷载为0.1kN相应的位移,mm


5.4 按式 (T 0744-4) 计算断裂能密度,精确至1。

JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)      (T 0744-4)

式中:

Gf——断裂能密度,J/m²

a——试件有效高度,mm

t——试件厚度,mm


5.5 按式 (T 0744-5) 计算柔性指数,精确至0.1。 

  JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)   (T 0744-5) 

式中:

FI——柔性指数

m——峰值后拐点处斜率绝dui值,kN/mm

5.6 一组试件,取各测定值的算术平均值作为试验结果,柔性指数精确至0.1。当一组试件的柔性指数试验变异系数不满足要求时,可剔除与平均值偏差zui大值,再计算剩余测定值的变异系数。若剔除试件后有效试件少于4个,则应补充试验。


6、允许误差

柔性指数重复性试验的变异系数≤30%。

 

7、报告

7.1 试验项目名称和执行标准 

7.2 沥青混合料类型、密度、空隙率

7.3 接样日期、试件的厚度和韧带长度

7.4 试验日期,仪器设备的名称、型号及编号

7.5 试验温度、加载速率;试件的切缝长度、切缝宽度、有效高度、厚度

7.6 峰值荷载Pmax、位移u。的平均值和变异系数 

7.7 峰后拐点切线斜率m、临界位移u₁ 的平均值和变异系数

7.8 柔性指数的平均值和变异系数

7.9 其他需要说明的情况


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JTG 3410-2025/T 0744 沥青混合料裂纹扩展试验 (半圆形弯曲法)

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