新试验规程系列之——沥青性能试验上篇

当我们需要评估沥青的低温性能时，弯曲梁流变仪（BBR）是极重要的设备。选型不再是简单的“进口与国产"之争，而是在三大价值路径中定位解：

· 追求效率，可选全自动电动型，以资本换人力与精度。

· 信赖经典标准，可沿用成熟的进口气动型，但需考虑其环境适配性。

· 聚焦综合价值，新一代国产弯曲梁流变仪正以达标的性能、灵活的服务与显著成本优势，成为务实之选。

本章内容相当于新试验规程中第10章的内容。主要包括4种试验设备：

- 弯曲梁流变仪（BBR）

- 动态剪切流变仪（DSR）

- 低温开裂温度试验仪（ABCD）

- 沥青质量快速测试仪（ABQT）

沥青性能试验，即我们通常所说的“Superpave PG"沥青体系。自上世纪90年代初，SHRP计划完成后，Superpave技术和PG沥青分级体系已经应用30多年，在这漫长的过程中，最初制定的指标、方法和设备已经产生了众多的变化。因此，新规范秉持与时俱进的精神去芜存菁，为国内沥青和道路工程行业指出了未来的发展方向。

全自动电动弯曲梁流变仪

品牌：CONTROLS 型号：81-PV5912

标准：沥青试验AASHTO T313/T 406 ExBBR | ASTM D6648/D7643

EN 14771 | T0627 | 沥青混合料试验AASHTO T419

AutoBBR全自动“电动"弯曲梁流变仪是CONTROLS近年来推动仪器设备电动化的产品，这款弯曲梁流变仪采用电动伺服系统替代了传统BBR弯曲梁流变仪的伺服气动系统，无需配备空压机或准备实验室气源，避免了潮湿和带有杂质的空气损坏空气轴承，也消除了空压机运行时的巨大噪音，无需在试验前气压的复杂调节工作，节省实验室空间，使得BBR的管理，操作都变得更加简单。

这款BBR还采用了试样支撑系统的全自动升降设计，试样安装好后，可以随底座自动降低浸入液体浴中的试验位置等待试验。用户在软件中选择了试验标准后，即可按照试验标准的程序自动完成试验；在试验过程中，时间、荷载、位移等指标会实时显示并以曲线的形式展现，测试结果可以通过U盘或网线导出，用于进一步的处理分析，例如计算△Tc等指标。

考虑到BBR近年来还被用于直接测试沥青混合料的弯曲蠕变劲度和斜率，AutoBBR在开发时将大加载能力提高到10N，远超规范要求且留出了富裕空间，以便进行特殊材料测试时仍然能够适用。

系统标定

在传统的BBR标定工具基础上，AutoBBR还配备了1个力传感器，这样可以在日常工作中更快速、方便的对力传感器进行日常检查。

用户也可以选购标准砝码，用于校准日常标定用的力传感器。

温控系统

AutoBBR的温控系统使用了BBR系统的主流控温技术：半导体控温单元用于控制液体浴槽的温度，外置的冷水机为半导体控温单位进行散热。液体浴槽的控温范围可达-40℃到室温，内部配备磁性转子使得内部温度均匀。

气动弯曲梁流变仪

品牌：CANNON 型号：TE-BBR SD

标准：沥青试验AASHTO T313/T 406 ExBBR|ASTM D6648/D7643

EN 14771|T0627|沥青混合料试验AASHTO T419

自SHRP计划之后的近20年里，美国CANNON一直是市场上的BBR弯曲梁流变仪品牌，我们在BBR标准中所列出的国内外所有试验标准，几乎都是基于CANNON弯曲梁流变仪的功能开发的。值得注意的是：在欧美标准编写时，考虑到市场上也有其他品牌的BBR。因此，标准中的很多技术指标实际上是低于CANNON的技术规格。

为了保证系统在服役期间保持可靠的工作状态，CANNON提供一整套可溯源至美国国家标准与技术研究所（NIST）的标定工具（标准砝码、高度块、标准模量薄梁和标定用厚梁），这种设计也满足新规程关于设备标定的要求。

新规范参数计算

随着△Tc指标在美国应用越来越多，有可能进入新版的PG规范，CANNON的试验软件已经内置了该指标的计算程序，用户可以选择2次试验结果（模量S1＜300.0＜S2，斜率m2＜0.300＜m1）自动计算，减轻了后期数据处理的工作量。

流变指数R值和180秒时蠕变劲度模量的计算，目前需要用户自行按照规范中的公式进行计算。

-流变指数R

式中的蠕变劲度模量S和斜率m都是BBR试验的标准结果，用户套用公式即可直接得到R值的结果。

-180秒的蠕变劲度模量St，新规范提出该指标的需求是用于按照JTGD50-2017公路沥青路面设计规范中附录B.5沥青面层低温开裂指数验算的需要。即公式：

式中的St即为10℃试验温度条件下，表面层沥青弯曲梁流变试验加载180秒时的蠕变劲度。

气动弯曲梁流变仪

品牌：科技筑安 型号：B-001

标准：沥青试验AASHTO T313/T 406 ExBBR | ASTM D6648/D7643

EN 14771 | T0627 | 沥青混合料试验AASHTO T419

从美国SHRP计划完成以来，我国引进Superpave沥青PG分级技术已经近30年。长期以来，PG分级技术没有在工程应用中替代针入度分级体系成为主流技术除了因为施工规范和沥青指标体系没有更新外，进口仪器设备过于高昂的价格也是制约技术普及的重要原因。因此，将PG分级设备国产化，大幅度降低行业用户的设备采购成本也是国内制造商关注的重要问题。

随着新版JTG F40公路沥青路面施工技术规范中明确增加沥青PG分级技术指标和相关要求，行业政策已经明确；我们也同时将进口的BBR完成了国产化工作，并在近几年进行了应用实践，并得到了良好的反馈。

BBR试验除了用于PG分级的指标测试，也经常用于比较不同材料的低温抗裂性能。因此，我们在软件中增加了一个试验数据对比的功能，用户可以在软件中选择多个试验的数据，软件将在同一个坐标系下生成所有试验数据曲线，通过列表展示各种材料在60秒时的蠕变劲度模量和斜率。用户可以通过勾选对比数据，选择任意的试验数据进行对比，用户只需截图即可使用这些数据和图片来丰富自己的研究报告，大大简化了用户的试验数据处理工作量。

国产化BBR采用了与传统气动弯曲梁流变仪同样原理的设计，性能表现达到了进口设备的同等水平，并大幅度降低了市场价格，为技术普及提供了基础条件。作为一款国产化产品，这款BBR的软件为中文语言，试验程序的逻辑设计和界面展现更符合国人的习惯，对于实验室的试验人员来说，无疑更加友好。