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RA10和SMA13模量试验

2018-05-18

3、 ERE铺装对钢箱梁结构疲劳开裂寿命的影响

如前所述，本次军山桥维修不仅要改变钢桥面铺装容易出现车辙病害的现状，同时还要利用铺装层改善钢箱梁的疲劳受力状态。其依据即是通过提高铺装层材料的模量达到减小钢板疲劳应力幅的目的。

1. RA与SMA混合料的弯曲模量差异

采用小梁弯曲试验方法可以测量混合料的弯曲模量。

试验条件说明：

1) RA10油石比8.5%；养生条件：自然24h+60℃16h。

2) SMA13油石比6.3%；混合料成型温度170℃。沥青采用改性沥青，木质素纤维添加0.3%。

3) -10℃计算公式按T0715小梁低温弯曲试验方法计算；5℃、15℃、30℃、55℃计算公式按T0728弯曲蠕变试验方法计算。

4) -10℃保温条件：乙二醇和水按1:1比例混合，保温1h后进行试验；5℃、15℃、30℃、55℃放入不同温度恒温水箱保温1h后进行试验。

1) SMA 13不同温度弯曲劲度模量

SMA 13 -10℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(mm)	跨中断面试件的宽度 b(mm)	跨中断面试件的高度 h（mm）	试件破坏时的跨中挠度 d（mm）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	200	30.8	36.0	0.70	1511	11.36	3780	3004
2	200	30.8	36.4	0.67	1462	10.75	3658	2938
3	200	30.0	36.3	1.02	1662	12.61	5554	2271
4	200	29.7	36.6	0.90	1546	11.66	4941	2359
5	200	30.1	36.1	0.82	1488	11.38	4440	2563
平均值						11.55	4475	2627

SMA 13 5℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(m)	跨中断面试件的宽度 b(m)	跨中断面试件的高度 h（m）	试件破坏时的跨中挠度 d（m）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	0.2	0.0300	0.0362	0.00308	949	7.25	16718	434
2	0.2	0.0300	0.0362	0.00266	1176	8.99	14439	622
3	0.2	0.0310	0.0360	0.00223	1123	8.40	12038	698
4	0.2	0.0310	0.0361	0.00249	1098	8.17	13479	606
5	0.2	0.0304	0.0362	0.00234	1167	8.80	12702	693
平均值						8.32	13875	600

SMA 13 15℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(m)	跨中断面试件的宽度 b(m)	跨中断面试件的高度 h（m）	试件破坏时的跨中挠度 d（m）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	0.2	0.0300	0.0358	0.00637	481	3.76	34182	110
2	0.2	0.0308	0.0357	0.00809	524	4.02	43292	93
3	0.2	0.0308	0.0360	0.00648	522	3.94	34967	113
4	0.2	0.0306	0.0359	0.00692	511	3.90	37238	105
5	0.2	0.0308	0.0360	0.00683	426	3.21	36850	87
平均值						3.77	37306	101

SMA 13 30℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(m)	跨中断面试件的宽度 b(m)	跨中断面试件的高度 h（m）	试件破坏时的跨中挠度 d（m）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	0.2	0.0300	0.0350	0.01574	147	1.21	82440	15
2	0.2	0.0300	0.0360	0.01242	164	1.28	66922	19
3	0.2	0.0300	0.0351	0.01392	152	1.25	73121	17
4	0.2	0.0305	0.0365	0.01564	140	1.05	85405	12
5	0.2	0.0308	0.0362	0.01271	199	1.49	68888	22
平均值						1.25	75355	17

SMA 13 55℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(m)	跨中断面试件的宽度 b(m)	跨中断面试件的高度 h（m）	试件破坏时的跨中挠度 d（m）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	0.2	0.0310	0.0355	0.01482	41	0.33	78242	4
2	0.2	0.0300	0.0350	0.01622	46	0.39	84531	5
3	0.2	0.0300	0.0350	0.01558	42	0.36	81141	4
4	0.2	0.0305	0.0350	0.01624	31	0.26	84336	3
5	0.2	0.0310	0.0360	0.01470	46	0.36	78764	5
平均值						0.34	81403	4

2) RA10不同温度弯曲劲度模量

RA10 -10℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(mm)	跨中断面试件的宽度 b(mm)	跨中断面试件的高度 h（mm）	试件破坏时的跨中挠度 d（mm）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	200	30.3	34.4	0.78	3490	29.20	4025	7255
2	200	30.5	34.8	1.00	4186	34.00	5220	6513
3	200	30.0	34.5	0.99	4482	36.44	5123	7113
4	200	30.4	35.0	0.81	3904	31.45	4253	7396
5	200	30.5	34.5	0.92	3660	30.25	4761	6353
平均值						32.27	4676	6925

RA10 5℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(m)	跨中断面试件的宽度 b(m)	跨中断面试件的高度 h（m）	试件破坏时的跨中挠度 d（m）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	0.2	0.0305	0.0352	0.00096	3813	30.28	5068	5975
2	0.2	0.0308	0.0355	0.00114	3305	25.56	6070	4210
3	0.2	0.0305	0.0325	0.00085	3534	32.96	4141	7961
4	0.2	0.0305	0.0350	0.00111	3665	29.44	5827	5052
5	0.2	0.0305	0.0350	0.00099	3620	29.08	5197	5595
平均值						29.46	5261	5601

RA10 15℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(m)	跨中断面试件的宽度 b(m)	跨中断面试件的高度 h（m）	试件破坏时的跨中挠度 d（m）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	0.2	0.0302	0.0348	0.00157	2863	23.50	8194	2867
2	0.2	0.0305	0.0350	0.00184	2863	23.00	9659	2381
3	0.2	0.0305	0.0350	0.00230	2370	19.04	12073	1577
4	0.2	0.0305	0.0350	0.00130	2737	21.99	6824	3222
5	0.2	0.0302	0.0350	0.00163	2841	23.05	8556	2694
平均值						22.12	9061	2441

RA10 30℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(m)	跨中断面试件的宽度 b(m)	跨中断面试件的高度 h（m）	试件破坏时的跨中挠度 d（m）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	0.2	0.0300	0.0350	0.00375	1195	9.77	19682	496
2	0.2	0.0320	0.0350	0.00330	1097	8.41	17319	485
3	0.2	0.0300	0.0350	0.00365	1252	10.23	19157	534
4	0.2	0.0310	0.0350	0.00319	1126	8.91	16742	532
5	0.2	0.0300	0.0350	0.00238	1186	9.69	12491	776
平均值						9.40	17078	551

RA10 55℃弯曲蠕变试验结果

序号	试件跨径 L(m)	跨中断面试件的宽度 b(m)	跨中断面试件的高度 h（m）	试件破坏时的跨中挠度 d（m）	试件破坏时的最大荷载 PB（N）	试件破坏时抗弯拉强度（MPa）	试件破坏时的最大弯拉应变 (με)	试件破坏时的弯曲劲度模量（MPa）
1	0.2	0.0305	0.0350	0.00223	594	4.78	11701	409
2	0.2	0.0310	0.0350	0.0026	559	4.43	13641	325
3	0.2	0.0306	0.0350	0.00231	532	4.27	12119	352
4	0.2	0.0300	0.0350	0.00215	574	4.70	11281	416
5	0.2	0.0300	0.0350	0.00219	458	3.75	11489	326
平均值						4.39	12046	364

-10℃低温弯曲蠕变试验，按式（T0715-1）~式（T0715-3）计算试件的蠕变弯拉应力、试件的蠕变弯拉应变及试件的弯曲蠕变劲度模量。

弯曲蠕变劲度模量汇总结果

级配类型温度	SMA13	RA10
-10℃	2627	6925
5℃	600	5601
15℃	101	2441
30℃	17	551
55℃	4	364

1 模量、温度曲线

由表中的实测数值可知，在高温低频工况下，RA混合料比SMA混合料的动态模量提高了近8-10倍。

研究人员对RA混合料高温模量较大这种特性极为关注，因为，若将铺装层与桥面钢板视为一个组合体系时，结构内力是按刚度分配的。提高铺装层的刚度，钢板的疲劳应力幅则会相应减小，而减小了钢板的疲劳应力幅则会延长钢板疲劳开裂的使用寿命。本次军山桥桥面维修及钢结构补强即是依据这种原理进行的。

2、采用圆柱体马歇尔试件试验方法测量混合料的抗压模量。

SMA13 55℃压模量试验结果

序号	试件高度 (mm)	试件直径(mm)	最大荷载(KN)	变形(mm)	抗压强度(MPa)	应变	压模量(MPa)
1	63.2	101	28.47	6.98	3.56	0.1104	32
2	63.4	101	27.00	5.50	3.37	0.0868	39
3	62.1	101	28.81	7.88	3.60	0.1270	28
4	62.4	101	28.73	7.42	3.59	0.1189	30
平均值	62.8	101	28.25	6.95	3.53	0.1108	32

SMA13 30℃压模量试验结果

序号	试件高度 (mm)	试件直径(mm)	最大荷载(KN)	变形(mm)	抗压强度(MPa)	应变	压模量(MPa)
1	64.5	101	49.50	5.00	6.18	0.0775	80
2	63.5	101	50.17	7.50	6.27	0.1181	53
3	64.1	101	42.80	7.80	5.34	0.1217	44
4	63.8	101	52.66	8.10	6.58	0.1271	52
平均值	64.0	101	48.78	7.10	6.09	0.1111	57

SMA13 15℃压模量试验结果

序号	试件高度 (mm)	试件直径(mm)	最大荷载(KN)	变形(mm)	抗压强度(MPa)	应变	压模量(MPa)
1	63.8	101	91.55	6.97	11.43	0.1092	105
2	64.3	101	93.39	8.40	11.66	0.1307	89
3	64.0	101	92.40	6.20	11.54	0.0969	119
4	64.0	101	89.30	6.80	11.15	0.1062	105
平均值	64.0	101	91.66	7.09	11.45	0.1108	104

SMA13 5℃压模量试验结果

序号	试件高度 (mm)	试件直径(mm)	最大荷载(KN)	变形(mm)	抗压强度(MPa)	应变	压模量(MPa)
1	64.6	101	127.00	4.30	15.86	0.0666	238
2	63.7	101	126.00	4.40	15.73	0.0691	228
3	63.7	101	126.10	4.40	15.75	0.0691	228
4	62.4	101	126.40	4.00	15.78	0.0641	246
平均值	63.6	101	126.38	4.28	15.78	0.0672	235

SMA13 -10℃压模量试验结果

序号	试件高度 (mm)	试件直径(mm)	最大荷载(KN)	变形(mm)	抗压强度(MPa)	应变	压模量(MPa)
1	63.9	101	172.90	2.40	21.59	0.0375	575
2	62.7	101	180.00	3.20	22.48	0.0511	440
3	63.1	101	171.10	2.80	21.37	0.0444	482
4	63.4	101	170.00	3.00	21.23	0.0473	449
平均值	63.3	101	173.50	2.85	21.67	0.0451	486

RA10 55℃压模量试验结果

序号	试件高度 (mm)	试件直径(mm)	最大荷载(KN)	变形(mm)	抗压强度(MPa)	应变	压模量(MPa)
1	65.0	101	132.80	4.20	16.58	0.0647	256
2	64.8	101	135.70	4.30	16.95	0.0664	255
3	66.1	101	134.90	4.20	16.85	0.0636	265
4	65.8	101	137.30	4.00	17.15	0.0608	282
平均值	65.4	101	135.18	4.18	16.88	0.0639	265

RA10 30℃压模量试验结果

序号	试件高度 (mm)	试件直径(mm)	最大荷载(KN)	变形(mm)	抗压强度(MPa)	应变	压模量(MPa)
1	65.2	101	229.00	5.80	28.60	0.0890	321
2	64.4	101	231.00	5.00	28.85	0.0777	371
3	64.9	101	222.00	5.00	27.72	0.0771	360
4	65.9	101	209.00	5.50	26.10	0.0834	313
平均值	65.1	101	222.75	5.33	27.82	0.0818	341

注：本试验室压力机最大荷载300KN，RA10马歇尔试件在15℃、5℃和-10℃温下已超出试验机最大量程，无法试验。

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