动态剪切流变仪综述

试样准备
夹在旋转轴和固定板之间的沥青试样的厚度，必须谨慎控 制，此合适的厚度是通过旋转轴和固定板之间的间隙调节 得到的。必须在安装沥青试样之前，即对此间隙进行设定。 间隙设定是将旋转轴和固定板安装好，在试验温度时设定。 间隙通过微米轮调节。微米轮是渐进式的，通常以微米为 单位。旋转微米轮可以给旋转轴和固定板的相对位置精确 到位。有些流变仪，是把旋转轴向下调节，而有的流变仪 是把基板向上调节。间隙的大小取决于试验温度和沥青的 老化条件。 未老化和RTFO老化的沥青的沥青，试验温度为46℃或 者更高的温度，要求用1㎜的小间隙。PAV老化的沥青和 中等试验温度的（4~40 ℃ ），要求采用2 ㎜的大间隙， 两种旋转轴的使用，与上同理。高温试验需要大旋转轴 （25 ㎜），中等测试温度需要小旋转轴（8 ㎜ ）.
动态剪切流变仪简介
动态剪切流变仪（简称DSR)，是研究粘弹性材料
的基本仪器。由于美国战略公路研究计划(SHRP) 在沥青结合料路用性能规范中首次采用DSR评价 沥青结合料的高温性能和中低温疲劳性能，这一仪 器及其关联的研究方法在沥青及沥青混合料的研究 中得到广泛应用。 在SHRP规范中要求对原样沥青，旋转薄膜烘箱老 化（RTFOT）后残留沥青、RTFOT/PAV残留沥 青进行三次动态剪切试验，分别反映高温性能,疲 劳性能，因此是SHRP沥青新标准的精髓。
最大剪应力和最大剪应变的计算
流变仪用来计算最大剪应力和最大剪应变的公式 为
DSR公式示意图如下图所示
温度控制和试样半径、高度
由于沥青胶结料对温度有较大的依赖性，因此流变仪必须 要能精确地控制试样温度。这通常是通过循环流体浴或者 强制空气浴完成。流体浴一般用水环绕试样。温度控制器 使水循环，这样可以精确地调节，使试样温度一直保持在 所需温度。空气浴工作原理同水浴一样，只不过在试验期 间围绕试样的是加热的空气。两个情况的任一种，即其水 温或者气温的控制都必须使整个试样温度一致，变化不应 大于0.1℃。 使用者也不必担心进行这种计算，因为其计算是由流变仪 软件自动完成的。然而，试样的半径是重要因素，因为， G*是半径的4次方关系，所以，对试样仔细地修整是非常 重要的，试样的高度（即两板间的间隙）也是非常重要的， 它受控制设备以及使用者水平的影响很大。
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试样修整后，试样准备工作的最后一步是消除旋 转轴和固定板0.05㎜的间隙。这样，紧接着旋转 轴边缘就有一个明显的,轻微的凸出，如下图所示， 通常此步完成后，紧接着开始试验。
方法概述
沥青试样放置好且试验温度稳定后，使用者一定 要用大约10分钟的时间等待试样温度同测试温度 平衡。实际温度平衡时间因设备和沥青而异，应 采用配有非常精确温度感应能力的假试件进行检 查。一个计算机同DSR相联，以控制试验参数和 记录试验结果。试验包括用流变仪软件施加一个 恒定的振荡应力，并记录产生的应变和时间滞后。 S u p e r p a v e 规范要求，振荡速度 10rad/s，大约1.59Hz。
复数剪切模量和相位角
在大多数路面承受交通的温度下，沥青的 状况既像一个弹性固体，又像一个粘性液 体。在DSR中施加的应力和应变之间的关 系，量化了两种状况，提供了为计算两种 沥青胶结料重要特性的必要参数—复数线 切模量（G*）和相位角（δ）
G*是最大剪应力和最大剪应变的比率，施加的应力和由 此产生的应变的时间滞后是相位角δ。对于完全的弹性材 料，相位角δ是零，所有变形都是暂时的。在DSR中，像 沥青这样的粘弹性材料在正常温度下显示的事两个极端状 态之间的应力—应变反应
粘弹性表现的不同方式
G*是反复受剪力后，某种材料抗变形的总量，它由两部 分组成：一部分是弹性（暂时变形），如下图水平轴所示； 另一部分是粘性（永久变形），如垂直轴箭头所示。 δ 是 与水平轴产生的角，表示暂时和永久变形的相对量。在此 例中，尽管两种沥青都具有粘弹性，但沥青2比沥青1有较 多的弹性，因为其δ值较小。通过测定G* 和δ，DSR提供 了沥青在路面工作温度下行为（状态）更完整的描述。
采用第一种方法，需要有合适的沥青用量的经验。材料既 不能过多，也不能过少。如果太少，试验就不准确；如太 多，则要求过多的试样修整。 采用第二种方法，需要把沥青加热到有足够的流动性，以 便浇注。先把加热过的沥青倒进硅橡胶模，待冷却到足够 的坚硬，把沥青试样从模中取出。然后，把沥青置于 DSR的固定板和旋转轴之间。和以前一样，超出旋转轴 边缘的沥青要修整掉。
DSR试验设备
工作原理
DSR的工作原理很直观，沥青试样夹在来回振荡 的旋转轴和固定板之间，振荡板（常叫做旋转轴） 从起点A开始转动到B点。振荡板再从B点转回，经 过A点到C点，从C点再转回A点。此运动从A到B到 C，再回到A形成了一个循环，如下图所示
应力应变关系
当力（或剪应力）通过旋转轴加到沥青上时，DSR就会 测量沥青对此施加的力的反应（或剪应变）。如果沥青是 一个完全的弹性材料，其反应就与瞬间施加的力相一致， 两者间得时间滞后就为零。若是完全的粘性材料，荷载和 反应之间的时间滞后就会很大，如下图所示。冰冷沥青的 情形就像弹性材料，温度高的沥青就像粘性材料。
LOGO
动态剪切流变仪
DSR
动态剪切流变仪
试样准备
试验设备
方法概述
DSR
数据提交 PG分级中的DSR DSR评价沥青及沥青胶浆的力学性能
引言
沥青是一种粘弹性材料，它同时显示出弹性材 料的特性（如橡皮筋）和粘性材料的特性（如糖 浆）。这两种特性之间的关系被用来测量胶结料抗 永久变形和疲劳开裂的能力。为了抗车辙，胶结料 需要坚硬和有弹性；为了抗疲劳开裂，胶结料需要 柔软和有弹性。在这两种需要之间平衡是关键。
使用者通常在安装试样前设置间隙，而设置间隙 值是在期望值（1㎜或2㎜）上，增加0.05㎜，在 试验最终修整后，再用微米轮把这0.05㎜的额外 间隙去掉。 试验用的沥青试样直径和DSR的振荡板的直径相 同。准备试样有两种方法： ①沥青以适当的量直接倒向旋转轴，使材料有合 适的厚度。 ②用试模制作沥青试样，然后把沥青试样置于 DSR的旋转轴和固定板之间。