沥青混合料车辙试验仪校准规范编制说明.docx

湖北省地方计量技术规范沥青混合料车辙试验仪校准规范（报批稿）编写说明规范编写组2023年10月一、任务来源1二、编写背景1三、编写过程1四、编写依据3五、主要技术内容4六、其他应予说明的事项13一、任务来源根据省市场监管局办公室关于印发2022年度地方计量规范制修订计划的通知（鄂市监办量202260号）的要求，由湖北交投智能检测股份有限公司主持编写沥青混合料车辙试验仪校准规范。二、编写背景沥青路面车辙病害是路面常见的病害之一，通常发生于车轮碾压的轮迹带中，车辙会破坏面层与路面结构的强度，引起路面裂缝、坑槽等问题，统计资料表明，大约80%的沥青路面维修养护都是因为车辙变形引起，与其他病害相比，车辙病害危险性最大，给我国道路安全性能造成很大隐患。工程上使用沥青混合料车辙试验仪（以下简称“车辙试验仪”）模拟路面车辙产生过程，并评价车辙对沥青路面的影响，为公路工程建设提供技术支持。车辙试验仪在公路部门的生产单位、试验检测机构、科研机构、高校交通工程专业及工地试验室的使用比较普遍，但是对其溯源方法目前没有一个行之有效的计量技术规范，计量技术机构也因为没有技术规范可依，无法建立车辙试验仪相关计量标准，无法开展对车辙试验仪的检定校准，目前可行的校准方法，对车辙试验仪温度校准可参照JJFlIOI-2019环境试验设备温度、湿度参数校准规范，位移变形装置可参照JJF1305-2011线位移传感器校准规范，但对车辙试验仪的试验技术指标没有针对性的要求，并且作为整机设备，所涉及的校准项目却不仅限于此，亟需制定计量技术规范满足行业管理和市场需求。三、编写过程（一）主要起草人员及所做工作主要起草人及其所做的工作见表1：表1主要起草人及其所做工作人员工作单位所做工作屈煜伟湖北交投智能检测股份有限公司整体规划与人员安排，确定主要技术指标袁若浩湖北交投智能检测股份有限公司测量不确定度分析，及统稿工作陈默京湖北省计量测试技术研究院规范适用性分析，技术指标分析及试验验证陈威湖北交投智能检测股份有限公司规范适用性分析，技术指标分析及试验验殷箭峰湖北交投智能检测股份有限公司市场调研，技术指标分析及试验验证黄润华湖北省计量测试技术研究院技术指标分析及试验验证叶庆湖北省计量测试技术研究院技术指标分析及试验验证王伟湖北交投智能检测股份有限公司技术指标分析及试验验证（二）工作进程工作进程如下：1.2022.11项目计划下达后，召开项目启动会，项目分工；2. 2022.12召开项目研讨会及编写校准规范草案稿；3. 2023.0K023.03根据草案稿进行试验验证，编写完成编制说明、试验报告、不确定度评定报告；4. 2023.04形成技术规范（征求意见稿），广泛征求行业内意见；5. 2023.05根据收集到的征求意见稿反馈意见，修改形成审查稿；6. 2023.06组织召开专家技术评审会，修改完善技术规范；7. 2023.072023.08进行公司网站线上征求意见及试验数据公示；8. 2023.09召开规范预评审会，修改完善规范及相关资料；9. 2023.10进行规范报批。（三）重大分歧意见的处理经过和依据本规程在编写过程中无重大分歧意见。四、编写依据（一）编写原则本标准在编制过程中，遵循如下原则：.协调性原则1.符合当下沥青混合料车辙试验的技术指标要求，与JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程保证良好协调。1 .成熟性原则对标准的技术的关键技术指标进行充分调研、技术论证或试验验证，依据充分，理论正确，验证可信，确保技术上的成熟性。2 .适用性原则与市场现阶段生产使用的设备情况相适应,检定方法详细具体，可操作性强。（二）参考文献规范编制格式依据JJFlO712010国家计量校准规范编写规则。根据车辙仪的实际使用情况，对行业内目前的使用范围及需求进行了广泛的调研，确定了需计量的技术指标，规范主要规定了车辙仪的计量特性、校准项目及校准方法等内容。在规范编写中，编写组搜集了部分国内标准或计量技术规范资料，主要参照以下标准或计量技术规范：1. JJF1001-2011通用计量术语及定义2. JJF1059.1-2012测量不确定度评定与表示3. JJF10712010国家计量校准规范编写规则4. JJFl101-2019环境试验设备温度、湿度参数校准规范5. JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程6. JT/T670-2006车辙试验机（三）国内外标准技术文件的兼容情况本规程不违反现行法律、法规和强制性国家标准。（四）与国家或其他行业计量校准规范的关系目前，车辙仪尚无国家及其他行业计量校准规范。五、主要技术内容（一）车辙仪的结构15试验台11保温层；12运行导轨;7立柱；8位移传感器;1试件；2试验轮；3试验轮支架;3 滑动板；图1沥青混合料车辙试验仪（单路）结构示意图沥青混合料车辙试验仪（以下简称“车辙仪”）是用于测定沥青混合料高温抗车辙能力的专用设备，根据效率功能分为单路、多路两种类型，工作原理是在规定温度条件下，车辙仪控制车辙试验机的试验轮给试件加载一定荷载，测定试件在试验轮往返行走一定次数情况下所形成的车辙变形速率。车辙仪由车辙试验机和恒温室组成，其中车辙试验机包括试验轮、试验轮支架、滑动板、加载装置、配重、立柱、位移传感器、曲柄连杆、运行导轨、变速器、试验台等。恒温室包括保温层、温度控制传感器、温度循环系统等。沥青混合料车辙试验仪（单路）结构示意图如图1所示,实物如图2所示，车辙仪（多路）包含多个车辙试验机，多轮联动，可同时进行多组车辙试验，实物图如图3所示。图2沥青混合料车辙试验仪（单路）图3沥青混合料车辙试验仪（多路）（二）计量性能要求根据JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程T0719-2011沥青混合料车辙试验的原理要求及沥青混合料的动稳定度的计算公式：DS<）xNcc（1）4-4,2式中：d对应于时间Zi的变形量，mm；di对应于时间段的变形量，mm；Ci一一试验机类型系数，曲柄连杆驱动加载轮往返运行方式为1.0；C2试件系数，试验室制备宽300mm的试件为1.0；N一一试件轮往返碾压速度，通常为42次min结合车辙试验要求，将车辙仪的整机计量性能校准项目定为：恒温室温度，试验轮行走距离，试验轮往返碾压速度，加载装置与试件接触压强，变形测量装置示值误差。由于试验轮橡胶硬度、橡胶厚度、试验轮外径尺寸与接触压强密切相关，故增加了试验轮尺寸、试验轮橡胶厚度、60C试验时橡胶硬度等技术参数。1 .试验轮根据JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程T0719-2011沥青混合料车辙试验对试验轮的要求：“橡胶制的实心轮胎，外径200mm,轮宽50mm,橡胶层15mm。橡胶硬度（国际标准硬度）20时为84±4,60时为78±2o试验轮行走距离23Omm±10mm,往返碾压速度为42次min±1次min(21次往返min),JT/T670-2006车辙试验机中对试验轮的“外径0200mm±5mm,宽度50mm±lmm,橡胶层厚度15mm±1mm,国际标准硬度20时为84±4,60C时为78±2”,而对于整机性能要求：试验温度60°C±0.5°C时，接地压强(0.7MPa±0.05MPa),试验轮往返碾压速度42次min±1次min,试验轮行走距离23Omm±IOmm。作为对整机性能的校准，同时考虑到计量参数对试验结果的影响，试验轮选择校准参数及要求为：(1)试验轮外径(200÷5)mm,宽度(50土1)mm,橡胶层厚度(15±1)mm；(2)试验轮橡胶邵氏硬度：20时为(84±4)HA,60时(78+2)HA；(3)试验轮行走距离：(230+10)mm；(4)试验轮往返碾压速度：(42÷1)次；(5) 60°C时试验轮与试件接触压强：(O.7O÷O.O5)MPa。试验轮相关技术指标见表2：表2试验轮相关技术指标项目JTGE20-2011JT/T670-2006本技术规范试验轮外径、宽度、橡胶层厚度外径20Omm,轮宽50mm»橡胶层15mm外径200mm+5mm,宽度50mm±lmm,橡胶层厚度15mm±lmm外径200mm+5mm,宽度50mm+lmm»橡胶层厚度15mm±lmm橡胶硬度橡胶硬度(国际标准硬度)20时为84±4,60时为78±2国际标准硬度：20时为84±4,60°C时为78±220C时为(84±4)HA,60C时(78±2)HA行走距离230mm+10mm230mm±1Omm230mm÷10mm碾压速度42次min±l次min42次min±l次min42次min±l次min2 .加载装置根据JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程T0719-2011沥青混合料车辙试验对加载装置的要求：60时，0.7MPa+0.05MPa,施加载荷780N左右；JT/T670-2006车辙试验机中对于整机性能加载装置要求：试验温度60°C±0.5°C时，接地压强（0.7MPa±0.05MPa）,因为试验时，恒温室温度偏差±1.0,因此本规范对加载装置技术要求为：校准环境条件（60±l）C时，加载装置与试件接触压强0.7MPa±0.05MPa。加载装置相关技术指标见表3：表3加载装置相关技术指标项目JTGE20-2011JT/T670-2006本技术规范接触压强60时，0.7MPa±0.05MPa60°C±0.5°C时，0.7MPa+0.05MPa(60+1)时，0.7MPa÷0.05MPa3.恒温室工作空间根据车辙试验的工作过程，及对试验轮橡胶轮胎60C的工作温度要求，将车辙仪恒温室工作空间选定为试验台上平面以上，滑动板下平面以下空间，既能保证试验前试验轮橡胶轮胎温度控制要求，又能保证试验过程控温要求。由于单路车辙仪试验工作空间小于0.5n选择5个测量点，测量点布置在恒温室工作空间（恒温室工作空间为滑动平板以下，试验台工作面以上空间）的三个校准平面上，分为上、中、下3层，其中1个测点布置于中层中心位置，即恒温室工作空间中心位置，上层、下层各布置2个测点，分别布置于与滑动平板平行的试验轮上平面对角位置、试验台上方50mm对角点位置（测点位置如图4所示），对于多个试验轮，可于中层左、右试验轮位置相应各增加1个测点。另外，车辙仪恒温室为保持室内温度均匀一致，通常要设置多个出风口，出风口的温度一定会远大于目标温度60o因此应避免将测点布置于出风口位置；如测点位置位于出风口位置，应调整该测点位置。上层中层下层图4恒温室工作空间测点位置示意图根据JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程T0719-2011沥青混合料车辙试验对恒温室的温度保持要求(60±l),JT/T670-2006车辙试验机要求实验室温度“控温范围室温至80,示值允许误差±1”，同时结合JJFll(H-2019环境试验设备温度、湿度参数校准规范对此类环境试验设备计量性能的要求(温度偏差±2.0°C,均匀度2.0,波动度±0.5),故恒温室工作空间温度选择校准参数及要求：(1)温度偏差土1.0；(2)温度波动度±0.5。在满足温度偏差条件下，经试验，在车辙仪鼓风口处及避风处温度存在较高温差，均匀度在(12)C之间，故未对温度均匀性进行进一步严格要求。表4恒温室工作空间相关技术指标项目JTGE20-2011JT/T670-2006JJFl101-2019本技术规范恒温室工作空间恒温室温度：60+1控温范围：室温至80C；示值允许误差：±1温度偏差:±2.0,均匀度：2.0,波动度：±0.5温度偏差：±1.0；温度波动度：+0.5/IOmin/测点位置：试验台对角线四分之一和四分之三位置上方40mm-60mm处测点位置：设备工作空间的上、中、下三层测点位置：恒温室工作空间为滑动平板以下，试验台工作面以上空间/数据处理方法：检测IOmin所有测点温度标准值和温度显示示值之差数据处理方法：30min16组各测点在规定时间内实测最高温度和最低温度与设定温度的上下偏差数据处理方法：10min10组各测点在规定时间内实测最高温度和最低温度与设定温度的上下偏差4.变形测量装置JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程T0719-2011沥青混合料车辙试验对变形测量装置的要求为“通常为位移传感器LVDT或非接触位移计，位移测量范围(M30)mm,精度±0.0Imm”,JT/T670-2006车辙试验机中位移传感器：量程(0-30)mm,准确度0.03%,以上均是对传感器的要求，而实际上变形测量装置的示值误差要综合考虑到显示分度(某些车辙仪显示分度001mm)、传感器安装误差，机器振动的影响，以及试验动稳定度计算影响等，因此变形测量装置技术要求±0.1mm为宜，另外T0719-2011沥青混合料车辙试验计算动稳定时，最大变形量控制在25mm,因此在(0-30)mm对变形测量装置进行校准，已能满足车辙试验需求，并且市面上位移传感器量程并不是唯一的，故不作规定。综上，变形装置技术要求最大允许误差：±0.1mm0变形测量装置相关技术指标见表5：表5变形测量装置相关技术指标项目JTGE20-2011JT/T670-2006木技术规范变形测量装置位移传感器LVDT或非接触位移计：位移测量范围(0-130)mm,精度±0.01mm位移传感器：量程(0-30)mm,准确度0.03%变形测量装置：最大允许误差：±0.1mm(三)校准项目和校准方法1 .校准项目车辙仪校准项目及校准用标准器如下。表6校准项目及测量标准及其他设备序号校准项目测量标准及其他设备1试验轮试验轮尺寸卡尺：量程300mm,分度值0.02mm2试验轮橡胶硬度A型邵氏硬度计：测量范围(0100)HA,分度值IHA3试验轮行走距离钢直尺：量程300mm,MPE：÷0.10mm;辅助设备：磁铁、复写纸、臼纸4试验轮碾压速度计数器：计数最大允许误差±1次；电子秒表：分度值不大于Sls5加载装置试验轮与试件接触压强平面压力测试仪：力值测量范围(1001000)N,力值最大允许相对误差±0.3%；钢直尺：量程300mm,MPE：±0.10mm;辅助设备：磁铁、复写纸、白纸6恒温室工作空间温度偏差、温度波动度温度巡检仪：(0100),MPE：+0.27变形测量装置示值误差量块：规格1mm、2mm、3mm、5mm、10mm>20mm、30mm,5等2 .校准方法2.1 试验轮2.1.1 试验轮外径、宽度、橡胶层厚度a）试验轮外径测量：用卡尺沿轮胎轴心，每旋转120。测量一次外径，以3次测量的算术平均值作为试验轮外径测量结果；b）试验轮宽度测量：用卡尺测量试验轮宽度，每旋转120。测量一次，以3次测量的算术平均值作为试验轮宽度测量结果；c）试验轮橡胶层厚度测量：用卡尺测量试验轮橡胶层厚度，每旋转120。测量一次，以3次测量的算术平均值作为试验轮橡胶层厚度测量结果。2.1.2 试验轮橡胶硬度实验室温度控制在（20±5）,将恒温室门敞开至少Ih,在实验室温度下,用A型邵氏硬度计选择5个不同点进行测量，以测量值的最大值与最小值作为测量结果。恒温室控制温度稳定到（60±1）°C后，恒温30min,打开恒温室门，尽可能短时间内，用A型邵氏硬度计选择5个不同点进行测量，以测量值的最大值与最小值作为测量结果。2.1.3 试验轮行走距离将车辙仪试模底板朝上固定于试验台上,在试模顶面依次铺上白纸、复写纸、白纸，并用磁铁将纸进行固定。启动车辙仪，让试验轮放下空运行，试验轮往返运行足够次数后，停机取出白纸，用钢直尺测量试验轮在白纸上留下的压痕轨迹长度，减去试验轮压痕长度（即2.2中压痕最小矩形长度8），即为试验轮行走距离。对于存在多个试验轮的车辙仪（多路），由于试验轮为联动结构，任选一组试验轮测量行走距离即可，无必要对每个试验轮的行走距离均进行测量。2.1.4 试验轮碾压速度将计数器感应装置对准试验轮静止时中轴线位置安装，启动车辙仪，在计数器计数M）时，同时启动电子秒表，计时5min时，计数器示值记为N,则试验轮碾压速度按式（2）进行计算。(2)式中:v试验轮碾压速度，次/min；N计数器5min计数；NO计数器初始计数。如果车辙仪存在多个试验轮，由于试验轮为联动结构，所有试验轮的碾压速度是一样的，无必要对每个试验轮的碾压速度进行测量。2.2 加载装置抬起试验轮，将平面测力仪放置于试验轮正下方平台位置，使试验轮中心对准平面压力测试仪测头平面中心，将试验轮平稳、匀速降下，直至试验轮加载装置完全作用在平面压力测试仪测头上，记录平面压力测试仪示值，即为加载装置总载荷F;抬起试验轮,取出平面压力测试仪,将车辙仪试模底板朝上固定于试验台上,在试模底板顶面上依次铺上白纸、复写纸、白纸，并用磁铁将纸进行固定。锁紧恒温室门，控制恒温室温度稳定在(60±1)°C时，将试验轮平稳、匀速降下，直至试验轮加载装置完全作用在试模底板上，保持5min,提升加载装置，取出白纸，测量试验轮矩形压痕最小矩形面积，即用钢直尺分别测量试验轮矩形压痕的最小矩形长度和最小矩形宽度儿计算试验轮与试模底板的接触面积5。按照式(3)计算加载装置与试件接触压强P。加载装置与试件接触压强：P上工(3)Sab式中：P加载装置与试件接触压强，MPa；F加载装置总载荷，N；S试验轮与试模底板接触面积，mm2；a试验轮矩形压痕最小矩形长度，mm；b试验轮矩形压痕最小矩形宽度，mm。2.3 恒温室工作空间温度校准温度校准点选择60,选择5个测量点，测量点布置在恒温室工作空间（恒温室工作空间为滑动平板以下，试验台工作面以上空间）的三个校准平面上，分为上、中、下3层，其中1个测点布置于中层中心位置，即恒温室工作空间中心位置，上层、下层各布置2个测点，分别布置于与滑动平板平行的试验轮上平面对角位置、试验台上方50mm对角点位置（测点位置见图4）,如有多个试验轮，可于中层左、右试验轮位置相应各增加一个测点。恒温30min后，每隔Imin记录一次所有测点温度，在IOmin内共测试10次，温度偏差按照公式（4）、（5）进行计算；恒温室在IOmin内的温度波动度按照式（6）进行计算。温度偏差：4max=Ima、一。（4）Min=Imi式中：fmax温度上偏差，；fmin温度下偏差，;/max一一各测量点规定时间内测量的最高温度，;tmin各测量点规定时间内测量的最低温度，;h一一设备设定温度，温度波动度：M=±maxGInaXrmin）/2（6）式中：A"温度波动度，°C10mimfjmax、rjmaxi测量点在10次测量结果中的最大值、最小值，2.4 变形测量装置位移校准给位移传感器一个预压量，记录变形测量装置显示初值，然后按照位移传感器量程均匀选取不少于5个校准点（可选Imm、2mm、3mm、5mm、IOmm、15mm、20mm、25mm、30mm量块及组合量块校准），选择校准量块依次放入传感器测头与平台间进行测量，记录变形测量装置显示终值，变形测量装置显示终值与显示初值之差即为变形测量装置对该校准量块的测量值，每个校准点量块重复测量3次，以3次测量的算术平均值作为变形测量装置对每个校准点量块的测量结果；变形装置各校准点示值误差按照式（7）进行计算。以变形装置各校准点示值误差绝对值最大值作为变形装置示值误差。变形装置校准点示值误差：AI=（AT）T式中：I一一变形装置校准点示值误差，mm；Ii一一变形装置显示初值，mm；%一变形装置显示终值，mm；Io一一量块标称值或组合量块标称值之和，mm。车辙仪（多路）应计算每个位移传感器对应变形装置示值误差。六、其他应予说明的事项1、本规范采用“沥青混合料车辙试验仪”，而非“沥青混合料车辙试验机”作为规范名称是基于以下两点原因：一是市场上车辙试验设备铭牌信息多以“车辙试验仪”为主，二是JTGE20-2011公路工程沥青及沥青混合料试验规程对该设备的描述是分为车辙试验机和恒温室两部分进行介绍的，即认为车辙试验机不包括恒温室部分。2、本规范与浙江省地方规范（JJF（浙）1094-2014沥青混合料车辙试验机校准规范）、云南省地方规范（JJF（滇）252023沥青混合料车辙试验机校准规范）的主要优势之处：（1）规范对单路、多路车辙仪进行了区分校准，弥补了不足；（2）试验轮与试件的接触压强校准方法上，采用平面测力传感器，可一次性进行测力与接触面积测试，简化了操作流程，特别是接触面积的计算，方法具有溯源性；（3）试验轮行走距离的校准方法上，直接测试试验轮压痕轨迹长度，方法更合理；（4）试验轮往返碾压速度校准方法上，人工计数200次很不可靠，采用计数器进行计数，可很大节省人力，并且按分钟计次，具有更明显优势；（5）恒温室工作空间进行了重新定义，进一步缩小了温度控制区域范围，减少了测温布点数量，即节省了校准工作量，又可以减少温度传感器引线对车辙仪门关闭后的保温功能的影响；并且温度偏差的计算和试验规程JTGE20要求更契合；（JJF（浙）1094-2014是9点恒温室空间温度校准，JJF（滇）25-2023是工作平面的温度误差校准）；（6）对变形测量装置的要求针对位移传感器，可是在整机功能上，考虑到安装、设备运行振动的影响等，示值误差很难达到±0.0Imm的要求，并且存在小于30mm量程的变形测量装置。