维姆法测定沥青混合料抗变形与凝聚力的标准试验方法（D1560-15）

📋 概述与适用范围

本标准（D1560‑15）由美国材料与试验协会（ASTM）发布，是使用维姆仪器评定压实沥青混合料抗变形能力与凝聚力的权威试验方法。方法最早可追溯到加州运输局开发的维姆稳定度与凝聚度技术，经多次修订形成现行版本。其适用材料涵盖热拌沥青混合料、冷拌乳化沥青混合料以及细粒式砂质混合料等，尤其对评价混合料在交通荷载下的抗流动变形和抗拉裂性能具有重要意义。标准与《加州揉搓压实仪制备沥青混合料试样的规程》（D1561）、《检测和试验公路与铺路材料的机构最低要求》（D3666）紧密关联，确保试验结果的系统性和可比性。

该标准包含两个独立试验：一是通过维姆稳定仪测定混合料抵抗垂直荷载所产生的侧向压力，以表征其抗变形能力；二是通过维姆凝聚仪测量试样作为悬臂梁被折断或弯曲所需的外力，以评价混合料的凝聚力（或内聚力）。这两个指标常联合用于沥青混合料的配合比设计验证、施工质量符合性检验以及集料特性评估。在规范层面，工程师可依据稳定度值和凝聚度值对混合料进行分级或调整配方。应当注意，标准强调试验结果的可靠性不仅取决于仪器设备，还要求操作人员具备相应的技术能力，并遵循 D3666 对检测机构的资质管理建议。

⚙️ 试验原理与方法

一、稳定度试验原理
维姆稳定仪本质上是一套三轴压力装置。将圆柱形沥青混合料试样（通常由加州揉搓压实仪制备）置于一橡胶套筒内，套筒外壁紧贴充满液体的金属腔体。试验时，由试验机以恒定速率对试样施加垂直荷载，试样在受压后产生径向膨胀，挤压橡胶套筒使液体压力升高。通过连接在腔体上的压力表或传感器实时记录该水平压力值，结合垂直荷载大小，可换算得到混合料的稳定度值。稳定度越大，表明混合料抵抗侧向流动的能力越强。

二、凝聚度试验原理
凝聚仪将试样作为悬臂梁水平夹持，一端固定，另一端通过作用于特定位置的摆锤或钢珠流量系统施加弯曲力。当力增大至试样底部出现第一条裂缝或完全断裂时，记录外力值或对应的钢珠累计质量（以克为单位的流量速率）。该值反映混合料在无侧限条件下的抗拉强度，即凝聚力。对于细粒式砂质混合料或冷拌乳化沥青混合料，凝聚力往往是控制开裂的首要设计参数。

三、试验流程
①按 D1561 制备规定尺寸的压实试样，并脱模；②将试样置于 140 ± 5 °F（60 ± 3 °C）烘箱中恒温至少 2 h；③取出试样立即放入稳定仪中，密封橡胶套筒，以 0.05 in/min 的加载速率施加垂直荷载至指定压力或到达破坏，同时记录侧压力曲线；④对于凝聚度试验，将恒温后的试样安装到凝聚仪上，调节钢珠流量或摆锤位置，缓慢加载直到试样出现裂缝，记录破坏力值；⑤每项试验至少重复三次，取平均值作为最终结果。

📊 技术参数与指标

标准以英寸‑磅单位作为正式计量体系，但在凝聚仪钢珠流量速率中允许使用克/分（g/min）。下表列出设备与试验条件的主要技术要求：

上述指标保证了试验的重复性和再现性。值得注意的是，标准未直接给出合格与否的数值界限，而是由使用方根据工程经验或地方规范设定稳定度与凝聚度的最低要求，例如加州交通局要求某类混合料稳定度不低于 35，凝聚度不低于 20（相对单位）。

🔬 工程应用与注意事项

应用场景
维姆稳定度和凝聚度主要用于：① 沥青混合料配合比设计中评价抗车辙与抗裂性能；② 施工现场快速检验进厂集料与结合料的匹配性；③ 科研领域评估改性沥青、再生混合料或温拌技术的力学特性。由于维姆稳定度试验能模拟三向应力状态，其指标与路面车辙深度具有较好相关性，故在重载交通路段和高温地区使用尤多。

关键注意事项
1. 试样制备质量直接影响测试结果：务必采用加州揉搓压实（D1561）并控制压实功，确保试样高度和密度均匀。2. 稳定仪中的液体系统需保持排气彻底，否则残留气泡会吸收部分变形导致侧压力读数偏低。3. 凝聚仪试验对试样表面敏感性高，成型时应避免端面不平整，必要时采用金刚石锯切割；测试前需在 77 °F 下冷却 1 h 以消除温度梯度。4. 定期使用校准块验证稳定仪和凝聚仪的力传感器精度，建议每 100 次测试或每季度校准一次。5. 操作人员应接受专业培训并持有资历证明（含 D3666 认可）。

质量控制要点
每个测试批次至少包括三个平行试样，若单个结果偏离平均值超过 15%，需追加测试。对于稳定度，若三个试样间侧压值变异系数大于 10%，应检查设备密封性或试样均质性。凝聚力试验中，钢珠流量必须稳定在标称值 ±2 % 以内，否则调整流量阀或更换钢珠。最终报告需同时给出英制单位和换算后的 SI 单位（仅作参考）。

❓ 常见问题解答