采用旋转压实机测定沥青混合料压实与剪切性能的标准方法（D3387-11）

📋 概述与适用范围

标准D3387-11由美国材料与试验协会颁布，专门规定采用美国陆军工程兵团设计的旋转压实机测定沥青混合料压实与剪切性能的试验方法。该标准最初于2011年发布，替代了早期版本，为混合料配合比设计、生产质量控制以及加速交通模拟提供了统一的试验程序。适用的材料包括沥青水泥、稀释沥青和乳化沥青等各类沥青结合料混合料。标准还引用了D3666《检测和检验道路及铺路材料的机构最低要求》以及E1《液体玻璃温度计规范》，确保试验条件和机构资质符合要求。

与传统的马歇尔击实法相比，本方法更关注混合料在特定垂直应力作用下的压实特性和剪切行为。通过实时监测压实过程中的单位质量、剪切阻力及塑性变形，可直接确定最佳沥青用量的上限，即出现旋转角持续增大且滚轮压力持续降低的临界点。这一特性使该方法在评估混合料抗车辙性能方面具有独特优势，尤其适用于重载交通路面设计。旋转压实过程能更好地模拟实际碾压工况，因此试验结果更接近现场芯样指标。

⚙️ 试验原理与方法

旋转压实机的核心是在恒定垂直压力作用下，对放置在模具中的沥青混合料施加旋转揉搓作用。试验机通过滚轮系统使模具倾斜并绕其轴线旋转，从而在混合料内部产生剪切应力，模拟交通荷载对路面的压实与剪切效应。标准规定了两种操作模式：油压滚轮模式和气压滚轮模式。油压模式下滚轮压力保持恒定，旋转角固定；气压模式下滚轮压力动态变化，旋转角随混合料阻力自动调整，因而更贴切地模拟了充气轮胎与路面之间的相互作用。

试验前需根据最大骨料粒径选取合适的模具。标准提供三种直径的模具：101.6毫米、152.4毫米和203.2毫米，对应模具高度分别为203.2毫米、254.0毫米和304.8毫米，可容纳的最大粒径依次为25.4毫米、38.1毫米和50.8毫米。试件制备时，将加热的沥青混合料装入模具，置于旋转压实机中，设定垂直压力和旋转参数，启动机器。压实过程中系统自动记录旋转次数、模具倾斜角度和滚轮压力，并据此计算密度和剪切强度指标。

标准定义了若干关键技术参数：平衡密度指压实速率达到每100次旋转密度变化不超过16千克/立方米时的密度，用以模拟最终现场密度；临界滚轮压力是指旋转剪切因子等于1时的滚轮压力，此时水平剪应力等于抗剪强度；旋转角反映了混合料的横向流动变形，当旋转角持续增大且滚轮压力持续下降时，表明沥青用量已超过最优值，混合料可能出现塑性失稳。通过这些参数，操作人员可以精确判断压实状态并合理确定最佳沥青用量。

📊 技术参数与指标

以下表格列出了标准规定的模具尺寸及对应的最大骨料粒径要求，是开展试验的前提条件。

以下汇总表列出关键参数的定义及其工程意义，便于理解和应用。

🔬 工程应用与注意事项

该标准在工程中主要用于三个方面。第一，在配合比设计阶段确定最佳沥青用量。通过绘制旋转角、滚轮压力与沥青含量关系曲线，找出旋转角开始持续增大的转折点，该点对应的沥青含量即为最大容许值。第二，在生产质量控制中，用旋转压实机对拌和站取样进行快速检验，对比平衡密度和旋转剪切因子是否在允许范围内，确保生产一致性。第三，用于加速路面模拟试验，在实验室内对混合料施加相当于设计年限的荷载次数，评估其长期抗车辙性能。

实际操作中需注意以下要点：垂直压力的设定应参考实际路面所受应力，通常选用0.6～1.0兆帕；当采用气压滚轮模式时，需定期校准气压传感器，确保压力读数准确。判断最佳沥青用量时，需注意旋转角变化有时较为平缓，应结合滚轮压力趋势综合判定，避免过早或过迟确定转折点。此外，模具和沥青混合料的温度控制必须严格遵循规范，防止温度过高导致沥青老化或过低影响压实效果。

标准强调设备操作安全，因为涉及高温沥青和运动部件。操作前应确认安全防护罩完好，加热炉附近不得有可燃物。沥青混合料冷却后清理模具，避免烫伤。设备应由经过培训的人员操作，检测机构应满足D3666的相关要求，确保校准程序和操作规范。

❓ 常见问题解答