摘要：本文从旋转压实仪的内部角标定出发，介绍了目前旋转压实仪内部角标定采用测试方法。并结合江海高速公路施工过程中全线旋转压实仪采用DAVII+HMS法的内部角标定以及比对试验，从比对试验分析结果看，使用DAVII+HMS法对各参建单位旋转压实仪标定后，各实验室结果的一致性程度较高。
关键词：道路工程；旋转压实仪；DAVII+HMS法；ASTM E691法；比对试验；压实度
Abstract: this article from the rotation Angle of the compaction instrument internal calibration, we introduce the current rotating compaction instrument calibration adopts test method internal Angle. And combined with highway construction process jianghai full rotation compaction by DAVII + HMS method is the internal Angle calibration and comparison test, from comparison test analysis results show the use DAVII + HMS method to the construction units concerned the rotating compaction instrument calibration, the laboratory results of the high degree of consistency.
Keywords: road engineering; Rotating compaction apparatus; DAVII + HMS method; ASTM E691 method; Comparison test; Compaction degree
中图分类号：U41文献标识码：A 文章编号：
1 概述
Sup沥青路面具有优良的抗车辙性能、良好的抗水损害能力以及施工过程中不易离析等优点。随着Sup技术在我国的不断成熟，Sup混合料在我国的公路建设被越来越多地采用。江苏省已将 Superpave技术列入地方规范，该技术已成为我国重载高速公路沥青路面优先选择。
旋转压实仪是高性能沥青路面（Superpave）设计方法中的关键设备。其工作原理是：在实验室内，模拟实际路面材料体积性质和工程属性，通过揉搓方法，在恒定的垂直压强、恒定的压实角度、规定的压实转速三个主要技术条件下，试件循偏心角度作匀速圆形周期旋转，恒压压实，再去除偏心角度恒压旋转整平，完成制备热拌沥青混合料圆柱体试件的试验过程。
目前我国对SGC的标定参数主要还是压力、旋转速度和外部角。尽管SGC的外部角符合规定要求，但不少SGC内部角在规定的范围之外，因此仅仅通过外部角标定并不一定能保证内部角符合规定要求。
2008年7月，交通部正式发布由多家单位合作制定的旋转压实仪产品标准和计量检定标准，对内部角的标定操作和数据采集方法进行说明，并规定内部角应控制在(1.16±0.03°)范围内。
2内部角的定义及测试步骤
2.1内部角的定义
内部角 (internal angle)是指在 Superpave旋转压实机试件压实过程中试模内部直径和试模顶或底板之间形成的角度，分为顶部内部角和底部内部角，其二者的平均值为有效内部角。
2.2 内部角测试步骤
（1）校验旋转压实仪，确定试验条件：加载装置垂直压强600kPa±18kPa，压实转速30r/min±0.5r/min，一般采用22 mm偏心距产生的扭矩来模拟旋转压实仪标准试件作为加载条件；
（2）清洁并研磨试模内孔及上下端面、试模底座平面、加载压头两端面等试验过程中的零部件，保证各试验接触面无污物、无锈蚀，磕碰研平；
（3）用静态角度测量计标定加载模拟压实角度测量器；
（4）标定后的加载模拟压实角度测量器轻轻放入试模内，将仪器探头或参考基座适当定位以测量底部内部角和顶部内部角，加载模拟压实角度测量器应在试模内旋转；
（5）将安装有加载模拟压实角度测量器的试模放入旋转压实仪中，启动旋转压实仪进行压实；
（6）测量两次顶部内部角，如果两个顶部内部角相差不在0.02°以内，则结果应舍弃，重新进行测量；
（7）测量两次底部内部角，如果两个底部内部角相差不在0.02°以内，则结果应舍弃，重新进行测量；
（8）关闭旋转压实仪，并将加载模拟压实角度测量器从试模中取出；
（9）记录角度测量值（准确到 0.01 度），记录时应注明是底部内部角还是顶部内部角；
（10）按公式（1）、（2）、（3）计算有效内部角：
底部内部角平均值=（底部内部角1＋底部内部角2）/ 2 …………………………（1）
顶部内部角平均值=（顶部内部角1＋顶部内部角2）/ 2 …………………………（2）
有效内部角=（底部内部角平均值＋顶部内部角平均值）/ 2……………………（3）
2.3 注意要点
（1）HMS安装过程应避免对半球体表面造成损坏；
（2）将DAVⅡ安置在符合AASHTO试验标准的洁净的试模内，对于某些旋转压实仪要求使用加热处理过的试模以获得准确的测量角度。当使用未经加热处理的试模时请确保试模壁表面无粘附物。试模内无需垫纸，并在试模底板和半球体表面涂上适量的凡士林；
（3）脱模和从试模中取出DAVⅡ时应才应注意安全，应使用专门配置的脱模器具，而避免使用磁铁；
（4）值得注意的是试验组数越多，所测得的用于评价机器刚度和不同荷载力及弯矩时的旋转角的试验曲线越准确。
3 DAVII+HMS法测试实例
江海高速公路全线中、下面层采用了Supperpave路面结构，为加强过程控制，参建方配备了大量的旋转压实仪，由于这些旋转压实仪厂家各异，生产水平参差不齐导致不同厂家所生产不同型号的旋转压实仪工作性能存在较大的差异，进而直接影响Superpave混合料设计结果的可靠性。因此，为校验各参建单位的SGC的内部角，组织了全线参建单位的旋转压实仪内部角测试及标定。
3.1 测试仪器概况
表1为江海高速公路参建各单位配备的SGC型号及产地情况。采用DAVII+HMS法进行测试。
3.2 测试结果
对参建单位共9台旋转压实仪进行内部角测试，测试结果见下表2。从此次旋转压实仪内部角测试结果看，参建各单位共9台旋转压实仪有效内部角均能满足1.16±0.03°的要求。
根据不同仪器，顶部、底部内部角测试单点值分布情况看，内部角最大值为1.214°，内部角最小值为1.118°，其中内部角为1.11~1.13°占9.7%，内部角为1.13~1.19°占68.1%，内部角为1.19~1.22占22.2%。
4 混合料比对试验
4.1 目的
此次比对试验的目的在于，使用DAVII+HMS法测试旋转压实仪内部角符合标准要求之后，通过混合料的旋转压实的比对试验以比较各旋转压实仪之间工作性能差异如何。
4.2 混合料比对试验级配、沥青用量设计
本次比对试验，沥青用量设定3.5%，沥青为道路石油沥青。
4.4 分析方法介绍
ASTM E691是美国材料与试验协会提出的针对试验问比对数据的分析方法。实验室间一致性统计量h实验室内一致性统计量 k是该方法中最重要的参数计算公式为:
h=d/SR
k=S/Sr
式中，S为实验室内标准偏差；d为实验室间偏差；SR为实验室内重复性标准偏差；Sr为实验室间复现性标准偏差。
h值可以为正值或负值，其绝对值越小，该实验室与其他实验室的一致性越高。如果某实验室的实验室间一致性统计量h的绝对值超过了h 临界值，表明这个实验室的平均值与其他实验室的平均值差别过大，该实验室的试验设备或试验方法存在问题。如果某实验室h接近h临界值，这个实验室应采取预防措施以保证试验设备和试验方法中不存在任何问题。 如果实验室的实验室内一致性统计量k超过了k临界值，意味着这个实验室的重复试验结果有问题，应研究它的试验设备与试验方法。如果实验室的实验室内一致性统计量接近临界值，应采取预防措施以保证试验设备和试验方法不出问题。
h和k的临界值h和 kcfit根据 IS05725给出的表取值，取决于参加比对的实验室的多少及显著性水平。本次试验共9台旋转压实仪参加，采用kcfit为2.09，hcfit为±2.23。
4.5 旋转压实100次压实度比对试验分析
采用ASTM E691法对旋转压实100次压实度比对试验进行分析的结果如表5所示，压实度（100次）h图、k图见图1、图2。
从表1分析结果可知，采用DAVII+HMS法对旋转压实仪内部角进行测试标定后，不通实验室100次的旋转压实的压实度的变异系数较小，CV=0.4491%，实验室间的标准偏差sxave=0.4323，说明，各实验室的试验结果离散性不大，试验总体水平较好，各个旋转压实仪工作性能差异不大。对于实验室内一致性，实验室内重复性标准偏差Sr=0.0867，说明总体来讲，实验室内一致性较好，但有一家单位超出了临界值要求，需要采取相应改进措施。
表1100次压实度比对试验结果
图1 压实度（100次）h图 图2 压实度（100次）k图
5 结语
结合江海高速公路施工过程中全线旋转压实仪采用DAVII+HMS法的内部角标定以及比对试验，采用100次旋转压实度比对试验结果，使用ASTM E691法进行分析比较，不同实验室旋转压实压实度变异系数较小，各实验室结果的一致性程度较高。
到目前为止，我国基本实行外部角标定，由于各型号SGC外部角标定方法不同，框架刚度也存在差异，外部角标定不能保证内部角满足规定要求，也难以确保不同SGC设计出的混合料一致。因此，唯一可行的方法就是实行内部角标定。
参考文献：
[1]ASTM Adjuncts：E 691，Conducting an Interlaboratoy Study to Determine the Precision of Test Method [S].
[2]JT/T 724-2008.旋转压实仪[S].
[3]JJG087-2008.旋转压实仪[S].
[4] 美国沥青协会．Superpave基础参考手册[M]．贾渝，曹荣吉，李本京编译．北京：人民交通出版社。2005.
作者简介：张伟 (1982-)，男,江苏南京人，本科，助理工程师，主要从事试验检测和技术服务工作。
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。