沥青混合料单轴压缩试验机

2023年8月初，欧美大地邀请了意大利CONTROLS公司的技术工程师Jesse Bedra来华进行了为期一周的内部培训。此次培训旨在进一步提高欧美大地国内技术服务团队对于UTM等沥青混合料多功能道路材料试验机的操作水平和培训水平，更好的服务国内客户。自欧美大地2018年成为意大利CONTROLS公司的中国合作伙伴以来，双方一直致力于提高为中国用户服务的水平，此次实地培训也是时隔3年，双方组织的一次重要技术培训活动。此次培训首先由Jesse在会议室内进行了动态试验机控制技术的理论培训，为大家深入讲解PID控制的理论和注意事项。随后的几天，在山东高速集团有限公司，山东建筑大学和山东省交通科学研究院3个用户的实验室内，使用各种类型的动态试验机（液压的UTM-30和UTM-130，电动的AsphaltQube），及传统的UTS软件和新版的UTS Neutron软件实际开展了多个试验方法的实际操作培训。在此次培训的试验方法中，不但选择了国内用户目前普遍熟悉的单轴压缩动态模量试验（JTG E20-T0738）和四点小梁弯曲疲劳寿命试验（JTG E20-T0739），还关注了其他应用不普遍，但今后可能借鉴的美国、欧洲的方法体系及欧美标准，并了解了低温性能试验新方法的研究进展。这三个方面的培训内容，即针对目前国内客户普遍关心的试验方法，又涵盖了沥青路面材料未来的研究发展方向，对于欧美大地更好的协助客户，推动创新研发起着重要作用。 方向1：欧盟方法欧盟在确定沥青路面材料设计参数时，除法国主要使用梯形梁2点弯曲试验方法外，其他主要使用间接拉伸的试验方法，2018年更新的EN 12697-26刚度模量试验方法中增加了方法F间接拉伸动态模量试验方法（德国AL-SP-Asphalt-09）。在评价疲劳性能时，则可以使用EN-12697-24疲劳试验方法中的方法E。与我国交通行业标准选择的单轴压缩动态模量和四点小梁疲劳试验方法相比，间接拉伸试验方法的主要优点在于试件获取更加方便，甚至能够直接使用现场取芯的试件和马歇尔试件进行试验。相比之下，单轴压缩动态模量和四点小梁弯曲疲劳的试件获取要麻烦一些，这也是目前制约方法推广普及的原因之一。因此，提高间接拉伸试验的操作和培训水平，有助于我们满足国内众多欧洲留学归来的专家学者的研究需要，也可以在部分情况下试件获取困难时使用现场芯样或马歇尔试件来对路面性能给予评价。间接拉伸试验（左-动态模量/右-疲劳寿命）方向2：美国方向继我们邀请Richard Kim教授在国内就基于AMPT的沥青混合料性能评价体系开展理论教学推广后，我们再次请Jesse就试验的实际操作进行了深入培训。而且，基于目前国内AMPT用户数量较少，而UTM类型的动态试验机较多的现状，我们此次培训AASHTO T400 S-VECD（原TP105，目前已成为正式试验标准）和AASHTO TP134 SSR试验是基于AsphaltQube和UTM试验机进行的，实测结果表明：即使用户没有AMPT，也可以成功开展相关试验研究。（AMPT作为开发整套体系的试验设备基础，操作上要更加方便）PASSFlexTM试验方法培训（左-SVECD/右-SSR）基于目前国内试验方法体系仍重视四点小梁疲劳试验，以及要兼顾低温性能评价的现状，资金预算有限的用户，可以考虑购买AsphaltQube系列电动多功能动态试验机。AsphaltQube系列通过将AMPT的三轴室改变为环境箱，增加了荷载量程（最大±30KN动态），扩大了温控范围（最大-40℃~+80℃），并可以进行四点小梁弯曲疲劳试验，以及低温性能试验。同时还具有环保，集成度高，移动性强，操作便利等优势，是用于替代UTM-30的动态试验机产品。电动型AsphaltQube动态试验机方向3：低温性能评价新方法目前我国行业标准中评价沥青混合料低温性能的试验方法是JTG E20 T0715沥青混合料弯曲试验方法，一般称作“三点小梁弯曲试验”。但该试验方法因为数据离散性大，业内同行普遍对这种试验方法感到不满意。因此，近年来国内外同行提出了多种试验方法希望替代三点小梁弯曲试验。这些主要的方法有：（1） AASHTO T394（原TP105） SCB，低温半圆弯曲试验；（2） AASHTO TP10-93 TSRST，约束试件温度应力试验；（3） ASTM D8303 UTSST，单轴温度应力应变试验；（4） ASTM D7313 DCT，碟型试件偏心拉伸试验；（5） EN 12697-46低温性能试验方法。 在这些方法中，我们主要选择了方法1和2作为了此次培训的主要内容。原因在于：（1） 低温SCB试验方法与DCT试验方法大同小异，都是基于断裂能理论来评价沥青混合料的低温性能。相比低温SCB，DCT试验方法目前没有进入AASHTO试验规范体系，试件制备过于复杂（需要特制的切缝机和钻芯机），全球应用也不够多。（2） TSRST试验方法在美国和欧盟都是行业标准的一部分，国内对此方法比较熟悉，有很多单位开展过相关研究。UTSST试验方法是在TSRST试验的基础上增加了测量沥青混合料在低温条件下无约束的收缩应变，因此，试验操作是类似的，理解了TSRST，也就理解了UTSST。低温性能试验方法培训（左-TSRST冻断/右-低温SCB）此次在山东高速集团有限公司，山东建筑大学和山东省交通科学研究院的3个实验室进行培训，使得制造商、技术服务工程师与用户，有了更多现场交流的机会。在欧美大地的技术服务团队加强了对动态试验机的理解、对以上试验方法的理解、提高了试验的操作水平、提高数据质量，为今后帮助用户充分挖掘设备潜能，顺利开展试验研究打下了坚实的基础的同时，还解答了全国用户遇到的各种问题。也与现场用户进行了沟通，加深了用户对于动态试验机的认知，对于将动态试验机更好的应用于沥青混合料未来发展与研究中，起到了积极作用。 结语：在此，感谢山东高速集团有限公司，山东建筑大学和山东省交通科学研究院3个用户在场地，设备，试件等基础条件方面的大力支持。如想进一步了解情况，请登录欧美大地仪器官网咨询。

4月29日下午，同济大学和上海城建(集团)公司共建的&ldquo 国家大学生校外实践教育基地&rdquo 和&ldquo 国家级工程实践教育中心&rdquo 在同济大学召开2014年度教育指导委员会会议。教育指导委员会主任、校党委副书记方守恩，上海城建集团副总工程师叶国强等专家委员，同济大学教务处、交通运输工程学院、土木工程学院、机械与能源工程学院及上海城建集团组织人事部相关负责人等出席了会议。　　 　　会上，实践教育中心负责人系统介绍了工程实践教育中心各项建设内容的进展、成果和近期安排。与会专家围绕联合课程建设、多元专业实习、联合毕业设计、联合实验室、创新能力训练工场、队伍建设等方面进行了详细讨论，充分肯定了中心自建设以来取得的成效，并对中心的下一步工作提出了宝贵的指导意见。叶国强认为中心可在现有成果的基础上，加强对同济大学和全国其他高校相关专业的辐射。方守恩在总结中强调，强化中心在联合培养人才方面的作用，深化创新训练与企业生产的结合，通过中心建设形成稳定的卓越人才联合培养机制，是中心建设的一贯目标与重点。 　　随后，&ldquo 同济大学-上海城建(集团)公司沥青混合料联合实验室&rdquo 揭牌成立，为后续进一步加强本科生实验和实践训练，提供了有力条件。

油价破九的那一刻，您是否也动过油车换电车的念头？新能源电动汽车的兴起正在改变交通出行方式和产业结构，续航里程、安全性、电池循环寿命则成为人们关注的新焦点。 三元正极材料（NCM）因能量密度高且循环性能好，得到了越来越广泛的应用。然而NCM在充放电过程中其颗粒内部易产生微裂纹和相变，从而导致正极材料的机械降解，增加电池电阻并导致容量和循环性能下降。根据韩国中央大学Janghyuk Moon[1]等对NCM机械降解机理的研究，NCM结构稳定性与电循环性能直接相关，尤其颗粒硬度将影响长期循环稳定性。对μm级NCM颗粒力学性能的测试，是评价其机械性能的重要方式。岛津微小压缩试验机（MCT）精确把握微小力的测量，为材料机械性能的研究提供稳定可靠的基础数据。 正极材料力学性能测试难点在Janghyuk Moon等的研究中所测试的NCM材料为直径8μm的粉体，单颗粒硬度143MPa，折合受力仅约10mN，破裂时样品的压缩形变仅1μm，对这样微小力与微小形变的精确观测十分困难。岛津MCT系列微小压缩试验机因其可加载9.8-4903 mN（载荷准确度：试验力±1%）,测量范围0-100μm（最小增量：0.0001μm）解决了NCM材料颗粒试验的观测难题。 MCT系列微小压缩试验机 岛津MCT在NCM硬度测试中的应用MCT通过电磁机构将恒定增速的试验力施加至NCM颗粒上，并将其固定在上压杆（标配的50 μm平压头）和下压板之间，然后自动测量试样的变形量，工作原理如下图。在Janghyuk Moon等的研究中，NCM颗粒的硬度测试根据其压缩断裂强度来确定，该强度在断裂点使用施加的压缩力和颗粒直径进行计算：H = 2.8P/(πr2)其中H是压缩断裂强度，P是施加的压缩力，r是颗粒的直径。 工作原理图 l 位移急剧增加表明试样已发生破裂。l 试样的机械强度（抗压强度）由引起破裂力确定。 岛津MCT在NCM压缩试验中的应用除硬度测试外，MCT还能够以加卸载、循环模式对试样进行力学性能试验。MCT压缩试验过程图像 对于微米级别的NCM颗粒，可以通过MCT系列试验机进行颗粒压缩试验，不仅可以获取其压缩断裂强度，更可以获取其试验力、位移与强度等数据关系曲线，而且可以观察其弹性阶段的线性变化。更进一步，MCT系列试验机可以通过加/卸载试验模式测试颗粒的压缩率与回复率，通过循环试验测试其反复施力后材料性能等等。 下图是对三种不同的NCM颗粒进行压缩试验，评价其压缩试验与回复率。得到数据的同时，可以将每张压缩前后照片进行记录。后期还能够结合图像分析粉末材料的失效机制。 NCM颗粒压缩试验结果 MCT的丰富配件除此基本配置以外，岛津MCT可以加装丰富配件：l 搭载侧面观察配件可以从侧面观察样品的放大图像，可以在PC屏幕上显示图像，并且可在任何运行过程中保存；l 配置环境温度箱使用，对不同温度下的微小样品压缩性能进行测试；l 配置惰性环境箱，对于容易受潮的微粒子且在大气中不能进行压缩试验的测试颗粒，起到良好的测试效果；l 搭配电阻测量配件可以可获取导电微小颗粒的连接阻力和压缩率之间的相关性。 MCT附带侧面观察装置MCT附带环境温度装置环境测试装置（N2惰性气体） 结 语岛津公司生产的MCT系列微小试验机适用于NCM正极材料这类微小粉末颗粒的力学性能评价，不仅可以绘制相应载荷-位移曲线，还可以通过计算获取压缩强度，压缩回复率等参数。此外，通过加装纵向与侧向观察装置，可以对颗粒的压缩过程进行观察。随着锂电池正极材料的深入研究，在不同环境下测试其力学性能也将成为关注点，岛津MCT可提供丰富的解决方案。 [1]参考文献：Janghyuk Moona, Jae Yup Jungb, Trung Dinh Hoanga, Dong Young Rheeb, Hyo Bin Leeb, Min-Sik Parkb,*, Ji-Sang Yuc,** The correlation between particle hardness and cycle performance of layered cathode materials for lithium-ion batteries，Journal of Power Sources 486(2021)229359 撰稿人：杨汉章 *本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。