本发明具体涉及一种分析沥青低温断裂性能的测试设备及方法。
背景技术：
在目前国内研究沥青低温抗裂性能方面应用最广泛的是弯曲梁流变试验，弯曲梁流变试验是应用弯曲梁流变仪测定沥青的弯曲蠕变劲度和m值，从流变学的角度，分析沥青这种粘弹性材料的蠕变特性，通过对比分析可得沥青在低温条件下的流动性，判定其抗裂能力。但由于弯曲梁流变试验是根据线弹性方法在小应变条件下评价材料的性能，因此，该方法很难全面的表征出沥青材料在低温条件下的力学特性。考虑到大多数沥青路面的损害，如纵缝、温缩裂缝、反射裂缝，都与材料的断裂特性有关，因此，现有的弯曲梁流变试验很难全面的表征出沥青材料在低温条件下的力学特性，导致沥青材料之间欠缺有效对比指标，使沥青材料之间难以实现全面准确的对比效果。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种分析沥青低温断裂性能的测试设备及方法，以解决现有弯曲梁流变试验是根据线弹性方法在小应变条件下评价材料的性能，该方法很难全面的表征出沥青材料在低温条件下的力学特性，导致沥青材料之间欠缺有效对比指标，使沥青材料之间难以实现全面准确的对比效果的问题。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种分析沥青低温断裂性能的测试设备，它包括恒温箱、加载框架、升降驱动器、位移传感器、压力传感器、加载轴、加载头、转接台、两个试件用支撑柱，所述加载框架包括底框、横梁和顶框，所述底框、横梁和顶框从下至上依次固定连接制为一体，横梁设置在恒温箱的顶端，所述底框为“匚字形”框体且其设置在恒温箱的内部，两个试件用支撑柱竖直并列设置在底框上，沥青试件水平设置在两个并列设置的试件用支撑柱上，顶框设置在横梁上，升降驱动器设置在顶框的顶部且其驱动端竖直穿过顶框，转接台设置在升降驱动器的驱动端上且转接台驱动端往复运动，加载轴竖直设置在转接台的下方，加载轴的上端通过压力传感器与转接台的底面相连接，位移传感器设置在转接台的上方，位移传感器的位移信号接收端与转接台的顶面相贴紧，加载轴的下端设置有加载头，加载头朝向两个试件用支撑柱设置，加载头为单加载头或双加载头，位移传感器和压力传感器分别与计算机相连接。
利用具体实施方式一所述的测试设备进行的一种分析沥青低温断裂性能测试方法，所述的测试方法的内容如下：
清洁步骤：分别擦拭恒温箱的内壁、加载框架中底框、横梁和顶框的外表面，同时还要擦拭加载轴和加载头的外表面，确保恒温箱的内壁、加载框架的外表面、加载轴的外表面和加载头的外表面光滑，无沥青胶结碎片或其他杂质；
试件模具的准备步骤：试件模具为拼接形成的长方体模具，试件模具的顶端为敞口端，首先将试件模具的内壁进行清理，然后在试件模具的两侧壁和底面上均匀涂抹第一润滑剂形成第一润滑层，在第一润滑层上粘贴第一隔离片，在试件模具的两端内表面涂抹第二润滑剂形成第二润滑层，在第二润滑层上粘贴第二隔离片，挤压第一隔离片以排出第一隔离片与试件模具内壁之间的气泡，同理于第二隔离片的操作过程，试件模具的底部中心处加工有凸棱，凸棱沿试件模具的宽度设置；
浇注沥青步骤：将试件模具放在温度为0～15℃的环境下等待浇注沥青；将沥青块在烘箱中加热，直到沥青块由固态变为液态，在试件模具的两端重复往返操作从而完成液态沥青流的浇注工作；浇注完毕后，试件模具内的沥青高度比试件模具的高度高1～4cm，将试件模具放入温度为0～15℃的环境下进行冷却，冷却时间为45～60min，再用热刀刮掉试件模具中沥青块高出试件模具的部分；
脱模步骤：将带有试件模具放入冷却室或水浴中冷却，冷却温度宜采用-5±5℃，冷却时间为5～10min，冷却后将沥青块脱离试件模具形成沥青试件；沥青试件的底部通过试件模具的凸棱形成有缺口，测量并记录沥青试件的宽度b、高度w以及缺口的高度a；
调温步骤：恒温箱为恒温水浴箱，将恒温箱的温度调节到预定温度t，恒温箱以预定温度t为准进行恒温加热；
测试步骤：测量两个试件用支撑柱之间的水平距离l并记录l的数值，将经过脱模步骤后的沥青试件放入恒温箱中的两个试件用支撑柱上，确保每个试件用支撑柱至沥青试件中缺口处的水平距离相同，加载头处于沥青试件的正上方且其朝向沥青试件的中心点设置，恒温箱的恒温加热时间为60min±5min，恒温箱的恒温温度控制在t±0.1℃；打开计算机，运行加载和数据采集系统，将沥青试件的宽度b、高度w、缺口的高度a以及恒温箱的预定温度t输入到计算机中，测量加载头至沥青试件之间的竖直距离，并将该竖直距离值输入到计算机中以控制升降驱动器中滑台的下降高度，从而通过升降驱动器控制加载轴的下落距离，直至加载头与沥青试件的上端面相接触，启动位移传感器将位移信息传送给计算机进行记录，再利用计算机控制升降驱动器，使加载轴带动加载头继续下落，控制加载头给沥青试件一个初始预应力，初始预应力的取值范围为20～25mn，确保加载头与沥青试件紧密接触，控制计算机使加载头持续向下移动，下压沥青试件直至断裂，此时加载轴的施加给沥青试件的荷载值最大，该荷载值为p，该荷载值为最大应力值，同时通过位移传感器记录沥青试件处于断裂时的位移值，该位移值为最大断裂挠度，所述位移传感器将从加载轴上实时采集的位移信号u传输给计算机进行记录，同时压力传感器将从加载轴上实时采集的压力信号p传输给计算机进行记录；
计算步骤：当加载头为单加载头时，单加载头为第一单体加载头，根据测试步骤得出加载头的最大荷载值为p，p也就是沥青试件的断裂强度，利用公式ⅰ计算得出沥青试件中心点所受弯矩m，公式ⅰ的内容如下：
根据测量得到沥青试件的宽度b和沥青试件高度w，计算得到的沥青试件中心点所受弯矩m与公式ⅱ相结合，计算得到沥青试件中心点的层底弯拉应力σc，公式ⅱ的内容如下：
根据测量得到的沥青试件中缺口的高度a以及沥青试件高度w，代入公式ⅲ中，得到沥青试件的形状系数y，公式ⅲ的内容如下：
根据测量得到的沥青试件中缺口的高度a，公式ⅱ计算得到沥青试件中心点的层底弯拉应力σc，公式ⅲ计算得到的沥青试件的形状系数y，代入公式ⅳ中，计算得到沥青试件的断裂韧度kic，公式ⅳ的内容如下：
即，
根据测量得到的沥青试件中缺口的高度a，沥青试件高度w以及沥青试件的宽度b，代入公式ⅴ中计算得到沥青试件的韧带面积alig，alig也是沥青试件中心点除去缺口面积以后余下的截面面积，公式ⅴ的内容如下：
alig＝b(w-a)【ⅴ】
根据位移传感器将从加载轴上实时采集的位移信号u以及压力传感器将从加载轴上实时采集的压力信号p，代入公式ⅵ中，得到荷载—位移曲线与x轴所包围的面积wf，公式ⅵ的内容如下：
wf＝∫pdu【ⅵ】
根据公式ⅴ计算得到的韧带面积alig及公式ⅵ计算得到的荷载—位移曲线与x轴所包围的面积wf，代入公式ⅶ中，得到沥青试件的断裂能gf，断裂能gf的计算公式如下：
测量以及计算得到的断裂挠度、断裂强度p、断裂韧度kic及断裂能gf的数值越大，表明沥青试件的低温性能越佳。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中的测试设备通过断裂力学的角度分析沥青低温性能，经过恒温箱、加载框架、升降驱动器、位移传感器、压力传感器、加载轴、加载头和两个试件用支撑柱之间相互配合有效实现对沥青试件的持续且稳定的下压过程，能够使沥青试件断裂过程全程可控。
2、本发明中加载头和两个试件用支撑柱之间相互配合实现对沥青试件的三点弯曲加载试验或四点弯曲加载试验，当加载头为单加载头时，单加载头与两个试件用支撑柱之间相互配合实现对沥青试件的三点弯曲加载试验；当加载头为双加载头时，单加载头与两个试件用支撑柱之间相互配合实现对沥青试件的四点弯曲加载试验，加载头和两个试件用支撑柱的设置位置科学且合理，能够有助于沥青试件快速断裂，节省试验时间，提高断裂效果。
3、本发明中的测试设备实现了固定加载速率的加载方式，能够测定沥青试件所能承受的最大应力，实现荷载作用位置精准定位，降低外界环境对加载过程的影响，并实现加载过程中有效且灵活的力控制和位移控制。
4、本发明中的方法通过断裂力学的角度分析沥青低温性能，通过位移传感器和压力传感器的测量出断裂前的最大位移值和最大荷载值，最大位移值为沥青试件的最大断裂挠度，最大荷载值为沥青试件的断裂强度p，此外测量的数据通过计算得到沥青试件的断裂韧度kic以及断裂能gf，断裂挠度、断裂强度p、断裂韧度kic以及断裂能gf四个指标的产生，开拓了评价沥青低温性能的新指标，分析并计算得到的数据指标准确且合理，能够实现全面评价沥青低温性能的效果。
5、本发明使用范围广泛，既能够使用无缺口沥青试件，又可以使用不同尺寸缺口的沥青试件，因此本发明对有微裂纹与无微裂纹的沥青试件进行，并能够有效的区分出不同沥青材料的低温抗裂性能。
6、本发明的测试设备和方法有效提高了沥青试件制备的成功率、确保制备的试件具有一致性，从而提高试验精度及复现性。本发明的评价效果全面有效且准确，沥青试件的尺寸精确到0.01mm，恒温箱的试验温度精确到0.1℃，断裂强度精确到1mn，断裂挠度精确至0.1mm。
7、本发明操作过程有序且简单，测量准确并计算有效，适用范围广泛，适用于原样沥青、压力老化后的沥青、薄膜烘箱或旋转薄膜烘箱处理后的老化沥青。本发明能够实现不同类型沥青材料之间的有效比对效果，为沥青相关的推广应用奠定基础。
附图说明
图1是本发明中测试设备的主视结构剖面图；
图2是本发明中荷载—位移曲线示意图；
图3是当加载头7为单加载头时，加载头7进行三点弯曲加载试验的第一工作状态示意图，图中实心箭头表示加载头7的加载方向，两个空心箭头分别表示两个试件用支撑柱8的加载方向，两个试件用支撑柱8之间的水平距离l为110mm；
图4是当加载头7为单加载头时，载头7进行三点弯曲加载试验的第二工作状态示意图，图中两个试件用支撑柱8之间的水平距离l为90mm；
图5是当加载头7为双加载头时，加载头7进行四点弯曲加载试验的第一工作状态示意图，图中两个试件用支撑柱8之间的水平距离l为110mm；
图6是当加载头7为双加载头时，加载头7进行四点弯曲加载试验的第二工作状态示意图，图中两个试件用支撑柱8之间的水平距离l为90mm；
图7是加载框架2的主视结构示意图；
图8是沥青试件10的俯视结构示意图；
图9是当试件模具为硅胶模具15时，其制备沥青试件10的工作状态示意图；
图10是本发明进行偏移式三点弯曲加载试验的工作状态示意图；
图11是本发明进行偏移式四点弯曲加载试验的工作状态示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7和图8说明本实施方式，本实施方式包括恒温箱1、加载框架2、升降驱动器3、位移传感器4、压力传感器5、加载轴6、加载头7、转接台14、两个试件用支撑柱8，所述加载框架2包括底框2-1、横梁2-2和顶框2-4，所述底框2-1、横梁2-2和顶框2-4从下至上依次固定连接制为一体，横梁2-2设置在恒温箱1的顶端，所述底框2-1为“匚字形”框体且其设置在恒温箱1的内部，两个试件用支撑柱8竖直并列设置在底框2-1上，沥青试件10水平设置在两个并列设置的试件用支撑柱8上，顶框2-4设置在横梁2-2上，升降驱动器3设置在顶框2-4的顶部且其驱动端竖直穿过顶框2-4，转接台14设置在升降驱动器3的驱动端上且转接台14驱动端往复运动，加载轴6竖直设置在转接台14的下方，加载轴6的上端通过压力传感器5与转接台14的底面相连接，位移传感器4设置在转接台14的上方，位移传感器4的位移信号接收端与转接台14的顶面相贴紧，加载轴6的下端设置有加载头7，加载头7朝向两个试件用支撑柱8设置，加载头7为单加载头或双加载头，位移传感器4和压力传感器5分别与计算机相连接。
本实施方式中压力传感器5、位移传感器4和计算机为市场可购的现有产品，相互配合的工作原理与现有技术相同。升降驱动器3的升降运动也是通过计算机实现，二者相互配合的工作原理与现有技术相同。
本实施方式转接台14的设置能够有效将位移传感器4、压力传感器5和加载轴6相结合，加载轴6竖直设置在转接台14的下方，转接台14为加载轴6的下落运动提供动力，位移传感器4设置在转接台14的上方，位移传感器4的位移信号接收端与转接台14的顶面相贴紧，其设置位置能够有效采集加载轴6的下落距离，通过借助转接台14的下落距离实现对加载轴6下落距离的监测，压力传感器5与转接台14的底面相连接，压力传感器5的压力信号接收端能够有效将加载轴6的受压情况实时传递给计算机，从而实现实时定量的加载方式，能够有效记录加载轴6的运动状态和速率，辅助本发明更好的实现固定加载速率的加载方式。
具体实施方式二：本实施方式为具体实施方式二的进一步限定，横梁2-2为梯形横梁。梯形横梁能够有效搭接在恒温箱1中，确保加载框架2位置设置的稳定性。恒温箱1为恒温水浴箱，即恒温箱1内有恒温浴液体，恒温浴液体是不被沥青吸附及不影响沥青性质的溶液。液体在试验温度下的相对密度不超过1.05，合适的液体包括乙醇、甲醇、稳定的异丙醇、丙三醇—甲醇—水的混合液，60％的丙三醇，15％的甲醇，25％的水，也可使用其他试剂，但不得使用硅酮或含有硅酮类的混合物。
具体实施方式三：本实施方式为具体实施方式一或二的进一步限定，限位架设置在底框2-1内，限位架包括竖直支撑杆9-1和水平支撑杆9-2，水平支撑杆9-2的长度为3～8cm。水平支撑杆9-2的长度能够有效确定两个试件用支撑柱8中靠近水平支撑杆9-2的试件用支撑柱8的位置，从而有利于提高两个试件用支撑柱8定位的准确性。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，升降驱动器3包括电机3-1和滚珠丝杆3-2，电机3-1的输出轴与滚珠丝杆3-2相连接，转接台14水平设置在滚珠丝杆3-2中的滑台上。转接台14固定连接在滚珠丝杆3-2中的滑台上。滚珠丝杆3-2上设置有滑台，滑台能够随滚珠丝杆3-2的转动而沿滚珠丝杆3-2的长度方向上下往复移动，转接台14的形状为板台形状，转接台14水平设置在滑台的一侧，转接台14的一端固定连接在滑台的外壁上。其他现有能够实现精准升降的结构也可替代。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，两个试件用支撑柱8之间的水平距离为l，水平距离l的取值范围为90～110mm。当两个试件用支撑柱8之间的水平距离l为90mm时，两个试件用支撑柱8配合加载头7实现三点弯曲加载试验。当两个试件用支撑柱8之间的水平距离l为110mm时，两个试件用支撑柱8配合加载头7实现四点弯曲加载试验。
具体实施方式六：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8和图9说明本实施方式，本实施方式中所述的沥青低温性能测试方法的内容如下：
清洁步骤：分别擦拭恒温箱1的内壁、加载框架2中底框2-1、横梁2-2和顶框2-4的外表面，同时还要擦拭加载轴6的外表面和加载头7的外表面，确保恒温箱1的内壁、加载框架2的外表面、加载轴6的外表面和加载头7的外表面光滑，无沥青胶结碎片或其他杂质；
本步骤为试验的准备步骤，需要将恒温箱1的内壁、加载框架2的外表面、加载轴6的外表面和加载头7的外表面上的任何颗粒和污垢擦拭干净。由于在试验温度下沥青胶结料的脆性，可能会将小的沥青胶结料的碎片带入到恒温箱1中的恒温浴液体中。如果这些碎片出现在加载框架2的外表面、加载轴6的外表面或加载头7的外表面上，就会影响形变测量。将恒温箱1中的恒温浴液体进行过滤也有助于保持恒温浴液体的清洁度，从而有利于提升试验的准确性；
试件模具的准备步骤：试件模具为长方体模具，试件模具的顶端为敞口端，首先将试件模具的内壁进行清理，然后在试件模具的两侧壁和底面上均匀涂抹第一润滑剂形成第一润滑层，在第一润滑层上粘贴第一隔离片，在试件模具的两端内表面涂抹第二润滑剂形成第二润滑层，在第二润滑层上粘贴第二隔离片，挤压第一隔离片以排出第一隔离片与试件模具内壁之间的气泡，同理于第二隔离片的操作过程，试件模具的底部的中心处加工有凸棱，凸棱沿试件模具的宽度设置；第一隔离片和第二隔离片均为塑料片，其他能够实现轻质隔离效果的现有材料也可替换。将塑料片放在金属表面，用手指挤压塑料片，靠摩擦力将塑料片压在金属表面上。将两个端件的内表面涂一层第二润滑层，以防止沥青粘到金属端件上，起到有效隔离效果。将试件模具的各部分用橡胶环紧紧捆在一起。检查试件模具，用力将塑料片向金属表面压，以挤出气泡。
本步骤中试件模具的类型根据具体需求进行设置，有无缺口梁模具均可，有缺口梁模具应按照缺口深度来更改模具中间的凸起尺寸。
浇注沥青步骤：将试件模具放在温度为0～15℃的环境下等待浇注沥青；将沥青块在烘箱中加热，直到沥青块由固态变为液态，在试件模具的两端重复往返操作从而完成液态沥青流的浇注工作；浇注完毕后，试件模具内的沥青高度比试件模具的高度高1～4cm，将试件模具放入温度为0～15℃的环境下进行冷却，冷却时间为45～60min，再用热刀刮掉试件模具中沥青块高出试件模具的部分；
脱模步骤：将带有试件模具放入冷却室或水浴中冷却，冷却温度宜采用-5±5℃，冷却时间为5～10min，冷却后将沥青块脱离试件模具形成沥青试件10；沥青试件10的底部通过试件模具的凸棱形成有缺口13，测量并记录沥青试件10的宽度b、高度w以及缺口13的高度a；
调温步骤：恒温箱1为恒温水浴箱，将恒温箱1的温度调节到预定温度t，恒温箱1以预定温度t为准进行恒温加热；将恒温箱1的温度调节到预定温度t并恒温设置，该步骤是将在试验前先将温度进行调节，调节幅度为预定温度t±0.1℃。t的取值范围为-12至-24℃。
测试步骤：测量两个试件用支撑柱8之间的水平距离l并记录l的数值，将经过脱模步骤后的沥青试件10放入恒温箱1中的两个试件用支撑柱8上，确保每个试件用支撑柱8至沥青试件10中缺口13处的水平距离相同，加载头7处于沥青试件10的正上方且其朝向沥青试件10的中心点设置，恒温箱1的恒温加热时间为60min±5min，恒温箱1的恒温温度控制在t±0.1℃；打开计算机，运行加载和数据采集系统，将沥青试件10的宽度b、高度w、缺口13的高度a、恒温箱1的预定温度t输入到计算机中，测量加载头7至沥青试件10之间的竖直距离，并将该竖直距离值输入到计算机中以控制升降驱动器3中滑台的下降高度，从而通过升降驱动器3控制加载轴6的下落距离，直至加载头7与沥青试件10的上端面相接触，启动位移传感器4将位移信息传送给计算机进行记录，再利用计算机控制升降驱动器3，使加载轴6带动加载头7继续下落，加载头7给沥青试件10一个初始预应力，初始预应力的取值范围为20～25mn，确保加载头7与沥青试件10紧密接触，控制计算机使加载头7持续向下移动，下压沥青试件10直至断裂，此时加载轴6的施加给沥青试件10的荷载值最大，该荷载值为p，该荷载值为最大应力值，同时通过位移传感器4记录沥青试件10处于断裂时的位移值，该位移值为最大断裂挠度，所述位移传感器4将从加载轴6上实时采集的位移信号u传输给计算机进行记录，同时压力传感器5将从加载轴6上实时采集的压力信号p传输给计算机进行记录；
计算步骤：当加载头7为单加载头时，单加载头为第一单体加载头，根据测试步骤得出加载头7的最大荷载值为p，p也就是沥青试件10的断裂强度，利用公式ⅰ计算得出沥青试件10中心点所受弯矩m，公式ⅰ的内容如下：
根据测量得到沥青试件10的宽度b和沥青试件10高度w，计算得到的沥青试件10中心点所受弯矩m与公式ⅱ相结合，计算得到沥青试件10中心点的层底弯拉应力σc，公式ⅱ的内容如下：
根据测量得到的沥青试件10中缺口13的高度a以及沥青试件10高度w，代入公式ⅲ中，得到沥青试件10的形状系数y，公式ⅲ的内容如下：
根据测量得到的沥青试件10中缺口13的高度a，公式ⅱ计算得到沥青试件10中心点的层底弯拉应力σc，公式ⅲ计算得到的沥青试件10的形状系数y，代入公式ⅳ中，计算得到沥青试件10的断裂韧度kic，公式ⅳ的内容如下：
即，
根据测量得到的沥青试件10中缺口13的高度a，沥青试件10高度w以及沥青试件10的宽度b，代入公式ⅴ中计算得到沥青试件10的韧带面积alig，alig也是沥青试件10中心点除去缺口13面积以后余下的截面面积，公式ⅴ的内容如下：
alig＝b(w-a)【ⅴ】
根据位移传感器4将从加载轴6上实时采集的位移信号u以及压力传感器5将从加载轴6上实时采集的压力信号p，代入公式ⅵ中，得到荷载—位移曲线与x轴所包围的面积wf，公式ⅵ的内容如下：
wf＝∫pdu【ⅵ】
根据公式ⅴ计算得到的韧带面积alig及公式ⅵ计算得到的荷载—位移曲线与x轴所包围的面积wf，代入公式ⅶ中，得到沥青试件10的断裂能gf，断裂能gf的计算公式如下：
本发明通过计算得到的四个指标评价沥青低温性能时，首先以断裂能gf为主要评价指标，其次以剩余的三个指标辅助评价，本发明是通过材料线弹性断裂力学原理分析沥青试件10的抗裂能力，基于能量观点的指标能综合考虑到材料的强度及变形能力，断裂能gf越大，材料的低温抗裂性能越好。当两种材料的断裂能gf相同时，利用测量并计算得到的断裂挠度、断裂强度p和断裂韧度kic进行分析，优先选用变形能力较大的材料。
本发明中的方法用单边缺口梁试验测定沥青试件10所能承受的断裂强度p及破坏时的断裂挠度，并通过计算得到沥青试件10的断裂韧度kic及断裂能gf。测量的断裂强度p的变化范围为0～4000mn，断裂挠度变化范围为0～1.5mm。
本发明通过对不同种类的沥青试件10进行多次三点弯曲加载试验得到断裂挠度、断裂强度p、断裂韧度kic及断裂能gf的最低参考值，能够作为本发明评价沥青低温性能的标准，具体内容如下表：
本发明通过对不同种类的沥青试件10进行多次四点弯曲加载试验得到断裂挠度、断裂强度p、断裂韧度kic及断裂能gf的最低参考值，能够作为本发明评价沥青低温性能的标准，具体内容如下表：
通过上述两个表的内容可知，不同的沥青材料测量的断裂韧度kic、断裂能gf、断裂强度p以及断裂挠度的最低值不同，每种沥青分别进行三点弯曲加载试验和四点弯曲加载试验的得到的断裂韧度kic、断裂能gf、断裂强度p以及断裂挠度的最低值也不同，在三点弯曲加载试验中，当沥青试件10为sbs改性沥青制成的沥青小梁时，试验并计算得到的断裂韧度kic大于或等于35kpa·m0.5，断裂能gf大于或等于10j/m2，断裂强度p大于或等于2000mn，断裂挠度大于或等于0.7mm，则表示沥青试件10的沥青低温性能佳，同理于其他类型材料的评价过程。本发明用于对比并评价同种沥青材料的低温性能，实现定性和定量相结合的指标式对比形式。本发明也可用于对比不同种沥青材料的低温性能。
本发明中沥青试件10的中心点为沥青试件10顶端的中心处，该中心点与宽度方向中心轴线和长度方向中心轴线的交点处于同一竖直线上。
本发明中方法能够有效提高试验结果的准确性及复现性。设备工作时，首先会根据沥青试件10的尺寸及质量计算沥青试件10本身在受压点产生的荷载，并以此作为其初始荷载，再调节加载头7的初始压力，其次通过软件控制电机3-1和高精度的滚珠丝杆3-2，匀速下压沥青试件10，直至沥青试件10变形压断，上部的位移传感器4和压力传感器5实时测量小梁受压点处的压力和位移值，并通过数据采集卡收集传输到计算机终端，以txt文本形式记录数据。计算机、位移传感器4和压力传感器5之间相互配合过程能够有效减少外部环境对信号的干扰，确保采集信号的准确性。
本发明中计算机中运行的加载和数据采集系统为现有程序，其为labview技术，labview技术的配合使本发明实现力和位移的闭环控制，提高设备的运行精度。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式六的进一步限定，当加载头7为双加载头时，双加载头包括两个第二单体加载头，两个第二单体加载头并列设置在沥青试件10的正上方，当每个第二单体加载头下落与沥青试件10相接触时，两个第二单体加载头之间的距离为两个试件用支撑柱8之间的水平距离l的三分之一；使用双加载头计算断裂韧度kic及断裂能gf的推导过程如下：
当加载头7为双加载头时，双加载头的计算步骤如下：
根据测试步骤得出加载头7的最大荷载值为p，p也就是沥青试件10的断裂强度，利用公式ⅰ计算得出沥青试件10中心点所受弯矩m，公式ⅰ的内容如下：
根据测量得到沥青试件10的宽度b和沥青试件10高度w，计算得到的沥青试件10中心点所受弯矩m与公式ⅱ相结合，计算得到沥青试件10中心点的层底弯拉应力σc，公式ⅱ的内容如下：
根据测量得到的沥青试件10中缺口13的高度a以及沥青试件10高度w，代入公式ⅲ中，得到沥青试件10的形状系数y，公式ⅲ的内容如下：
根据测量得到的沥青试件10中缺口13的高度a，公式ⅱ计算得到沥青试件10中心点的层底弯拉应力σc，公式ⅲ计算得到的沥青试件10的形状系数y，代入公式ⅳ中，计算得到沥青试件10的断裂韧度kic，公式ⅳ的内容如下：
即，
根据测量得到的沥青试件10中缺口13的高度a，沥青试件10高度w以及沥青试件10的宽度b，代入公式ⅴ中计算得到沥青试件10的韧带面积alig，alig也是沥青试件10中心点除去缺口13面积以后余下的截面面积，公式ⅴ的内容如下：
alig＝b(w-a)【ⅴ】
根据位移传感器4将从加载轴6上实时采集的位移信号u以及压力传感器5将从加载轴6上实时采集的压力信号p，代入公式ⅵ中，得到荷载—位移曲线与x轴所包围的面积wf，公式ⅵ的内容如下：
wf＝∫pdu【ⅵ】
根据公式ⅴ计算得到的韧带面积alig及公式ⅵ计算得到的荷载—位移曲线与x轴所包围的面积wf，代入公式ⅶ中，得到沥青试件10的断裂能gf，断裂能gf的计算公式如下：
测量以及计算得到的断裂挠度、断裂强度p、断裂韧度kic及断裂能gf的数值越大，表明沥青试件10的低温性能越佳。本实施方式中未提及的其他内容与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：本实施方式为具体实施方式六或七的进一步限定，当试件模具为硅胶模具15时，其准备步骤如下：首先将硅胶烘至流体状态浇注在硅胶模具15内，从而将硅胶流体浇注成长方体，并在中间留出127mm×12.7mm×6.35mm的空间用于浇注沥青，从而形成沥青块，利用厚度小于1mm的薄塑料片16竖直切割在沥青块宽度的中线处，薄塑料片16的宽度小于长方形模具的宽度且薄塑料片16的宽度大于6.35mm，薄塑料片16的切割深度小于沥青块厚度的四分之一，切割后拔出薄塑料片16，从而形成沥青试件10。
本实施方式中硅胶模具15为长方形模具，硅胶模具15的制造步骤简易且操作简单，能够有效降低制造沥青试件10的复杂度，由于缺口13的尺寸小，硅胶模具制成的沥青试件10更加便于切割形成缺口13，从而使缺口13的宽度和深度尺寸能够得到有效保证，准确度高。薄塑料片16的宽度要小于硅胶模具的总宽度，并大于6.35mm，保证薄塑料片16完全能够嵌入硅胶模具15中，嵌入深度按照具体试验要求进行适当调整。本实施方式中127mm×12.7mm×6.35mm的空间为用于浇注沥青的长方形凹槽。
具体实施方式九：本实施方式为具体实施方式六、七或八的进一步限定，第一润滑剂为石油基润滑脂；第二润滑剂为凡士林。均为现有产品，易购价廉。
具体实施方式十：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10和图11说明本实施方式，本发明中四点弯曲加载方法能够有效解决由于试验误差导致加载头7偏移的问题，从而确保本发明试验过程的准确性。
在试验条件下，有可能会由于试验误差导致加载头7偏移，会影响试验的最终结果。而在相同的偏移距离下，加载头7偏移对四点弯曲加载试验结果的影响会小于三点弯曲加载试验的结果，具体计算过程如下：
将三点弯曲加载试验的单加载头和四点弯曲加载试验的双加载头同时向左(或向右)偏移x(mm)，比较两种试验情况下，沥青试件10的缺口13处层底弯拉应力的变化差，对上述结论进行分析验证。
当沥青试件10断裂时，加载压力达到最大值p，利用公式计算得出沥青试件10中心点所受弯矩m，之后再计算沥青试件10中心缺口13处的层底弯拉应力σc，并与加载头7加载于设计点处的计算结果比较，具体计算内容如下：
三点弯曲：
1)加载头7偏移x(mm)的梁中点弯矩
2)加载头7未偏移的梁中点弯矩
四点弯曲：
1)加载头7偏移x(mm)的梁中点弯矩
2)加载头7未偏移的梁中点弯矩
根据实际的试验情况，x的偏移量不得超过l/3，因此在加载头的偏移范围内，(m2-m1)-(m'2-m1')>0，因此，(m2-m1)>(m'2-m1')。因此，在相同的偏移距离下，四点弯曲加载试验的沥青试件10中点弯矩偏差会小于三点弯曲加载试验，因此，在相同的偏移距离下，加载头7偏移对四点弯曲加载试验结果的影响会小于三点弯曲加载试验的结果，从而四点弯曲加载试验能够有效解决由于试验误差导致加载头7偏移的问题，从而确保本发明试验过程的准确性。同时四点弯曲加载试验的结果能够更加准确地分析沥青低温断裂性能。
结合本发明的有益效果说明以下实施例：
实施例一：结合图1至图6说明本实施例：本实施例中的测试设备能向沥青试件10施加20mn±5mn的初始接触荷载，试验过程中将滚珠丝杆3-2的旋转速率保持在1/72°/s，以保证加载速率一定且缓慢。加载轴6保证匀速加载，加载轴6带动单加载头时保证沥青试件10的中心点为加载头加载处，加载轴6带动双加载头时既要保证沥青试件10对称放在两个试件用支撑柱8上，又要保证双加载头中两个第二单体加载头加载处位于两个试件用支撑柱8之间沥青试件10的两个1/3点处。
加载轴6上设置有可拆卸口，用于配合加载头7，加载头7与沥青试件10的接触形状为线而非点，加载轴6是高度与沥青试件10的宽度相同，加载轴6的内径为10mm的半圆柱。以圆柱外侧接触沥青试件10加载，保证加载形式为一条横跨沥青试件10的线形。
压力传感器5是用来测量加载点处实时的接触荷载，最小量程应不小于4.00n，分辨率不小于2mn。
位移传感器4为米朗差动变压器式位移传感器全系列均可，量程为10mm，分辨率不大于0.2μm。
两个试件用支撑柱8与沥青试件10的接触形式和加载头7与沥青试件10接触形式相同，两个试件用支撑柱8是高度与沥青试件10宽度相同，内径为10mm的半圆柱。以半圆柱外侧支撑沥青试件10，两个试件用支撑柱8之间的间距切换为90mm或110mm。
恒温箱1内设置有温度传感器：测量范围为0～-36℃，精确至±0.1℃。
恒温箱1内提供恒温浴环境，变化温度在-36～0℃范围，能将浴内各点温度保持在试验温度±0.1℃。
与升降驱动器3、计算机相配合的数据采集系统分辨率：最小荷载2.5mn，最小变形为1μm和最小恒温浴内温度变化为±0.1℃。当接触荷载转换到试验荷载信号被激活时，数据采集系统将及时感受该点，因此会实时记录加载头处的荷载与形变。
试件模具：材料为铝板、不锈钢或硅橡胶。试件模具内部尺寸为：长127mm±2.0mm、宽6.35mm±0.05mm、厚12.7mm±0.05mm。
标准温度计：分度值0.1℃，可浸入液体用于检测液体温度。
恒温箱1内的恒温浴液体：不被沥青吸附及不影响沥青性质的溶液。液体在试验温度下的相对密度不超过1.05，合适的液体包括乙醇、甲醇、稳定的异丙醇、丙三醇—甲醇—水的混合液，也可使用其他试剂，但不得使用硅酮或含有硅酮类的混合物。本实施例中未提及的结构及操作步骤与具体实施方式一或六相同。
实施例二：结合图1至图6说明本实施例：试验开始前，需要将加载框架2、升降驱动器3、位移传感器4、压力传感器5、加载轴6、加载头7、恒温箱1内的恒温浴液体的任何颗粒和污垢擦拭干净。由于在试验温度下沥青胶结料的脆性，可能会将小的沥青胶结料的碎片带入到恒温浴液体中。如果这些碎片出现在加载框架2或加载头7上，就会影响形变测量。将恒温浴液体过滤有助于保持液体浴的清洁度。
打开软件、加载和数据采集系统。
选择试验温度并将浴液的温度调节到所选温度。试验前将温度恒温到试验温度±0.1℃。
将试件模具清理干净，将模具的三个长金属部分的内表面涂一层石油基润滑脂，用润滑脂将第一隔离片平粘到金属上。将第一隔离片放在金属表面，用手指挤压第一隔离片，靠摩擦力将第一隔离片压在金属表面上。同理将两个端件的内表面涂一层凡士林并粘贴第二隔离片以防止沥青粘到金属端件上。将试件模具的各部分用橡胶环紧紧捆在一起。检查试件模具，用力将第一隔离片和第二隔离片向金属表面挤压，以挤出气泡。安装结束后，将模具放在室温下等待浇注沥青。将沥青在烘箱中加热，直到沥青充分流动，成为容易浇注的状态。试件浇注：将试件模具放在室温下，将沥青从试件模具的一端向另一端来回浇注，使沥青略高出模具，并保证内部无气泡，之后将倒满沥青的模具在室温下冷却45～60min。冷却到室温后，用热刀刮掉冷却后高出沥青模具的沥青样品形成沥青试件10。
试件的存放与脱模，在脱模前，将含有沥青试件10的试件模具放在冷却室或水浴中冷却，保证沥青试件10在脱模时不变形。冷却温度宜采用-5±5℃，冷却时间为5～10min。当模具内沥青试件10已达到脱模条件时，宜立即拆掉试件模具将沥青试件10移出。为了避免试件变形，应将第二隔离片与侧模从沥青试件10上滑动脱模。
沥青试件10脱模后，立即将沥青试件10放入达到试验温度的恒温浴中，恒温保持60min±5min，将沥青试件10安放在两个试件用支撑柱8上，保持恒温浴温度在试验温度±0.1℃内。
将沥青试件10资料，尺寸、试验温度、切口深度或其他相关信息输入到计算机中。
测量加载头7和沥青试件10的间距，之后在“试验机调试”界面设定步进步数来调整卡具移动量，并可调整“正转”或“反转”来调节加载头7向上或向下移动，直至加载头7与沥青试件10相接触。
在“试验机调试”中的“施加预应力”选项中设定一个初始预应力，初始预应力为20mn，从而保证加载头7充分与沥青试件10接触。
在“配置及测试”中开始测量，加载头7会以缓慢且稳定的速度下压，直至沥青试件10被压断，期间会记录每一个位移点的当前位移，荷载强度，并会绘出压力—挠度曲线。