專利名稱：用于評價(jià)表面紋理對瀝青與集料粘附性影響的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于浙青與集料粘附性評價(jià)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到用于研究集料的表面紋理對浙青與集料的粘附性影響的裝置及方法。
背景技術(shù)：
浙青作為一種非常重要的土工材料，被廣泛應(yīng)用于道路工程和 建筑防水工程中。在我國，已建成的高速公路路面，90%以上是浙青路面，而浙青與集料的粘附性直接影響浙青路面的使用質(zhì)量和耐久性，所以粘附性是評價(jià)浙青技術(shù)性能的一個(gè)重要指標(biāo)。浙青裹覆集料后的抗水性(即抗剝性)不僅與浙青的性質(zhì)有密切關(guān)系，而且亦與集料的表面紋理有關(guān)。所以，要改善浙青路面的性能必須了解集料表面紋理對浙青與集料粘附性的影響。因此，有必要提出一種方法來評價(jià)集料表面粗糙度對浙青與集料粘附性的影響。目前研究評價(jià)浙青與集料粘附性的方法有水煮法、重量法、光電比色法、NAT法、靜態(tài)水浸法、毛細(xì)管柱法等，但沒有一種是針對集料表面紋理對浙青與集料粘附性的影響的方法。因此現(xiàn)在需要一種簡單、有效、經(jīng)濟(jì)的方法來研究集料表面粗糙度對浙青與集料粘附性的影響。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的浙青與集料粘附性評價(jià)所存在的不足，提供了一種結(jié)構(gòu)簡單，通過檢測扭矩來判斷不同紋理對浙青與集料粘附性影響的裝置。本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種使用上述裝置評價(jià)表面紋理對浙青與集料粘附性影響的方法。解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是用于評價(jià)表面紋理對浙青與集料粘附性影響的裝置是在底座上設(shè)置有支架和下固定桿，與底座平行的下底盤設(shè)置在固定桿的上端，在下底盤的上方設(shè)置有與下底盤相對稱的上底盤，上底盤通過轉(zhuǎn)桿與安裝在支架上的電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出軸聯(lián)接，在轉(zhuǎn)桿上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器和扭矩傳感器，轉(zhuǎn)速傳感器和扭矩傳感器分別通過導(dǎo)線與A/D轉(zhuǎn)換器相連，A/D轉(zhuǎn)換器通過導(dǎo)線接計(jì)算機(jī)的輸入端口，計(jì)算機(jī)的輸出端口通過導(dǎo)線與控制單元相連，控制單元通過導(dǎo)線與電機(jī)相連?！N使用上述裝置來評價(jià)表面紋理對浙青與集料粘附性影響的方法，包括以下步驟I)將上集料樣品和下集料樣品進(jìn)行清洗，將浙青加熱至135 145°C，涂在兩個(gè)集料的表面上形成浙青膜，浙青膜厚度為I 2mm，將上集料樣品和下集料樣品粘結(jié)起來，室溫冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件的基準(zhǔn)樣品；2)將上集料樣品和下集料樣品的表面銑刨出橫縱交叉的紋理，紋理深度為I. 5 2. 5mm，清洗，將浙青加熱至135 145°C，涂在兩個(gè)集料的紋理面上形成浙青膜，浙青膜厚度為I 2mm,將上集料樣品和下集料樣品粘結(jié)起來,室溫冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件的檢測樣品；
3)用環(huán)氧樹脂先后將步驟I)的基準(zhǔn)樣品和步驟2)的檢測樣品的上端面粘接在上底盤的下表面、下端面粘接在下底盤的上表面，電動(dòng)機(jī)以O(shè). 5轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)，分別對對比試件和檢測樣品的上半部分施加扭矩，實(shí)時(shí)檢測作用在對比試件和檢測樣品上的扭矩，至對比試件和檢測樣品沿著浙青膜斷裂時(shí)停止，記錄對比試件的最大扭矩值M0和檢測樣品的最大扭矩值；4)重復(fù)步驟2)至3)，得出不同密集度的表面紋理所對應(yīng)的檢測樣品的最大扭矩值Mn;5)計(jì)算出不同密集度的表面紋理所對應(yīng)的粘附系數(shù)μη，比較得出其中最大的粘附系數(shù)Umax，粘附系數(shù)μ η的計(jì)算公式為
K,βη
Mn上述步驟2)中上集料樣品和下集料樣品的表面銑刨出橫縱交叉的紋理的方法是將上集料樣品和下集料樣品均切割成CplOOmm的圓柱形，在圓柱形的一個(gè)端面上銑刨出深度為2mm的橫X縱向?yàn)?00X 100道的交叉紋理；步驟4)中不同表面紋理是50X50道、25X25道、13X13道、7X7道、4X4道、2X2道、I X I道的橫縱向交叉紋理。本發(fā)明評價(jià)表面紋理對浙青與集料粘附性影響的方法是通過對相同集料不同的表面紋理制成集料浙青夾層試件進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，檢測出不同紋理所對應(yīng)的扭矩，能夠真實(shí)模擬浙青混合料的剪切破壞，反映出浙青與集料之間的粘附性能，能夠研究集料表面粗糙度對浙青與集料粘附性的影響，并為浙青與集料粘附性的研究提供可靠的依據(jù)，而且本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例I的裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖I中集料浙青夾層試件結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的集料表面紋理示意圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但是本發(fā)明不僅限于下述的實(shí)施方式。實(shí)施例I參見圖1，本實(shí)施例的浙青與集料粘附性檢測裝置由底座I、支架2、下固定桿3、下底盤4、集料浙青夾層試件5、上底盤6、轉(zhuǎn)桿7、轉(zhuǎn)速傳感器8、電動(dòng)機(jī)9、扭矩傳感器10、控制單元11、計(jì)算機(jī)12以及A/D轉(zhuǎn)換器13聯(lián)接構(gòu)成。在底座I上通過螺紋緊固件固定安裝有下固定桿3和支架2，下固定桿3的上端通過螺紋聯(lián)接安裝有下底盤4，支架2上用螺紋緊固聯(lián)接件安裝有電動(dòng)機(jī)9，電動(dòng)機(jī)9的輸出軸上用聯(lián)接件聯(lián)接安裝有轉(zhuǎn)桿7，轉(zhuǎn)桿7的下端通過螺紋聯(lián)接安裝有上底盤6，上底盤6的幾何形狀與下底盤4的幾何形狀完全相同，檢測時(shí)將集料浙青夾層試件5夾持在上底盤6與下底盤4之間。
集料浙青夾層試件5是上集料樣品5-1和下集料樣品5-3通過浙青膜5_2粘接起來，呈“三明治”結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)桿7上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器8和扭矩傳感器10，轉(zhuǎn)速傳感器8和扭矩傳感器10分別通過導(dǎo)線與A/D轉(zhuǎn)換器13相連，A/D轉(zhuǎn)換器13通過導(dǎo)線與計(jì)算機(jī)12的輸入端口相連，計(jì)算機(jī)12的輸出端通過導(dǎo)線接控制單元11，控制單元11的輸出端通過導(dǎo)線接電動(dòng)機(jī)9。轉(zhuǎn)速傳感器8和扭矩傳感器10將采集的上底盤6轉(zhuǎn)速信號和扭矩信號轉(zhuǎn)換成電信號傳輸給A/D轉(zhuǎn)換器13，A/D轉(zhuǎn)換器13將輸入的脈沖電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號通過導(dǎo)線輸送到計(jì)算機(jī)12。計(jì)算機(jī)12按照預(yù)先設(shè)定的程序進(jìn)行計(jì)算，通過顯示器顯示計(jì)算結(jié)果、并通過控制單元11，控制電動(dòng)機(jī)9轉(zhuǎn)動(dòng)。使用時(shí)，將制作好的集料浙青夾層試件5利用環(huán)氧樹脂將其上、下兩端面分別粘接在上底盤6和下底盤4的盤面，固定在下底盤4與上底盤6之間，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)9，控制轉(zhuǎn)速 為O. 5轉(zhuǎn)/分鐘，由轉(zhuǎn)速傳感器8實(shí)時(shí)檢測轉(zhuǎn)速，并將轉(zhuǎn)速信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器13轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號傳輸給計(jì)算機(jī)12，由計(jì)算機(jī)12將設(shè)定值與實(shí)際檢測值進(jìn)行計(jì)算，若相等則保持恒定，若有偏差，則發(fā)送命令到控制單元11，由控制單元11控制電動(dòng)機(jī)9調(diào)整轉(zhuǎn)速至設(shè)定值與檢測值相等。電動(dòng)機(jī)9轉(zhuǎn)動(dòng)通過轉(zhuǎn)桿7將扭轉(zhuǎn)力傳遞至上底盤6,上底盤6帶動(dòng)集料浙青夾層試件5的上集料樣品5-1轉(zhuǎn)動(dòng)，而集料浙青夾層試件5的下集料樣品5-3固定在下底盤4的上表面上，產(chǎn)生與上集料樣品5-1的轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向的力，與下集料樣品5-3在浙青膜5-2段發(fā)生斷裂，扭矩傳感器10實(shí)時(shí)檢測在扭轉(zhuǎn)過程中作用在試件上的扭矩值，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器13傳送至計(jì)算機(jī)12，由計(jì)算機(jī)12按照預(yù)先設(shè)定程序進(jìn)行計(jì)算，得出不同密集度的表面紋理所對應(yīng)的粘附系數(shù)μη，比較得出其中最大的粘附系數(shù)μ _，并通過顯示器顯示出來。最大的粘附系數(shù)μ_表明集料浙青夾層試件5的集料與浙青之間的粘結(jié)性越大，即該紋理密集度時(shí)集料與浙青的粘附性最強(qiáng)。采用上述的裝置評價(jià)表面紋理對浙青與集料粘附性影響的方法，包括以下步驟I)將兩個(gè)塊狀的集料切片、鉆芯取樣為直徑是100_的圓柱形試件，將其切割成厚度為50mm的試件并打磨表面整平光滑，用蒸餾水沸煮清洗10分鐘，去除試件表面殘留的石粉和污垢，置于80°C的烘箱中烘干，制成上集料樣品5-1和下集料樣品5-3 ;再將浙青加熱至140°C,涂在上集料樣品5-1和下集料樣品5-3的表面上,形成浙青膜5-2,控制浙青膜5-2的厚度為I. 5_，通過浙青膜5-2將上集料樣品5-1和下集料樣品5_3聯(lián)接起來，將粘結(jié)好的集料在溫室下冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件5的基準(zhǔn)樣品。2)將兩個(gè)塊狀的集料切片、鉆芯取樣為直徑是IOOmm的圓柱形試件，將其切割成厚度為50mm的試件并打磨表面整平光滑，用銑刨機(jī)銑刨出深度為2mm的100道橫向紋理和與之交叉的100道縱向紋理，用蒸餾水沸煮清洗10分鐘，去除試件表面殘留的石粉和污垢，置于80°C的烘箱中烘干，制成上集料樣品5-1和下集料樣品5-3 ;再將浙青加熱至140°C，涂在上集料樣品5-1和下集料樣品5-3的表面上，形成浙青膜5-2，控制浙青膜5-2的厚度為I. 5_，通過浙青膜5-2將上集料樣品5-1和下集料樣品5-3聯(lián)接起來，將粘結(jié)好的集料在溫室下冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件5的檢測樣品。3)利用環(huán)氧樹脂先后將步驟I)的基準(zhǔn)樣品和步驟2)的檢測樣品的上端面粘接在上底盤6的下表面、下端面粘接在下底盤4的上表面，即將基準(zhǔn)樣品和檢測樣品粘接在上底盤6和下底盤4之間，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)9，轉(zhuǎn)桿7轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)上底盤6和粘接在上底盤6上的上集料樣品5-1轉(zhuǎn)動(dòng)，而下集料樣品5-3固定在下底盤4上，對上集料樣品5-1施加反方向的阻力，形成扭剪力，即通過上底盤6在O. 5轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速下對基準(zhǔn)樣品和檢測樣品的上半部分施加扭矩，通過扭矩傳感器10實(shí)時(shí)檢測作用在集料浙青夾層試件5上的扭矩，并傳送至A/D轉(zhuǎn)換器13，當(dāng)扭剪力過大時(shí)，上集料樣品5-1和下集料樣品5-3會(huì)沿著浙青膜5_2斷裂，停止扭轉(zhuǎn)，記錄對比試件的最大扭矩值M0和檢測樣品的最大扭矩值。4)重復(fù)步驟2)至3)，將第二對集料的表面處理后銑刨出深度為2mm的50道橫向紋理和與之交叉的50道縱向紋理，第三對表面集料是25道橫向紋理和與之交叉的25道縱向紋理，同理，分別制作成表面為橫X縱向分別13X13道、7X7道、4X4道、2X2道、IX I道的交叉紋理的集料，按照步驟2)至步驟3)的方法對其進(jìn)一步處理，得出8種不同密集度的表面紋理的檢測樣品所對應(yīng)的8個(gè)最大扭矩值。5)A/D轉(zhuǎn)換器13將接收的電信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過導(dǎo)線輸送給計(jì)算機(jī)12，計(jì)算機(jī)12按照預(yù)先設(shè)定的程序計(jì)算得出同一種集料與浙青膜5-2在不同紋理密集度條件下各個(gè)檢測樣品的粘附系數(shù)μη，并比較得出其中最大的粘附系數(shù)Umax，粘附系數(shù)μη的計(jì)算·公式為μη -f-。
M0計(jì)算結(jié)果顯示25X25道紋理時(shí)的粘附系數(shù)最大，即表明25X25道紋理時(shí)的集料與浙青的粘附性最強(qiáng)，即25X25道紋理的密集度是最佳的。實(shí)施例2浙青與集料粘附性檢測裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同。利用上述裝置來檢測浙青與集料粘附性的方法，在步驟2)中，將塊狀的集料切片、鉆芯取樣為直徑是IOOmm的圓柱形試件，將其切割成厚度為50mm的試件并打磨表面整平光滑，用銑刨機(jī)銑刨出深度為I. 5mm的100道橫向紋理和與之交叉的100道縱向紋理，用蒸餾水沸煮清洗10分鐘，去除試件表面殘留的石粉和污垢，置于80°C的烘箱中烘干，再將浙青加熱至145°C，涂在上述烘干的具有紋理的集料表面上，形成浙青膜5-2，將兩個(gè)相對的集料通過浙青膜5-2聯(lián)接起來，浙青膜5-2的厚度控制為2_，將粘結(jié)好的集料在溫室下冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件5的檢測樣品。其它的步驟與實(shí)施例I相同。實(shí)施例3浙青與集料粘附性檢測裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同。利用上述裝置來檢測浙青與集料粘附性的方法，在步驟2)中，將塊狀的集料切片、鉆芯取樣為直徑是IOOmm的圓柱形試件，將其切割成厚度為50mm的試件并打磨表面整平光滑，用銑刨機(jī)銑刨出深度為2. 5mm的100道橫向紋理和與之交叉的100道縱向紋理，用蒸餾水沸煮清洗10分鐘，去除試件表面殘留的石粉和污垢，置于80°C的烘箱中烘干，再將浙青加熱至135°C，涂在上述烘干的具有紋理的集料表面上，形成浙青膜5-2，將兩個(gè)相對的集料通過浙青膜5-2聯(lián)接起來，浙青膜5-2的厚度控制為1_，將粘結(jié)好的集料在溫室下冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件5的檢測樣品。其它的步驟與實(shí)施例I相同。
實(shí)施例4浙青與集料粘附性檢測裝置的結(jié)構(gòu)與實(shí)施例I相同。利用上述裝置來檢測浙青與集料粘附性的方法，在步驟2)中，將塊狀的集料切片、鉆芯取樣為直徑是IOOmm的圓柱形試件，將其切割成厚度為50mm的試件并打磨表面整平光滑，用銑刨機(jī)銑刨出深度為I. 5mm的50道橫向紋理和與之交叉的50道縱向紋理，用蒸餾水沸煮清洗10分鐘，去除試件表面殘留的石粉和污垢，置于80°C的烘箱中烘干，再將浙青加熱至145°C，涂在上述烘干的具有紋理的集料表面上，形成浙青膜5-2，將兩個(gè)相對的集料通過浙青膜5-2聯(lián)接起來，浙青膜5-2的厚度控制為2_，將粘結(jié)好的集料在溫室下冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件5的檢測樣品。在步驟4)中，重復(fù)步驟2)至3)，將另一對集料的表面處理后銑刨出深度為2mm的40道橫向紋理和與之交叉的40道縱向紋理，另一對表面集料是30道橫向紋理和與之交叉的30道縱向紋理，同理，分別制作成表面為20 X 20、10 X 10、5 X 5、I X I的橫縱向交叉紋理的集料，按照步驟2)至步驟3)的處理方法對其進(jìn)一步處理，得出不同密集度的表面紋理的 檢測樣品所對應(yīng)的最大扭矩值。其它的步驟與實(shí)施例I相同。本發(fā)明對相同集料不同的表面紋理制作出的集料浙青夾層試件5的檢測樣品進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，測出其扭矩的不同，能夠研究集料表面粗糙度對浙青與集料粘附性的影響。
權(quán)利要求
1.一種用于評價(jià)表面紋理對浙青與集料粘附性影響的裝置，其特征在于在底座(I)上設(shè)置有支架(2)和下固定桿(3)，與底座(I)平行的下底盤(4)設(shè)置在固定桿(3)的上端，在下底盤(4)的上方設(shè)置有與下底盤(4)相對稱的上底盤(6)，上底盤(6)通過轉(zhuǎn)桿(7)與安裝在支架(2 )上的電動(dòng)機(jī)(9 )的動(dòng)力輸出軸聯(lián)接，在轉(zhuǎn)桿(7 )上安裝有轉(zhuǎn)速傳感器(8 )和扭矩傳感器(10)，轉(zhuǎn)速傳感器(8)和扭矩傳感器(10)分別通過導(dǎo)線與A/D轉(zhuǎn)換器(13)相連，A/D轉(zhuǎn)換器(13)通過導(dǎo)線接計(jì)算機(jī)(12)的輸入端口，計(jì)算機(jī)(12)的輸出端口通過導(dǎo)線與控制單元(11)相連，控制單元(11)通過導(dǎo)線與電機(jī)相連。
2.一種使用權(quán)利要求I的裝置評價(jià)表面紋理對浙青與集料粘附性影響的方法，其特征在于包括以下步驟 1)將上集料樣品(5-1)和下集料樣品(5-3)進(jìn)行清洗，將浙青加熱至135 145°C，涂在兩個(gè)集料的表面上形成浙青膜(5-2)，浙青膜(5-2)厚度為I 2mm，將上集料樣品(5-1)和下集料樣品(5-3)粘結(jié)起來，室溫冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件(5)的基準(zhǔn)樣品； 2)將上集料樣品(5-1)和下集料樣品(5-3)的表面銑刨出橫縱交叉的紋理，紋理深度為I. 5 2. 5mm,清洗,將浙青加熱至135 145°C,涂在兩個(gè)集料的紋理面上形成浙青膜(5-2)，浙青膜(5-2)厚度為I 2mm，將上集料樣品(5-1)和下集料樣品(5-3)粘結(jié)起來，室溫冷卻24小時(shí)，制成集料浙青夾層試件(5)的檢測樣品； 3)用環(huán)氧樹脂先后將步驟I)的基準(zhǔn)樣品和步驟2)的檢測樣品的上端面粘接在上底盤(6)的下表面、下端面粘接在下底盤(4)的上表面，電動(dòng)機(jī)(9)以O(shè). 5轉(zhuǎn)/分鐘旋轉(zhuǎn)，分別對對比試件和檢測樣品的上半部分施加扭矩，實(shí)時(shí)檢測作用在對比試件和檢測樣品上的扭矩，至對比試件和檢測樣品沿著浙青膜(5-2)斷裂時(shí)停止，記錄對比試件的最大扭矩值Mtl和檢測樣品的最大扭矩值； 4)重復(fù)步驟2)至3)，得出不同密集度的表面紋理所對應(yīng)的檢測樣品的最大扭矩值Mn; 5)計(jì)算出不同密集度的表面紋理所對應(yīng)的粘附系數(shù)μη，比較得出其中最大的粘附系數(shù)μ_，粘附系數(shù)μη的計(jì)算公式為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的評價(jià)表面紋理對浙青與集料粘附性影響的方法，其特征在于所述步驟2)中上集料樣品(5-1)和下集料樣品(5-3)的表面銑刨出橫縱交叉的紋理的方法是將上集料樣品(5-1)和下集料樣品(5-3)均切割成cplOOmm的圓柱形，在圓柱形的一個(gè)端面上銑刨出深度為2mm的橫X縱向?yàn)?00X 100道的交叉紋理； 步驟4)中不同表面紋理是50 X 50道、25 X 25道、13 X 13道、7 X 7道、4X4道、2 X 2道、I X I道的橫縱向交叉紋理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于評價(jià)表面紋理對瀝青與集料粘附性影響的裝置及方法，通過對相同集料不同的表面紋理制成集料瀝青夾層試件進(jìn)行扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)，檢測出不同紋理所對應(yīng)的扭矩，能夠真實(shí)模擬瀝青混合料的剪切破壞，反映出瀝青與集料之間的粘附性能，能夠研究集料表面粗糙度對瀝青與集料粘附性的影響，并為瀝青與集料粘附性的研究提供可靠的依據(jù)，而且本發(fā)明的裝置結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。
文檔編號G01N19/04GK102879327SQ201210394100
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月16日
發(fā)明者裴建中, 楊彤, 孔維川, 劉玉, 張久鵬 申請人:長安大學(xué)