一種瀝青結(jié)合料流變測(cè)試儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種瀝青結(jié)合料流變測(cè)試儀，包括底座，底座上垂直設(shè)置有立柱，立柱上端通過(guò)連接桿固結(jié)有與立柱平行的固定桿，固定桿頂端和底端均固結(jié)有與固定桿垂直的橫桿，固定桿頂端的橫桿上設(shè)置有釋放機(jī)構(gòu)，釋放機(jī)構(gòu)中安裝有加載軸，加載軸穿過(guò)固定桿底端的橫桿且與立柱平行，加載軸上安裝有帶有顯示屏的直線位移傳感器；固定桿下方的底座上設(shè)置有保溫水槽，保溫水槽中設(shè)置有試件支架；該保溫水槽通過(guò)連接管與低溫冷浴連接。本實(shí)用新型的有益效果是，較現(xiàn)有的彎曲梁流變儀相比，可以準(zhǔn)確地測(cè)定出道路瀝青低溫性能，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，操作簡(jiǎn)便，為道路瀝青的性能測(cè)試與評(píng)估提供了良好的可靠的試驗(yàn)儀器。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種瀝青結(jié)合料流變測(cè)試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種根據(jù)彎曲梁流變儀法原理定量測(cè)定道路浙青低溫性能的測(cè)定裝置，尤其是操作簡(jiǎn)單、結(jié)果可靠的一種新型的浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在冬季嚴(yán)寒地區(qū)，低溫、大溫差作用產(chǎn)生的低溫裂縫是該地區(qū)浙青路面的主要病害形式，該低溫裂縫不僅破壞了路面的連續(xù)性、整體性及美觀，而且會(huì)從裂縫中不斷進(jìn)入水分使基層甚至路基軟化，導(dǎo)致路面承載力下降加速路面破壞。同時(shí)，隨著裂縫逐年加寬，邊緣折斷破碎，促使路面平整度降低，嚴(yán)重危及道路的使用壽命和質(zhì)量。鑒于此，進(jìn)行浙青低溫性能以及在低溫區(qū)間的溫度敏感性研究對(duì)各氣候分區(qū)浙青指標(biāo)的選擇有重要意義。
[0003]目前，公知的道路浙青低溫性能測(cè)試裝置有延度儀和彎曲梁流變儀。我國(guó)規(guī)范的常規(guī)試驗(yàn)中只有延度儀測(cè)出的低溫延度這一指標(biāo)用于評(píng)價(jià)浙青結(jié)合料的低溫性能，且沒(méi)有浙青在低溫區(qū)的溫度敏感性指標(biāo)，只是通過(guò)針入度指數(shù)PI來(lái)預(yù)測(cè)浙青的溫感性，由于公式的外延及測(cè)量的主觀因素會(huì)造成人為誤差，該指標(biāo)并不能科學(xué)的評(píng)價(jià)浙青在低溫區(qū)間的溫度敏感性。
[0004]美國(guó)SHRP計(jì)劃所研發(fā)的低溫彎曲梁流變儀(BBR)為測(cè)定浙青的低溫性能以及在低溫區(qū)間的性質(zhì)變化提供了一個(gè)很好的手段，它是以流變學(xué)為基礎(chǔ)，通過(guò)測(cè)定蠕變勁度模量和蠕變速率等流變參數(shù)，能夠直接充分的反映溫度、時(shí)間對(duì)于浙青低溫流變性質(zhì)的影響。然而，該試驗(yàn)儀器成本昂貴且操作復(fù)雜，目前并不適合在冬季嚴(yán)寒地區(qū)廣泛推廣，但其試驗(yàn)結(jié)果對(duì)該地區(qū)浙青 結(jié)合料的選擇有重要意義。其原理如下:
[0005]在低的溫度范圍內(nèi)，浙青路面的破壞主要是由于溫度收縮開(kāi)裂引起的，隨著溫度的降低，浙青的勁度逐漸增加，從而使浙青產(chǎn)生一定收縮應(yīng)變時(shí)具有較大的應(yīng)力，這種應(yīng)力可以通過(guò)浙青的粘彈流動(dòng)得到釋放，因此浙青的抗低溫開(kāi)裂能力與浙青在低溫下的勁度和應(yīng)力釋放速度有關(guān)。在低溫下，低的勁度和高的釋放速度對(duì)抗低溫開(kāi)裂是有利的。低溫彎曲梁流變儀是通過(guò)測(cè)量蠕變勁度模量S和蠕變應(yīng)變速率m來(lái)反映勁度和應(yīng)力釋放速度，同時(shí)，在不同溫度下進(jìn)行彎曲蠕變?cè)囼?yàn)，根據(jù)S和m隨溫度的變化情況來(lái)反映浙青在低溫區(qū)間的溫度敏感性。

nr 3
[0006]Sm = ^

AbIr h(t)
[0007]式中:S(t)——隨時(shí)間變化的勁度模量，MPa, t=60s ；
[0008]P——施加的恒定荷載，980mN ;
[0009]h，b，L——小梁(即試件)的高度、寬度和長(zhǎng)度，分別為6.4mm, 12.7mm, 127mm ；
[0010]Δ (t)-隨時(shí)間變化的跨中撓度，m, t=60s。
[0011]實(shí)用新型以SHRP計(jì)劃研發(fā)的BBR試驗(yàn)原理為基礎(chǔ)，提出了一種簡(jiǎn)易的浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有的道路浙青低溫性能測(cè)定裝置延度儀測(cè)定結(jié)果可靠性差和彎曲梁流變儀操作復(fù)雜、成本昂貴的不足，本實(shí)用新型提供一種測(cè)定裝置，該裝置不僅測(cè)定結(jié)果能較為準(zhǔn)確地反映道路浙青低溫性能，而且操作簡(jiǎn)單、成本低廉。
[0013]一種浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，包括底座，底座上垂直設(shè)置有立柱，立柱上端通過(guò)連接桿固結(jié)有與立柱平行的固定桿，固定桿頂端和底端均固結(jié)有與固定桿垂直的橫桿，固定桿頂端的橫桿上設(shè)置有釋放機(jī)構(gòu)，釋放機(jī)構(gòu)中安裝有加載軸，加載軸穿過(guò)固定桿底端的橫桿且與立柱平行，加載軸上安裝有帶有顯示屏的直線位移傳感器；固定桿下方的底座上設(shè)置有保溫水槽，保溫水槽中設(shè)置有試件支架；該保溫水槽通過(guò)連接管與低溫冷浴連接。
[0014]進(jìn)一步地，所述的釋放機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在固定桿頂端橫桿上的夾子，加載軸安裝在夾子中，夾子的開(kāi)合由一個(gè)按鍵控制。
[0015]進(jìn)一步地，所述的試件支架為內(nèi)部中空、外部等高的筒形支架，支架上設(shè)置有固定夾。
[0016]進(jìn)一步地，所述的加載軸的下端部為半球形。
[0017]進(jìn)一步地，所述的加載軸整體重量為100g。
[0018]進(jìn)一步地，所述的保溫水槽和低溫冷浴通過(guò)兩根連接管連接形成回路。
[0019]進(jìn)一步地，所述的直線位移傳感器為帶有顯示屏的直線位移傳感器。
[0020]本實(shí)用新型的有益效果是，較現(xiàn)有的彎曲梁流變儀相比，可以準(zhǔn)確地測(cè)定出道路浙青低溫性能，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，操作簡(jiǎn)便，為道路浙青的性能測(cè)試與評(píng)估提供了良好的可靠的試驗(yàn)儀器。同時(shí)，本實(shí)用新型適合在冬季嚴(yán)寒地區(qū)廣泛推廣，其試驗(yàn)結(jié)果對(duì)該地區(qū)浙青結(jié)合料的選擇有重要意義。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實(shí)用新型的俯視圖；
[0023]圖3為立柱部分的正視圖；
[0024]圖4為加載軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖5為夾子部分的正視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖6為夾子部分的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖中:1 一底座，2—立柱，3—連接桿，4一固定桿，5—釋放機(jī)構(gòu)，6—加載軸，7—保溫水槽，8—試件支架，9一試件，10—連接管，11一低溫冷浴，12—夾子，13—按鍵，14一直線位移傳感器；
【具體實(shí)施方式】
[0028]遵從上述技術(shù)方案，如圖1至圖4所示，一種浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，包括底座1、立柱2、固定桿4、加載軸6、保溫水槽7、低溫冷浴11和帶有顯示屏的直線位移傳感器14。
[0029]底座I由不銹鋼制成，底座I上放置有保溫水槽7，保溫水槽7的側(cè)壁中設(shè)置有保溫板；保溫水槽7的作用是為試件9提供低溫環(huán)境，模擬試件9在低溫狀況下所經(jīng)歷的真實(shí)環(huán)境；為了保證保溫水槽7的溫度均衡，使試件9在一段時(shí)間內(nèi)環(huán)境溫度恒定，保溫水槽7通過(guò)兩根連接管10與低溫冷浴11連接，使保溫水槽7和低溫冷浴11之間形成流動(dòng)的回路，保持保溫水槽7內(nèi)水溫的恒定；試驗(yàn)過(guò)程中要保持保溫水槽7中的水溫差小于±0.1°C，可采用溫度傳感器來(lái)監(jiān)控。低溫冷浴11具有調(diào)控進(jìn)水量的功能，方便控制。
[0030]立柱2為整個(gè)裝置的支撐機(jī)構(gòu)，立柱2上通過(guò)連接桿3固結(jié)有與立柱2平行的固定桿4,固定桿4頂端和底端均固結(jié)有與固定桿4垂直的橫桿，固定桿4頂端的橫桿中設(shè)置有釋放機(jī)構(gòu)5，該釋放機(jī)構(gòu)5如圖5和圖6所示，包括設(shè)置在固定桿4頂端橫桿上的夾子12，夾子12中夾裝有加載軸6 ;夾子12的開(kāi)合由一個(gè)按鍵13控制，按下按鍵13，夾子12打開(kāi)，使加載軸6下落。釋放機(jī)構(gòu)5的作用是夾住加載軸6，在按下釋放機(jī)構(gòu)5的按鈕后，其失去對(duì)加載軸6的限制從而使加載軸6自由下落。加載軸6上安裝有帶有顯示屏的IWRM-08型直線位移傳感器14，能在加載軸6下落時(shí)記錄變形量和時(shí)間。加載軸6的質(zhì)量?jī)?yōu)選為100g，其端部的球頭的半徑為8mm。
[0031]在保溫水槽7中設(shè)置有試件支架8，試件支架8為筒形支架，試件9平放在筒形支架的上端，使試件9的中部位于加載軸6正下方；為了盡可能地減小浮力對(duì)于測(cè)試的影響，筒形支架的頂端距離水面應(yīng)該在14.3mm?15mm之間,在試件9 (厚6.4±0.Imm)放置完畢且加載軸6端部壓頭(半徑8mm)與之剛好接觸后，使得加載軸6壓頭恰好沒(méi)入水中，由此，浮力作用則可忽略不計(jì)。
[0032]浙青試件9放置在保溫水槽7中，按照試驗(yàn)要求溫度保溫2.5?3小時(shí)，然后將浙青試件9安裝在試件支架8上，用固定夾進(jìn)行固定，并使加載軸6與浙青試件9接觸。為了消除由于接觸時(shí)造成的誤差，每次試驗(yàn)前先進(jìn)行Is的預(yù)壓，使加載軸6端部和試件9很好的接觸上，然后將啟動(dòng)安裝在加載軸6上的直線位移傳感器14，按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)。按試驗(yàn)要求，記錄直線位移傳感器14的顯示屏上顯示出的加載軸6下落的位移以及時(shí)間，利用彎曲梁流變儀法原理計(jì)算出彎曲蠕變勁度和蠕變應(yīng)變速率，以表征浙青低溫性能。
[0033]浙青試件9模具完全按彎曲梁流變儀法的模具要求制作，模具內(nèi)部尺寸為長(zhǎng)127 ±2.0mm、寬 12.7±0.1mm、厚 6.4±0.1mm。
[0034]利用本裝置進(jìn)行浙青結(jié)合料流變測(cè)試的具體操作流程如下:
[0035]①依規(guī)范要求和BBR測(cè)試原理，將浙青加熱后從準(zhǔn)備好的模具的一端開(kāi)始向另一端移動(dòng)式地倒入模具中，并使試樣稍稍高出模具；
[0036]②待浙青試件9在室溫下冷卻45?60分鐘后將高出模具頂端的樣品用熱刀刮平;
[0037]③將帶有試樣的模具放在-5?5°C的冰箱內(nèi)冷凍5?10分鐘后給試件9脫模；
[0038]④將試件9放入試驗(yàn)保溫水槽7中，并在試驗(yàn)溫度下恒溫60 土 5分鐘；
[0039]⑤恒溫后，將試驗(yàn)梁放在試件支架8上開(kāi)始試驗(yàn)，試驗(yàn)過(guò)程中保持水槽溫度在試驗(yàn)溫度±0.1°C ;
[0040]⑥打開(kāi)釋放機(jī)構(gòu)5，加載軸6落下，使加載軸6的球頭位于試件9中央部位，施加Is的荷載，以保證壓頭與浙青試件9充分接觸；
[0041]⑦開(kāi)始試驗(yàn)，加載軸6質(zhì)量為100g，可提供980±50mN的試驗(yàn)荷載，每隔5s記錄傳感器顯示屏上的變形量數(shù)值和時(shí)間；
[0042]⑧80s后移去試驗(yàn)荷載，終止試驗(yàn)。[0043]⑨根據(jù)每隔5s記錄的變形量數(shù)值，即Λ (t)，利用公式S(i):
【權(quán)利要求】
1.一種浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，其特征在于，包括底座(1)，底座(I)上垂直設(shè)置有立柱(2)，立柱(2)上端通過(guò)連接桿(3)固結(jié)有與立柱(2)平行的固定桿(4)，固定桿(4)頂端和底端均固結(jié)有與固定桿(4)垂直的橫桿，固定桿(4)頂端的橫桿上設(shè)置有釋放機(jī)構(gòu)(5)，釋放機(jī)構(gòu)(5)中安裝有加載軸(6),加載軸(6)穿過(guò)固定桿(4)底端的橫桿且與立柱(2)平行，加載軸(6)上安裝有直線位移傳感器(14);固定桿(4)下方的底座(I)上設(shè)置有保溫水槽(7)，保溫水槽(7)中設(shè)置有試件支架(8);該保溫水槽(7)通過(guò)連接管(10)與低溫冷浴(11)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，其特征在于，所述的釋放機(jī)構(gòu)(5)包括設(shè)置在固定桿(4)頂端橫桿上的夾子(12)，加載軸(6)安裝在夾子(12)中，夾子(12)的開(kāi)合由一個(gè)按鍵(13)控制。
3.如權(quán)利要求1所述的浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，其特征在于，所述的試件支架(8)為內(nèi)部中空、外部等高的筒形支架，支架上設(shè)置有固定夾。
4.如權(quán)利要求1所述的浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，其特征在于，所述的加載軸(6)的下端部為半球形。
5.如權(quán)利要求4所述的浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，其特征在于，所述的加載軸(6)整體重量為100g。
6.如權(quán)利要求1所述的浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，其特征在于，所述的保溫水槽(7)和低溫冷浴(11)通過(guò)兩根連接管(10)連接形成回路。
7.如權(quán)利要求1所述的浙青結(jié)合料流變測(cè)試儀，其特征在于，所述的直線位移傳感器(14)為帶有顯示屏的直線位移傳感器。
【文檔編號(hào)】G01N3/18GK203616212SQ201320834610
【公開(kāi)日】2014年5月28日 申請(qǐng)日期:2013年12月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月16日
【發(fā)明者】馬骉, 汪海年, 高俊鋒, 高國(guó)棟 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)