專利名稱：一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于浙青性能測(cè)試設(shè)備，涉及一種測(cè)量真實(shí)礦料界面的浙青混合料流變性能儀器的改進(jìn)，特別是一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀夾具，使用該改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)夾具，在測(cè)試過程中還可同時(shí)模擬浙青薄膜在礦料表面的老化狀況，通過測(cè)試浙青流變性能從而用來確定浙青抵抗車轍和疲勞等的能力。
背景技術(shù)：
浙青混合料是由不同粒徑的礦質(zhì)集料、礦粉、浙青所構(gòu)成的復(fù)合材料。雖然浙青混合料中浙青的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)僅占3% 6%左右，但其對(duì)浙青混合料的性能有著重要影響。浙青屬典型的熱流變性材料，測(cè)試浙青結(jié)合料的流變性能可以較好的表征浙青混合料的抵抗車轍和疲勞能力，因而準(zhǔn)確確定浙青結(jié)合料的流變性能對(duì)浙青混合料的性能設(shè)計(jì)與浙青路面的設(shè)計(jì)壽命具有重要意義。路面上的行車荷載通常是連續(xù)不斷的反復(fù)荷載，當(dāng)面層內(nèi)任一點(diǎn)上方有車輛通過時(shí)，經(jīng)歷的是一個(gè)從受壓變成受拉，又變成受壓的循環(huán)過程。研究浙青混合料的力學(xué)響應(yīng)，應(yīng)該采用動(dòng)態(tài)加載模式，分析其在動(dòng)載作用下的變形特性，也即浙青材料的動(dòng)態(tài)粘彈特性。動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)是美國(guó)SHRP計(jì)劃于1993年向全世界推廣的用來試浙青流變性能的儀器，在國(guó)內(nèi)也受到很大的推崇。雖然動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)可以在較寬的溫度、頻率范圍內(nèi)對(duì)浙青的流變性進(jìn)行測(cè)試，為研究人員提供比傳統(tǒng)指標(biāo)試驗(yàn)更全面的浙青流變性能數(shù)據(jù)，該動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)的夾具結(jié)構(gòu)參見圖1所示，包括一對(duì)不銹鋼測(cè)片2，測(cè)量時(shí)在不銹鋼測(cè)片2這間放置被測(cè)浙青層3，不銹鋼測(cè)片2放置在原機(jī)器底座及加熱系統(tǒng)1上，其所測(cè)的只是Imm或2mm厚的浙青膠結(jié)料標(biāo)準(zhǔn)試樣在不銹鋼夾具間的流變性能。在浙青混凝土中，與浙青膠結(jié)料緊密接觸的集料礦物表面能不同程度地吸收、吸附浙青成分，浙青薄膜在礦料表面的流變性必將與其在標(biāo)準(zhǔn)不銹鋼表面的流變性存在很大不同?，F(xiàn)有的浙青結(jié)合料流變性能測(cè)試方法不是基于表征浙青與礦質(zhì)集料表面的真實(shí)接觸狀況，從而不能準(zhǔn)確表征浙青結(jié)合料的真實(shí)流變行為特征，現(xiàn)有的浙青混合料性能評(píng)價(jià)手段不能準(zhǔn)確模擬浙青混合料的真實(shí)受力狀況，從而導(dǎo)致浙青混合料的性能無法通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)價(jià)，浙青路面的設(shè)計(jì)壽命與實(shí)際使用狀況也存在較大的差異。
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)原動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)只能測(cè)試浙青膠結(jié)料標(biāo)準(zhǔn)試樣在不銹鋼夾具間的流變性能，不能準(zhǔn)確的表示浙青混凝土中浙青膠結(jié)料在集料礦物中的流變性能的狀況，本實(shí)用新型的目的在于，提供一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀夾具，從而可以用礦料測(cè)試片替代不銹鋼測(cè)試片，更準(zhǔn)確的測(cè)定浙青結(jié)合料在實(shí)際應(yīng)用中的流變性能。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型采取如下的技術(shù)解決方案予以實(shí)現(xiàn)一種改進(jìn)動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具，其特征在于，包括上夾具和下夾具，上夾具和下夾具周邊有螺釘，其中，上夾具用于固定上測(cè)試片，下夾具用于固定下測(cè)試片；上測(cè)試片和下測(cè)試片之間用于放置被測(cè)浙青層，被測(cè)浙青層位于下測(cè)試片的表面，下測(cè)試片的外側(cè)還粘貼有防止被測(cè)浙青層流出下測(cè)試片的金屬環(huán)。采用上述改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具進(jìn)行浙青結(jié)合料的流變性能測(cè)試的方法， 其特征在于，按以下步驟進(jìn)行1)用上夾具和下夾具周邊的螺釘分別固定上測(cè)試片和下測(cè)試片，將被測(cè)浙青層放置在上夾具和下夾具之間；并且使被測(cè)浙青層位于金屬環(huán)內(nèi)；2)將下夾具置于動(dòng)態(tài)剪切流變儀的底座及加熱系統(tǒng)上方，在上夾具上面安裝預(yù)熱板；3)按照SHARP規(guī)定調(diào)節(jié)好動(dòng)態(tài)剪切流變儀的轉(zhuǎn)速、振幅和溫控系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)；4)上測(cè)試片和下測(cè)試片間距歸零并抬升上夾具后，取下上夾具和上測(cè)試片，用此環(huán)境溫控系統(tǒng)直接對(duì)被測(cè)浙青層進(jìn)行加熱，以模擬浙青的老化行為。本實(shí)用新型改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具，可以在夾具上用螺釘對(duì)任何礦質(zhì)材料制成的測(cè)試片進(jìn)行固定，這也就使基于真實(shí)礦料表面的浙青結(jié)合料的流變性能測(cè)試成為可能。另外，在上下測(cè)試片間距歸零并抬升上夾具后，用加熱系統(tǒng)直接對(duì)覆蓋有浙青薄膜的被測(cè)浙青層片進(jìn)行加熱老化模擬(為保持空氣供應(yīng)，加熱時(shí)上測(cè)試片將不與浙青試樣相接觸)。

圖1是原動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)夾具示意圖；圖2是經(jīng)改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)試驗(yàn)夾具示意圖；圖3是動(dòng)態(tài)剪切流變儀(DSR)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)夾具及旋轉(zhuǎn)方向；圖4是剪應(yīng)力、應(yīng)變及相位差示意圖。圖中的標(biāo)號(hào)分別表示1、原機(jī)器底座及加熱系統(tǒng)，2、不銹鋼測(cè)片，3、被測(cè)浙青層； 4、下夾具，5、上夾具，6、螺釘，7、預(yù)熱板，8、金屬環(huán)，9、上測(cè)試片，10、下測(cè)試片。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
參見圖2，本實(shí)施例給出一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具，包括上夾具5和下夾具4，上夾具5和下夾具4周邊有螺釘6，其中，上夾具5用于固定上測(cè)試片10，下夾具4用于固定下測(cè)試片9 ；上測(cè)試片10和下測(cè)試片9之間用于放置被測(cè)浙青層3，被測(cè)浙青層3位于下測(cè)試片9的表面，下測(cè)試片9的外側(cè)還粘貼有防止被測(cè)浙青層3流出下測(cè)試片9的金屬環(huán)8。本實(shí)施例中，上夾具5和下夾具4的形狀相同而直徑不同。因此上測(cè)試片10和下測(cè)試片9形狀相同而也直徑不同。上述的上測(cè)試片10和下測(cè)試片9可由任何礦質(zhì)材料制成，因此改造的動(dòng)態(tài)剪切儀可以在夾具上用螺釘對(duì)任何礦質(zhì)材料制成的測(cè)試片進(jìn)行固定，這也就使基于真實(shí)礦料表面的浙青結(jié)合料的流變性能測(cè)試成為可能。采用上述改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具進(jìn)行浙青結(jié)合料的流變性能測(cè)試的方法， 按以下步驟進(jìn)行1)用上夾具5和下夾具4周邊的螺釘6分別固定上測(cè)試片10和下測(cè)試片9，將被測(cè)浙青層3放置在上夾具5和下夾具4之間；并且使被測(cè)浙青層3位于金屬環(huán)8內(nèi)；2)將下夾具4置于動(dòng)態(tài)剪切流變儀的底座及加熱系統(tǒng)1上方，在上夾具5上面安裝預(yù)熱板7 ；3)按照SHARP規(guī)定調(diào)節(jié)好動(dòng)態(tài)剪切流變儀的轉(zhuǎn)速、振幅和溫控系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)；4)上測(cè)試片10和下測(cè)試片9間距歸零并抬升上夾具5后，取下上夾具5和上測(cè)試片10，用此環(huán)境溫控系統(tǒng)直接對(duì)被測(cè)浙青層3進(jìn)行加熱，以模擬浙青的老化行為(在加熱過程中保持熱空氣的供應(yīng)，同時(shí)上測(cè)試片將不與浙青試樣接觸)。本實(shí)施例所采用的DSR機(jī)器型號(hào)為Bohlin CV0R-150，其溫控范圍為_20°C至 180 "C。轉(zhuǎn)速和振幅在0. 0628rad/s 150rad/s的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)根據(jù)不同的混合料可以自行調(diào)節(jié)，對(duì)于不同混合料也可以自行調(diào)節(jié)振幅以適應(yīng)試驗(yàn)要求，或者根據(jù)SHARP規(guī)定的已調(diào)節(jié)好的轉(zhuǎn)速和振幅進(jìn)行試驗(yàn)。溫度控制溫控范圍為3°C 88°C，根據(jù)所測(cè)浙青混合料的不同可以調(diào)節(jié)到不同的溫度進(jìn)行試驗(yàn)。在試驗(yàn)溫度下或在期望的試驗(yàn)溫度范圍中值，通過手動(dòng)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)板來建立零間隙水平，旋轉(zhuǎn)可轉(zhuǎn)動(dòng)板(圖幻，減少間隙直至轉(zhuǎn)動(dòng)板接觸固定板，或?qū)哂谐Ｒ?guī)力傳感器的流變儀，減少間隙直至兩板的確接觸，在大致零法向力處確定為零間隙。預(yù)熱板7是為了促進(jìn)浙青混合料與板的黏結(jié)。為了使浙青膠結(jié)料和試驗(yàn)板獲得足夠的黏結(jié)，試驗(yàn)板必須預(yù)熱。 預(yù)熱對(duì)進(jìn)行試驗(yàn)來說特別重要，當(dāng)直接澆注時(shí)，當(dāng)預(yù)熱板7 —接觸到浙青混合料，浙青混合料熱量改善了黏結(jié)，適當(dāng)黏結(jié)的預(yù)熱溫度取決于浙青混合料的等級(jí)和性質(zhì)以及試驗(yàn)的溫度 (預(yù)熱板7的厚度為8mm或25mm)，對(duì)于某些較稠的浙青混合料，預(yù)熱到46°C可能還不足以保證浙青膠結(jié)料和試驗(yàn)板的適當(dāng)黏結(jié)。當(dāng)進(jìn)行溫度掃描時(shí)，從試驗(yàn)溫度的中點(diǎn)開始增加或降低試驗(yàn)溫度，以達(dá)到希望的試驗(yàn)溫度范圍。將溫度控制器設(shè)定到所需試驗(yàn)溫度。顯示的溫度達(dá)到希望的溫度，使溫度保持在所需溫度的士0. 1°C處，至少IOmin后才能開始進(jìn)行試驗(yàn)礦料測(cè)試片(被測(cè)浙青層幻的加工方法礦料測(cè)試片加工程序?yàn)槭紫劝凑赵O(shè)計(jì)測(cè)試片的直徑(上測(cè)試片25mm，下測(cè)試片35mm)對(duì)籃球大小的礦料進(jìn)行取芯，而后對(duì)巖芯進(jìn)行切割成片，由于現(xiàn)有設(shè)備只能切割最薄為7mm左右的礦料片并且很難保證上下面平行， 將對(duì)切割所得測(cè)試片進(jìn)行磨光處理，使其厚度達(dá)到4mm且上下面平行。為了保證測(cè)試片與浙青接觸面質(zhì)地與現(xiàn)場(chǎng)礦料表面的一致，將對(duì)礦料片測(cè)試面再次進(jìn)行砂皮打磨，使其粗糙度與現(xiàn)場(chǎng)礦料面平均粗糙度相仿，表面粗糙度激光測(cè)試儀將被用來對(duì)測(cè)試面與礦料面粗糙度進(jìn)行比對(duì)。這樣既保證了 DSR測(cè)試的精確性，又保證了測(cè)試片礦料面的質(zhì)地天然性。模擬老化試驗(yàn)可先使浙青混合料在外部條件下達(dá)到老化狀態(tài)，然后再移動(dòng)到 DSR實(shí)驗(yàn)儀器上進(jìn)行測(cè)試。
權(quán)利要求1.一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具，其特征在于，包括上夾具( 和下夾具，上夾具( 和下夾具(4)周邊有螺釘(6)，其中，上夾具( 用于固定上測(cè)試片(10)，下夾具 (4)用于固定下測(cè)試片(9)；上測(cè)試片(10)和下測(cè)試片(9)之間用于放置被測(cè)浙青層(3)，被測(cè)浙青層C3)位于下測(cè)試片(9)的表面，下測(cè)試片(9)的外側(cè)還粘貼有防止被測(cè)浙青層( 流出下測(cè)試片(9) 的金屬環(huán)⑶。
2.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具，其特征在于，所述的上測(cè)試片 (10)和下測(cè)試片(9)由任何礦質(zhì)材料制成。
3.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具，其特征在于，所述的上夾具(5) 和下夾具的形狀相同而直徑不同。
4.如權(quán)利要求1所述的改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀的夾具，其特征在于，所述的上測(cè)試片 (10)和下測(cè)試片(9)形狀相同而直徑不同。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種改進(jìn)的動(dòng)態(tài)剪切流變儀夾具，包括上夾具和下夾具，上夾具和下夾具周邊有螺釘，其中，上夾具用于固定上測(cè)試片，下夾具用于固定下測(cè)試片；上測(cè)試片和下測(cè)試片之間用于放置被測(cè)瀝青層，被測(cè)瀝青層位于下測(cè)試片的表面，下測(cè)試片的外側(cè)還粘貼有防止被測(cè)瀝青層流出下測(cè)試片的金屬環(huán)?？梢栽趭A具上用螺釘對(duì)任何礦質(zhì)材料制成的測(cè)試片進(jìn)行固定，這也就使基于真實(shí)礦料表面的瀝青結(jié)合料的流變性能測(cè)試成為可能。從而可以用礦料測(cè)試片替代原不銹鋼測(cè)試片，更準(zhǔn)確的測(cè)定瀝青結(jié)合料在實(shí)際應(yīng)用中的流變性能。
文檔編號(hào)G01N11/00GK202305362SQ20112042637
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者尤占平, 李磊, 汪海年, 郝培文 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)