一種瀝青結(jié)合料流變測試儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種瀝青結(jié)合料流變測試儀，包括底座，底座上垂直設(shè)置有立柱，立柱上端通過連接桿固結(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)置有釋放機構(gòu)，釋放機構(gòu)中安裝有加載軸，加載軸穿過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；該保溫水槽通過連接管與低溫冷浴連接。本實用新型的有益效果是，較現(xiàn)有的彎曲梁流變儀相比，可以準確地測定出道路瀝青低溫性能，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作簡便，為道路瀝青的性能測試與評估提供了良好的可靠的試驗儀器。
【專利說明】一種瀝青結(jié)合料流變測試儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種根據(jù)彎曲梁流變儀法原理定量測定道路浙青低溫性能的測定裝置，尤其是操作簡單、結(jié)果可靠的一種新型的浙青結(jié)合料流變測試儀。
【背景技術(shù)】
[0002]在冬季嚴寒地區(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，而且會從裂縫中不斷進入水分使基層甚至路基軟化，導致路面承載力下降加速路面破壞。同時，隨著裂縫逐年加寬，邊緣折斷破碎，促使路面平整度降低，嚴重危及道路的使用壽命和質(zhì)量。鑒于此，進行浙青低溫性能以及在低溫區(qū)間的溫度敏感性研究對各氣候分區(qū)浙青指標的選擇有重要意義。
[0003]目前，公知的道路浙青低溫性能測試裝置有延度儀和彎曲梁流變儀。我國規(guī)范的常規(guī)試驗中只有延度儀測出的低溫延度這一指標用于評價浙青結(jié)合料的低溫性能，且沒有浙青在低溫區(qū)的溫度敏感性指標，只是通過針入度指數(shù)PI來預測浙青的溫感性，由于公式的外延及測量的主觀因素會造成人為誤差，該指標并不能科學的評價浙青在低溫區(qū)間的溫度敏感性。
[0004]美國SHRP計劃所研發(fā)的低溫彎曲梁流變儀(BBR)為測定浙青的低溫性能以及在低溫區(qū)間的性質(zhì)變化提供了一個很好的手段，它是以流變學為基礎(chǔ)，通過測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、時間對于浙青低溫流變性質(zhì)的影響。然而，該試驗儀器成本昂貴且操作復雜，目前并不適合在冬季嚴寒地區(qū)廣泛推廣，但其試驗結(jié)果對該地區(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)生一定收縮應變時具有較大的應力，這種應力可以通過浙青的粘彈流動得到釋放，因此浙青的抗低溫開裂能力與浙青在低溫下的勁度和應力釋放速度有關(guān)。在低溫下，低的勁度和高的釋放速度對抗低溫開裂是有利的。低溫彎曲梁流變儀是通過測量蠕變勁度模量S和蠕變應變速率m來反映勁度和應力釋放速度，同時，在不同溫度下進行彎曲蠕變試驗，根據(jù)S和m隨溫度的變化情況來反映浙青在低溫區(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、寬度和長度，分別為6.4mm, 12.7mm, 127mm ；
[0010]Δ (t)-隨時間變化的跨中撓度，m, t=60s。
[0011]實用新型以SHRP計劃研發(fā)的BBR試驗原理為基礎(chǔ)，提出了一種簡易的浙青結(jié)合料流變測試儀。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]為了克服現(xiàn)有的道路浙青低溫性能測定裝置延度儀測定結(jié)果可靠性差和彎曲梁流變儀操作復雜、成本昂貴的不足，本實用新型提供一種測定裝置，該裝置不僅測定結(jié)果能較為準確地反映道路浙青低溫性能，而且操作簡單、成本低廉。
[0013]一種浙青結(jié)合料流變測試儀，包括底座，底座上垂直設(shè)置有立柱，立柱上端通過連接桿固結(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)置有釋放機構(gòu)，釋放機構(gòu)中安裝有加載軸，加載軸穿過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；該保溫水槽通過連接管與低溫冷浴連接。
[0014]進一步地，所述的釋放機構(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，夾子的開合由一個按鍵控制。
[0015]進一步地，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]進一步地，所述的加載軸的下端部為半球形。
[0017]進一步地，所述的加載軸整體重量為100g。
[0018]進一步地，所述的保溫水槽和低溫冷浴通過兩根連接管連接形成回路。
[0019]進一步地，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，可以準確地測定出道路浙青低溫性能，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操作簡便，為道路浙青的性能測試與評估提供了良好的可靠的試驗儀器。同時，本實用新型適合在冬季嚴寒地區(qū)廣泛推廣，其試驗結(jié)果對該地區(qū)浙青結(jié)合料的選擇有重要意義。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1是本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2是本實用新型的俯視圖；
[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在一段時間內(nèi)環(huán)境溫度恒定，保溫水槽7通過兩根連接管10與低溫冷浴11連接，使保溫水槽7和低溫冷浴11之間形成流動的回路，保持保溫水槽7內(nèi)水溫的恒定；試驗過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監(jiān)控。低溫冷浴11具有調(diào)控進水量的功能，方便控制。
[0030]立柱2為整個裝置的支撐機構(gòu)，立柱2上通過連接桿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)置有釋放機構(gòu)5，該釋放機構(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的開合由一個按鍵13控制，按下按鍵13，夾子12打開，使加載軸6下落。釋放機構(gòu)5的作用是夾住加載軸6，在按下釋放機構(gòu)5的按鈕后，其失去對加載軸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下落時記錄變形量和時間。加載軸6的質(zhì)量優(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于測試的影響，筒形支架的頂端距離水面應該在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壓頭恰好沒入水中，由此，浮力作用則可忽略不計。
[0032]浙青試件9放置在保溫水槽7中，按照試驗要求溫度保溫2.5?3小時，然后將浙青試件9安裝在試件支架8上，用固定夾進行固定，并使加載軸6與浙青試件9接觸。為了消除由于接觸時造成的誤差，每次試驗前先進行Is的預壓，使加載軸6端部和試件9很好的接觸上，然后將啟動安裝在加載軸6上的直線位移傳感器14，按規(guī)定時間進行試驗。按試驗要求，記錄直線位移傳感器14的顯示屏上顯示出的加載軸6下落的位移以及時間，利用彎曲梁流變儀法原理計算出彎曲蠕變勁度和蠕變應變速率，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127 ±2.0mm、寬 12.7±0.1mm、厚 6.4±0.1mm。
[0034]利用本裝置進行浙青結(jié)合料流變測試的具體操作流程如下:
[0035]①依規(guī)范要求和BBR測試原理，將浙青加熱后從準備好的模具的一端開始向另一端移動式地倒入模具中，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放入試驗保溫水槽7中，并在試驗溫度下恒溫60 土 5分鐘；
[0039]⑤恒溫后，將試驗梁放在試件支架8上開始試驗，試驗過程中保持水槽溫度在試驗溫度±0.1°C ;
[0040]⑥打開釋放機構(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開始試驗，加載軸6質(zhì)量為100g，可提供980±50mN的試驗荷載，每隔5s記錄傳感器顯示屏上的變形量數(shù)值和時間；
[0042]⑧80s后移去試驗荷載，終止試驗。[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)置有釋放機構(gòu)(5)，釋放機構(gòu)(5)中安裝有加載軸(6),加載軸(6)穿過固定桿(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)合料流變測試儀，其特征在于，所述的釋放機構(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)的開合由一個按鍵(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)合料流變測試儀，其特征在于，所述的保溫水槽(7)和低溫冷浴(11)通過兩根連接管(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】G01N3/18GK203616212SQ201320834610
【公開日】2014年5月28日 申請日期: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, 高國棟 申請人:長安大學