CN103487307A

CN103487307A - 一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具

Info

Publication number: CN103487307A
Application number: CN201310486892.6A
Authority: CN
Inventors: 王昊鹏; 杨军; 陈先华; 于智光
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2013-10-17
Filing date: 2013-10-17
Publication date: 2014-01-01

Abstract

本发明公开了一种用于弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，包括底板、内模与侧模，底板、两相邻内模和侧模之间构成的半封闭腔体为沥青试件的成型区。该成型模具的内模和侧模装卸方便，冷却后的成型沥青很容易从模具中脱出。该模具的使用，省去了规范中使用丙三醇——滑石粉混合物作为隔离剂，节约资源和时间，且一次可成型多个试件，劳动强度低，成型效率大大提高；并且模具在成型试件后，不会发生沥青粘在模具上的情况，不需清洗模具，模具不易受损，保证了试件尺寸的精确性，模具的使用寿命大大延长。

Description

一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具

技术领域

本发明属于公路工程沥青试验领域，涉及一种弯曲梁流变仪沥青试件的成型模具。

背景技术

沥青路面的低温裂缝与沥青的低温性能有关，美国公路战略研究计划SHRP（strategic highway research program）证明了沥青性能对低温开裂问题的直接贡献率为80%。SHRP研究计划基于流变学特性提出使用弯曲梁流变仪（BBR）测定低温时沥青的蠕变劲度（S）和沥青劲度变化率（m）。通过测定沥青小梁试件在蠕变荷载作用下的劲度可以确定沥青的低温性能。《公路工程沥青及混合料试验规程》JTG E20-2011增补了沥青弯曲蠕变劲度试验（弯曲梁流变仪法）。目前，采用弯曲梁流变仪法进行沥青弯曲蠕变劲度试验，已被国内道路工程研究人员大量应用。《公路工程沥青及混合料试验规程》JTG E20-2011中沥青弯曲蠕变劲度试验（弯曲梁流变仪法）规程对沥青试件的成型模具以及试件制备方法作了详细的规定，规程中关于试件金属模具准备的规定如下：

（1）将模具清理干净，在模具的3个长金属部分的内表面涂一层石油基润滑脂，用润滑脂将塑料片平粘到金属表面；

（2）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；

（3）在两个端件的内表面涂一层丙三醇和滑石粉的混合物，以防止沥青粘到金属端件上；

（4）按规程中图T 0627-2安装模具（图略）。用O形橡胶环将模件紧紧捆在一起。检查模具，用力将塑料片向金属表面压，以挤出气泡；

（5）安装结束后，将模具放在室温下等待浇注沥青。

经过大量的试验发现，该沥青试件的成型模具和试件制备方法存在很多问题：

（1）每次成型试件都需要在模具内表面涂隔离剂，既浪费材料又浪费时间；

（2）用O形橡胶环捆绑模件，长期使用导致橡胶环变形或弹性下降，将导致模具摆放不稳或者底板与侧模、端模之间松动，进而使成型的沥青试件变形，尺寸精度不足，影响试验结果；

（3）用力将塑料片向金属表面压，以挤出气泡。此步骤的精准性很难控制，易造成残留气泡。且塑料片经过长期的高温沥青的浇注，易变形。

（4）受模具表面清洁程度影响或/和由于试验操作人员操作不规范，使隔离剂不能非常均匀的粘附在模具表面，会导致沥青试件粘在模具上，无法脱模，这样需要通过撬杠或者加热清洗的办法使沥青脱模，极易损坏模具或/和将模具内表面划伤，特别是模具内表面划伤后，使得成型沥青与模具划伤部位粘结强度增大造成脱模更加困难，如此形成一个恶性循环，过早的损坏模具。

（5）每次只能成型一根沥青小梁试件，且需要清洗模具，过程繁琐，效率低下。

发明内容

技术问题：本发明提供一种模具制作简单，操作方便，试件成型效率高的弯曲梁流变仪沥青试件成型模具。

技术方案：本发明的沥青弯曲梁流变仪沥青试件的成型模具，包括底板、平行设置在底板上的多个内模和与内模垂直设置的两个侧模，两个侧模平行设置，并分别与内模的一端连接，底板、两相邻内模和侧模之间构成的半封闭腔体即为沥青试件的成型区。

本发明的一个优选方案中，内模两端均设置有凸榫，侧模的内侧设置有与凸榫相匹配的梯形卡槽，内模与侧模之间通过凸榫和梯形卡槽实现榫接。

本发明的一个优选方案中，成型区的内表面设置有不粘层。

上述优选方案中，不粘层为氟塑料层。

上述优选方案中，不粘层采用表面静电喷涂的方法制作，厚度在0.02mm。

本发明的一个优选方案中，内模两端的上侧设置有拉环。

本发明的一个优选方案中，模体的材料为铝板或不锈钢板。

本发明的一个优选方案中，底板的四角设置有倒L 形固定块。

本发明的一个优选方案中，多个内模尺寸规格完全相同。

本发明的沥青试件成型模具，其不粘层与模体内表面复合为一体，以便于成型试件。不粘层的厚度控制在0.02mm左右，不会影响到模具尺寸的精度。通常不粘层为氟塑料层，氟塑料是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合物，如聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯等氟塑料层，可采用表面静电喷涂的方法制作。

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点：

与《公路工程沥青及混合料试验规程》JTG E20-2011中沥青弯曲蠕变劲度试验（弯曲梁流变仪法）规程中试件成型的金属模具相比：

（1）不需在模具内表面涂隔离剂，节约材料与时间；

（2）具有非常好的不粘效果，无需再进行任何防粘处理，冷却后的沥青很容易从模具中脱出；

（3）内模与侧模之间通过滑动接头固定，且内模顶部有拉钩，方便填装与拆卸；

（4）模具不易损坏，模具使用寿命大大延长；

（5）用该模具成型的沥青试件，表面光洁，免除了滑石粉的影响，提高了沥青试件的质量，使试验结果更精确；

（6）一次可成型多根沥青小梁试件，过程简单，成型效率大大提高。并且可根据试验需要，制作更长的侧模、更多的内模和更大的底板，一次成型更多试件。

（7）本发明所设计的弯曲梁流变仪沥青试件模具可推广到其他沥青试件模具，简化操作流程，提高成型效率。

附图说明

图1为试件模具的整体结构外观示意图。

图2为底板的结构外观示意图。

图3为内模的结构外观示意图。

图4为侧模的结构外观示意图。

图5为沥青试件外观示意图。

图6为拉环结构外观示意图。

图中有：底板1、内模2、侧模3、沥青试件4、拉环5、凸榫21、梯形卡槽31。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图，对本发明作进一步说明。

本发明的弯曲梁流变仪试验沥青试件成型模具，包括底板1、平行设置在底板1上的多个内模2和与内模2垂直设置的两个侧模3，两个侧模3平行设置，并分别与内模2的一端连接，底板1、两相邻内模2和侧模3之间构成的半封闭腔体即为沥青试件4的成型区。

本发明的一个实施例中，模体的材料为铝板或不锈钢板，模体成型的沥青样品尺寸为：长127mm±2.0mm、宽6.35mm±0.05mm、高12.70mm±0.05mm。底板1的四角为倒L 形固定块，可以使安装好的侧模3和内模2固定在底板1上，其厚度为2mm±0.1mm，长宽高均为5mm±0.1mm。七根内模2尺寸规格完全相同，除去两端凸榫21部分的长方体尺寸为：长127mm±2.0mm、宽6.35mm±0.05mm、高12.70mm±0.05mm。两根侧模的尺寸规格完全相同，包含梯形卡槽31部分的长方体尺寸为：长83mm（=6.35mm×13）±2.0mm、宽10.0mm±0.5mm、高12.70mm±0.05mm。内模2两端均设置有凸榫21，侧模3的内侧设置有与凸榫相匹配的梯形卡槽31，内模2与侧模3之间通过凸榫21和梯形卡槽31实现榫接。梯形卡槽31内部通过机械工艺打磨光滑，且内模2两端上侧各焊接一个小拉环5，便于填装和拆卸。拉坏5焊接在凸榫21上侧，在沥青试件4冷却后用热刀切平冷却后高出模具顶端的沥青样品时，不会影响到热刀的使用。凸榫和拉环尺寸大小未定，可根据实际加工时需要改变，但凸榫梯形截面大小不应超过内模的截面大小。

本发明的另一个实施例中，成型区的内表面设置有不粘层，其不粘层与模体内表面复合为一体，以便于成型试件。不粘层的厚度控制在0.02mm左右，不会影响到模具尺寸的精度。通常不粘层为氟塑料层，氟塑料是部分或全部氢被氟取代的链烷烃聚合物，如聚全氟乙丙烯、聚四氟乙烯等氟塑料层，采用表面静电喷涂的方法制作。

氟塑料的优点众多，如：（1）具有宽泛的温度特性和极高的耐温特性；（2）具有耐药品性和耐溶剂性；（3）拉伸强度好；（4）具有不粘性；（5）吸水率低；（6）电性能好。优点（1）~（5）决定了氟塑料适用于作为不粘层，成型沥青试件效果好。其优异的电性能使其可以采用静电喷涂的方法制作。静电喷涂的工艺原理为：用静电喷粉设备把粉末涂料喷涂到工件的表面，在静电作用下，粉末会均匀的吸附于工件表面，形成粉状的涂层；粉状涂层经过高温烘烤流平固化，变成效果各异的最终涂层；喷涂效果在机械强度、附着力、耐腐蚀、耐老化等方面优于喷漆工艺。氟塑料的极高的耐温特性使其比较稳定，且无毒，不会对人体产生伤害。

将模具按要求装配好后，就可以按照《公路工程沥青及混合料试验规程》JTG E20-2011中沥青弯曲蠕变劲度试验（弯曲梁流变仪法）规程中试件制备的方法制备沥青试件，一次可成型多根沥青小梁试件。

本发明保护范围并不仅限于以上实施例，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，均包括在本发明的保护范围内。

下面为使用本发明的模具制备弯曲梁流变仪试验沥青试件的过程。

（1）模具的准备

将模具清理干净，将底板1放置在水平试验台上。首先将两根侧模3放置好，然后依次将内模2通过拉环5插入侧模。模具安装结束后，如图1所示，将模具放在室温下等待浇注沥青。

（2）试件的制备

1）按《公路工程沥青及混合料试验规程》JTG E20-2011中T 0602的方法准备试样。将沥青在烘箱中加热，直到沥青充分流动，或为容易浇注的状态。

2）浇注试件：模具放在室温下，将沥青从模具的一端向另一端来回浇注，使沥青略高出模具。倾倒时使盛样容器距模具顶端20~30mm，以单一路径向另一端浇注沥青，将倒满沥青的模具在室温下冷却45~60min。冷却到室温后，用热刀切平冷却后高出模具顶端的沥青样品。

（3）试件的存放和脱模

1）实验前将模具中的试件置于室温下，试件浇注完后应在4h内完成试验。

2）在脱模前，将含试件的金属模具放在冷却室或水浴中冷却，保证试件在脱模时不变形。冷却温度宜采用-5℃±5℃，冷却时间为5~10min，仅足够让试件变硬，以便试件容易脱模而且不变形，过度冷却可能引起沥青胶结料非期望的硬化，从而增加试验数据的变异性。

（4）当模具内试件已达到脱模条件时，宜立即拆掉金属模具将试件移出。可从上往下或从下往上依次将内模2通过拉环5小心提出，避免试件变形。在脱模过程中，宜将试件放在底板1上，防止变形。

Claims

1.一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，该模具包括底板（1）、平行设置在所述底板（1）上的多个内模（2）和与所述内模（2）垂直设置的两个侧模（3），所述两个侧模（3）平行设置，并分别与内模（2）的一端连接，底板（1）、两相邻内模（2）和侧模（3）之间构成的半封闭腔体即为沥青试件（4）的成型区。

2.根据权利要求1所述的一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，所述内模（2）两端均设置有凸榫（21），所述侧模（3）的内侧设置有与所述凸榫（21）相匹配的梯形卡槽（31），内模（2）与侧模（3）之间通过凸榫（21）和梯形卡槽（31）实现榫接。

3.根据权利要求1所述的一种的弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，所述成型区的内表面设置有不粘层。

4.根据权利要求3所述的一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，所述不粘层为氟塑料层。

5.根据权利要求3所述的一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，所述不粘层采用表面静电喷涂的方法制作，厚度在0.02mm。

6.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，所述内模（2）两端的上侧设置有拉环（5）。

7.根据权利要求1、2、3、4或5所述的一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，模体的材料为铝板或不锈钢板。

8. 如权利要求1、2、3、4或5所述的一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，所述底板（1）的四角设置有倒L 形固定块。

9. 如权利要求1、2、3、4或5所述的一种弯曲梁流变仪沥青试件成型模具，其特征在于，所述的多个内模（2）尺寸规格完全相同。