CN104964912A - 一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，包括步骤：准备试样，根据试验条件确定向改进压力老化容器中加入满足试验用加水量的水；将试样搁置于改进压力老化容器中试件架分层设置的置物板上，再安装雨量控制板于顶层置物板正上方；密封改进压力老化容器，设置试验温度、试验时间和试验压力，以及通过雨量控制板顶面正上方落入水而模拟降雨；满足试验时间完成试验，取出经老化和水损害耦合作用的试样进行性能测试。提供基于改进压力老化容器，不仅能够模拟老化试样在有水/无水状态下的长期老化，还增加了雨水控制系统，模拟不同程度的水损害过程，实现不同老化程度和水损害程度的沥青长期老化和水损害耦合作用的环境模拟。

Description

一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法

技术领域

本发明涉及一种模拟试验方法，特别是涉及一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，属于沥青试验方法领域。

背景技术

影响沥青老化的因素主要有热、氧、光和水等，不同影响因素单独或交互作用，改变了沥青的组分配伍和结构链接形式，使沥青性质发生变化。所以对沥青的疲劳破坏、老化、水损害等影响因素研究一直是国内外学者研究的热点和主题，其中影响因素的作用是检验沥青路面新技术、新材料是否具有先进性和适用性的主要标准。

然而，现有技术中对于沥青老化研究的一个较大不足是，往往仅考虑单一自然因素老化或水损害等的影响，而不考虑多种因素的共同影响；在已有研究文献中，关于老化加水损害共同作用下沥青材料性能的研究极少。

而且，由于目前试验仪器的限制，给老化加水损害共同作用于沥青材料的模拟试验带来极大不便。传统的长期老化压力容器PAV主要服务于沥青胶浆的老化加速模拟，而浸入试验等则主要服务于沥青混合料的水损害加速模拟，单一容器并没有具备老化加水损害共同作用于沥青材料的模拟试验功能。另外，混合料和沥青胶浆在高温的形态差异也限制了相应产品的开发和试验方法的全面改进。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有技术中的不足，提供一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，特别适用于沥青类试样的模拟试验。

本发明所要解决的技术问题是提供操作简便可行、数据准确可靠的可以模拟老化加水损害共同作用于沥青材料的性能试验，通过改变传统压力老化容器的结构，开发一种改进压力老化容器，使其不仅实现老化加水损害共同作用于沥青材料的模拟试验，也适用于单一模拟老化或水损害等单一影响因素的试验，操作简便，试验条件可变可控，适用范围广，且具有产业上的利用价值。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，包括以下步骤：

1）准备试样，根据试验条件确定向改进压力老化容器中加入满足试验用加水量的水；

2）将试样搁置于改进压力老化容器中试件架分层设置的置物板上，再安装雨量控制板于顶层置物板正上方；

3）密封改进压力老化容器，设置试验温度、试验时间和试验压力，以及通过雨量控制板顶面正上方落入水而模拟降雨；

4）满足试验时间完成试验，取出经老化和水损害耦合作用的试样进行性能测试。

本发明进一步设置为：所述试样包括沥青试样、沥青胶浆试样和/或沥青混合料试样。

本发明进一步设置为：所述试验温度为90℃~110℃，试验时间为20h，试验压力为2.1MPa。

本发明进一步设置为：所述改进压力老化容器包括容器本体，置于容器本体容腔中用于搁置试样的试件架，以及设置在试件架正上方的雨量控制板；所述试件架为分层设置，包括至少一层的置物板、以及垂直于置物板并连接相邻置物板的支撑杆；所述置物板开设有通孔，所述雨量控制板开设有用于模拟降雨的通水孔。

本发明进一步设置为：所述试样为沥青试样或沥青胶浆试样时，采用不锈钢片或集料片作为底盘盛放试样，所述底盘的顶面边缘一周设置有闭环式硅胶圈。

本发明进一步设置为：所述容器本体为中空圆柱体，尺寸为直径55cm、高度35cm；所述试件架中置物板和雨量控制板均为正方形，尺寸均为35cm×35cm。

本发明进一步设置为：所述置物板采用铁板或不锈钢板制作成三层，所述支撑杆为两层共8根中空钢管、每层为4根均垂直分布于置物板四角。

本发明进一步设置为：所述雨量控制板的顶面设置有空心凸起，所述空心凸起分布在通水孔上并沿着通水孔的孔壁向上延伸。

本发明进一步设置为：所述雨量控制板划分为依次排列的等面积的9格分区，每一分区的通水孔孔径均相同，不同分区的通水孔分布密度均不同；所述雨量控制板通过底部支撑件架设于试件架的顶层置物板的顶面。

本发明进一步设置为：所述通孔和通水孔均为圆形，均等间距均匀分布；所述空心凸起为高度是5mm的中空圆柱体。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果是：

通过在老化基础上增加水损害影响因素共同作用于沥青类材料，实现老化和水损害耦合同作用下沥青材料的性能测试，能更好地反应多种因素共同对沥青材料的影响，有助于根据性能测试结果开发具有更先进性、适用性和抗老化性的沥青新材料；以及通过改变传统压力老化容器的结构，开发一种改进压力老化容器，使其不仅实现老化加水损害共同作用于沥青材料的模拟试验，也适用于单一模拟老化或水损害等单一影响因素的试验，操作简便，试验条件可变可控，适用范围广。

上述内容仅是本发明技术方案的概述，为了更清楚的了解本发明的技术手段，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

附图说明

图1为本发明实施例的改进压力老化容器的正视结构示意图；

图2为本发明实施例的改进压力老化容器中试件架的立体结构示意图；

图3为本发明实施例的改进压力老化容器中试件架和雨量控制板的安装结构立体示意图；

图4为图3中局部A的放大示意图；

图5为本发明实施例的改进压力老化容器中雨量控制板的俯视结构示意图；

图6为本发明实施例的改进压力老化容器中试件架放置有试样的置物板的俯视结构示意图；

图7为图6中局部B的正视结构示意图。

具体实施方式

下面结合说明书附图，对本发明作进一步的说明。

如图1至图5所示，本发明一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法需要采用的改进压力老化容器，包括容器本体1，置于容器本体1容腔中用于搁置试样10的试件架2，以及设置在试件架2正上方的雨量控制板3；所述试件架2为分层设置，包括至少一层的置物板21、以及垂直于置物板21并连接相邻置物板21的支撑杆22；所述置物板21开设有等间距均匀分布的通孔210，所述雨量控制板3开设有用于模拟降雨的等间距均匀分布的通水孔31。所述雨量控制板3通过底部支撑件4架设于试件架2的顶层置物板21的顶面。

所述容器本体1为中空圆柱体，尺寸为直径55cm、高度35cm；所述试件架2中置物板21和雨量控制板3均为正方形，尺寸均为35cm×35cm，正好可以匹配式置入容器本体1的容腔中。

所述置物板21采用铁板或不锈钢板制作成三层，用于搁置沥青试样、沥青胶浆试样和/或沥青混合料试样等；所述支撑杆22为两层共8根中空钢管，每层为4根均垂直分布于置物板21四角。

所述雨量控制板3的顶面设置有空心凸起32，所述空心凸起32分布在通水孔31上并沿着通水孔31的孔壁向上延伸，实现雨量均匀性的控制。如图4所示，所述通水孔31为圆形，所述空心凸起32为高度H是5mm的中空圆柱体。

如图5所示，所述雨量控制板3划分为依次排列的等面积的9格分区，每一分区的通水孔31孔径均相同，即所有的通水孔31孔径均相同，不同分区的通水孔31分布密度均不同，便于降雨量的控制。

进行老化加水损害共同作用于沥青材料的模拟试验时，采用本发明提供的沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，包括以下步骤：

1）准备试样10，根据试验条件确定向改进压力老化容器中加入满足试验用加水量的水20。

2）将试样10搁置于改进压力老化容器中试件架2分层设置的置物板21上，再安装雨量控制板3于顶层置物板21正上方。

如图1所示，试样10分布在自下而上第一层和第三层；如图6所示，每层置物板21上试样10包括如图排列的沥青胶浆试样101和沥青混合料试样102，沥青混合料试件102的直径为10cm，其在35cm×35cm的置物板21最多可放置9个。然而，对于沥青胶浆试样101，由于其流动性较大，所以适宜采用不锈钢片或集料片作为底盘5盛放，所述底盘5的顶面边缘一周设置有闭环式硅胶圈6，如图7所示，通过硅胶圈6可固定沥青胶浆而防止其流动。

如图4和图5所示，位于最顶层的雨量控制板3可通过空心凸起32提供均匀的雨量，而雨量控制板划分为9格分区，每格分区上均匀分布有密度不同的通水孔31和空心凸起32，可实现不同降雨量的控制，降雨量控制数据可根据试验条件进行确定，空心凸起32的分布密度也可根据试验要求进行重新加工定制。

3）密封改进压力老化容器，设置试验温度90℃~110℃、试验时间20h和试验压力2.1MPa，随着水20在容器本体1中加热为水蒸汽，上升至容器本体1内顶面遇冷凝结为水滴而通过雨量控制板3模拟降雨将水作用于位于其下方的试样10上。

4）试验20h后完成试验，取出经老化和水损害耦合作用的试样进行性能测试。

本发明的创新点在于，通过在老化基础上增加水损害影响因素共同作用于沥青类材料，并基于改进压力老化容器，不仅能够模拟老化试样在有水/无水状态下的长期老化，还增加了雨水控制系统，模拟不同程度的水损害过程，实现不同老化程度和水损害程度的沥青长期老化和水损害耦合作用的环境模拟，从而实现老化和水损害耦合同作用下沥青材料的性能测试，能更好地反应多种因素共同对沥青材料的影响，有助于根据性能测试结果开发具有更先进性、适用性和抗老化性的沥青新材料；试验操作简便，试验条件可变可控，适用范围广。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于，包括以下步骤：1）准备试样，根据试验条件确定向改进压力老化容器中加入满足试验用加水量的水；

2）将试样搁置于改进压力老化容器中试件架分层设置的置物板上，再安装雨量控制板于顶层置物板正上方；

3）密封改进压力老化容器，设置试验温度、试验时间和试验压力，以及通过雨量控制板顶面正上方落入水而模拟降雨；

4）满足试验时间完成试验，取出经老化和水损害耦合作用的试样进行性能测试。

2.根据权利要求1所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述试样包括沥青试样、沥青胶浆试样和/或沥青混合料试样。

3.根据权利要求1所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述试验温度为90℃~110℃，试验时间为20h，试验压力为2.1MPa。

4.根据权利要求1所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述改进压力老化容器包括容器本体，置于容器本体容腔中用于搁置试样的试件架，以及设置在试件架正上方的雨量控制板；所述试件架为分层设置，包括至少一层的置物板、以及垂直于置物板并连接相邻置物板的支撑杆；所述置物板开设有通孔，所述雨量控制板开设有用于模拟降雨的通水孔。

5.根据权利要求2所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述试样为沥青试样或沥青胶浆试样时，采用不锈钢片或集料片作为底盘盛放试样，所述底盘的顶面边缘一周设置有闭环式硅胶圈。

6.根据权利要求4所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述容器本体为中空圆柱体，尺寸为直径55cm、高度35cm；所述试件架中置物板和雨量控制板均为正方形，尺寸均为35cm×35cm。

7.根据权利要求4所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述置物板采用铁板或不锈钢板制作成三层，所述支撑杆为两层共8根中空钢管、每层为4根均垂直分布于置物板四角。

8.根据权利要求4所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述雨量控制板的顶面设置有空心凸起，所述空心凸起分布在通水孔上并沿着通水孔的孔壁向上延伸。

9.根据权利要求4所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述雨量控制板划分为依次排列的等面积的9格分区，每一分区的通水孔孔径均相同，不同分区的通水孔分布密度均不同；所述雨量控制板通过底部支撑件架设于试件架的顶层置物板的顶面。

10.根据权利要求8所述的一种沥青长期老化和水损害耦合作用室内加速模拟方法，其特征在于：所述通孔和通水孔均为圆形，均等间距均匀分布；所述空心凸起为高度是5mm的中空圆柱体。