CN105241699B - 一种沥青小梁试件制备模具及沥青小梁试件的制备方法 - Google Patents

Abstract

一种沥青小梁试件制备模具及沥青小梁试件的制备方法，它涉及一种制备模具及利用该模具实现的制备方法。现有评价沥青低温性能的方法不能完整的描述沥青材料低温开裂特征，评价的准确性不高，制备不同工况的单边缺口小梁试件的加工程序繁琐且成本高。本发明包括两种模具，二者区别在于通槽与其所在侧壁板上沿的夹角不同，通槽深度不同；方法包括步骤一：确定与沥青试件匹配的制备模具；步骤二：粘贴第二隔离片和第三隔离片；步骤三：将制备模具的位置进行固定；步骤四：放置第一隔离片；步骤五：将沥青块加热至流态；步骤六：浇筑沥青试件；步骤七：脱模工作：步骤八和步骤九分别是拆卸和修剪工作。本发明用于制备多工况的单边缺口沥青小梁试件。

Description

一种沥青小梁试件制备模具及沥青小梁试件的制备方法

技术领域

本发明涉及一种沥青小梁试件制备模具及沥青小梁试件的制备方法。

背景技术

沥青路面低温开裂是世界寒冷地区所面临的重要问题。低温裂缝的出现，将会引发路面一系列病害，导致路面服务水平降低、使用寿命骤减等严重问题。因此，准确评价出沥青混合料低温抗裂性能对于准确选择材料、缓解沥青路面低温开裂具有重要意义。已有研究表明，沥青的低温抗裂性能对沥青混合料低温抗裂性能的贡献达70％以上。因此，准确的评价出沥青的低温抗裂性能意义重大。

目前，国际上评价沥青低温性能的方法主要有两种。一种是延度法，另外一种是采用弯曲梁流变仪测定其60秒时的模量和模量变化率进行评定。现有的工程经验及室内研究表明，延度法无法很好的区分出改性沥青的低温抗裂性能，而弯曲梁流变仪所测定的模量及模量变化率是基于小应变条件下的线粘弹力学来描述材料的低温力学行为，因此不能完整的描述沥青材料低温开裂特征。

由于在铺筑沥青路面时，沥青内部已有无序的微小缺陷(微裂缝)，因此，采用基于断裂力学的单边缺口小梁试验能够更好的表征沥青低温开裂时的行为特征。根据断裂力学原理，裂缝的发展可分为三个基本类型，即：张开型(Ⅰ型)、剪切型(Ⅱ型)和撕开型(Ⅲ型)。由于沥青内部微小缺陷(微裂缝)分布无序，因此其开裂行为不仅为张开型(Ⅰ型)开裂，也存在张开型(Ⅰ型)和剪切型(Ⅱ型)的复合型开裂。因此，在材料力学行为研究、材料性能评定时，有必要制备出不同工况的单边缺口小梁试件，但制备出不同工况的单边缺口小梁试件的加工程序繁琐且成本高。

发明内容

本发明的目的是提供一种沥青小梁试件制备模具及沥青小梁试件的制备方法，以解决现有评价沥青低温性能的方法不能完整的描述沥青材料低温开裂特征，评价的准确性不高，制备不同工况的单边缺口小梁试件的加工程序繁琐且成本高的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种沥青小梁试件制备模具，它包括底板、两个侧壁板和两个限位块，所述底板水平设置，所述两个侧壁板沿底板的长度方向并列设置在底板上，两个限位块并列设置在两个侧壁板之间，每个限位块滑动连接在两个侧壁板之间且其底面与底板相贴紧，底板、两个侧壁板和两个限位块之间形成模腔，一个所述侧壁板的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第一通槽，另一个所述侧壁板的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第二通槽，第一通槽和第二通槽一一对应设置且处于同一直线上，每个第一通槽与其所在侧壁板的上沿相垂直，每个第二通槽与其所在侧壁板的上沿相垂直。

第一通槽的个数为五个，五个第一通槽的槽深依次为1mm、3mm、5mm、7mm和9mm，每个第一通槽的槽深与其对应的第二通槽的槽深相等。

它还包括多个第一隔离片，每个第一通槽与其对应的第二通槽之间设置有两个第一隔离片。

它还包括第二隔离片和两个第三隔离片，第二隔离片位于模腔内并贴紧在底板的板面上，两个第三隔离片位于模腔内且分别贴紧在两个侧壁板的两个相对面上。

一种沥青小梁试件制备模具，它包括底板、两个侧壁板和两个限位块，所述底板水平设置，所述两个侧壁板沿底板的长度方向并列设置在底板上，两个限位块并列设置在两个侧壁板之间，每个限位块滑动连接在两个侧壁板之间且其底面与底板相贴紧，底板、两个侧壁板和两个限位块之间形成模腔，一个所述侧壁板的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第三通槽，每个第三通槽与其所在侧壁板的上沿之间的夹角为θ；另一个所述侧壁板的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第四通槽，第三通槽和第四通槽一一对应设置且处于同一直线上。

第三通槽的个数为五个，五个第三通槽与其所在的侧壁板之间的夹角为θ，五个第三通槽与其所在的侧壁板之间的夹角θ依次为90°、60°、45°、30°和15°。

每个第三通槽的槽深与其对应的第四通槽的槽深相等，每个第三通槽槽深的取值范围为1mm至5mm。

它还包括多个第一隔离片，每个第一通槽与其对应的第二通槽之间设置有两个第一隔离片。

它还包括第二隔离片和两个第三隔离片，第二隔离片位于模腔内并贴紧在底板的板面上，两个第三隔离片位于模腔内且分别贴紧在两个侧壁板的两个相对面上。

利用权利要求具体实施方式四或具体实施方式九实现沥青小梁试件的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：根据试验对沥青试件尺寸的要求，选取并确定与沥青试件尺寸匹配的制备模具；

步骤二：粘贴第二隔离片和第三隔离片：将制备模具清理干净，在两个侧壁板相对的两个侧壁、底板的板面上均涂抹一层石油基润滑脂，将第二隔离片通过石油基润滑脂粘贴在底板的板面上，两个第三隔离片分别通过石油基润滑脂粘贴在两个侧壁板相对的两个侧壁上，第三隔离片粘贴在侧壁板侧壁上的长度在150mm至180mm之间，第三隔离片的高度为12.7±0.03mm，将露在制备模具外第三隔离片的部分进行剪切，第二隔离片粘贴在底板上的长度在150mm至180mm之间，第二隔离片的宽度在18mm至20mm之间；

步骤三：将制备模具的位置进行固定；

步骤四：放置第一隔离片：在每个第一通槽和该第一通槽对应的第二通槽之间竖直放置两个叠置的第一隔离片或在每个第三通槽和该第三通槽对应的第四通槽之间放置两个叠置的第一隔离片；

步骤五：将沥青块加热至流态；

步骤六：浇筑沥青试件：将制备模具放在室温下，将流态沥青从制备模具的一端向另一端来回浇筑，将倒满沥青的制备模具在室温下冷却45～60min，冷却至室温后，用热刀切掉并切平冷却后高出制备模具顶端的沥青样品；

步骤七：脱模工作：在脱模前，将含沥青试件的制备模具放在冷却室或水浴中冷却，保证沥青试件在脱模时不变形，冷却温度为－5℃±5℃，冷却时间为5～10min；

步骤八：将第二隔离片、两个第三隔离片和两个限位块逐一从制备模具中滑动脱模；

步骤九：最后将取下的沥青试件放置在水平、光滑的表面上，剪切露在沥青试件外的第一隔离片，等待测试。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：

1、本发明中的模具结构设计简单合理、制造成本低廉且具有通用性，使用方便，可实现多工况的单边缺口沥青小梁试件的制备，第一种模具可制备出多种缺口深度不同的沥青试件，第二种模具可制备出带有缺口的倾角不同多种沥青试件。

2、本发明中的制备方法操作合理且能够实现多工况的单边缺口沥青小梁试件的制备工作，通过本发明的制备方法制备出的沥青小梁试件能够完整的体现出沥青材料低温开裂特征。

3、通过本发明为表征不同开裂类型时材料的力学特性提供必要的基础。不仅对深入了解沥青路面低温开裂机理具有重要的意义，同时还对新材料研发以缓解沥青路面低温开裂出具有推动作用。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1是第一种制备模具的立体结构示意图；

图2是第一种制备模具的主视结构示意图；

图3是图2的左视图；

图4是第二种制备模具的主视结构示意图；

图5是制备模具的第一使用状态俯视图，图中两个第一隔离片5插入到槽深为1mm的第一通槽2-1内或两个第一隔离片5插入到与侧壁板2之间的夹角θ为90°的第三通槽2-3内；

图6是图2中A处的放大图；

图7是制备模具的第二使用状态俯视图，图中两个第一隔离片5插入到槽深为3mm的第一通槽2-1和第二通槽2-2之间或两个第一隔离片5插入到与侧壁板2之间的夹角θ均为60°的第三通槽2-3和第四通槽2-4之间；

图8是制备模具的第三使用状态俯视图，图中两个第一隔离片5插入到槽深为5mm的第一通槽2-1和第二通槽2-2之间或两个第一隔离片5插入到与侧壁板2之间的夹角θ均为45°的第三通槽2-3和第四通槽2-4之间；

图9是第一种制备模具的俯视结构示意图，图中两个第一隔离片5插入到槽深为7mm的第一通槽2-1和第二通槽2-2之间；

图10是第二种制备模具的俯视结构示意图，图中两个第一隔离片5插入到与侧壁板2之间的夹角θ均为15°的第三通槽2-3和第四通槽2-4之间。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式，本实施方式它包括底板1、两个侧壁板2和两个限位块3，所述底板1水平设置，所述两个侧壁板2沿底板1的长度方向并列设置在底板1上，两个限位块3并列设置在两个侧壁板2之间，每个限位块3滑动连接在两个侧壁板2之间且其底面与底板1相贴紧，底板1、两个侧壁板2和两个限位块3之间形成模腔4，一个所述侧壁板2的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第一通槽2-1，另一个所述侧壁板2的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第二通槽2-2，第一通槽2-1和第二通槽2-2一一对应设置且处于同一直线上，每个第一通槽2-1与其所在侧壁板2的上沿相垂直，每个第二通槽2-2与其所在侧壁板2的上沿相垂直。

本实施方式中在一个所述侧壁板2上等距离加工有多个第一通槽2-1，每两个相邻第一通槽2-1之间的距离为L，所述侧壁板2的长度为N倍的L，底板1的长度为N倍的L，N大于等于5，模腔4的宽度为D，所述侧壁板2的宽度与模腔4的宽度相等，底板1的宽度为3D，经过多次试验得出，L的最佳值为2.54cm，D的最佳值为1.27cm，同时，底板1长度的最佳值为30.48cm，底板1宽度的最佳值为3.81cm。如此设置的目的是提高沥青试件制备尺寸的精度，从而保证试验的准确性和复现性。

具体实施方式二：结合图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中第一通槽2-1的个数为五个，五个第一通槽2-1的槽深依次为1mm、3mm、5mm、7mm和9mm，每个第一通槽2-1的槽深与其对应的第二通槽2-2的槽深相等。五个槽深不同的第一通槽2-1可依槽深的深浅顺次排列，也可随机排列。其他结构及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图6说明本实施方式，本实施方式中它还包括多个第一隔离片5，每个第一通槽2-1与其对应的第二通槽2-2之间设置有两个第一隔离片5。

本实施方式中每个第一通槽2-1与其对应的第二通槽2-2之间设置有两个第一隔离片5是为了沥青试件形成单边切口后便于第一隔离片5脱离沥青试件。其他结构及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式中它还包括第二隔离片6和两个第三隔离片7，第二隔离片6位于模腔4内并贴紧在底板1的板面上，两个第三隔离片7位于模腔4内且分别贴紧在两个侧壁板2的两个相对面上。

本实施方式中第二隔离片6和第三隔离片7的设置是为了沥青试件在脱模时完整、不粘连。第一隔离片5、第二隔离片6和第三隔离片7均为塑料片。其他结构及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图4说明本实施方式，本实施方式中包括底板1、两个侧壁板2和两个限位块3，所述底板1水平设置，所述两个侧壁板2沿底板1的长度方向并列设置在底板1上，两个限位块3并列设置在两个侧壁板2之间，每个限位块3滑动连接在两个侧壁板2之间且其底面与底板1相贴紧，底板1、两个侧壁板2和两个限位块3之间的空间为模腔4，一个所述侧壁板2的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第三通槽2-3，每个第三通槽2-3与其所在侧壁板2的上沿之间的夹角为θ；另一个所述侧壁板2的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第四通槽2-4，第三通槽2-3和第四通槽2-4一一对应设置且处于同一直线上。

本实施方式中每个第三通槽2-3与其所在侧壁板2的上沿之间的θ，第三通槽2-3和第四通槽2-4一一对应设置且处于同一直线上，同理，每个第四通槽2-4与其所在侧壁板2的上沿之间的夹角的角度与其对应的每个第三通槽2-3的角θ相同。

具体实施方式六：结合图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中第三通槽2-3的个数为五个，五个第三通槽2-3与其所在的侧壁板2之间的夹角θ依次为90°、60°、45°、30°和15°。夹角θ不同的五个第三通槽2-3可依夹角θ的大小顺次排列，也可随机排列。其他结构及连接关系与具体实施方式五相同。

具体实施方式七：结合图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中每个第三通槽2-3的槽深与其对应的第四通槽2-4的槽深相等，每个第三通槽2-3槽深的取值范围为1mm至5mm。根据具体试验要求具体设置，通常第三通槽2-3槽深设置为3mm。其他结构及连接关系与具体实施方式六相同。

具体实施方式八：结合图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中它还包括多个第一隔离片5，每个第一通槽2-1与其对应的第二通槽2-2之间设置有两个第一隔离片5。本实施方式中每个第一通槽2-1与其对应的第二通槽2-2之间设置有两个第一隔离片5是为了沥青试件形成单边切口后便于第一隔离片5脱离沥青试件。其他结构及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，它还包括第二隔离片6和两个第三隔离片7，第二隔离片6位于模腔4内并贴紧在底板1的板面上，两个第三隔离片7位于模腔4内且分别贴紧在两个侧壁板2的两个相对面上。其他结构及连接关系与具体实施方式八相同。

具体实施方式十：结合图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9和图10说明本实施方式，本实施方式中所述方法包括以下步骤：

步骤一：根据试验对沥青试件尺寸的要求，选取并确定与沥青试件尺寸匹配的制备模具；

步骤二：粘贴第二隔离片6和第三隔离片7：将制备模具清理干净，在两个侧壁板2相对的两个侧壁、底板1的板面上均涂抹一层石油基润滑脂，将第二隔离片6通过石油基润滑脂粘贴在底板1的板面上，两个第三隔离片7分别通过石油基润滑脂粘贴在两个侧壁板2相对的两个侧壁上，第三隔离片7粘贴在侧壁板2侧壁上的长度在150mm至180mm之间，第三隔离片7的高度为12.7±0.03mm，将露在制备模具外第三隔离片7的部分进行剪切，第二隔离片6粘贴在底板1上的长度在150mm至180mm之间，第二隔离片6的宽度在18mm至20mm之间；

步骤三：将制备模具的位置进行固定；本步骤中利用橡胶带将制备模具固定即可；

步骤四：放置第一隔离片5：在每个第一通槽2-1和该第一通槽2-1对应的第二通槽2-2之间竖直放置两个叠置的第一隔离片5或在每个第三通槽2-3和该第三通槽2-3对应的第四通槽2-4之间放置两个叠置的第一隔离片5；

步骤五：将沥青块加热至流态；

步骤六：浇筑沥青试件：将制备模具放在室温下，将流态沥青从制备模具的一端向另一端来回浇筑，将倒满沥青的制备模具在室温下冷却45～60min，冷却至室温后，用热刀切掉并切平冷却后高出模具顶端的沥青样品；本步骤中流态沥青从模具的一端向另一端来回浇筑，直至流态沥青高出制备模具3至5mm，倾倒时使盛样容器距制备模具顶端20～30mm，以单一路径向另一端浇筑沥青，将倒满沥青的模具在室温下冷却45～60min。冷却到室温后，用热刀切掉并切平冷却后高出模具顶端的沥青样品；

步骤七：脱模工作：在脱模前，将含沥青试件的制备模具放在冷却室或水浴中冷却，保证沥青试件在脱模时不变形，冷却温度为－5℃±5℃，冷却时间为5～10min；

步骤八：将第二隔离片6、两个第三隔离片7和两个限位块3逐一从制备模具中滑动脱模；

步骤九：最后将取下的沥青试件放置在水平、光滑的表面上，剪切露在沥青试件外的第一隔离片5，等待测试。

Claims (3)

1.一种沥青小梁试件制备模具，它包括底板(1)、两个侧壁板(2)和两个限位块(3)，所述底板(1)水平设置，所述两个侧壁板(2)沿底板(1)的长度方向并列设置在底板(1)上，两个限位块(3)并列设置在两个侧壁板(2)之间，每个限位块(3)滑动连接在两个侧壁板(2)之间且其底面与底板(1)相贴紧，底板(1)、两个侧壁板(2)和两个限位块(3)之间形成模腔(4)，一个所述侧壁板(2)的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第一通槽(2-1)，另一个所述侧壁板(2)的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第二通槽(2-2)，第一通槽(2-1)和第二通槽(2-2)一一对应设置且处于同一直线上，每个第一通槽(2-1)与其所在侧壁板(2)的上沿相垂直，每个第二通槽(2-2)与其所在侧壁板(2)的上沿相垂直；

第一通槽(2-1)的个数为五个，五个第一通槽(2-1)的槽深依次为1mm、3mm、5mm、7mm和9mm，每个第一通槽(2-1)的槽深与其对应的第二通槽(2-2)的槽深相等；

它还包括多个第一隔离片(5)，每个第一通槽(2-1)与其对应的第二通槽(2-2)之间设置有两个第一隔离片(5)，其特征在于：它还包括第二隔离片(6)和两个第三隔离片(7)，第二隔离片(6)位于模腔(4)内并贴紧在底板(1)的板面上，两个第三隔离片(7)位于模腔(4)内且分别贴紧在两个侧壁板(2)的两个相对面上。

2.一种沥青小梁试件制备模具，它包括底板(1)、两个侧壁板(2)和两个限位块(3)，所述底板(1)水平设置，所述两个侧壁板(2)沿底板(1)的长度方向并列设置在底板(1)上，两个限位块(3)并列设置在两个侧壁板(2)之间，每个限位块(3)滑动连接在两个侧壁板(2)之间且其底面与底板(1)相贴紧，底板(1)、两个侧壁板(2)和两个限位块(3)之间形成模腔(4)，一个所述侧壁板(2)的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第三通槽(2-3)，每个第三通槽(2-3)与其所在侧壁板(2)的上沿之间的夹角为θ；另一个所述侧壁板(2)的上沿沿其板面的厚度方向加工有多个第四通槽(2-4)，第三通槽(2-3)和第四通槽(2-4)一一对应设置且处于同一直线上；

第三通槽(2-3)的个数为五个，五个第三通槽(2-3)与其所在的侧壁板(2)之间的夹角θ依次为90°、60°、45°、30°和15°；

每个第三通槽(2-3)的槽深与其对应的第四通槽(2-4)的槽深相等，每个第三通槽(2-3)槽深的取值范围为1mm至5mm；

它还包括多个第一隔离片(5)，每个第一通槽(2-1)与其对应的第二通槽(2-2)之间设置有两个第一隔离片(5)，其特征在于：它还包括第二隔离片(6)和两个第三隔离片(7)，第二隔离片(6)位于模腔(4)内并贴紧在底板(1)的板面上，两个第三隔离片(7)位于模腔(4)内且分别贴紧在两个侧壁板(2)的两个相对面上。

3.利用权利要求1或2实现沥青小梁试件的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤一：根据试验对沥青试件尺寸的要求，选取并确定与沥青试件尺寸匹配的制备模具；

步骤二：粘贴第二隔离片(6)和第三隔离片(7)：将制备模具清理干净，在两个侧壁板(2)相对的两个侧壁、底板(1)的板面上均涂抹一层石油基润滑脂，将第二隔离片(6)通过石油基润滑脂粘贴在底板(1)的板面上，两个第三隔离片(7)分别通过石油基润滑脂粘贴在两个侧壁板(2)相对的两个侧壁上，第三隔离片(7)粘贴在侧壁板(2)侧壁上的长度在150mm至180mm之间，第三隔离片(7)的高度为12.7±0.03mm，将露在制备模具外第三隔离片(7)的部分进行剪切，第二隔离片(6)粘贴在底板(1)上的长度在150mm至180mm之间，第二隔离片(6)的宽度在18mm至20mm之间；

步骤三：将制备模具的位置进行固定；

步骤四：放置第一隔离片(5)：在每个第一通槽(2-1)和该第一通槽(2-1)对应的第二通槽(2-2)之间竖直放置两个叠置的第一隔离片(5)或在每个第三通槽(2-3)和该第三通槽(2-3)对应的第四通槽(2-4)之间放置两个叠置的第一隔离片(5)；

步骤五：将沥青块加热至流态；

步骤六：浇筑沥青试件：将制备模具放在室温下，将流态沥青从制备模具的一端向另一端来回浇筑，将倒满沥青的制备模具在室温下冷却45～60min，冷却至室温后，用热刀切掉并切平冷却后高出制备模具顶端的沥青样品；

步骤七：脱模工作：在脱模前，将含沥青试件的制备模具放在冷却室或水浴中冷却，保证沥青试件在脱模时不变形，冷却温度为－5℃±5℃，冷却时间为5～10min；

步骤八：将第二隔离片(6)、两个第三隔离片(7)和两个限位块(3)逐一从制备模具中滑动脱模；

步骤九：最后将取下的沥青试件放置在水平、光滑的表面上，剪切露在沥青试件外的第一隔离片(5)，等待测试。