CN105300758A - 沥青砂浆成型、测量装置及其沥青砂浆动态剪切参数的测试方法 - Google Patents
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Abstract
沥青砂浆成型、测量装置及其沥青砂浆动态剪切参数的测试方法，属于沥青砂浆动态剪切参数的测试领域。现有成型方法所制作的沥青砂浆试件易受损，且现有的沥青砂浆试件的测量装置和测量方法无法满足高温性能测试的要求。沥青砂浆成型装置，试模(3)一端相对设置导向杆(1)，另一端与底座(4)配合插装。沥青砂浆动态剪切参数测试装置，相对设置的可拆卸夹具(9)和夹具加载体(20)分别与连接基座(16)配合安装。沥青砂浆动态剪切参数测试方法，制备沥青砂浆试件(19)，对未安装试件连接基座(16)进行惯性矩校正、归零、几何校正操作，启动DHR-II型流变仪环境箱，进行试验。本发明具有操作简单，测试结果精准的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种涉及沥青砂浆有效沥青含量的计算、小尺寸圆柱形沥青砂浆试件成型试验装置的开发、沥青砂浆动态剪切参数测试试验装置及相应测试方法，具体涉及一种沥青砂浆成型、测量装置及其沥青砂浆动态剪切参数的测试方法。
背景技术
基于沥青混合料组成结构的多尺度特性及胶浆分散相理论，沥青路面材料可划分为以下三个特征组成成分：微观尺度下的沥青-集料界面；细观尺度下的沥青砂浆(包含空隙)；宏观尺度下的沥青混合料。其中，作为中间尺度特征组成成分的沥青砂浆对建立微观尺度与宏观尺度相互作用关系起着桥梁作用。近年来，无论是沥青混合料间接拉伸试验观测还是其细观结构的数值模拟分析，沥青混合料的裂缝多数在沥青砂浆相产生并在其中扩展。沥青砂浆的特征尺寸更接近沥青混合中各种损伤的特征尺度。由此可见，沥青砂浆是沥青路面材料不可忽视的重要组成成分。因此，十分有必要开展揭示沥青砂浆材料特性的相关试验。
目前，研究者多采用静压或旋转压实成型方法制备沥青砂浆试件。试件的形状依据试验种类而定，分别为用于小梁弯曲试验分析的长方体及用于动态模量试验分析的圆柱体。由于以上研究中沥青砂浆成型的模具与沥青混合料的模具一致，因此大多数试件的最大尺寸都超过了十厘米。沥青砂浆的高沥青含量导致高温条件下试件自重的影响不可忽视。因此，上述沥青砂浆试件无法用于高温性能测试。虽然，研究者通过切割、取芯、磨平等一系列机械操作来获得沥青砂浆的小尺寸试件，但是，以上所有的操作都将对砂浆试件产生不可预计的损坏。因此，开发一种无损的小尺寸沥青砂浆成型装置是解决以上问题的有效途径。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的成型方法制作的沥青砂浆试件易受损，影响测试结果，且现有的沥青砂浆试件的测量装置和测量方法存在无法在高温环境下进行性能测试的问题，从而提出一种沥青砂浆成型、测量装置及其沥青砂浆动态剪切参数的测试方法。
一种沥青砂浆成型装置，其组成包括导向杆、试模和底座，所述试模的一端相对的设置导向杆，另一端与底座配合插装，且导向杆、试模和底座同轴设置；其中，
导向杆包括手持挡块、连接杆和击实头，手持挡块和击实头分别同轴连接于连接杆的两端从而构成一体式结构，且所述连接杆外壁滑动套装实锤；
试模的内部具有中空的击实腔，击实腔两端分别与卡槽连通，且击实腔和两个卡槽同轴设置。
一种沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其组成包括夹具基座、可拆卸夹具、夹具加载体和一对连接基座，夹具基座和夹具加载体相对设置，夹具基座通过螺栓连接可拆卸夹具，连接基座分别与可拆卸夹具和夹具加载体配合安装；且夹具基座、可拆卸夹具、连接基座以及夹具加载体同轴心设置；其中，
夹具基座包括同轴心依次连接的矩形夹具基底座、夹具基柱和连接夹片，矩形夹具基底座、夹具基柱与夹片为一体式结构；且夹片具有四个轴向贯通的螺纹孔；
可拆卸夹具包括两块挡板和一块矩形底板，矩形底板的一侧板面的一条边上垂直连接两块挡板从而构成一体式结构；且每块挡板都具有一个垂直板面的螺栓孔；
夹具加载体包括矩形加载底板、两块加载挡板以及加载块，矩形加载底板的一侧板面的一条边上垂直连接两块加载挡板从而构成一体式结构；且每块加载挡板都具有一个垂直板面的螺栓孔；
连接基座包括矩形基座和槽基座，矩形基座连接槽基座；且矩形基座一面的侧壁上开设两个直角槽；
且挡板与直角槽的尺寸吻合，挡板镶装在对应直角槽内，螺栓依次穿过挡板、矩形基座和垫片后通过螺母固定；
加载挡板与直角槽的尺寸吻合，加载挡板镶装在对应直角槽内，螺栓依次穿过加载挡板、矩形基座和垫片后通过螺母固定。
一种沥青砂浆动态剪切参数测试方法，所述测试方法通过以下步骤实现，
步骤一、设沥青混合料中沥青砂浆的沥青含量Pb的计算公式为：：
其中：涉及的沥青砂浆级配中细集料最大粒径均为1.18mm；
Pb表示沥青混合料中沥青砂浆的沥青含量；
FB表示沥青混合料的粉胶比，为沥青混合料的矿粉含量与有效沥青含量的比值；
Pba表示沥青混合料中被集料吸收的沥青质量与集料总质量的比值；
P2.36表示沥青混合料级配中2.36mm粒径集料的通过率；
Pf表示沥青砂浆级配中矿粉的通过率；
步骤二、制备沥青砂浆试件：
步骤二一、根据沥青砂浆级配曲线，按照矿质集料总质量为1200±12g的要求，称量各档细集料及矿粉的质量，将各档细集料放入170～175℃烘箱中加热4小时，同时将金属桶装沥青并放入165～170℃烘箱中加热4小时；
步骤二二、将拌合锅温度恒定至165℃后，将桶装沥青取出，按照步骤一计算所得的沥青砂浆的沥青含量Pb称取沥青并倒入拌合锅，并立即将步骤二一预先称量好的细集料倒入拌合锅搅拌150～200秒；预拌合结束后，将步骤二一预先称量好的矿粉倒入拌合锅搅拌150～200秒；拌合结束之后，另取大金属盘盛装沥青砂浆并放置在165～170℃烘箱中；
步骤二三、将盛装沥青砂浆的大金属盘从烘箱中取出，称取10～12g沥青砂浆倒入小金属盘并立即放入165～170℃烘箱中加热10分钟；将事先放入170～175℃烘箱中的试模和底座取出，分别于底座顶部、击实腔内壁、连接杆外壁和击实头端部均匀擦抹机械用黄油，并将试模的卡槽安装在底座上，之后放置在水平台上；立即将小盘沥青砂浆取出并倒入试模中，将击实头装入击实腔，确保导向杆垂直于水平台，提升击实锤直至手持挡块底端，之后松开击实锤令其自由下落击打击实头，并重复此单面击实动作75次；
步骤二四、将经过75次单面击实动作的沥青砂浆连同试模和底座一同放入165～170℃烘箱中加热10分钟，取出后将试模竖直方向上翻转180°使其另一端的卡槽装入底座中放置在水平台上；将击实头装入击实腔的另一端，重复步骤二三中的单面击实动作75次；
步骤二五、将双面击实75次的沥青砂浆连同试模和底座一同放入165～170℃烘箱中加热10分钟，之后取出试模待其温度降低后，将击实头装入击实腔，将沥青砂浆试件缓慢推出试模；待脱模的沥青砂浆试件静置24小时后，将2～3ml的环氧树脂倒入连接基座的槽基座内，并把沥青砂浆试件两端分别安装到槽基座内，之后连同一对连接基座放置水平台上，从而确保沥青砂浆试件与槽基座同轴，静置24小时至环氧树脂完全硬化；
步骤三、将一对未安装沥青砂浆试件的连接基座分别安装到夹具基座和夹具加载体中，具体过程为：
将两根螺栓分别插入挡板的螺栓孔中，螺栓一端用螺帽固定；将矩形底板一面的两块挡块挡板对应嵌入到矩形基座上的直角槽中，矩形基座的横向自由度被两根螺栓限制；将垫片装入两根螺栓的另一端，通过螺帽和垫片将矩形基座与挡板压紧，从而限制矩形基座纵向自由度；
将两根螺栓分别插入加载挡板的螺栓孔中，并用螺帽固定；将矩形加载底板一面的两块加载挡板对应嵌入到矩形基座上的直角槽中，矩形基座的横向自由度被两根螺栓限制；将垫片装入两根螺栓的另一端，通过螺帽和垫片将矩形基座与加载挡板压紧，从而限制矩形基座纵向自由度；
步骤四、打开DHR-II型流变仪，将夹具基座的矩形夹具基底座通过磁力固定于DHR-II型流变仪底端，将圆柱形加载块通过松紧螺丝固定在DHR-II型流变仪加载顶端，完成未安装沥青砂浆试件的连接基座的惯性矩校正、归零、几何校正的一系列操作；
步骤五、取下连接基座，将步骤二五中两个粘接沥青砂浆试件的连接基座中的一个，按照步骤三的方法预先安装到夹具基座中；然后通过DHR-II型流变仪的控制面板将预先安装好两根螺栓的夹具加载体缓慢下降，直至加载挡板安全地嵌入另一个连接基座的直角槽中，并与矩形加载底板完全接触；通过螺帽和垫片将连接基座固定在夹具加载体中，完成沥青砂浆试件的安装；
步骤六、关闭DHR-II型流变仪环境箱，达到目标温度后并维持30分钟，之后进行频率扫描、松弛、蠕变、疲劳的试验；
步骤七、通过对比DHR-II型流变仪采集并计算得到的模量主曲线、松弛曲线、蠕变曲线、疲劳曲线，评价沥青混合料级配、沥青含量、空隙率对沥青砂浆动态剪切参数的影响规律。
本发明的有益效果为：
本发明弥补了目前沥青材料设计方法中没有无损的小尺寸沥青砂浆试件成型方法及相应的动态剪切参数夹具的缺陷，本发明利用同轴设置的导向杆、击实锤、试模和底座构成小尺寸沥青砂浆试件装置，而且该方法为无损试验。所有成型装置尺寸均根据相似性原则由马歇尔电动击实仪尺寸放缩得到，击实锤的质量则根据击实功的相似性计算得到。本发名设计的连接基座可安装于夹具基座与夹具加载体上，并通过机械加工的精确控制，保证所连接基座、夹具基座和夹具加载体为同轴心设置的，形成的沥青砂浆成型装置能够避免剪切试验过程中产生偏心力，并保证制作过程不会对沥青砂浆试件造成损伤，从而确保了试验结果的精确度与可信度。
本发明的沥青砂浆成型装置针对不同沥青混合料级配对沥青砂浆级配、沥青含量、空隙率的影响，通过改变导向杆、击实锤、试模以及底座的尺寸，以成型不同级配的小尺寸沥青砂浆试件。利用连接基座承接不同沥青砂浆试件以测试动态剪切参数，从而建立以上材料变量与沥青砂浆流变特性间的关系。本发明所述的试验方法不仅操作简单而且经济适用，弥补了目前缺少小尺寸沥青砂浆动态剪切参数测试装置的缺陷。
基于沥青砂浆动态剪切参数测试装置所进行的测试方法，通过频率扫描、高温蠕变、中温疲劳、低温松弛等一系列试验结果对照分析，分析级配、空隙率、沥青含量等因素对沥青砂浆流变特性的影响规律，为沥青混合料设计过程中沥青砂浆性能控制提供评价指标。具有测试方法简单方便、准确的好处。
附图说明
图1为本发明涉及的沥青砂浆成型装置的结构示意图；
图2为本发明涉及的沥青砂浆动态剪切参数测试装置的结构示意图；
图3为本发明涉及的沥青砂浆动态剪切参数测试装置安装沥青砂浆试件后的结构示意图；
图4为本发明涉及的夹具基座的结构示意图；
图5为本发明涉及的连接基座的结构示意图；
图6为本发明涉及的夹具加载体的结构示意图；
图7为本发明涉及的脱模之后的小尺寸沥青砂浆试件实物图；
图8为本发明涉及的不同小尺寸沥青砂浆试件的模量主曲线图；
图中，1为导向杆，2为击实锤，3为试模，4为底座，5为夹具基座，6为矩形夹具基底座，7为夹具基柱，8为连接夹片，9为可拆卸夹具，10为矩形底板，11为螺栓，12为挡板，13为螺栓，14为螺母，15为垫片，16为连接基座，17为矩形基座，18为槽基座，19为沥青砂浆试件，20为夹具加载体，21为矩形加载底板，22为加载挡板，23为加载块，24为手持挡块，25为连接杆，26为击实头，27为卡槽，28为击实腔，29为螺栓孔，30为直角槽。
具体实施方式
具体实施方式一：
本实施方式的沥青砂浆成型装置，如图1所示，其组成包括导向杆1、试模3和底座4，所述试模3的一端相对的设置导向杆1，另一端与底座4配合插装，且导向杆1、试模3和底座4同轴设置；其中，
导向杆1包括手持挡块24、连接杆25和击实头26，手持挡块24和击实头26分别同轴连接于连接杆25的两端从而构成一体式结构，且所述连接杆25外壁滑动套装实锤2；
试模3的内部具有中空的击实腔28，击实腔28两端分别与卡槽27连通，且击实腔28和两个卡槽27同轴设置。
具体实施方式二：
与具体实施方式一不同的是，本实施方式的沥青砂浆成型装置，所述手持挡块24、连接杆25和击实头26均呈圆柱形，且均采用金属材料制作；直径分别为12mm、6mm、12mm，高度分别为200mm、355.5mm、20mm；其中，所述连接杆(25)长度为374.5mm。
具体实施方式三：
与具体实施方式一或二不同的是，本实施方式的沥青砂浆成型装置，所述试模3的卡槽27和击实腔28均为圆柱腔；所述卡槽27的内径为16mm，深度为2mm，所述击实腔28的内径为12mm，深度为56mm；且所述试模3采用金属材料制作。
具体实施方式四：
与具体实施方式三不同的是，本实施方式的沥青砂浆成型装置，所述底座4由两个圆柱体连接而成，两个圆柱体直径分别为12mm与20mm，高度均为2mm；且两个圆柱体均采用金属材料制作。
具体实施方式五：
与具体实施方式一、二或四不同的是，本实施方式的沥青砂浆成型装置，所述击实锤2为中空圆柱体，其高度为19mm，外壁直径为12mm，内壁直径为6mm，在连接杆25中自由下落高度为355.5mm；且击实锤2采用金属材料制作。
具体实施方式六：
本实施方式的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，如图2所示，其组成包括夹具基座5、可拆卸夹具9、夹具加载体20和一对连接基座16，夹具基座5和夹具加载体20相对设置，夹具基座5通过螺栓11连接可拆卸夹具9，连接基座16分别与可拆卸夹具9和夹具加载体20配合安装；且夹具基座5、可拆卸夹具9、连接基座16以及夹具加载体20同轴心设置；其中，
如图4所示，夹具基座5包括同轴心依次连接的矩形夹具基底座6、夹具基柱7和连接夹片8，矩形夹具基底座6、夹具基柱7与夹片8为一体式结构；且夹片8具有四个轴向贯通的螺纹孔；
可拆卸夹具9包括两块挡板12和一块矩形底板10，矩形底板10的一侧板面的一条边上垂直连接两块挡板12从而构成一体式结构；且每块挡板12都具有一个垂直板面的螺栓孔29；
如图6所示，夹具加载体20包括矩形加载底板21、两块加载挡板22以及加载块23，矩形加载底板21的一侧板面的一条边上垂直连接两块加载挡板22从而构成一体式结构；且每块加载挡板22都具有一个垂直板面的螺栓孔29；
如图5所示，连接基座16包括矩形基座17和槽基座18，矩形基座17连接槽基座18；且矩形基座17一面的侧壁上开设两个直角槽30；
且挡板12与直角槽30的尺寸吻合，挡板12镶装在对应直角槽30内，螺栓13依次穿过挡板12、矩形基座17和垫片15后通过螺母14固定；
加载挡板22与直角槽30的尺寸吻合，加载挡板22镶装在对应直角槽30内，螺栓13依次穿过加载挡板22、矩形基座17和垫片15后通过螺母14固定。
具体实施方式七：
与具体实施方式六不同的是，本实施方式的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，所述连接基座16、手持挡块24、连接杆25以及击实头26均为圆柱形，且均采用金属材料制作。
具体实施方式八：
与具体实施方式六或七不同的是，本实施方式的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，所述圆形槽18的外壁直径为18mm，内壁直径为12mm，深度为2mm。
具体实施方式九：
与具体实施方式八不同的是，本实施方式的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，所述加载块23为圆柱形。
具体实施方式十：
根据具体实施方式一至五所述的沥青砂浆成型装置和具体实施方式六至九所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置进行的沥青砂浆动态剪切参数测试方法，所述测试方法通过以下步骤实现，
步骤一、设沥青混合料中沥青砂浆的沥青含量Pb的计算公式为：：
其中：涉及的沥青砂浆级配中细集料最大粒径均为1.18mm；
Pb表示沥青混合料中沥青砂浆的沥青含量，％；
FB表示沥青混合料的粉胶比，为沥青混合料的矿粉含量与有效沥青含量的比值，％；
Pba表示沥青混合料中被集料吸收的沥青质量与集料总质量的比值，％；
P2.36表示沥青混合料级配中2.36mm粒径集料的通过率，％；
Pf表示沥青砂浆级配中矿粉的通过率，％；
步骤二、制备沥青砂浆试件19：
步骤二一、根据沥青砂浆级配曲线，按照矿质集料总质量为1200±12g的要求，称量各档细集料及矿粉的质量，将各档细集料放入170～175℃烘箱中加热4小时，同时将金属桶装沥青并放入165～170℃烘箱中加热4小时；
步骤二二、将拌合锅温度恒定至165℃后，将桶装沥青取出，按照步骤一计算所得的沥青砂浆的沥青含量Pb称取沥青并倒入拌合锅，并立即将步骤二一预先称量好的各档细集料倒入拌合锅搅拌150～200秒；
预拌合结束后，将步骤二一预先称量好的矿粉倒入拌合锅搅拌150～200秒；拌合结束之后，另取大金属盘盛装沥青砂浆并放置在165～170℃烘箱中；
步骤二三、将盛装沥青砂浆的大金属盘从烘箱中取出，称取10～12g沥青砂浆倒入小金属盘并立即放入165～170℃烘箱中加热10分钟；将事先放入170～175℃烘箱中的试模3和底座4取出，分别于底座4顶部、击实腔28内壁、连接杆25外壁和击实头26端部均匀擦抹机械用黄油，并将试模3的卡槽27安装在底座4上，之后放置在水平台上；立即将小盘沥青砂浆取出并倒入试模3中，将击实头26装入击实腔28，用左手轻抚手持挡块24并确保导向杆1垂直于水平台，用右手提升击实锤2直至手持挡块24底端，之后松开击实锤2令其自由下落击打击实头26，并重复此单面击实动作75次；
步骤二四、将经过75次单面击实动作的沥青砂浆连同试模3和底座4一同放入165～170℃烘箱中加热10分钟，取出后将试模3竖直方向上翻转180°使其另一端的卡槽27装入底座4中放置在水平台上；将击实头26装入击实腔28的另一端，重复步骤二三中的单面击实动作75次；
步骤二五、将双面击实75次的沥青砂浆连同试模3和底座4一同放入165～170℃烘箱中加热10分钟，之后取出试模3待其温度降低后，将击实头26装入击实腔28，将沥青砂浆试件19缓慢推出试模3，如图7所示；
待脱模的沥青砂浆试件19静置24小时后，将2～3ml的环氧树脂倒入连接基座16的槽基座18内，并把沥青砂浆试件19两端分别安装到槽基座18内，之后连同一对连接基座16放置水平台上，从而确保沥青砂浆试件19与槽基座18同轴，静置24小时至环氧树脂完全硬化；
步骤三、将一对未安装沥青砂浆试件19的连接基座16分别安装到夹具基座5和夹具加载体20中，具体过程为：
将两根螺栓13分别插入挡板12的螺栓孔29中，螺栓13一端用螺帽14固定；将矩形底板10一面的两块挡块挡板12对应嵌入到矩形基座17上的直角槽30中，矩形基座17的横向自由度被两根螺栓13限制；将垫片15装入两根螺栓13的另一端，通过螺帽14和垫片15将矩形基座17与挡板12压紧，从而限制矩形基座17纵向自由度；
将两根螺栓13分别插入加载挡板22的螺栓孔29中，并用螺帽14固定；将矩形加载底板21一面的两块加载挡板22对应嵌入到矩形基座17上的直角槽30中，矩形基座17的横向自由度被两根螺栓13限制；将垫片15装入两根螺栓13的另一端，通过螺帽14和垫片15将矩形基座17与加载挡板22压紧，从而限制矩形基座17纵向自由度；
步骤四、打开DHR-II型流变仪，将夹具基座5的矩形夹具基底座6通过磁力固定于DHR-II型流变仪底端，将圆柱形加载块23通过松紧螺丝固定在DHR-II型流变仪加载顶端，完成未安装沥青砂浆试件19的连接基座16的惯性矩校正、归零、几何校正的一系列操作；
步骤五、取下连接基座16，将步骤二五中两个粘接沥青砂浆试件19的连接基座16中的一个，按照步骤三的方法预先安装到夹具基座5中；然后通过DHR-II型流变仪的控制面板将预先安装好两根螺栓13的夹具加载体20缓慢下降，直至加载挡板22安全地嵌入另一个连接基座16的直角槽30中，并与矩形加载底板21完全接触；通过螺帽14和垫片15将连接基座16固定在夹具加载体20中，完成沥青砂浆试件19的安装；如图3；
步骤六、关闭DHR-II型流变仪环境箱，达到目标温度后并维持30分钟，之后进行频率扫描、松弛、蠕变、疲劳的试验；
步骤七、通过对比DHR-II型流变仪采集并计算得到的模量主曲线，如图8所示、松弛曲线、蠕变曲线、疲劳曲线，评价沥青混合料级配、沥青含量、空隙率对沥青砂浆动态剪切参数的影响规律。
具体实施方式十一：
与具体实施方式十不同的是，本实施方式的沥青砂浆动态剪切参数测试方法，步骤二所述将步骤二一预先称量好的各档细集料倒入拌合锅中搅拌170秒。
具体实施方式十二：
与具体实施方式十不同的是，本实施方式的沥青砂浆动态剪切参数测试方法，步骤二所述将步骤二一预先称量好的矿粉倒入拌合锅搅拌170秒。
沥青砂浆成型装置的工作原理为：
分别于底座4顶部、击实腔28内壁、连接杆25外壁和击实头26端部均匀擦抹机械用黄油，并试模3的卡槽27安装在底座4上，再试模3的击实腔28内倒入沥青砂浆，将击实头26装入击实腔28，保证带有手持挡块24的导向杆1的中轴线与试模3的中轴线重合；
之后提升击实锤2直至手持挡块24底端，松开击实锤2令其自由下落击打击实头26，对击实腔28内的沥青砂浆进行施力，并在施力锤击的过程对单面击实形成的试件进行翻转，最终通过由底座4、试模3、卡槽27、击实腔28、连接杆25和击实头26构成的沥青砂浆成型装置使沥青砂浆通过锤击而制备成沥青砂浆试件。
沥青砂浆动态剪切参数测试装置的工作原理为：
将两根螺栓13分别插入挡板12的螺栓孔29中，螺栓13一端用螺帽14固定；将矩形底板10一面的两块挡块挡板12对应嵌入到矩形基座17上的直角槽30中，矩形基座17的横向自由度被两根螺栓13限制；将垫片15装入两根螺栓13的另一端，通过螺帽14和垫片15将矩形基座17与挡板12压紧，从而限制矩形基座17纵向自由度；
将两根螺栓13分别插入加载挡板22的螺栓孔29中，并用螺帽14固定；将矩形加载底板21一面的两块加载挡板22对应嵌入到矩形基座17上的直角槽30中，矩形基座17的横向自由度被两根螺栓13限制；将垫片15装入两根螺栓13的另一端，通过螺帽14和垫片15将矩形基座17与加载挡板22压紧，从而限制矩形基座17纵向自由度；
将夹具基座5的矩形夹具基底座6通过磁力固定于DHR-II型流变仪底端，将圆柱形加载块23通过松紧螺丝固定在DHR-II型流变仪加载顶端；
将粘接沥青砂浆试件19的连接基座16中的一个，预先安装到夹具基座5中；再将预先安装好两根螺栓13的夹具加载体20缓慢下降，直至加载挡板22安全地嵌入另一个连接基座16的直角槽30中，并与矩形加载底板21完全接触；通过螺帽14和垫片15将连接基座16固定在夹具加载体20中，完成沥青砂浆试件19的安装；
进行频率扫描、松弛、蠕变、疲劳的试验，通过对比DHR-II型流变仪采集并计算得到的模量主曲线，如图8所示、松弛曲线、蠕变曲线、疲劳曲线，评价沥青混合料级配、沥青含量、空隙率对沥青砂浆动态剪切参数的影响规律。
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种沥青砂浆成型装置，其特征在于：其组成包括导向杆(1)、试模(3)和底座(4)，所述试模(3)的一端相对的设置导向杆(1)，另一端与底座(4)配合插装，且导向杆(1)、试模(3)和底座(4)同轴设置；其中，
导向杆(1)包括手持挡块(24)、连接杆(25)和击实头(26)，手持挡块(24)和击实头(26)分别同轴连接于连接杆(25)的两端从而构成一体式结构，且所述连接杆(25)外壁滑动套装实锤(2)；
试模(3)的内部具有中空的击实腔(28)，击实腔(28)两端分别与卡槽(27)连通，且击实腔(28)和两个卡槽(27)同轴设置。
2.根据权利要求1所述的沥青砂浆成型装置，其特征在于：所述手持挡块(24)、连接杆(25)和击实头(26)均呈圆柱形，且均采用金属材料制作；其中，所述连接杆(25)长度为374.5mm。
3.根据权利要求1或2所述的沥青砂浆成型装置，其特征在于：所述试模(3)的卡槽(27)和击实腔(28)均为圆柱腔；所述卡槽(27)的内径为16mm，所述击实腔(28)的内径为12mm；且所述试模(3)采用金属材料制作。
4.根据权利要求3所述的沥青砂浆成型装置，其特征在于：所述底座(4)由两个圆柱体连接而成，两个圆柱体直径分别为12mm与20mm，高度均为2mm；且两个圆柱体均采用金属材料制作。
5.根据权利要求1、2或4所述的沥青砂浆成型装置，其特征在于：所述击实锤(2)为中空圆柱体，其高度为19mm，外壁直径为12mm，内壁直径为6mm；且击实锤(2)采用金属材料制作。
6.一种沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其特征在于：其组成包括夹具基座(5)、可拆卸夹具(9)、夹具加载体(20)和一对连接基座(16)，夹具基座(5)和夹具加载体(20)相对设置，夹具基座(5)通过螺栓(11)连接可拆卸夹具(9)，连接基座(16)分别与可拆卸夹具(9)和夹具加载体(20)配合安装；且夹具基座(5)、可拆卸夹具(9)、连接基座(16)以及夹具加载体(20)同轴心设置；其中，
夹具基座(5)包括同轴心依次连接的矩形夹具基底座(6)、夹具基柱(7)和连接夹片(8)，矩形夹具基底座(6)、夹具基柱(7)与夹片(8)为一体式结构；且夹片(8)具有四个轴向贯通的螺纹孔；
可拆卸夹具(9)包括两块挡板(12)和一块矩形底板(10)，矩形底板(10)的一侧板面的一条边上垂直连接两块挡板(12)从而构成一体式结构；且每块挡板(12)都具有一个垂直板面的螺栓孔(29)；
夹具加载体(20)包括矩形加载底板(21)、两块加载挡板(22)以及加载块(23)，矩形加载底板(21)的一侧板面的一条边上垂直连接两块加载挡板(22)从而构成一体式结构；且每块加载挡板(22)都具有一个垂直板面的螺栓孔(29)；
连接基座(16)包括矩形基座(17)和槽基座(18)，矩形基座(17)连接槽基座(18)；且矩形基座(17)一面的侧壁上开设两个直角槽(30)；
且挡板(12)与直角槽(30)的尺寸吻合，挡板(12)镶装在对应直角槽(30)内，螺栓(13)依次穿过挡板(12)、矩形基座(17)和垫片(15)后通过螺母(14)固定；
加载挡板(22)与直角槽(30)的尺寸吻合，加载挡板(22)镶装在对应直角槽(30)内，螺栓(13)依次穿过加载挡板(22)、矩形基座(17)和垫片(15)后通过螺母(14)固定。
7.根据权利要求6所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其特征在于：所述连接基座(16)、手持挡块(24)、连接杆(25)以及击实头(26)均为圆柱形，且均采用金属材料制作。
8.根据权利要求6或7所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其特征在于：所述圆形槽(18)的外壁直径为18mm，内壁直径为12mm，深度为2mm。
9.根据权利要求8所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其特征在于：所述加载块(23)为圆柱形。
10.一种权利要求1至5所述的沥青砂浆成型装置和权利要求6至9所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置进行的沥青砂浆动态剪切参数测试方法，其特征在于：所述测试方法通过以下步骤实现，
步骤一、设沥青混合料中沥青砂浆的沥青含量Pb的计算公式为：：
其中：涉及的沥青砂浆级配中细集料最大粒径均为1.18mm；
Pb表示沥青混合料中沥青砂浆的沥青含量；
FB表示沥青混合料的粉胶比，为沥青混合料的矿粉含量与有效沥青含量的比值；
Pba表示沥青混合料中被集料吸收的沥青质量与集料总质量的比值；
P2.36表示沥青混合料级配中2.36mm粒径集料的通过率；
Pf表示沥青砂浆级配中矿粉的通过率；
步骤二、制备沥青砂浆试件(19)：
步骤二一、根据沥青砂浆级配曲线，按照矿质集料总质量为1200±12g的要求，称量各档细集料及矿粉的质量，将各档细集料放入170～175℃烘箱中加热4小时，同时将金属桶装沥青并放入165～170℃烘箱中加热4小时；
步骤二二、将拌合锅温度恒定至165℃后，将桶装沥青取出，按照步骤一计算所得的沥青砂浆的沥青含量Pb称取沥青并倒入拌合锅，并立即将步骤二一预先称量好的各档细集料倒入拌合锅搅拌150～200秒；预拌合结束后，将步骤二一预先称量好的矿粉倒入拌合锅搅拌150～200秒；拌合结束之后，另取大金属盘盛装沥青砂浆并放置在165～170℃烘箱中；
步骤二三、将盛装沥青砂浆的大金属盘从烘箱中取出，称取10～12g沥青砂浆倒入小金属盘并立即放入165～170℃烘箱中加热10分钟；将事先放入170～175℃烘箱中的试模(3)和底座(4)取出，分别于底座(4)顶部、击实腔(28)内壁、连接杆(25)外壁和击实头(26)端部均匀擦抹机械用黄油，并将试模(3)的卡槽(27)安装在底座(4)上，之后放置在水平台上；立即将小盘沥青砂浆取出并倒入试模(3)中，将击实头(26)装入击实腔(28)，确保导向杆(1)垂直于水平台，提升击实锤(2)直至手持挡块(24)底端，之后松开击实锤(2)令其自由下落击打击实头(26)，并重复此单面击实动作75次；
步骤二四、将经过75次单面击实动作的沥青砂浆连同试模(3)和底座(4)一同放入165～170℃烘箱中加热10分钟，取出后将试模(3)竖直方向上翻转180°使其另一端的卡槽(27)装入底座(4)中放置在水平台上；将击实头(26)装入击实腔(28)的另一端，重复步骤二三中的单面击实动作75次；
步骤二五、将双面击实75次的沥青砂浆连同试模(3)和底座(4)一同放入165～170℃烘箱中加热10分钟，之后取出试模(3)待其温度降低后，将击实头(26)装入击实腔(28)，将沥青砂浆试件(19)缓慢推出试模(3)；待脱模的沥青砂浆试件(19)静置24小时后，将2～3ml的环氧树脂倒入连接基座(16)的槽基座(18)内，并把沥青砂浆试件(19)两端分别安装到槽基座(18)内，之后连同一对连接基座(16)放置水平台上，从而确保沥青砂浆试件(19)与槽基座(18)同轴，静置24小时至环氧树脂完全硬化；
步骤三、将一对未安装沥青砂浆试件(19)的连接基座(16)分别安装到夹具基座(5)和夹具加载体(20)中，具体过程为：
将两根螺栓(13)分别插入挡板(12)的螺栓孔(29)中，螺栓(13)一端用螺帽(14)固定；将矩形底板(10)一面的两块挡块挡板(12)对应嵌入到矩形基座(17)上的直角槽(30)中，矩形基座(17)的横向自由度被两根螺栓(13)限制；将垫片(15)装入两根螺栓(13)的另一端，通过螺帽(14)和垫片(15)将矩形基座(17)与挡板(12)压紧，从而限制矩形基座(17)纵向自由度；
将两根螺栓(13)分别插入加载挡板(22)的螺栓孔(29)中，并用螺帽(14)固定；将矩形加载底板(21)一面的两块加载挡板(22)对应嵌入到矩形基座(17)上的直角槽(30)中，矩形基座(17)的横向自由度被两根螺栓(13)限制；将垫片(15)装入两根螺栓(13)的另一端，通过螺帽(14)和垫片(15)将矩形基座(17)与加载挡板(22)压紧，从而限制矩形基座(17)纵向自由度；
步骤四、打开DHR-II型流变仪，将夹具基座(5)的矩形夹具基底座(6)通过磁力固定于DHR-II型流变仪底端，将圆柱形加载块(23)通过松紧螺丝固定在DHR-II型流变仪加载顶端，完成未安装沥青砂浆试件(19)的连接基座(16)的惯性矩校正、归零、几何校正的一系列操作；
步骤五、取下连接基座(16)，将步骤二五中两个粘接沥青砂浆试件(19)的连接基座(16)中的一个，按照步骤三的方法预先安装到夹具基座(5)中；然后通过DHR-II型流变仪的控制面板将预先安装好两根螺栓(13)的夹具加载体(20)缓慢下降，直至加载挡板(22)安全地嵌入另一个连接基座(16)的直角槽(30)中，并与矩形加载底板(21)完全接触；通过螺帽(14)和垫片(15)将连接基座(16)固定在夹具加载体(20)中，完成沥青砂浆试件(19)的安装；
步骤六、关闭DHR-II型流变仪环境箱，达到目标温度后并维持30分钟，之后进行频率扫描、松弛、蠕变、疲劳的试验；
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| CN105300758B (zh) | 2018-04-24 |
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