CN105938063B - 一种沥青混合料梯形梁试件制作装置及制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种沥青混合料梯形梁试件制作装置及制作方法，装置包括液压系统、压力控制系统、反力框架、试模组件；反力框架立于液压顶升杆上方，试模组件置于液压顶升杆的顶部，试模组件包括上压头、下压头、试模；试模具有一内腔，下压头位于试模的内腔底部，上压头从上面压住试模。试模组件依靠液压系统的顶升力顶在反力框架上，从而将试件挤压成型。本发明改变现有技术的碾压成型，只需拌和‑静压成型梯形梁试件‑脱模降温养护即可，制作周期短，成型试件误差小；静压成型，没有现有技术切割试件时的高频振动对试件造成的伤害。

Description

一种沥青混合料梯形梁试件制作装置及制作方法

技术领域

本发明涉及一种沥青混合料试件制作方法，尤其涉及测试沥青混合料劲度模量、弯拉疲劳等参数的梯形梁试件制作装置及其制作方法。

背景技术

近年来，我国公路建设事业迅速发展，但是由于交通荷载的增加，路面出现的早期破坏日益严重，以致于要对路面进行频繁的维修，这不仅造成建设投资的浪费，还给正常的社会活动带来不便。分析现有沥青路面早期病害的原因，多种因素对其有影响，目前采用的路面结构类型被认为是其中主要原因之一。

由于我国自高速公路修建以来，普遍采用半刚性基层沥青路面结构形式，这种结构在使用过程中容易产生结构性破坏。对于路面结构性破坏，不仅维修费用高，而且维修难度大，往往需要“开膛破肚”。因此，国际上一些国家提出了永久性沥青路面的概念，这种路面的设计寿命一般超过40年，其在使用期内，路面损坏仅发生在路表，而结构不会发生破坏，所以只需要定期对路表进行维修即可，由于不需要对结构进行维修，因此仅是表面层的“小手术”。

对于永久性沥青路面，车辙是必须要重视的问题。高模量抗车辙沥青混合料具有很大的劲度，能够很好的抵抗车辙。由于高模量可减薄沥青层厚度，同时可以起到连接和扩散荷载的作用，从而保护基层。

高模量沥青混合料的基本概念是使用硬质沥青，同时使用比磨耗层高的胶结料含量，大约为6％(沥青集料重量比)，通过硬质沥青获得高的模量来抵抗车辙，在相同厚度条件下，减小传递到路基的应力。富余的沥青含量增加了混合料的致密性，可提高抗疲劳性能。

高模量沥青混合料在法国已经使用了20多年，取得令人瞩目的效果。国内在2010年由江苏交通科学研究院与法国道桥中心实验室合作引进这一技术。河北省交通勘察研究院2013年斥资800多万元引进了法国全套高模量沥青混合料试验设备。

在评价混合料劲度模量和疲劳性能时，沥青混合料梯形梁试件的制作是最为关键的环节之一，试件制作质量的好坏将直接影响整个疲劳试验结果的准确性。而制备梯形梁试件的主要步骤包括混合料拌和、碾压和试件切割三个过程。制作小梁试件所采用的集料均经过水洗筛分，在烘箱中以(105±5)℃烘干至恒重，并按照试验要求的级配严格进行配料，所有配制好的矿料在烘箱中预热至高于拌和温度约15℃，在拌和机内的拌和规定的时间。对于需要进行短期老化的混合料，拌和均匀之后取至方盘中在烘箱中以规定的温度进行短期老化。再用轮碾成型方式进行碾压成型。碾压成型的大试块经过合适时间冷却养护至室温，进行切割制作试件。要求六个面均进行切割，以保证试件材质的均匀性。为保证试件尺寸的规格，采用高精度金刚石双面锯的切割工艺，将碾压成型后的大试块再切割成规定尺寸的梯形梁试件。

目前制作过程存在的缺陷：一是制作试件周期长，效率低下，轮碾成型大试块需要4-6小时，冷却降温需要24-48小时，切割成梯形梁试件需要6-8小时；二是加工试件尺寸误差偏大，切割机锯片的误差造成试件边角不齐，虽在允许范围内，但误差偏大，影响试验精度；三是切割边角遇有软弱颗粒时，容易崩落、缺损，造成截面变小，试验受力时易应力集中；四是锯片切割试件时的高频振动会对试件内部造成伤害，影响试验准确性；五是切割试件时产生的污水、高噪音造成的环境污染；六是加工试件成本高，几十万元设备的投入、昂贵的金刚石锯片的损耗、人工、能耗等直接成本使试件制作成本很高。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种专业针对复数模量等沥青混合料梯形梁试件的制作装置及试件的制作方法。本发明结合装置采用新型的制作方法，从原理上改进了试件成型方式，解决了制作周期长，尺寸误差大，成型质量不好等问题。

为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于：包括液压系统、压力控制系统、反力框架、试模组件；

所述液压系统包括液压顶升杆，所述反力框架立于液压顶升杆的上方，当液压顶升杆上升时能碰触到所述反力框架，所述试模组件置于所述液压顶升杆的顶部，所述试模组件包括上压头、下压头、试模；

所述试模具有一内腔，所述上压头和下压头的形状与试模的内腔形状吻合，试模内腔的尺寸为(N，N+0.6mm)，上、下压头的尺寸为(N-0.6mm，N-0.1mm)，N为试件的基准尺寸；

所述上压头的下表面与所述下压头的上表面的平行度为小于0.8mm。

进一步讲，所述压力控制系统包括油箱，第一泵，第二泵，第一溢流阀，电磁换向阀，节流阀，液控单向阀，电液比例调速阀，第二溢流阀，第三溢流阀，形成的工作油路有三种：

第一种，油箱→第一泵→电磁换向阀→节流阀→液控单向阀→液压缸→油箱构成的回路；

第二种，油箱→第二泵→电液比例调速阀→液压缸→节流阀→电磁换向阀→油箱1构成的回路；

第三种，油箱→第一泵→液控单向阀→液压缸→节流阀→电磁换向阀→油箱构成的回路。

再进一步讲，所述电磁换向阀采用“Y”型的三位四通阀。

进一步讲，所述将液压系统和压力控制系统为箱式结构，包括液压箱，液压箱里面装液压缸及阀体、管路，所述液压顶升杆伸出液压箱，所述反力框架固定于液压箱表面。

进一步讲，所述反力框架包括立柱和横梁，所述试模组件上升时能够触及到所述横梁。

进一步讲，所述试模由两部分结构件围成，两部分结构件之间通过紧固螺栓连接固定成一个整体；在其中的一部分结构件上设置拆模螺栓，在另一部分结构件上设置螺栓孔，开模时利用拆模螺栓旋进所述螺栓孔，顶开试模，取出试件；压模时所述拆模螺栓闲置。

一种利用所述装置制作沥青混合料梯形梁试件的方法，包括如下步骤：

1)确定沥青用量

釆用丰度系数预估沥青用量，要求丰度系数不低于3.4；

2)准备料

准备沥青和集料，集料粒径在13.2mm以下；

3)混合料的拌制

①按照丰度系数的要求，先将沥青与集料分别称量，将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃备用；

②将集料置105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重；

③将烘干的集料按粗、细分级，在一金属盘中混合均匀，其中将0.075mm以下的集料单独放入小盆里；然后置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15℃备用；

④拌和：将预热的集料置于拌和机中，用小铲适当混合，然后再加入需要数量的沥青，开动拌和机搅拌均匀，至混合料的压模适宜温度以上取出保存；

4)压模制作

①用蘸有少许黄油的棉纱擦净试模及上、下压头，并置100℃左右烘箱中加热1h备用；

②将拌好的沥青混合料，用小铲适当拌和均匀，称取一个试件所需的用量；

③从烘箱中取出预热的试模及上、下压头，在所述液压顶升杆上先放下压头，然后在下压头上表面垫一张吸油性小的纸，再将试模扣到下压头上；

④插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度，待混合料温度符合要求的压实温度后，用小铲将混合料铲入试模中，用插刀或大螺丝刀先沿周边捣，再在中间捣，捣实为准，捣后将沥青混合料表面整平，再在混合料的表面覆盖一层吸油性小的纸，然后在纸上放置上压头；

⑤开启液压系统及压力控制系统，使试模组件上升，当上压头顶住横梁时，继续对试模施加压力，达到规定力值后保压一定时间，压实过程中的单位压力为600±18kPa；

⑥退回液压顶升杆，将试件连同试模组件平放在平面物体上冷却至室温，再拆模。

进一步讲，混合料在拌和过程中，拌和叶片插入混合料中拌和1～1.5min，暂停拌和，加入加热的0.075mm以下的细集料，继续拌和至均匀为止，总拌和时间为2-3min。

进一步讲，所述混合料的压模温度为130-180℃。

进一步讲，当已知沥青混合料的密度时，根据试件的标准尺寸计算的体积，乘以1.03得到所需的沥青混合料用量。

本发明的有益效果是：

1.本发明提供了一种模压方式的成型装置，改变现有技术的碾压成型，只需拌和-静压成型梯形梁试件-脱模降温养护即可，制作周期短；

2.使用模压成型装置，提高了现有技术试件尺寸精度，模具用高强度工具钢成批精加工而成，成型试件误差小；

3.试件在模具内静压成型，没有边角崩落、缺损现象，试件完整性好；

4.静压成型，没有现有技术切割试件时的高频振动对试件内部造成的伤害，试验准确性高；

5.静压成型，无污水、噪音，没有现有技术制作时产生的环境污染；

6.可降低加工试件成本，只需几万元的液压成型机、少量人工、低能耗即可。

本发明针对现有技术进行全面改进，大大提高了工作效率，降低了加工成本，并且提高了试件尺寸精度和完整性。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本发明试件制作装置的结构示意图；

图2为本发明试模组件中各部件的主视示意图；

图3为本发明试模组件中各部件的俯视示意图；

图4为液压控制系统工作示意图。

图中标号：1-液压系统、2-压力控制系统、3-反力框架、4-试模组件、5-紧固螺栓、6-拆模螺栓、11-液压顶升杆、12-液压箱、13-液压缸、31-立柱、32-横梁、41-上压头、42-下压头、43-试模；

101-油箱、102-第一泵、103-第二泵、104-第一溢流阀、105-电磁换向阀、106-节流阀、107-液控单向阀、108-电液比例调速阀、109-第二溢流阀、110-第三溢流阀。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明涉及的有关术语解释：

1.模量：是指材料在受力状态下应力与应变之比，原来专指材料在弹性极限内的一个力学参数，故在不加任何定冠词时往往就认为指弹性模量，即应力与应变之比是一常数。该值的大小是表示此材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。

2.胶结料：指合成聚合物或含有沥青的有机混合物，并能胶结集料的黏性物质，如各种合成树脂、合成橡胶乳液、纯沥青、各种改性沥青、专用沥青(硬质沥青、彩色沥青或再生沥青)以及各种合成沥青。

3.丰度系数：是沥青胶结料裹附在集料表面的沥青膜常规厚度的一个比值。

4.沥青混合料孔隙率：混合料试件中空气占试件总体积的比值，计算式＝(1-试件毛体积密度/最大理论密度)*100％，单位％。

5.集料：是用于配制混凝土或砂浆的颗粒状松散石料，也称骨料，本文中用于与沥青胶结料一起混合成沥青混合料。

本发明提供了一种沥青混合料梯形梁试件制作装置，主要用来制作沥青混合料梯形梁试件，以供在试验室进行沥青混合料物理力学性质试验。该装置主要包括液压系统1、压力控制系统2、反力框架3、试模组件4等。

如图1所示，液压系统1由压力控制系统2控制，实现其液压顶升杆11的升降。液压顶升杆11位于液压箱12的顶部，可上、下升降；在液压箱12的顶部同时还设置有反力框架3。反力框架3包括两根立柱31和一根横梁32，横梁32支撑安装于两根立柱31上，在立柱上的高度可调，较佳的是横梁32的底面与液压顶升杆11的顶面平行。试模组件4包括上压头41、下压头42以及试模43。上压头41要保证底面光洁平整，下压头42和试模43需要放置于液压顶升杆11的顶部，所以液压顶升杆11的顶部需要设置一平台，平台上放置下压头42和试模43，下压头42放置于试模43的内底部。

试模组件中上压头41、下压头42、试模43的结构及分解状态如图2、图3所示，三者为相互独立的部件，上压头41和下压头42的结构完全一样，两者一上一下灵活位于试模43的两侧，试模43具有一内腔，上压头41和下压头42的形状与试模43的内腔形状完全吻合，上压头41和下压头42与试模43内腔形成间隙配合，如试模内腔的尺寸范围为(N，N+0.6mm),则上、下压头的尺寸范围是(N-0.6mm，N-0.1mm)，N为基准尺寸，可以压入到试模43的内腔中。因为制作的是梯形梁试件，所以上压头41、下压头42和试模43内腔的形状都为对应的梯形块及梯形腔。上压头41和下压头42为实体件以增强压实力；试模43是由两部分结构件围成一个内腔，两部分结构件之间通过紧固螺栓5连接固定成一个整体。进一步讲，为便于从试模中取出试件，在试模43上又设置拆模螺栓6，拆模螺栓6连接在其中一部分结构件上，在另一部分结构件上设置螺栓孔，开模时利用拆模螺栓6旋进螺栓孔，顶开试模，取出试件；压模时拆模螺栓6闲置。

进一步讲，构成试模43的两部分结构件按照如图3的形式分割，两部分都成L形，这样的结构分割有利于拆模，使用零件又少，能最大限度的保证试模的刚度。

进一步讲，试模组件4的材质均为工具钢或高碳合金钢，强度、刚度高，保证长期使用不变形。

沥青混合料梯形梁试件是要求一定的表面粗糙度的，试模43内腔中用于放入试件沥青混合料，上压头41、下压头42用于从上下两侧对混合料进行施压，所以本发明中需要保证试模43内腔的表面粗糙度，以及上压头41下表面、下压头42上表面的粗糙度，本发明中设定的粗糙度是Ra＝1.6-3.2μm。

同时，沥青混合料梯形梁试件是要求上、下表面平行的，所以为保证上、下表面的平行度，本发明应保证上压头41下表面与下压头42上表面的平行度，这两个表面的平行度保证在小于0.8mm。

另外，在压模成型过程中，需要保证足够的压力，以及力度的平稳性，为保证上、下压头在试模内腔运行时保持一定的平行度，以及不在内腔卡住，要求内腔高度和上、下压头厚度要达到一定的尺寸。沥青混合料梯形梁试件为梯形柱体，一个方向截面为梯形，另两个方向的截面为矩形。常用的试件尺寸包括三种：上底25mm，下底56mm，高250mm，厚25mm；上底25mm，下底70mm，高250mm，厚25mm；上底25mm，下底70mm，高250mm，厚50mm；尺寸偏差±0.2mm；以上尺寸可以允许有±5mm的误差。上述的试模内腔尺寸(N，N+0.6mm)以及上、下压头的尺寸(N-0.6mm，N-0.1mm)中的N就是试件尺寸的基准尺寸。

由于装置在工作中要承受一定的压力，所以为了保证装置的强度，本发明还需采取如下措施：

1.将液压系统1和压力控制系统2做成箱式集成结构，液压箱12里面装液压缸及阀体、管路等，液压缸的液压顶升杆11伸出液压箱12。由于液压箱12表面要支撑反力框架3，液压箱12优先选用碳钢材料制作。

2.反力框架3的立柱31固定于液压箱12上，采用机械连接方式使其固着。

3.横梁32采用机械连接方式固定于立柱31上。立柱31和横梁32优先选用高强度结构钢材料。

4.液压顶升杆11设置的顶部平台与液压顶升杆11一体制作，或焊接于液压顶升杆11上，平台需具有足够的支撑面积支撑下压头42和试模43以及具有升降平稳性。

不做试件时，下压头42和试模43是不放置在液压顶升杆11顶部平台上的，在制作试件时，将下压头42放于平台上，然后将试模43扣于下压头42上，使下压头42位于试模43的内腔中，且严密围合内腔底部，然后填入混合料捣实后再将上压头盖在混和料上。

工作时，设定液压机加压压力，反力框架3内液压顶升杆11顶升试模向上升起，上压头顶住横梁后，压力逐渐增加至设定值，保持恒压力静止一段时间后，卸载，把试件取出，完成一次试件制作。

为保证液压顶升杆11的升降平稳性，需从液压系统1和压力控制系统2的结构以及控制策略上得以保证，详见下述液压控制介绍。

液压系统为典型的力控制系统，压力控制系统通过计算机进行压力力值的设定，通过测力机构检测液压缸的压力值反馈给计算机，由计算机控制步进电机，进而调节电液比例调速阀的输出，控制液压缸的输出力，实现对系统的闭环控制。

如图4所示，该液压系统的油路结构如下：它包括油箱101，第一泵102，第二泵103，第一溢流阀104，电磁换向阀105，节流阀106，液控单向阀107，电液比例调速阀108，第二溢流阀109，第三溢流阀110。控制液压缸13工作的油路分为三种：

第一种，油箱101→第一泵102→电磁换向阀105→节流阀106→液控单向阀107→液压缸13→油箱101构成的回路；第一溢流阀104为第一泵102溢流。

第二种，油箱101→第二泵103→电液比例调速阀108→液压缸13→节流阀106→电磁换向阀105→油箱101构成的回路；第二溢流阀109、第三溢流阀110分别为第二泵103和电液比例调速阀108溢流。

第三种，油箱101→第一泵102→液控单向阀107→液压缸13→节流阀106→电磁换向阀105→油箱101构成的回路；第一溢流阀104为第一泵102溢流。

进一步讲，电磁换向阀105采用了“Y”型的三位四通阀。

该液压系统能完成以下工作循环：

1)启动阶段：起动泵1，电磁换向阀105的lYA端通电，即电磁换向阀左位工作，此时液控单向阀107反向导通，具体油路是：泵1→电磁换向阀105左位→节流阀106→液压缸13无杆腔→液压缸13有杆腔→液控单向阀107→电磁换向阀105左位→油箱101。此时液压缸13的液压顶升杆11伸出(图中向右运动)，其运动速度由节流阀106控制。

2)加载阶段：关闭泵1，启动泵2，电磁换向阀105的lYA端断电，2YA端也断电，即电磁换向阀的中位工作，此时因换向阀采用了“Y”型的滑阀机能，故液控单向阀的控制油压为零，此时该阀的作用等同于普通单向阀，具体油路是：泵2→电液比例调速阀108→液压缸13有杆腔→液压缸13无杆腔→节流阀106→电磁换向阀105中位→油箱101。此时液压缸13的液压顶升杆11伸出(图中向右运动)，因液压顶升杆11与平台连在一起，故这种运动正是对试模的加载方式，按给定的加载速率加载，其加载的快慢、大小由计算机控制电液比例调速阀108实现。此时节流阀106作背压阀使用，而泵1的流量则经溢流阀104回油箱。

3)回程阶段：起动泵1，关闭泵2，电磁换向阀105的2YA端通电，即电磁换向阀右位工作，此时液控单向阀107正向导通，具体油路是：泵1→电磁换向阀105右位→液控单向阀107→液压缸13有杆腔→液压缸13无杆腔→节流阀106→电磁换向阀105右位→油箱101。此时液压缸13的液压顶升杆11缩回(图中向左运动)。

该液压控制系统的特点是：

a)采用了两个泵源，使高低压油路分离，减小了功率损失(泵2为低压泵)；

b)液控单向阀和电磁换向阀滑阀机能的合理使用，使系统结构紧凑，管路简单，可靠性高；

c)使用了由计算机控制的电液比例调速阀，使加载速率可调，且试验结果更加精确。

所以，该液压系统采用了计算机控制，数据采集和处理精度高，可根据用户需要设计出友好的用户界面，窗口中显示加载力、加载速度、加载时间、加载状态、加载曲线等。同时，用计算机控制电液比例调速阀的输出流量进而控制缸的输出力，使加载速度可调。这样的压力机操作简单，试验结果输出多样化。

按设计级配要求的沥青混合料在规定的拌和温度下拌和，在规定的温度范围内成型试件，要求试件的孔隙率、尺寸等参数满足规范要求。具体的制备方法包括如下步骤：

1)确定沥青用量

本发明釆用丰度系数预估沥青用量，要求不低于3.4。丰度系数K，是沥青胶结料裹附在集料表面的沥青膜常规厚度的一个比值，与集料密度无关，丰度系数K有如下表述：

其中：100∑＝0.25G+2.3S+12s+135f；

式中：TL_ext--油石比(沥青重量与集料重量之比)，单位％；

G--粒径大于6.3mm的集料占总的集料的百分率，单位％；

S--粒径在0.25mm到6.3mm之间的集料占总集料的百分率，单位％；

s--粒径在0.063mm到0.25mm之间的集料占总集料的百分率，单位％；

f--粒径小于0.063mm的集料占总的集料的百分率，单位％；

α＝2.65/ρ_G；

ρ_G—集料的有效密度，单位g/cm³。

利用丰度系数公式预估沥青用量，然后采用预估的沥青用量拌和沥青混合料制作试件，利用高模量沥青混合料设计方法确定孔隙率VV，以验证所确定的沥青用量是否满足对孔隙率VV不大于6％的设计要求。

2)准备料(集料、沥青胶结料)

对于来自玄武岩、破碎矿碴和强酸性花岗岩的某些细料，以及活性填料或消石灰都可以使用。本发明涉及的集料粒径在13.2mm及以下尺寸，太粗的料用这个装置没有实际意义。集料按筛孔尺寸筛分。

3)沥青混合料的拌制

①按照丰度系数的要求(不低于3.4)，先将沥青与设计好级配的集料分别称量，将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃备用；

②将各种规格的集料置105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4～6h)；

③将烘干分级的粗、细集料，按每个试件设计级配要求称其重量，在一金属盘中混合均匀，将0.075mm以下的细集料单独放入小盆里；然后置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15℃备用。一般按一组试件(每组20个)备料；

④拌和：将预热的粗、细集料置于拌和机中，用小铲适当混合；然后再加入需要数量的沥青(如果沥青已称量在一专用容器内时，可在倒掉沥青后用一部分热矿粉将粘在容器壁上的沥青擦拭掉并一起倒入拌和锅中)，开动拌和机，一边搅拌一边将拌和叶片插入混合料中拌和1～1.5min，暂停拌和，加入加热的0.075mm以下的细集料，继续拌和至均匀为止，并使沥青混合料保持在要求的拌和温度范围内(采用石油沥青时通常为163℃；采用改性沥青时通常需180℃)，并在混合料的压模适宜温度以上取出保存；标准的总拌和时间为2-3min。

4)压模制作

制备试件时，需要控制的条件：

沥青混合料的温度：按规范提供的参照表确定适宜于沥青混合料拌和及压实的等黏温度。沥青混合料的温度的确定方法如下：按规定方法测定沥青的黏度，绘制黏温曲线。当缺乏运动黏度测定条件时，试件的拌和与压实温度可按规范建议的参考表选用，并根据沥青品种和标号作适当调整。混合料的压模适宜温度为130-180℃。

制作过程：

①用蘸有少许黄油的棉纱擦净试模，上、下压头等，并置100℃左右烘箱中加热1h备用。

②将拌好的沥青混合料，用小铲适当拌和均匀，称取一个试件所需的用量：当已知沥青混合料的密度时，可根据试件的标准尺寸计算的体积并乘以1.03，得到要求沥青混合料用量。

当一次拌和几个试件时，宜将其倒入经预热的金属盘中，用小铲拌和均匀分成几份，分别取用。在试件制作过程中，为防止混合料温度下降，应连盘放入烘箱中保温。

③从烘箱中取出预热的试模及上、下压头，用蘸有少许黄油的棉纱擦拭试模及压头，在液压顶升杆平台上先放下压头，然后在下压头上表面垫一张吸油性小的纸，再将试模扣到下压头上。

④插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度，待混合料温度符合要求的压实温度后，用小铲将混合料铲入试模中，用插刀或大螺丝刀沿周边插捣10-15次，中间捣10-15次，以捣实为准，插捣后将沥青混合料表面整平，再在混合料的表面覆盖一层吸油性小的纸，然后在纸上放置上压头。铺纸的目的是为了让料不会粘在压头上。

⑤开启液压系统及压力控制系统，使试模组件上升，当上压头顶住横梁时，继续对混合料施加压力，达到规定力值后保压一定时间。本发明要求，压实过程中的单位压力为600±18kPa。

⑥退回液压顶升杆，将试件连同试模平放在玻璃板等刚性平面物体上冷却至室温，再拆模。

⑦试件成型结束后，应立即用镊子取掉上下面的纸，用卡尺量取试件离试模上口的高度并由此计算试件高度，如高度不符合要求时，试件应作废。

⑧试件尺寸测量：釆用精度为0.01mm的游标卡尺对试件的宽度和高度分别测定，每个位置每个尺寸取5个测量值的平均值作为代表值，如果5个测量值中宽度或高度中的任何一个值与平均值相差大于2mm时，则这个试件作废。

可对试件逐一编号，并将试件仔细置于干燥洁净的平面上，供试验用。

本发明提供了一种沥青混合料梯形梁试件制作方法，能满足各种沥青混合料配合比设计中对复数模量等梯形梁试件的制备，尤其适合细集料级配，或者把混合料中5mm以下集料与沥青或改性沥青拌和成粗胶泥来制备。这样对原来成型方法的弊端能很好的避免，对准确测试沥青混合料的参数，完善沥青混合料组成设计有着突出意义。本发明装置能够将沥青拌和料一次模压成型，脱模后没有边角崩落、缺损现象，不需要再进行切割去毛刺等，成型精度高，可使制作过程简化；静压成型准确率高；加工成本低，人工少，可批量生产。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于：包括液压系统、压力控制系统、反力框架、试模组件；

所述液压系统包括液压顶升杆，所述反力框架立于液压顶升杆的上方，当液压顶升杆上升时能碰触到所述反力框架，所述试模组件置于所述液压顶升杆的顶部，所述试模组件包括上压头、下压头、试模；

所述试模具有一内腔，所述上压头和下压头的形状与试模的内腔形状吻合，试模内腔的尺寸为(N，N+0.6mm)，上、下压头的尺寸为(N-0.6mm，N-0.1mm)，N为试件的基准尺寸；

所述上压头的下表面与所述下压头的上表面的平行度小于0.8mm；

所述压力控制系统包括油箱，第一泵，第二泵，第一溢流阀，电磁换向阀，节流阀，液控单向阀，电液比例调速阀，第二溢流阀，第三溢流阀，形成的工作油路有三种：

第一种，油箱→第一泵→电磁换向阀→节流阀→液控单向阀→液压缸→油箱构成的回路；

第二种，油箱→第二泵→电液比例调速阀→液压缸→节流阀→电磁换向阀→油箱构成的回路；

第三种，油箱→第一泵→液控单向阀→液压缸→节流阀→电磁换向阀→油箱构成的回路。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于：所述电磁换向阀采用“Y”型的三位四通阀。

3.根据权利要求1所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于：将所述液压系统和压力控制系统为箱式结构，包括液压箱，液压箱里面装液压缸及阀体、管路，所述液压顶升杆伸出液压箱，所述反力框架固定于液压箱表面。

4.根据权利要求1所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于：所述反力框架包括立柱和横梁，所述试模组件上升时能够触及到所述横梁。

5.根据权利要求1或4所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于：所述试模由两部分结构件围成，两部分结构件之间通过紧固螺栓连接固定成一个整体；在其中的一部分结构件上设置拆模螺栓，在另一部分结构件上设置螺栓孔，开模时利用拆模螺栓旋进所述螺栓孔，顶开试模，取出试件；压模时所述拆模螺栓闲置。

6.一种利用如权利要求1-5之一所述装置制作沥青混合料梯形梁试件的制作方法，包括如下步骤：

1)确定沥青用量

釆用丰度系数预估沥青用量，要求丰度系数不低于3.4；

2)准备料

准备沥青和集料，集料粒径在13.2mm以下；

3)混合料的拌制

①按照丰度系数的要求，先将沥青与集料分别称量，将沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上10℃备用；

②将集料置105℃±5℃的烘箱中烘干至恒重；

③将烘干的集料按粗、细分级，在一金属盘中混合均匀，其中将0.075mm以下的集料单独放入小盆里；然后置烘箱中预热至沥青拌和温度以上15℃备用；

④拌和：将预热的集料置于拌和机中，用小铲适当混合，然后再加入需要数量的沥青，开动拌和机搅拌均匀，至混合料的压模适宜温度以上取出保存；

4)压模制作

①用蘸有少许黄油的棉纱擦净试模及上、下压头，并置100℃左右烘箱中加热1h备用；

②将拌好的沥青混合料，用小铲适当拌和均匀，称取一个试件所需的用量；

③从烘箱中取出预热的试模及上、下压头，在所述液压顶升杆上先放下压头，然后在下压头上表面垫一张吸油性小的纸，再将试模扣到下压头上；

④插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度，待混合料温度符合要求的压实温度后，用小铲将混合料铲入试模中，用插刀或大螺丝刀先沿周边捣，再在中间捣，捣实为准，捣后将沥青混合料表面整平，再在混合料的表面覆盖一层吸油性小的纸，然后在纸上放置上压头；

⑤开启液压系统及压力控制系统，使试模组件上升，当上压头顶住横梁时，继续对试模施加压力，达到规定力值后保压一定时间，压实过程中的单位压力为600±18kPa；

⑥退回液压顶升杆，将试件连同试模组件平放在平面物体上冷却至室温，再拆模。

7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：混合料在拌和过程中，拌和叶片插入混合料中拌和1～1.5min，暂停拌和，加入加热的0.075mm以下的细集料，继续拌和至均匀为止，总拌和时间为2-3min。

8.根据权利要求6或7所述的制作方法，其特征在于：所述混合料的压模温度为130-180℃。

9.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于：当已知沥青混合料的密度时，根据试件的标准尺寸计算的体积，乘以1.03得到所需的沥青混合料用量。