CN108181234B - 一种纤维与沥青粘结性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纤维与沥青粘结性能测试装置，包括测试部件、固定部件、控制部件和结构支撑部件。测试部件用于特定温度下测试纤维在沥青中的拉动时的最大拉应力，或是达到额定的拉应变变化速率时的拉应力值；固定部件用于固定纤维两端，使纤维在沥青浇筑时保持直线状态，同时施加应力时保证纤维只有上侧一端部受拉，控制部件用于控制与显示纤维在沥青中发生的最大拉应力和发生的位移；结构支撑部件用于对各结构部位提供力学支撑，保证装置整体稳定性。本发明提供的纤维与沥青粘结性能测试装置可用于道路工程中纤维等原材料选择、沥青混合料设计与施工中的性能研究与检验。

Description

一种纤维与沥青粘结性能测试装置

技术领域

本发明属于沥青检测技术领域，尤其是，涉及一种纤维与沥青粘结性能测试装置，可用于道路工程中纤维等原材料选择、沥青混合料设计与施工中的性能研究与检验。

背景技术

沥青混合料的设计及性能检验是保证沥青路面最终质量的重要内容，混合料本身性能较差会直接导致路面质量低，在使用阶段出现各种病害，而在混合料拌和过程中加入纤维是提高与改善混合料性能的重要措施。纤维在沥青混合料中不仅可以有效的减少裂缝的发生，起到加筋作用，而且还可以起到稳定混合料，防止施工中产生离析现象，并且提高混合料的高温性能及抗疲劳性能等。正因为纤维在混合料中起到的各种作用，因而，当前在高等级公路中或SMA、OGFC等开级配的混合料设计中应用较为广泛。纤维具有各种改善性能作用的同时，也给施工中混合料的拌和过程及如何使纤维在混合料中均匀分布增加了一定难度，同时纤维与沥青或沥青胶浆是否能够有效粘结会直接影响到混合料的水稳定性等。纤维与沥青或沥青胶浆的粘结性能较差会减小沥青及集料的有效接触面积，而且纤维也能客观地增加混合料的空隙，使表面的水分顺着纤维渗入内部，导致路面在早期使用阶段即发生水损害。因此，设计一种能够测试与表征沥青与纤维相互之间的粘结作用就变得十分必要。如何使试验过程中纤维与沥青的作用方式和特点有效模拟与表征纤维在工程中的实际状态成为关键要考虑的问题，也成为试验结果能否反映表征与反映问题的一个重要基础。

纤维与沥青或沥青胶浆的相互作用表现为粘结状态，即纤维与沥青能够形成一个稳定的结合物，沥青在纤维上粘的很紧，而纤维在沥青中很好的胶结固定。因此，反映纤维在沥青和沥青胶浆中性能如何，应尽量反映这种相互之间形成结构产生破坏时的特征，但当前国内规范对于纤维与沥青的相互作用的表征采用测试纤维吸油率。纤维吸油率的测试通常是将一定质量的纤维放入沥青中，待一段时间后除掉未粘附的沥青进行质量称取，由于沥青粘度大导致试验不易成功，因而通常将沥青用煤油、矿物油等替代。这种测试方法虽然简单，但结果很不稳定，受外界条件影响较大，尤其是直接拿沥青进行试验时很难保证试验成功。因为纤维能够吸附沥青与纤维与沥青或沥青胶浆相互之间有较好的粘结作用是两回事，因而吸油率的测试结果表征的物理意义也不明确。

由于上述问题的出现，就有可能使对工程质量的控制出现偏差。甚至有时，明明纤维的吸油率等各项指标均满足设计与施工规范的要求，但是混合料设计的路用性能结果并不理想，或者路面在使用的早期阶段即出现病害。此种问题如果能在纤维原材料的选取、沥青混合料设计与性能检测中予以重视，并通过一种方法对纤维与沥青或沥青胶浆的粘结性能进行研究与比较，则可以有效的减少路面因采用的纤维性能不足导致的病害，进而提高道路质量并延长使用寿命。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种纤维与沥青粘结性能测试装置，通过测试纤维在沥青或沥青胶浆中受到拉应力作用时的破坏特征和作用方式得出纤维在沥青中的性能结果。

一种纤维与沥青粘结性能测试装置，包括测试部件、固定部件、控制部件和结构支撑部件，其中：

所述测试部件，用于特定温度下测试纤维在沥青中的拉动时的最大拉应力，或是达到额定的拉应变变化速率时的拉应力值，包括：测力装置和测位移装置；

所述固定部件，用于固定纤维两端，使纤维在沥青浇筑时保持直线状态，同时施加应力时保证纤维只有上侧一端部受拉，包括：底部固定滑槽，沥青桶，左侧固定滑块，右侧固定滑块，左侧固定滑块端部，右侧固定滑块端部和纤维上侧固定端，所述左侧固定滑块端部和右侧固定滑块端部为弹性橡胶纤维制成的半圆柱体，用于无缝隙夹住纤维；所述左侧固定滑块端部和右侧固定滑块端部分别固定在左侧固定滑块和右侧固定滑块上，在底部固定滑槽上水平移动，以便将纤维下端固定，所述纤维上侧固定端用于固定纤维试样上端，沥青桶的底部是可打开的，侧面标有刻度标记，用于控制添加沥青或沥青胶浆的高度；

所述控制部件，用于控制与显示纤维在沥青中发生的最大拉应力和发生的位移，包括：控制区和显示屏；

所述结构支撑部件，用于对各结构部位提供力学支撑，保证装置整体稳定性，包括：底座，竖向支撑杆，温度控制桶，移动水平板，固定连接杆和桶顶盖，所述移动水平板在测位移装置的控制下竖向移动，所述温度控制桶为圆柱体状，内壁设置有温度控制装置和温度传感器，用于控制沥青或沥青胶浆在试验时的温度。

优选的，所述测力装置是负荷传感器，所述测位移装置是位移传感器。

优选的，所述沥青桶的底端直径为5cm。

优选的，所述温度控制桶的截面直径为20cm。

优选的，所述底座为立方体状，高度为8cm，长度和宽度为40cm。

本发明的技术特点和所取得的技术效果如下：

1、本发明提供的纤维与沥青粘结性能测试装置能够测试出纤维在沥青中发生应变的最大拉应力大小，进而可以判断纤维与沥青相互之间的粘结情况和纤维在沥青胶浆等中的粘结性能优劣

2、本发明提供的纤维与沥青粘结性能测试装置安装有位移传感器，从而能够设定出现最大拉应力为破坏状态和出现一定应变速率为破坏状态两种试验停止的判断条件，从而可根据实际需求作出选择。本发明提供的纤维与沥青粘结性能测试装置安装有位移传感器，从而能够表征出纤维在受拉的过程中，拉应力与拉应变的对应关系，可分析纤维与沥青的作用特点。

3、本发明提供的纤维与沥青粘结性能测试装置安装有温度控制桶，从而可以在常温、高温和低温等多种试验温度条件下进行测试，从而可以测出不同温度下纤维在沥青中产生的拉应力大小。本发明提供的纤维与沥青粘结性能测试装置在显示屏上有试验时间显示区，从而可以记录试验在特定应力状态和破坏条件下，纤维从开始施加力学作用到最终破坏的持续时间。

附图说明

图1为纤维与沥青粘结性能测试装置的整体结构示意图。

图2为温度控制桶布置示意图。

附图标记说明：

底座-1，控制区-2，底部固定滑槽-3，显示屏-4，左侧固定滑块-5，右侧固定滑块-6，左侧固定滑块端部-7，右侧固定滑块端部-8，竖向支撑杆-9，温度控制桶-10，沥青桶-11，桶顶盖-12，纤维上侧固定端-13，测力装置-14，测位移装置-15，移动水平板16，固定连接杆-17。

具体实施方式

为使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明提供的一种纤维与沥青粘结性能测试装置进行详细描述。

一种纤维与沥青粘结性能测试装置，包括：测试部件、固定部件、控制部件和结构支撑部件。

测试部件包括测力装置14(可以是负荷传感器)和测位移装置15(可以是位移传感器)，其作用是测试在特定温度下，纤维在沥青中的拉动时的最大拉应力，或是达到额定的拉应变变化速率时的拉应力值。测试部件可感应出现峰值或与设定的破坏状态并做出记录

固定部件包括：底部固定滑槽3，沥青桶11，左侧固定滑块5，右侧固定滑块6，左侧固定滑块端部7，右侧固定滑块端部8，纤维上侧固定端13，其作用是固定纤维两端部，使纤维在沥青浇筑时保持直线状态，同时施加应力时保证纤维只有上侧一端部受拉。左侧固定滑块端部7和右侧固定滑块端部8为半圆柱体状，其组成材料为橡胶纤维类，具有一定弹性，可夹住纤维或其他测试样品并且不留任何空隙，应定期进行检查，不符合质量要求的即应更换。左侧固定滑块端部7和右侧固定滑块端部8分别固定于左侧固定滑块5和右侧固定滑块6上，可在底部固定滑槽3上水平移动，以便将纤维下端固定。纤维上侧固定端13可将纤维试样上端固定，保证试验过程中纤维保持直线状态。沥青桶11可从底部拆开，其侧面标有刻度标记，可以控制添加沥青或沥青胶浆等的高度，其底端直径约为5cm左右。

控制部件包括控制区2和显示屏4，其作用是控制与显示纤维在沥青中发生的做大拉应力和发生的位移。

结构支撑部件包括底座1，竖向支撑杆9，温度控制桶10，移动水平板16，固定连接杆17和桶顶盖12，其作用提供一个设定温度的试验空间，并对各结构部位提供力学支撑，保证整体稳定。移动水平板16可在测位移装置(位移传感器)15的控制下竖向发生移动。温度控制桶10内壁有温度控制装置和温度传感器，可准确的控制沥青或沥青胶浆等在试验时的温度值。温度控制桶10为圆柱体状，直径约为20cm左右。底座1为立方体状，高为8cm、长和宽均为40cm左右。

上述装置使用步骤如下：

在试验之前准备试验用的纤维，要求长度不得小于10cm，若长度达不到要求，可将其上端用其他细线延长已备使用。检查设备，包括清理温度控制桶10中的废弃物、沥青残留物等，检查左侧固定滑块端部7和右侧固定滑块端部8是否发生损坏能否夹紧纤维等。在控制区2启动电源按钮，在控制区2处设置好试验参数，包括试验时发生破坏判定条件的设定、拉应力大小及施加方式的设定、试验温度值的设定等。

在控制区2打开控制左侧固定滑块5和右侧固定滑块6移动的开关，将纤维一端放置在正中央部位后将其夹紧。然后将纤维的另一端固定在纤维上侧固定端13，控制区2控制移动水平板16上升，直至纤维为直线状态时停止。

将清洗干净的沥青桶11安置在左侧固定滑块5和右侧固定滑块6上部，并用烘箱或电炉等设备将试验作用沥青、沥青胶浆等融化。将液态的沥青或沥青胶浆缓缓倒入沥青桶11中，观察沥青桶11侧壁上的刻度，当沥青表面达到刻度值时停止浇筑。具体的浇筑高度根据试验需求及沥青或沥青胶浆类型而定，在沥青浇筑过程中，应沿着桶壁四周缓缓浇筑，保证沥青表面平缓上升。

待浇筑沥青完成后，盖上桶顶盖12，在控制区2的温度控制区上选择冷却按钮，使沥青或沥青胶浆试样迅速冷却。一段时间后，在控制区2的温度控制区上选择预热按钮，使温度控制桶10及沥青试样的温度达到预先设定的试验温度。

在预热一段时间后，在控制区2上控制左侧固定滑块5和右侧固定滑块6，使纤维下端处于自由状态。在控制区2上启动开始按钮，使纤维在设定的应力方式下与沥青相互作用，测力装置14(可以是负荷传感器)和测位移装置15(可以是位移传感器)全程感应并记录应力与应变的变化。当试验中出现最大拉应力等预先设定的破坏状态时，作用会自动停止，试验的最终应力应变结果、作用过程中应力与应变的关系曲线以及试验时间等都显示在显示屏4上。

记录试验结果，打开桶顶盖12并取出沥青桶11和纤维。将沥青桶11内及桶壁上沾有的沥青除掉，并清理温度控制桶10内以及左侧固定滑块5和右侧固定滑块6上部的杂物。若要继续试验，适当调整移动水平板16的位置后，取出沥青或沥青胶浆试样和用于试验测试的纤维并按上述步骤重复进行。试验结束时，在控制区2上关闭电源开关并清理温度控制桶10内的杂物等。

根据得到的试验结果，即可分析纤维在沥青中的粘结状态发生破坏时的拉应力和拉应变的变化规律。也可通过试验结果分析与比较在不同温度下，纤维与沥青或沥青胶浆之间的相互粘结情况。试验得到的数据结果以及分析得到的规律，均为原材料的选择、沥青混合料的设计与施工时路面性能检验提供了有力的依据。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种纤维与沥青粘结性能测试装置，包括测试部件、固定部件、控制部件和结构支撑部件，其特征在于：

所述测试部件，用于特定温度下测试纤维在沥青中的拉动时的最大拉应力，或是达到额定的拉应变变化速率时的拉应力值，包括：测力装置和测位移装置；所述测力装置是负荷传感器，所述测位移装置是位移传感器；

所述结构支撑部件，用于对各结构部位提供力学支撑，保证装置整体稳定性，包括：底座，竖向支撑杆，温度控制桶，移动水平板，固定连接杆和桶顶盖；所述竖向支撑杆垂直立于底座一侧，温度控制桶固定在底座上，测位移装置固定在竖向支撑杆的上部，移动水平板与底座平行，且通过测位移装置与竖向支撑杆相连，固定连接杆固定于移动水平板下面，固定连接杆下面连接测力装置，桶顶盖覆盖在温度控制桶上；所述移动水平板在测位移装置的控制下竖向移动，所述温度控制桶为圆柱体状，内壁设置有温度控制装置和温度传感器，用于控制沥青或沥青胶浆在试验时的温度；

所述固定部件，用于固定纤维两端，使纤维在沥青浇筑时保持直线状态，同时施加应力时保证纤维只有上侧一端部受拉，包括：底部固定滑槽，沥青桶，左侧固定滑块，右侧固定滑块，左侧固定滑块端部，右侧固定滑块端部和纤维上侧固定端；底部固定滑槽固定在底座上，左侧固定滑块和右侧固定滑块设置在底部固定滑槽上，可在底部固定滑槽上水平移动；所述左侧固定滑块端部和右侧固定滑块端部分别固定在左侧固定滑块和右侧固定滑块上，左侧固定滑块端部和右侧固定滑块端部为弹性橡胶纤维制成的半圆柱体，用于无缝隙夹住纤维，将纤维下端固定；沥青桶设置在左侧固定滑块端部和右侧固定滑块端部上面；所述底部固定滑槽、沥青桶、左侧固定滑块、右侧固定滑块、左侧固定滑块端部、右侧固定滑块端部都设置在温度控制桶内；测力装置下面设置纤维上侧固定端，用于固定纤维试样上端；待测纤维从纤维上侧固定端向下通过桶顶盖，继续穿过沥青桶后被左侧固定滑块端部和右侧固定滑块端部夹住；所述沥青桶的底部是可以打开的，侧面标有刻度标记，用于控制添加沥青或沥青胶浆的高度；

所述控制部件，用于控制与显示纤维在沥青中发生的最大拉应力和发生的位移，包括：控制区和显示屏；控制区和显示屏设置在底座侧面。

2.根据权利要求1所述的纤维与沥青粘结性能测试装置，其特征在于：所述沥青桶的底端直径为5cm。

3.根据权利要求2所述的纤维与沥青粘结性能测试装置，其特征在于：所述温度控制桶的截面直径为20cm。

4.根据权利要求3所述的纤维与沥青粘结性能测试装置，其特征在于：所述底座为立方体状，高度为8cm，长度和宽度为40cm。

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