CN108398323A - 一种沥青结合料粘聚性能测试装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种沥青结合料粘聚性能测试装置，可在不同温度条件下对沥青结合料的抗拉和抗扭破坏表现出的粘聚特性进行测试，包括：抗拉测试部件、抗扭转测试部件、沥青模具、控制区部件和结构支撑部件。抗拉测试部件用于测试试样受到拉应力作用而破坏时的最大拉应力和破坏位移；抗扭转测试部件用于固定沥青模具端部，提供扭转力学作用和测试沥青试样受到扭矩作用而破坏时的最大扭矩值和相对角位移；沥青模具用于浇筑沥青或沥青结合料，得到模具形状与尺寸冷却成型的试样；控制区部件用于控制和显示试样最终破坏时的扭矩、拉应力、发生相对位移的大小和相应指标的变化曲线，结构支撑部件，用于为各结构部件提供力学支撑，保证整体稳定。

Description

一种沥青结合料粘聚性能测试装置
技术领域
本发明属于沥青检测器械技术领域，具体而言，涉及一种沥青结合料粘聚性能测试装置，可用于设计与施工中原材料的选取、性能研究与检验、沥青混合料性能的验证与检测。
背景技术
道路工程中，原材料的合理选取及性能的好坏是保证道路质量的重要部分，若原材料本身质量较低，则会直接导致沥青混合料性能不能满足要求而产生道路病害。沥青路面由沥青混合料经过碾压后形成的具有一定强度的整体结构，而沥青混合料是由沥青与集料按一定比例混合而得到，其中沥青或沥青与矿粉等混合得到的沥青结合料起到胶结与固定集料的作用。基于沥青结合料在整体强度形成中的胶结固定作用，那么其本身的粘结性能和粘聚性能就成为沥青结合料质量评价方面的重要内容。若沥青结合料本身的粘聚性能不良，其抗拉或抗扭强度偏低，则形成的沥青混合料整体力学性能必定会受到影响，进而使路面在施工中出现推移等，使用阶段产生高温变形，在水和外荷载的作用下极易出现松散、坑槽等病害。除此之外，沥青结合料粘聚性能不良导致的整体强度不足往往还会出现路面在车轮等外荷载作用下直接被拧散的现象。总之，沥青或沥青结合料的本身粘聚性能较差会严重影响导致路面的质量与使用寿命。
在现阶段工程中，通常对沥青力学性能及引起病害的原因更多分析集中于沥青与集料的粘结性能，而对沥青及沥青结合料本身的粘聚性能往往忽视。通常沥青路面出现的松散等破坏结果中，部分集料的表面与沥青完全剥离，使混合料发生了粘结型破坏；但同时也存在相当量的集料颗粒表面仍粘着沥青，即破坏的发生是沿着沥青膜内部形成的，出现粘聚型破坏类型。这种粘聚类破坏往往取决于沥青本身的粘聚力大小，其与粘结破坏在实际路面中均体现不同，且在不同条件下所占的比重也不一样。此外，沥青路面出现的变形类破坏也有可能与沥青结合料本身在一定温度下受到外力作用出现形变有关。因此，设计一种能够模拟与测试沥青结合料本身的粘聚性能就十分必要，考虑沥青或沥青结合料的抗拉或抗扭变形的能力，以判断沥青结合料内部本身的粘聚力学特性。
当前对沥青与沥青结合料粘聚性能的测试与反映通常采用测力延度等，但试验结果受外界条件影响较大，破坏形式表现复杂，与实际混合料的破坏形式相差较大。通过试验进行测试与评价的指标不能准确反映性能的实际状况，将会影响道路质量和病害的控制。
由于上述问题的出现，实际工程中可能有沥青的各项指标和性能都表现较好时，道路仍然出现大量早期病害。如果能够在优选原材料或是材料性能检验中加入对沥青与沥青结合料的粘聚性能分析，那么通过对其结果进行控制就可以有效的减少由于沥青结合料粘聚性能不良导致的病害，进而提高沥青路面质量。
发明内容
针对上述问题，本发明提供了一种沥青结合料粘聚性能测试装置，用于检测沥青或沥青结合料粘聚破坏的过程与结果，准确反应试样的内部粘聚性能测试指标结果。
一种沥青结合料粘聚性能测试装置，包括：抗拉测试部件、抗扭转测试部件、沥青模具、控制区部件和结构支撑部件；
所述抗拉测试部件，用于测试试样受到拉应力作用而破坏时的最大拉应力和破坏位移，包括：测力装置，测位移装置，水平连接杆，上部沥青模具固定端，下部沥青模具固定端和水平移动槽，其中，所述水平连接杆两端分别连接上部沥青模具和下部沥青模具，用于控制和固定沥青模具；
所述抗扭转测试部件，用于固定沥青模具端部，提供扭转力学作用和测试沥青试样受到扭矩作用而破坏时的最大扭矩值和相对角位移，包括：测扭矩和测角位移装置，模具扭转固定端，竖直移动槽和竖向模具固定块，其中，竖向模具固定块通过控制竖直移动槽的上下移动进而固定沥青模具的端部；
所述沥青模具，用于浇筑沥青或沥青结合料，得到模具形状与尺寸冷却成型的试样，包括：上部沥青模具，下部沥青模具，中间左侧套环和中间右侧套环，其中，中间左侧套环和中间右侧套环分别组装与拆除，浇筑试样时组装上，冷却后在试验前拆除，上部沥青模具两侧皆未密封，下部沥青模具一侧密封；
所述控制区部件，用于控制和显示试样最终破坏时的扭矩、拉应力、发生相对位移的大小和相应指标的变化曲线，包括应力应变显示屏；
所述结构支撑部件，用于为各结构部件提供力学支撑，保证整体稳定，包括底座，竖向支撑部件和温度控制箱，其中，温度控制箱提供不同的试验温度环境，底座的高度为50mm，长宽为450mm。
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，所述测扭矩和测角位移装置装置包括扭矩传感器和角位移传感器。
本发明的技术特点和所取得的进步技术效果如下：
1、本发明提供的沥青结合料粘聚性能测试装置能够单独施加拉应力使沥青结合料试样破坏，从而可以测出沥青结合料的抗拉强度，同时水平位移传感器能够测试试样在拉应力作用而破坏时的水平相对位移值；本发明提供的沥青结合料粘聚性能测试装置能够单独施加扭矩使沥青结合料试样破坏，从而可以测出沥青结合料在扭转作用下破坏时的强度；同时角位移传感器能够测试试样在扭转作用破坏时的相对角位移值。本发明提供的沥青结合料粘聚性能测试装置可以通过测试出的试样破坏时最大拉应力值、相应水平位移和最大扭矩值、相对角位移结果进行分析，来比较和判断沥青及沥青结合料自身的粘聚特性。
2、本发明提供的沥青结合料粘聚性能测试装置安装有温度控制箱，从而可以在常温、高温和低温条件下进行测试沥青及沥青结合料的粘聚性能结果。
3、本发明提供的沥青结合料粘聚性能测试装置的显示屏上有试验时间显示区，从而可以记录沥青结合料试样在设定的拉应力或扭矩作用下从开始到最终破坏的作用持续时间，在一定程度上反应结合料性能。
4、本发明提供的沥青结合料粘聚性能测试装置不仅可以对不同类型的沥青进行粘聚性能测试，同时还可以对沥青胶浆或加入纤维等其他材料后的结合料进行粘聚性能测试与检验。
附图说明
图1为沥青结合料粘聚性能测试装置整体结构示意图。
图2为抗拉测试部件位置示意图。
图3为抗扭转测试部件位置示意图。
图4为沥青模具的正视结构示意图。
图5为沥青模具的侧视结构示意图。
附图标记说明：
底座-1，模具扭转固定端-2，竖向支撑部件-3，控制区部件-4，上部沥青模具-5，下部沥青模具-6，上部沥青模具固定端-7，下部沥青模具固定端-8，温度控制箱-9，竖直移动槽-10，测扭矩和测角位移装置-11，显示屏-12，水平移动槽-13，竖向模具固定块-14，测位移装置-15，水平连接杆-16，中间左侧套环-17，中间右侧套环-18。
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沥青结合料粘聚性能测试装置进行详细描述。
一种沥青结合料粘聚性能测试装置，包括：抗拉测试部件、抗扭转测试部件、沥青模具、控制区部件和结构支撑部件。
抗拉测试部件，用于测试试样受到拉应力作用而破坏时的最大拉应力和破坏位移，包括：测力装置，测位移装置15，水平连接杆16，上部沥青模具固定端7，下部沥青模具固定端8和水平移动槽13，其中，水平连接杆16两端分别连接上部沥青模具5和下部沥青模具6，用于控制和固定沥青模具。测力装置可以是是负荷传感器。测位移装置15可以是位移传感器。
抗扭转测试部件用于固定沥青模具端部，提供扭转力学作用和测试沥青试样受到扭矩作用而破坏时的最大扭矩值和相对角位移，包括：测扭矩和测角位移装置11，模具扭转固定端2，竖直移动槽10和竖向模具固定块14，其中，竖向模具固定块14通过控制竖直移动槽10的上下移动进而固定沥青模具的端部。测扭矩和测角位移装置11可以包括扭矩传感器和角位移传感器。
沥青模具用于浇筑沥青或沥青结合料，得到模具形状与尺寸冷却成型的试样，包括：上部沥青模具5，下部沥青模具6，中间左侧套环17和中间右侧套环18，其中，中间左侧套环17和中间右侧套环18分别组装与拆除，浇筑试样时组装上，冷却后在试验前拆除，上部沥青模具5两侧皆未密封，下部沥青模具6一侧密封。
控制区部件4用于控制和显示试样最终破坏时的扭矩、拉应力、发生相对位移的大小和相应指标的变化曲线，包括应力应变显示屏；
结构支撑部件用于为各结构部件提供力学支撑，保证整体稳定，包括底座1，竖向支撑部件3和温度控制箱9，其中，温度控制箱9提供不同的试验温度环境，底座1的高度为50mm，长宽为450mm。
上述沥青结合料粘聚性能测试装置的使用方法如下：
在试验之前检查设备，包括：清理温度控制箱9中的废弃物、检查水平连接杆16、上部沥青模具固定端7和下部沥青模具固定端8是否损坏，调整水平移动槽13与竖直移动槽10同一平面内。
启动控制区部件4的电源按钮，在控制区部件4处设置好试验参数，包括：试验时拉应力大小的设定、扭矩大小的设定、试验温度的设定等。
选取合适尺寸的沥青模具，在中间左侧套环17和中间右侧套环18内侧刷上甘油滑石粉或肥皂等隔离剂，之后将在中间左侧套环17和中间右侧套环18组装在上部沥青模具5与下部沥青模具6之间。待沥青模具组装好之后，将已融化好的沥青或沥青结合料缓缓浇入其中，沥青用量根据模具尺寸而定。待一段时间冷却之后，拆除中间左侧套环17和中间右侧套环18。
将上部沥青模具5与下部沥青模具6分别通过竖向模具固定块14、水平连接杆16固定在模具扭转固定端2、上部沥青模具固定端7和下部沥青模具固定端8上，在控制区部件4处选择“预热”按钮，先将沥青试样在选定的试验温度下预热一定时间。
在控制区部件4处选择“开始”按钮，沥青结合料试样按设定的拉应力(或扭矩作用，或拉应力与扭矩作用同时进行)进行试验。试验中观察沥青结合料试样的破坏情况与特点，当试样在给定的试验参数下破坏，测力装置15(可以是负荷传感器)或测扭矩和测角位移装置11(包括扭矩传感器)会自动感应停止试验并记录出现的最大拉应力Fmax或最大扭矩Mmax，同时测位移装置15(可以是位移传感器)和测扭矩和测角位移装置11(包括角位移传感器)也会同时感应并记录破坏时的发生的位移s，且将数据显示在控制区部件4的显示屏上。与此同时，显示屏12上也将显示试验中施加的应力或扭矩以及发生的相对位移的变化曲线。控制区部件4上可以设置以应变破坏模式来判断沥青结合料试样发生破坏的控制方式，那么同样试样在给定的试验参数下破坏，测位移装置15(可以是位移传感器)或测扭矩和测角位移装置11(包括角位移传感器)会自动感应停止试验并记录出现的最大位移变化速率Vmax，同时测力装置15(可以是负荷传感器)、测扭矩和测角位移装置11(包括扭矩传感器)也会同时感应并记录破坏时的最大拉应力Fmax和最大扭矩Mmax，且将数据显示在显示屏12上，其变化曲线也显示在应力应变显示屏12上。试样发生破坏后观察破坏特点，并将施加作用力开始到试件破坏的时间记录并显示在控制区部件4上。根据控制区部件4上的示数，记录所要的全部实验结果。
通过竖向模具固定块14和水平连接杆16取下已发生破坏的沥青结合料试样及沥青模具。清洗上部沥青模具5和下部沥青模具6，除掉其内侧粘附的沥青后将其擦干，以待后续试验中使用。若要继续试验，则重新组装沥青模具并按上述步骤重复进行。试验结束时，关闭控制区部件4的电源开关并清理温度控制箱9内的杂物和水等。
根据得到的试验结果，即可得到在不同温度下沥青结合料试样的抗拉和抗扭变化规律，以及沥青结合料在相应破坏条件下，试样产生的相对水平位移和相对角位移的变化规律及作用时间。通过试验得到的数据结果以及分析得到的规律，可进一步分析沥青或沥青结合料本身内部的粘聚性能，这些分析结果均为公路工程设计与施工中原材料的选择与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 (3)

1.一种沥青结合料粘聚性能测试装置，包括：抗拉测试部件、抗扭转测试部件、沥青模具、控制区部件和结构支撑部件；其特征在于：
所述抗拉测试部件，用于测试试样受到拉应力作用而破坏时的最大拉应力和破坏位移，包括：测力装置，测位移装置，水平连接杆，上部沥青模具固定端，下部沥青模具固定端和水平移动槽，其中，所述水平连接杆两端分别连接上部沥青模具和下部沥青模具，用于控制和固定沥青模具；
所述抗扭转测试部件，用于固定沥青模具端部，提供扭转力学作用和测试沥青试样受到扭矩作用而破坏时的最大扭矩值和相对角位移，包括：测扭矩和测角位移装置，模具扭转固定端，竖直移动槽和竖向模具固定块，其中，竖向模具固定块通过控制竖直移动槽的上下移动进而固定沥青模具的端部；
所述沥青模具，用于浇筑沥青或沥青结合料，得到模具形状与尺寸冷却成型的试样，包括：上部沥青模具，下部沥青模具，中间左侧套环和中间右侧套环，其中，中间左侧套环和中间右侧套环分别组装与拆除，浇筑试样时组装上，冷却后在试验前拆除，上部沥青模具两侧皆未密封，下部沥青模具一侧密封；
所述控制区部件，用于控制和显示试样最终破坏时的扭矩、拉应力、发生相对位移的大小和相应指标的变化曲线，包括应力应变显示屏；
所述结构支撑部件，用于为各结构部件提供力学支撑，保证整体稳定，包括底座，竖向支撑部件和温度控制箱，其中，温度控制箱提供不同的试验温度环境，底座的高度为50mm，长宽为450mm。
2.根据权利要求1所述的沥青结合料粘聚性能测试装置，其特征在于：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。
3.根据权利要求2所述的沥青结合料粘聚性能测试装置，其特征在于：所述测扭矩和测角位移装置装置包括扭矩传感器和角位移传感器。
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CN110044815A (zh) * 2019-04-28 2019-07-23 西安建筑科技大学 一种测定胶结料粘附/粘聚强度的试验装置及试验方法

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