CN111443190A - 一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及沥青混合料的测试技术领域，具体涉及一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器及测试方法；所述测试器包括试模，试模内放置有试件，试模可拆卸安装于底座上，其特征在于：所述试模的外壁上安装有表架，通过表架安装有百分表,试模上放置有测平板，侧平板与百分表之间通过顶杆连接；利用本发明的钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，进行大量试验，确定试验方法和试验条件，提出可充分反映钢渣沥青混合料竖向体积膨胀的评价指标Cv，用于指导钢渣沥青混合料设计及性能验证。

Description

一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器及测试方法

技术领域

本发明涉及沥青混合料的测试技术领域，具体涉及一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器及测试方法。

背景技术

路面是指用筑路材料铺在路基顶面，供车辆直接在其表面行驶的一层或多层的道路结构层，具有承受车辆荷载、抵抗车轮磨耗和保持道路表面平整的作用。因此，要求路面有足够的强度、较高的稳定性、一定的平整度、适当的抗滑能力。所以路面用材料必须要对其稳定性加以评价，钢渣作为一种多孔的工业废渣材料用于公路行业时更应该对其体积稳定性加以评价，目前评价钢渣体积膨胀性的方法来说存在一下问题：

(1)评价体积膨胀指标过于片面

路面在施工完成后，投入运营中，在四周受到束缚，底面受到路基的束缚，膨胀的发展方向只有向上膨胀，所以有必要通过模拟公路在运营过程中，路面体积膨胀性发生方向，对沥青混合料膨胀性进行评价。

(2)评价主观因素较多

传统的评价方法主观因素较多，马歇尔试件完成后，有可能骨料棱角的影响，导致游标卡尺测试时受人为影响较大。所以有必要寻找一种方法尽量降低主观原因引起的评价误差。

综上所述，在钢渣沥青混合料体积膨胀性研究时，有必要寻找一种客观合理的方法去评价钢渣沥青混合料的体积膨胀性。从而可以使工业废渣变废为宝，具有较好的经济效益、社会效益和环境效益。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器及测试方法。针对掺入钢渣的沥青混合料体积膨胀性，在理论分析及相关研究的基础上，利用本发明的钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，进行大量试验，确定试验方法和试验条件，提出可充分反映钢渣沥青混合料竖向体积膨胀的评价指标Cv，用于指导钢渣沥青混合料设计及性能验证。

本发明的目的之一是提供一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，测试器包括试模5，试模5内放置有试件4，试模5可拆卸安装于底座9上，所述试模5 的外壁上安装有表架2，通过表架2安装有百分表1,试模5上放置有测平板4，侧平板4与百分表1之间通过顶杆3连接。

所述试模5通过第一铰座7可拆卸安装有表架2。

所述表架2通过第二铰座8可拆卸安装有百分表1。

所述测试器放置于水浴箱11中，通过水浴箱11上的温度控制器12控制水浴箱11内的温度。

所述水浴箱11内水温保持范围为65℃±0.5℃。

所述试模5和底座9上均设置有耳架10，通过耳架10和螺栓配合实现试模 5和底座9的可拆卸安装。

本发明的另一目的是提供一种利用测试器检测钢渣沥青混合料体积膨胀的方法，包括：

S1、将试模处理后放置于测试器中；

S2、将测试器放入恒温水浴箱中养生，记录百分表初读数；

S3、间歇性读取数据；

S4、计算膨胀量。

所述S1中，试模密封处理后置于测试器中，并保证测试过程中水无法从底板渗入试模中。

所述S4中，膨胀量的计算方式为：

初读数L₁，变化量L₂，单个试件的体积膨胀量为：

△v＝πR²×(L₂-L₁) (1)

式中：π圆周率常数取3.1416；R—试件半径；

体积膨胀率为

式中：C_V—沥青混合料体积膨胀率；V—浸泡养生前试件体积。

本发明的有益效果为：1.本发明通过模拟公路在运营过程中膨胀的发展方向，即路面体积膨胀性发生方向，对沥青混合料膨胀性进行评价，达到测定钢渣沥青混合料膨胀性的目的。

2.本发明操作简单，消除了游标卡尺、等的读数、人为误差，准确度高，数据可靠。

3.膨胀率指标Cv可充分反映钢渣沥青混合料的体积膨胀大小，物理意义明确，数据稳定，对钢渣掺量、钢渣类型等变化具有足够的参数敏感性，可用于进行钢渣沥青混合料的设计和性能评价。

附图说明

图1为本发明测试状态示意图；

图2为测试器结构示意图一；

图3为测试器结构示意图；

图4为不同钢渣粒径及不同沥青种类组成的AC16钢渣沥青混合料体积膨胀性对比图；

图中所示：百分表1、表架2、顶杆3、测平板4、试模5、试件6、第一铰座7、第二铰座8、底座9、耳架10、水浴箱11、温度控制器12。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体的实施例进一步的说明本发明的技术方案：

实施例1

本发明的目的是提供一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器及测试方法。测试器，包括百分表1、表架2、顶杆3、测平板4、试模5、试件6、第一铰座7、第二铰座8、底座9、耳架10，结构示意图如图2和图3所示。

具体安装方式为：圆筒结构的试模5内部用于放置试件6，试模5和底座9 上均设置的耳架10，相对应的耳架10之间可通过栓连接，使得试模5和底座9 之间可拆卸安装，方便放置试件6。在试模5的外壁上通过第一铰座7可拆卸安装有呈直角结构的表架2。表架2的端头通过第二铰接座8安装有百分表1。在试件6的上表面放置有侧平板4，侧平板4与百分表1之间设置有顶杆3。

在测试过程中没整个测试器放置于水浴箱11中，通过温度控制器12调节水浴箱11中水温。

钢渣沥青混合料体积膨胀的测试方法步骤如下：

步骤(1)，试件的制备，本发明实施例采用克炼90#沥青、SBS改性沥青，所检指标见表2；集料采用黑山湖生产的碎石、机制砂和酒钢的钢渣，其规格为： 15-20mm钢渣、10-15mm钢渣、5-10mm钢渣、3-5mm碎石以及0-3mm机制砂。其所检指标见表3。设计级配为AC16，并对AC16进行了不同粒径钢渣掺入的设计和采用不同沥青类型分析沥青对钢渣膨胀性的影响，分别是5-15mm钢渣(90# 沥青)、5-20mm钢渣(90#沥青)和5-15mm钢渣(SBS改性沥青)，简记AC16-1、 AC16-2、AC16-3。采用马歇尔设计方法确定最佳沥青用量，最佳油石比分别为4.5％、4.6％和4.5％。马歇尔圆柱体试件的标准直径为101.6mm、高度63.5mm。

表1 90#基质沥青技术指标

表2 SBS改性沥青技术指标

表3集料技术指标

表4 AC-16型沥青混合料级配设计

步骤(2)，试件的安置：首先将成型的马歇尔试模与底座用密封材料进行密封，确保测试过程中水无法从底座9渗入马歇尔试件；然后将整个测试器放入恒温60℃水浴中，使其水浴高度浸过试模高度，读取起始读数L₁。

步骤(3)，试件的养生及膨胀记录：每隔十二个小时对百分表进行读数记录，观察数据测试是否正常，整个测试过程中及时给水浴箱中补水，补水时防止百分比扰动。试件浸水养生72后，记录终读数L₂。

步骤(4)，膨胀性评价：养生结束后，取出试件冷却至室温，观察试件表面有无裂缝或鼓包，然后按式

计算试件的体积膨胀率，其中△v＝πR²×(L₂-L₁)，V为浸泡养生前试件体积，单位cm³。应取4个试件体积膨胀率测定值的算术平均值作为混合料体积膨胀率试验结果，准确至0.1％

为了验证试验方法和评价参数的有效性，本实施例测试了三种不同设计的 AC16级配钢渣沥青混合料的膨胀率，如表5和表6所示，并对比分析不同钢渣掺量下的膨胀性，如表6所示。

表5 AC16-1钢渣沥青混合料体积膨胀率数据

表6三种AC16钢渣沥青混合料体积膨胀率

由表6可知，三种不同钢渣粒径掺入和不同沥青的AC16级配钢渣沥青混合料的体积膨胀率均满足规范《公路沥青路面施工技术规范》JTG F40对钢渣沥青混合料膨胀率的规定，即体积膨胀率不大于1.5％。

由表6对比得出，AC16-2钢渣沥青混合料的体积膨胀性最大，即5-20mm钢渣和90#沥青组成AC16级配，次之为AC16-1，即5-15mm钢渣和90#沥青组成的 AC16，膨胀最小为5-15mm钢渣和SBS改性沥青组成AC16。因此可知，随着钢渣掺入粒径越大及比重越大时，钢渣沥青混合料体积膨胀性越大。同时采用改性沥青的钢渣沥青混合料的体积膨胀较基质沥青的小，表明改性沥青因粘度大，水稳性好，可一定程度抑制钢渣的膨胀性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，所述测试器包括试模，试模内放置有试件，试模可拆卸安装于底座上，其特征在于：所述试模的外壁上安装有表架，通过表架安装有百分表,试模上放置有测平板，侧平板与百分表之间通过顶杆连接。

2.根据权利要求1所述的一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，其特征在于：所述试模通过第一铰座可拆卸安装有表架。

3.根据权利要求1所述的一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，其特征在于：所述表架通过第二铰座可拆卸安装有百分表。

4.根据权利要求1所述的一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，其特征在于：所述测试器放置于水浴箱中，通过水浴箱上的温度控制器控制水浴箱内的温度。

5.根据权利要求4所述的一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，其特征在于：所述水浴箱内水温保持范围为65℃±0.5℃。

6.根据权利要求1所述的一种钢渣沥青混合料体积膨胀测试器，其特征在于：所述试模和底座上均设置有耳架，通过耳架和螺栓配合实现试模和底座的可拆卸安装。

7.一种利用测试器检测钢渣沥青混合料体积膨胀的方法，其特征在于，包括：

S1、将试模处理后放置于测试器中；

S2、将测试器放入恒温水浴箱中养生，记录百分表初读数；

S3、间歇性读取数据；

S4、计算膨胀量。

8.根据权利要求7所述的一种利用测试器检测钢渣沥青混合料体积膨胀的方法，其特征在于：所述S1中，试模密封处理后置于测试器中，并保证测试过程中水无法从底板渗入试模中。

9.根据权利要求7所述的一种利用测试器检测钢渣沥青混合料体积膨胀的方法，其特征在于：所述S4中，膨胀量的计算方式为：

初读数L₁，变化量L₂，单个试件的体积膨胀量为：

△v＝πR²×(L₂-L₁) (1)

式中：π圆周率常数取3.1416；R—试件半径；

体积膨胀率为

式中：C_V—沥青混合料体积膨胀率；V—浸泡养生前试件体积。

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