CN203759005U - 一种沥青路面延深度方向老化程度的试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，包括箱体，箱体为密闭的箱体，箱体内下部设置有用于安装试件的夹具，夹具可拆卸地与箱体连接；夹具上方的箱体的左侧壁上靠近夹具的一端开设有排气窗，排气窗上方安装有温度传感器；箱体的右侧壁上安装有与排气窗同高度的风机，风机上方安装有喷头，在右侧壁靠近箱体顶面的一端开设有进气孔；箱体内部顶面上安装有紫外线灯管，箱体外部顶面上设置有气压表；在箱体前侧壁的中上部位置开设有观察窗，箱体后侧壁的中部位置安装有加热器。本实验结构简单，操作方便，且很好的模拟了沥青路面面层在实际状况中的老化进程，从而为沥青路面性能设计与改进提供参考资料。

Description

一种沥青路面延深度方向老化程度的试验装置

技术领域

本实用新型属于道路沥青路面材料性能评价试验设备技术领域，具体涉及一种沥青混合料老化性能测试装置。

背景技术

众所周知，沥青结合料自身的耐老化性能是影响沥青路面使用质量和寿命的主要因素。但仅仅通过沥青自身的老化性能来评价沥青路面的耐久性是远远不够的。因为在沥青路面中，沥青是以薄膜的形式存在的，且沥青和矿料的相互作用及混合料的结构对沥青混合料的老化均有影响。所以，通过对沥青混合料试件而不是单纯的沥青试样进行老化的试验方法，使得室内试验对路面老化的模拟更加可靠。

然而，以沥青混合料试件作为老化试验对象，模拟沥青路面中的长期老化过程，同样存在问题。因为，各种因素对实际状况下沥青路面老化的影响是延深度的方向由表及里向下渗透的，所以随着深度的增加老化程度的总趋势是逐渐减弱的，且自上而下的垂直差异明显，这样同时造成了路面面层不同深度处的模量的不同，即造成了沥青路面面层具有了梯度模量。Boonchai研究表明，具有梯度模量面层的路面结构的力学特性与常模量面层路面的力学特性不同，梯度模量引起较大的表面拉应力,更容易导致路面表面开裂。但是，在室内试验环境下以混合料试件为试验对象模拟长期老化过程时，各种因素对于沥青混合料试件的影响，是从试件各个表面逐渐向内渗透的。显然， 这与沥青路面实际状况中的老化的方向和进程是不同的，其老化程度由各个表面向内部逐渐减弱的试验结果与实际路面的状况也是不同的。这种方向和进程的差异可能造成试验与实际的偏离，从而使试验结果对设计者的决策造成不良影响。

现在对沥青混合料试件的老化试验方法如对松散沥青混合料的旋转薄膜烘箱试验（RTFO）以及对沥青混合料试验的压力老化试验（PAV）等，都没有考虑这种老化深度与老化程度之间存在联系，忽略了老化进程不同对老化结果的可能会产生影响。所以，用老化试件进行力学分析就与实际路面状况的受力相差很大，而如果通过对试件进行沥青提取，以沥青为研究试验对象进行相关老化性能的试验，其试验结果是整个试件不同部位不同老化程度的平均状况，可能对老化程度与相应性能的分析不够准确。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，将深度、老化程度与性能准确联系起来，能更加准确地模拟沥青路面面层在实际情况下的老化进程，为沥青路面性能设计与改进提供更具参考价值的信息。

为了实现上述任务，本实用新型采用以下技术方案：

一种沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，包括箱体，箱体为密闭的箱体，箱体内下部设置有用于安装试件的夹具，夹具可拆卸地与箱体连接；夹具上方的箱体的左侧壁上靠近夹具的一端开设有排气窗，排气窗上方安装有温度传感器；箱体的右侧壁上安装有与排气 窗同高度的风机，风机上方安装有喷头，在右侧壁靠近箱体顶面的一端开设有进气孔；箱体内部顶面上安装有紫外线灯管，箱体外部顶面上设置有气压表；在箱体前侧壁的中上部位置开设有观察窗，箱体后侧壁的中部位置安装有加热器。

进一步地，所述的夹具包括左夹具和右夹具，左夹具和右夹具的结构相同，均包括底板和固定在底板上的、横截面为凹型的夹板，夹板上开设有螺丝孔。

进一步地，所述的夹具和箱体内侧壁之间设置有保温隔层。

进一步地，所述的观察窗上安装有双层玻璃。

进一步地，所述的进气孔通过管道与一个气泵连接。

进一步地，所述的温度传感器和加热器共同连接至一个温度控制器。

进一步地，所述的箱体采用不透光的隔热材料制成。

本实用新型可以为沥青混合料试件长期老化试验提供热、氧、紫外线以及水的环境箱下部，设置轮碾法成型的沥青混合料全厚车辙板试件，作为老化试验对象。车辙板试件通过左右两个隔温的不透明的夹具包裹，使得试件仅仅上顶面直接暴露在环境箱的老化环境中，与路面实际情况相符。通过对老化试件的老化分析与力学分析，帮助使用者通过室内试验把握所设计沥青路面延深度方向的老化规律与性能演化规律，从而为沥青路面性能设计与改进提供参考。

附图说明

图1本试验中所用装置的示意图；

图2本试验中夹具横剖图；

图3为左夹具的结构示意图；

图中标号代表：1-箱体，2-紫外线灯管，3-观察窗，4-加热器，5-气压表，6-进气孔，7-气泵，8-喷头，9-风机，10-温度传感器，11-试件，12-保温隔层，13-夹具，131-夹板，132-底板，133-螺丝孔，14-排气窗，15-温度控制器；

具体实施方式

与传统的试验装置不同，本实用新型的设计思路是，不同于以往老化试验中的混合料试件，本试验采用全厚度车辙板试件，且利用左右夹具的包裹，仅仅使试件的上表面直接暴露在老化环境中，而这与路面的实际状态是相符的，从而使试验结果更加准确。

遵从上述技术方案，如图1、图2所示，一种沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，包括箱体1，箱体1为密闭的箱体1，为试验提供一个密闭的环境。本实施例中采用矩形箱体，为了便于叙述，图1中箱体1左边的侧壁为左侧壁，右侧壁与左侧壁平行相对，前侧壁和后侧壁分别与左侧壁和右侧壁相邻。

箱体1内下部设置有用于安装试件11的夹具13，夹具13可拆卸地与箱体1连接。夹具13包括左夹具和右夹具，左夹具和右夹具的结构相同，均包括底板132和固定在底板132上的、横截面为凹型的夹板131，本实施例中，两个夹具13拼合后，为矩形体结构，能将试验所用的试件11紧紧固定。夹具13上夹板131的高度应略小于，或等于试件11的高度。夹板131上开设有螺丝孔133，而在箱体1 内部底面上开设有与螺丝孔133配合的固定孔，通过螺丝将夹具13固定在箱体1中。箱体1采用不透光的隔热材料制成，减小外部环境对箱体1内部的影响。

夹具13上方的箱体1的左侧壁上靠近夹具13的一端开设有排气窗14，排气窗14上方安装有温度传感器10；箱体1的右侧壁上安装有与排气窗14同高度的风机9，风机9上方安装有喷头8，在右侧壁靠近箱体1顶面的一端开设有进气孔6；箱体1内部顶面上安装有紫外线灯管2，箱体1外部顶面上设置有气压表5；在箱体1前侧壁的中上部位置开设有观察窗3，箱体1后侧壁的中部位置安装有加热器4。加热器4和观察窗3均位于夹具13的上方。

排气窗14可打开，也可以关闭，其位于箱体1左侧壁靠近夹具13顶部的位置；进气孔6位于箱体1右侧壁上方位置，这样在换气时，通过排气窗14和进气孔6的配合，可以彻底更换箱体1中的空气。

在右侧壁上与排气窗14同一高度的位置安装有风机9，风机9可模拟自然环境下的风力条件，直接作用在试件11的表面。

气压表5安装在箱体1顶面上，从气压表5中可以读出箱体1内的实时气压，并可通过调整与进气孔6连接的气泵7，控制箱体1内的气压。根据试验要求，对箱体1内的气压调整，本试验中要求箱内气压为2.1MPa。

温度传感器10和加热器4共同连接至一个温度控制器15。温度传感器10监测箱体1内部温度，可实时读取出来，并可同时传递给 温度控制器15，而温度控制器15可根据设置的温度阈值，自动对加热器4进行调节，控制箱体1内的温度保持在85±1℃。加热器4位于箱体1的后侧壁上的中部位置，与温度传感器10相距一定的距离，以使温度传感器10采集到的温度信息更能真实反映箱体1内部的情况。

箱体1内部顶面上的紫外线灯管2为箱体1提供一定强度的紫外线，另外，箱体1还能通过右侧壁上的喷头8适时地给试件11喷水。

观察窗3为开设在箱体1前侧壁的中上部位置的一个矩形窗口，观察窗3上设置有双层玻璃，能实时观察箱内情况，并能起到隔温作用。在夹具13和箱体1内壁之间设置有保温隔层12，起到隔热作用，使箱体1内试件11的所处的环境相对独立，更加准确地模拟试件11在真实状况下的老化过程。

本实用新型中，试验中使用的试件11是以轮碾法成型的全厚度车辙板试件，尺寸为300mm*300mm*200mm。试件11由三层组成，自上而下依次是：上面层，厚度5cm，采用DAC-13；中面层，厚度7cm，采用DAC-20；下面层，厚度8cm，采用DAC-25。

利用本装置进行沥青路面延深度方向老化程度的试验过程如下：

1.将试件11顶面朝下放在实验桌上，把左夹具和右夹具也顶部在下扣在实验桌上；

2.用两个夹具13把试件11夹住，利用螺丝把夹具13通过螺丝孔133和固定孔的配合，固定到环境箱的底部。

3.放置好夹具13和试件11后，在夹具13和箱体1内壁之间填 充保温隔层12，设置好工作参数，使环境箱工作起来，对试件11进行老化。

试验结束后，取出试件11，从试件11顶面起，分层切割，每层1cm的厚度，切下8层；然后，采用阿布森法分别进行混合料中老化沥青的提取，并对提取的沥青试样进行相应指标的试验，获得各层老化沥青的针入度、粘度、延度、劲度等指标；以回收沥青在试件11的取样层位为横坐标，测试得到的各项指标为纵坐标，绘制结构层深度与沥青性能的柱形图，可以分析沥青路面延深度方向的老化状况。另外，利用所得试验数据，通过有限元法，可以分析由于老化引起的模量梯度对沥青路面的力学特性的影响。

对相同结构的全厚度车辙板试件进行不同老化时间的老化试验，以上述方法对试验结果进行分析，又可以得到设计的沥青路面在不同使用年限时的老化状况以及演化趋势，从而为沥青路面性能设计与改进提供参考。

Claims (7)

1.一种沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，包括箱体（1），其特征在于，箱体（1）为密闭的矩形箱体，箱体（1）内下部设置有用于安装试件（11）的夹具（13），夹具（13）可拆卸地与箱体（1）连接；夹具（13）上方的箱体（1）的左侧壁上靠近夹具（13）的一端开设有排气窗（14），排气窗（14）上方安装有温度传感器（10）；箱体（1）的右侧壁上安装有与排气窗（14）同高度的风机（9），风机（9）上方安装有喷头（8），在右侧壁靠近箱体（1）顶面的一端开设有进气孔（6）；箱体（1）内部顶面上安装有紫外线灯管（2），箱体（1）外部顶面上设置有气压表（5）；在箱体（1）前侧壁的中上部位置开设有观察窗（3），箱体（1）后侧壁的中部位置安装有加热器（4）。

2.如权利要求1所述的沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，其特征在于，所述的夹具（13）包括左夹具和右夹具，左夹具和右夹具的结构相同，均包括底板（132）和固定在底板（132）上的、横截面为凹型的夹板（131），夹板（131）上开设有螺丝孔（133）。

3.如权利要求1所述的沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，其特征在于，所述的夹具（13）和箱体（1）内侧壁之间设置有保温隔层（12）。

4.如权利要求1所述的沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，其特征在于，所述的观察窗（3）上安装有双层玻璃。

5.如权利要求1所述的沥青路面延深度方向老化程度的试验装 置，其特征在于，所述的进气孔（6）通过管道与一个气泵（7）连接。

6.如权利要求1所述的沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，其特征在于，所述的温度传感器（10）和加热器（4）共同连接至一个温度控制器（15）。

7.如权利要求1所述的沥青路面延深度方向老化程度的试验装置，其特征在于，所述的箱体（1）采用不透光的隔热材料制成。