瀝青混合料氣壓型滲透儀以及滲透性能測試方法

2023-06-16 09:16:31

專利名稱：瀝青混合料氣壓型滲透儀以及滲透性能測試方法
技術領域：
本發明涉及一種基於空氣為介質的浙青路面滲透儀以及滲透性能測試方法。
背景技術：
浙青混合料的滲水性大小對浙青路面的耐久性有重要影響，由於浙青路面滲水而導致路面的早期破壞相當嚴重。當浙青路面積水時，水通過浙青混合料的聯通空隙率進入浙青混合料內部，在外部車輛荷載作用下，浙青膜逐漸從集料表面剝離，造成浙青路面鬆散、剝落、坑槽等一些列損害現象，甚至當水從浙青混合料下滲到基層導致基層承載能力下降而引發的破壞在早期破壞中佔有相當大的比例。目前國際上較為常用的是採用降水頭滲水係數測定儀來測定浙青混合料的滲水係數。我國現行《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》JTJ 052-2000規定採用降水頭滲水係數測定儀測定碾壓成型的浙青混合料試件的滲水係數，以檢驗浙青混合料的配合比設計。浙青混合料試件的滲水係數按式(I)計算，計算時以水面，IOOml下降至500ml所需的時間為標準，若滲水時間過長亦可採用3分種通過的水量計算
r V2-V1Cw =-X 60
t2 —(I)式中CW_浙青混合料試件的滲水係數，ml/min ;Vl-第一次讀數時的水量(通常為100ml)，ml ；V2-第二次讀數時的水量(通常為500ml)，ml ；11-第一次讀數時的時間，秒；t2_第二次讀數時的時間，秒。國內傳統浙青路面滲水儀實採用降水頭原理，在底座與路面密封的前提下，密封底座內的水在上部水壓作用下滲進浙青路面的空隙中，以測得浙青路面的滲透係數。不難發現，國內傳統浙青路面滲水儀存在以下不足I、需水量大，耗時長I、需水量大，耗時長傳統滲水儀需要大量的水來進行滲透係數試驗，對於野外現場的檢測試驗，攜帶大量水試驗很不方便；另外滲水試驗耗時較長，耗費人工精力較大，試驗效率很低。2、水難以滲入較小孔徑空隙由滲水儀的原理可知，密封底座內的水靠上部水壓作用下滲透進入浙青路面的空隙，因為水表面張力的存在，水在不同溫度下表面張力在變化，當水表面張力向上的分力大小等於水壓力大小時，上下受力達到平衡狀態，水便不會繼續往下滲透。為進一步分析水在細小空隙內部的受力情況，將浙青混合料內部的空隙形狀理想化為圓柱形，其周壁由包裹集料的浙青組成。通常在行駛車輛的輪胎作用下，路表水會對浙青路面產生較大水壓力(可高達42KPa)，這一壓力遠大於傳統滲水儀所產生的水壓力，在動水壓力作用下，水對浙青混合料的滲透作用增強。因此對於那些密實型浙青混合料來說，用傳統滲水儀測得的滲水係數與浙青路面實際工況之間存在較大差異。3、試驗再現性差《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(JTJ052-2000)指出，在正常情況下，水應該從試件的反面及四周滲出，如果底座與試件密封不好，水從底座與密封材料間滲出，即試驗失敗，則應另行採用其他乾燥的試件重新進行試驗。事實上，當發現密封失敗時，已有相當一部分水滲透進入浙青混合料試件內部，如果在該試件上繼續做滲水試驗，原本在浙青混合料內部的水勢必會影響第二次滲水試驗時水在混合料內部的滲流情況，導致試驗結果不準確，即試驗的再現性較差。如此一來為得到平行試驗數據，有可能不得不重新成型試件，導致試驗量增加，工作周期增長。由於目前使用的路面滲透儀存在較多不足，用傳統滲水儀測得的滲水係數與浙青路面實際工況之間存在較大差異，因此設計開新型浙青路面滲透儀已經迫在眉急，設計開發一種快速、方便、再現性好、可攜式的浙青路面滲透儀，以能更好地評價浙青混合料的滲透性。

發明內容
本發明所要解決的技術問題在於克服上述浙青混合料滲水儀測試結果偏差大、耗時長、再現性差的缺陷，提供一種試驗時間短、實驗效率高、節約水資源的浙青混合料氣壓型滲透儀。本發明所要解決的技術問題在於為浙青混合料氣壓型滲透儀提供一種試驗再現性好、試件利用率高、試驗量小、試驗周期短的滲透性能測試方法。本發明解決上述技術問題的技術方案是它包括控制器以及儲氣囊，儲氣囊的進氣端通過安裝在導管上的電磁進氣閥與充氣裝置相聯通、出氣端通過安裝在導管上的電磁出氣閥與密封蓋相聯通，電磁進氣閥和電磁出氣閥通過導線與控制器相連，儲氣囊的側壁上設置有通過導線與控制器相連的壓力傳感器，還包括通過導線與控制器相連的計時裝置。本發明密封蓋的邊沿上設置有配重塊。本發明的密封蓋的豎截面為圓弧線形。使用上述浙青混合料滲透性能測試方法，它包括以下步驟I、開啟控制器的電源開關，設定儲氣囊的壓力上限值和壓力下限值。2、由控制器控制儲氣囊的電磁進氣閥打開，開始對儲氣囊進行充氣，並通過壓力傳感器實時將壓力信號傳送給控制器，由控制器將接收的壓力信號轉換為數位訊號並與其設定的壓力上限值進行比較，如果檢測值小於設定壓力上限值時，保持充氣，直至儲氣囊內氣壓達到步驟I設定的壓力上限值。3、由控制器控制儲氣囊的電磁進氣閥關閉，電磁出氣閥6打開，將儲氣囊與設置在浙青混合料測試臺上且同試件密封聯接的密封蓋相聯通，並開始計時。4、儲氣囊內的氣壓下降至壓力下限值時，關閉儲氣囊的電磁出氣閥並停止計時。5、記錄時間差值。
在本發明的步驟5之後還包括至少重複步驟I至步驟5兩次，計算N個時間差的平均值，N彡2。在本發明的步驟3中的計時是通過控制器控制計時裝置自動計時。本發明的浙青混合料氣壓型滲透儀以及滲透性能測試方法，其主要具有以下優I、本發明是以空氣為介質，利用導管將一定體積的儲氣囊與充氣裝置和密封蓋相連通，將密封蓋與浙青路面密封，利用控制器控制儲氣囊的進、出氣閥門，使壓縮空氣穿過與密封蓋相聯的浙青混合料試件，於此同時壓力傳感器將壓力信號傳給控制器，並由控制器將壓力信號轉換為時間信號，最後由計時裝置顯示氣囊從一固定氣壓下降到另一固定氣壓所用的時間，從而測出試件的滲透性能，其試驗時間大幅縮短，實驗效率得到明顯提高， 試驗過程不需要大量的水，節約水資源。2、本發明利用空氣為介質能夠很好地區分浙青混合料的滲透性大小，尤其對於滲透性較小的浙青混合料，本發明可以很好地區分不同類型浙青混合料滲透性能的優劣。3、本發明的試驗再現性好，其可以在同一試驗地點進行多次重複試驗，試驗再現性好；當出現一次密封性不好時，可以進行二次密封，而不用廢棄試件，試驗量小，工作周期短。


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I是本發明實施例I的結構示意圖。
2是本發明與現有技術的滲透試驗結果回歸分析圖。 3是級配優化前後傳統滲水試驗滲透係數對比圖。
4是級配優化前後本發明的滲透時間對比圖。
5是滲透時間與孔隙率回歸情況。
6是滲透時間與密度回歸情況。
7是不同級配類浙青混合料的滲透時間對比圖。
8是AC-20不同油石比下的滲透時間對比圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明進一步詳細說明，但本發明不限於這些實施例。實施例I參見圖I，本發明的浙青混合料氣壓型滲透儀是由充氣裝置I、電磁進氣閥2、壓力傳感器3、控制器4、計時裝置5、電磁出氣閥6、導管7、配重塊8、密封蓋9、儲氣囊10聯接構成。在儲氣囊10的進氣端設置有電磁進氣閥2，儲氣囊10通過導管7與充氣裝置I相聯通，本實施例的充氣裝置I選用空壓機來實現對空氣壓縮並輸出到儲氣囊10。在儲氣囊 10的出氣端設置有電磁出氣閥6，並且通過導管7與密封蓋9的頂部相聯通，密封蓋9的豎截面是弧線形，整體呈球冠形狀，將密封蓋9設置在浙青混合料試件上，使得密封蓋9與浙青混合料試件之間形成密閉空腔。為了保證更好地密封效果，在安裝密封蓋9時應朝某一方向旋轉10°，再在密封蓋9上加上配重塊8，以防壓縮空氣從密封蓋9與浙青混合料試件之間的縫隙中洩露。在儲氣囊10的側壁上還設置有壓力傳感器3，壓力傳感器3、電磁進氣閥2以及電磁出氣閥6分別通過導線與控制器4相連。本實施例中在控制器4上還通過導線連接有計時裝置5，用於接收控制器4輸出的計時信號。本發明的浙青混合料氣壓型滲透儀是以空氣為介質，採用導管7將一定體積的儲氣囊10的進、出氣端分別與空壓機I和密封蓋9相聯通，將密封蓋9與浙青路面密封，利用控制器4打開電磁進氣閥2，通過空壓機產生壓縮空氣並將其輸送到儲氣囊10中，同時壓力傳感器3將壓力信號輸送給控制器4，並由控制器4將壓力信號轉換為數位訊號，並將檢測值與設定值進行比較，若檢測值小於設定的壓力上限值，則儲氣囊10的電磁進氣閥2保持進氣，直至檢測值等於設定的壓力上限值，則由控制器4控制關閉電磁進氣閥2，使得儲氣囊10達到恆定的壓力上限值，然後由控制器4控制電磁出氣閥6打開，壓縮空氣從儲氣囊 10通過導管7進入密封蓋9，使壓縮空氣穿過與密封蓋9聯接的浙青混合料試件，進入浙青混合料試件的孔隙中，同時控制器4也給計時裝置5發送信號，使得計時裝置5開始計時， 儲氣囊10內的氣壓開始下降，直至儲氣囊10內的氣壓達到設定的壓力下限值時，控制器4 給計時裝置5發送停止計時的信號，計時裝置停止計時並將儲氣囊10從壓力上限值下降到壓力下限值所用的時間顯示出來。該時間越短，則說明浙青路面越容易被滲透，其滲透性越大；相反，如果該時間越長，則說明浙青路面越不容易被滲透，其滲透性越小。本發明的浙青混合料滲透性能測試方法，具體步驟如下步驟I :打開控制器4的電源開關，設置相關試驗參數，主要是在控制器4中設定儲氣囊10的空氣壓力上限值和下限值。步驟2 :接通空壓機的電源，空壓機開始給儲氣囊10充氣，並由壓力傳感器3將實時檢測的壓力信號傳送給控制器4，此時電磁出氣閥6處於關閉狀態而電磁進氣閥2處於開啟狀態，空壓機I 一直給儲氣囊10充氣，同時通過壓力傳感器將儲氣囊10的氣壓值實時反饋到控制器4中，由控制器4對檢測值和預先設定的壓力上限值進行比較，直到儲氣囊10 內的壓力達到步驟I中設定的氣壓上限值，控制器4自動將電磁進氣閥2關閉，儲氣囊10 處於固定壓力狀態。步驟3 由控制器4控制電磁進氣閥2關閉、電磁出氣閥6打開狀態，儲氣囊10通過導管7開始向密封蓋9充入壓縮空氣，並使空氣穿入與密封蓋9相聯的浙青混合料試件中，開始計時，其精度控制為O. 01秒，儲氣囊10內的壓力隨著時間增加逐漸減小。步驟4 :當儲氣囊10內的壓力達到步驟I設定的壓力下限值時，電磁出氣閥6自動關閉，停止計時，並計算出將所用時間差通過其顯示屏顯示出來；步驟5 :記錄計時裝置5時間差值。步驟6 :重複步驟I至步驟5，對同一試件進行3次重複試驗，並記錄結果，以平均值作為試件的最終試驗結果。本發明的上述步驟I至步驟6中，若在3次重複試驗時發現結果之間相差較大， 且顯示時間結果越來越小，則表明密封蓋9與浙青混合料試件之間的密封效果可能已經破壞，出現洩漏，此時應重新進行密封，重新進行試驗。實施例2本實施例中的浙青混合料氣壓型滲透儀是由充氣裝置I、電磁進氣閥2、壓力傳感器3、控制器4、計時裝置5、電磁出氣閥6、導管7、配重塊8、密封蓋9以及儲氣囊10聯接構成。本實施例的計時裝置5採用秒表，由人工控制。其他零部件以及零部件的聯接關係與實施例I相同。本實施例工作原理以及浙青混合料滲透性能測試方法與實施例I相同。為了驗證本發明的有益效果，發明人採用了本發明實施例I製備的浙青混合料氣壓型滲透儀以及浙青混合料滲透性能測試方法與現有技術中的滲水檢測方法進行了對比試驗，各種試驗情況如下I、試驗方法《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》JTGE20-2000根據T 0703-1993浙青混合料時間製作方法(輪碾法)製作試驗試件，再根據T 0971-2008浙青路面滲水係數測試方法及本儀器測定方法分別對同組試件進行試驗。試驗結果參見表I和表2。表I國內傳統滲水試驗結果
權利要求
1.一種浙青混合料氣壓型滲透儀，其特徵在於它包括控制器(4)以及儲氣囊(10)，儲氣囊(10)的進氣端通過安裝在導管上的電磁進氣閥(2)與充氣裝置(I)相聯通、出氣端通過安裝在導管上的電磁出氣閥(6)與密封蓋(9)相聯通，電磁進氣閥⑵和電磁出氣閥(6) 通過導線與控制器相連，儲氣囊(10)的側壁上設置有通過導線與控制器(4)相連的壓力傳感器(3)，還包括有計時裝置(5)。
2.根據權利要求I所述的浙青混合料氣壓型滲透儀，其特徵在於所述密封蓋(9)的邊沿上設置有配重塊(8)。
3.根據權利要求I或2所述的浙青混合料氣壓型滲透儀，其特徵在於所述密封蓋(9) 的豎截面為圓弧線形。
4.一種使用權利要求I浙青混合料氣壓型滲透儀浙青混合料滲透性能測試方法，包括以下步驟1)開啟控制器⑷的電源開關，設定儲氣囊(10)的壓力上限值和壓力下限值；2)由控制器(4)控制儲氣囊(10的電磁進氣閥(2)打開，開始對儲氣囊(10)進行充氣，並通過壓力傳感器(3)實時將壓力信號傳送給控制器(4)，由控制器(4)將接收的壓力信號轉換為數位訊號並與其設定的壓力上限值進行比較，如果檢測值小於設定壓力上限值時，保持充氣，直至儲氣囊(10)內氣壓達到步驟I)設定的壓力上限值；3)由控制器4控制儲氣囊(10)的電磁進氣閥⑵關閉，電磁出氣閥(6)打開，將儲氣囊(10)與設置在浙青混合料測試臺上且同試件密封聯接的密封蓋(9)相聯通，並開始計時；4)儲氣囊(10)內的氣壓下降至壓力下限值時，關閉儲氣囊(10)的電磁出氣閥(6)並停止計時；5)記錄時間差值。
5.根據權利要求4所述的浙青混合料滲透性能測試方法，其特徵在於在步驟5)之後還包括至少重複步驟I)至步驟5)2次，計算重複時間差的平均值。
6.根據權利要求4或5所述的浙青混合料滲透性能測試方法，其特徵在於所述步驟 3)中的計時是通過控制器(4)控制計時裝置(5)自動計時。
全文摘要
一種瀝青混合料氣壓型滲透儀，它包括控制器儲氣囊，儲氣囊的進氣端通過安裝在導管上的電磁進氣閥與充氣裝置相聯通、出氣端通過安裝在導管上的電磁出氣閥與密封蓋相聯通，電磁進氣閥和電磁出氣閥通過導線與控制器相連，儲氣囊的側壁上設置有通過導線與控制器相連的壓力傳感器，還包括有計時裝置以及設置在密封蓋的邊沿上的配重塊。本發明以空氣為介質，控制器控制儲氣囊的進、出氣閥門，使壓縮空氣穿過與密封蓋相聯的瀝青混合料試件，壓力傳感器將壓力信號傳給控制器，由控制器將壓力信號轉換為時間信號，由計時裝置顯示氣囊從一固定氣壓下降到另一固定氣壓所用的時間，測出試件的滲透性能，試驗時間大幅縮短，效率高，節約了水資源。
文檔編號G01N15/08GK102590062SQ20121001998
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月21日 優先權日2012年1月21日
發明者蘇東蘭, 蔣錦毅, 郝培文 申請人:長安大學