瀝青混合料抗剝落性能測試裝置及評價方法
2023-05-04 02:24:11
專利名稱：瀝青混合料抗剝落性能測試裝置及評價方法
技術領域：
本發明涉及一種浙青類材料物理力學性能的測試裝置及評價方法，尤其涉及一種浙青類材料抗剝落能力的測試裝置及評價方法。
背景技術：
汽車在浙青路面上行駛時除對路面產生豎向荷載作用外，還會產生水平方向的作用力。路表的浙青混合料在這個水平方向作用力的作用下會產生浙青膠漿的磨蝕、骨料的剝落，影響浙青路面表面的粗糙度、平整度，進而影響行車安全和浙青路面耐久性。當浙青結合料的粘結性能較差、或骨料周圍的浙青結合料少(如大孔隙的透水性浙青混合料、或施工離析弓I起粗集料相對較多的區域)、或浙青結合料在日照和雨水的作用下老化後，路表面浙青混凝土的抗剝落能力會進一步降低。
因此，為便於在設計浙青混合料時從抗剝落的角度對浙青結合料的選用、級配的 優化予以指導，很有必要開發一套試驗設備來測試、評價浙青混合料的抗剝落性能。目前，國內外尚未見類似用於測試浙青混合料剝落性能的相關設備及評價方法。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種結構簡單、組裝方便、成本低、且使用效果好的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，還提供一種操作簡單易行、評價結果直觀、準確、可靠的評價浙青混合料抗剝落性能的方法。為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為一種浙青混合料抗剝落性能測試裝置，所述測試裝置包括底座平臺、立柱、可升降平臺和鋼絲刷，立柱設於底座平臺上，可升降平臺安裝於立柱上，所述可升降平臺上裝設有電機及與電機相連的減速器，減速器通過聯軸器與位於可升降平臺下方的鋼絲刷相連，鋼絲刷上密布的鋼絲正對底座平臺上設置的試件置放槽。上述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，所述可升降平臺上優選安裝有可記錄鋼絲刷與待測試件表面刮擦時間的計時器。上述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，所述底座平臺上優選安裝有包覆所述鋼絲刷和所述試件置放槽的溫控箱，所述溫控箱上裝設有溫控器。通過設定不同的試驗溫度來研究浙青混合料的抗剝落性能隨溫度的變化規律。上述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，所述鋼絲刷的連接柄上優選套設有環形配重塊。通過配置不同重量的環形配重塊來模擬不同載重量的汽車輪胎對路表的磨蝕和剝尚作用。上述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，所述鋼絲刷的底座優選為圓形，該圓形的底座上布設有鋼絲，鋼絲沿底座中心向底座周圍呈發散型圓圈布置。本發明的上述測試裝置中，通過電機帶動鋼絲刷對試件表面的旋轉刮擦來模擬輪胎對路表浙青膠漿的磨蝕和對骨料顆粒的剝離作用。
汽車在浙青路面上行駛時，輪胎除對路表有豎向壓力外，還會對路表產生水平方向的作用力，該水平力的大小與汽車的載重量成正比。正是由於該水平力的作用，輪胎對路表的浙青混凝土會產生磨損、剝離作用，弓I起浙青混合料的磨蝕、剝落和掉粒等破壞。本發明的鋼絲刷在試件表面旋轉時，鋼絲對試件表面產生的作用力與輪胎對路表的作用相仿，既有豎向壓力，還有水平摩擦力，可以很好地模擬不同載重量的汽車輪胎對路表的磨蝕、剝離作用。此外，本發明之所以選用鋼絲刷而不是採用類似鋼片、鋼塊或刀片等形式，這是因為實際的路表從細觀角度看是具有凹凸不平的紋理構造，且輪胎表面也具有凹凸的花紋，所以輪胎與路表的接觸並不是連續的，而是間斷的多點接觸；而且當採用整體式的鋼片(鋼塊或刀片)時，旋轉後的鋼片對試件產生的作用將是對試件整體式的切削，試驗結果反映的主要是骨料的抗剪強度，骨料的硬度越大、抗剪強度越高，抗切削的能力越強，這樣並不能很好地體現出浙青結合料對骨料的粘結作用。據此，我們經過反覆的試驗、設計和不斷修改技術方案，最終確定採用鋼絲刷的方案，這不僅結構簡單，易於實 現，而且能夠更好地、客觀真實地模擬輪胎荷載對浙青混合料的作用，使測試結果更加準確、可靠。作為一個總的技術構思，本發明還提供一種利用上述測試裝置測試評價浙青混合料抗剝落性能的方法，包括以下步驟( I)先將待測試的浙青混合料試件進行乾燥至恆重，稱其質量記為IV然後將乾燥後的試件置於所述測試裝置的試件置放槽中，並通過限位條將待測的試件固定；(2)開啟溫控器使溫控箱內的溫度達到設定的試驗溫度，繼續恆溫加熱，使試件內部溫度達到試驗溫度；(3)將鋼絲刷放在試件表面，根據需要選取環形配重塊，並套裝在所述鋼絲刷的連接柄上；(4)降低所述可升降平臺的高度，使所述聯軸器將減速器與鋼絲刷的連接柄連接起來；(5)啟動電機，通過減速器、聯軸器帶動鋼絲刷在試件表面旋轉，並開始計時；(6)經過設定的時間t後關閉電機，提升所述可升降平臺的高度，取出試件後清除掉試件表面的鬆散顆粒,稱其質量記Sm1 ；(7)根據單位面積剝落率公式E = 計算待測試件的單位面積剝落率R，其中R-浙青混合料單位面積剝落率，單位kg/m2 ；m0——試件的初始質量，單位kg ；In1——測試完成後試件的質量,單位kg ；S—鋼絲刷與試件的接觸面積，單位m2 ；R越大，則判斷待測試件的抗剝落能力越差，反之，R越小，則判斷待測試件的抗剝落能力越強。上述方法的步驟(2)中，通過溫控器和溫控箱將測試過程的環境溫度控制為T，便可有效測定待測試件在不同溫度T下的抗剝落能力。上述方法的步驟(3)中，通過在所述鋼絲刷的連接柄上套設不同重量的環形配重塊，將測試過程的不同豎向荷載控制為G，便可有效測定待測試件在荷載G下的抗剝落能力。
與現有技術相比，本發明的優點在於本發明首先提出了一種結構簡單、組裝方便、成本低、且使用效果好的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，該測試裝置的適用範圍非常廣泛，可以對不同溫度環境、不同荷載條件及不同材料的待測試件進行測試，且測試結果的準確度高。另外，本發明還提供了一整套測試裝置進行測試的具體方法，並首次提出了材料單位面積剝落率的評價指標，本發明的評價方法不僅操作簡單易行，而且可以模擬不同環境及條件下的剝離作用，經過我們的反覆試驗後發現，本發明的評價方法直觀、準確、可靠，可以有效應用於實踐以及早對浙青混合料的抗剝落能力進行評價，這對浙青路面原材料的選擇、配合比的優化等都具有很好的指導意義。
圖I為本發明實施例中測試裝置的結構示意圖。圖2為本發明實施例中待測試件的俯視圖。圖3為本發明實施例中鋼絲刷的仰視圖。 圖4為本發明實施例中不同級配和不同動力粘度(60°C)改性浙青的混合料的單位面積剝落率測試評價結果。圖例說明I.立柱；2.計時器；3.減速器；4.電機；5.可升降平臺；6.底座平臺；7.待測試件；8.鋼絲刷；81.底座；82.連接柄；83.鋼絲；9.聯軸器；10.溫控箱；11.溫控器；12.環形配重塊；13.試件置放槽。
具體實施例方式以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。實施例—種如圖I所示本發明的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，該測試裝置包括底座平臺6、立柱I和可升降平臺5，立柱I連接於底座平臺6上，可升降平臺5安裝於立柱I上，可升降平臺5上裝設有與電機4相連的減速器3，減速器3通過聯軸器9與位於可升降平臺5下方的鋼絲刷8相連，鋼絲刷8上密布的鋼絲83正對底座平臺6上設置的試件置放槽13。本實施例的測試裝置中，可升降平臺5上安裝有可記錄鋼絲刷8與待測試件7表面刮擦時間的計時器2。底座平臺6上則安裝有包覆鋼絲刷8和試件置放槽13的溫控箱10，溫控箱10上裝設有溫控器11。鋼絲刷8的連接柄82上套設有環形配重塊12。本實施例的測試裝置中，鋼絲刷8的底座81為圓形，該圓形的底座81上布設有鋼絲83，鋼絲83沿底座81中心向底座81周圍呈發散型圓圈布置(參見圖3)。通過電機4帶動鋼絲刷8對待測試件7表面的旋轉刮擦來模擬輪胎對路表浙青膠漿的磨蝕和對骨料顆粒的剝離作用。利用上述本實施例的測試裝置測試評價浙青混合料抗剝落性能的方法，具體包括以下步驟(I)採用車轍板成型機成型不同浙青混合料的30cmX30cmX5cm的車轍板試件，然後採用切割機將每塊車轍板試件切成尺寸為15cmX 15cmX5cm的待測試件7(參見圖2);
(2)先將該浙青混合料的待測試件7進行乾燥至恆重，稱其質量記為Hitl，然後將乾燥後的待測試件7置於測試裝置的試件置放槽13中，並通過限位條將待測試件7固定；(3)開啟溫控器11，通過溫控器11和溫控箱10將測試過程的環境溫度控制為T ；(4)將鋼絲刷8放在待測試件7表面，並在鋼絲刷8的連接柄上套設相應質量G的環形配重塊12 ；(5)鬆開可升降平臺5的固定螺絲，降低可升降平臺5的高度，使其下方的聯軸器9能將減速器3的主軸與鋼絲刷8的連接柄82連接起來；旋緊聯軸器9，並固定升降平臺5的固定螺絲；(6)待溫控箱內溫度達到設定的試驗溫度(例如20 °C)後，繼續恆溫lh，使試件內部溫度也達到試驗溫度後即可進行試驗；(7)啟動電機4，通過減速器3、聯軸器9帶動鋼絲刷8在待測試件7的表面旋轉，並利用計時器開始計時；(8)經過設定的時間t (本實施例t=30min)後關閉電機4，提升可升降平臺5的高度，再旋緊固定螺絲，取出待測試件7後利用毛刷清除掉試件表面的鬆散顆粒，稱其質量記為 In1 ；(9)根據單位面積剝落率公式Λ = 1 ° X (A ~ m' }計算待測試件的單位面積剝落率R
S
(結果如下表I所示)，其中R-單位面積的浙青混合料剝落率，單位kg/m2 ; m0——試件的初始質量，單位g ；In1——測試完成後試件的質量,單位g ；S——鋼絲刷與試件的接觸面積(本實施例中S=35. 34cm2)。R越大，則可判斷待測試件的抗剝落能力越差，反之，R越小，則判斷待測試件的抗剝落能力越強。為了研究浙青混合料的級配及浙青結合料的粘度對其抗剝落性能的影響，本實施例首先對三種不同級配(見表I)、分別採用5種不同60°C動力粘度的改性浙青的浙青混合料，按上述實驗步驟進行了抗剝落性能的測試，試驗結果見表2和圖4。表I :三種不同的改性浙青混合料的級配
^ Μ通過f列篩fL (mm)的質量-分率'%)—
(mm) 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.07「 級配 A 100.0 91.1 54.5 19.1 14.4 10.7 8.7 6.8 5.9 4.9 級ftlB 100.0 92.5 60.9 20.1 14.9 11.0 8.9 6.9 6.0 5.0 級配 C 100.0 93.9 67.3 21.1 15.3 11.2 9.1 7.0 6.1 5.0表2 :不同級配、60°C動力粘度改性浙青混合料的剝落率測試結果(T = 20°C,G=5kg)
權利要求
1.一種浙青混合料抗剝落性能測試裝置，其特徵在於，所述測試裝置包括底座平臺、立柱、可升降平臺和鋼絲刷，立柱設於底座平臺上，可升降平臺安裝於立柱上，所述可升降平臺上裝設有電機及與電機相連的減速器，減速器通過聯軸器與位於可升降平臺下方的鋼絲刷相連，鋼絲刷上密布的鋼絲正對底座平臺上設置的試件置放槽。
2.根據權利要求I所述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，其特徵在於，所述可升降平臺上安裝有可記錄鋼絲刷與待測試件表面刮擦時間的計時器。
3.根據權利要求I或2所述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，其特徵在於，所述底座平臺上安裝有包覆所述鋼絲刷和所述試件置放槽的溫控箱，所述溫控箱上裝設有溫控器。
4.根據權利要求3所述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，其特徵在於，所述鋼絲刷的連接柄上套設有環形配重塊。
5.根據權利要求I或2所述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，其特徵在於，所述鋼絲刷的連接柄上套設有環形配重塊。
6.根據權利要求4所述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，其特徵在於，所述鋼絲刷的底座為圓形，該圓形的底座上布設有鋼絲，鋼絲沿底座中心向底座周圍呈發散型圓圈布置。
7.根據權利要求I或2所述的浙青混合料抗剝落性能測試裝置，其特徵在於，所述鋼絲刷的底座為圓形，該圓形的底座上布設有鋼絲，鋼絲沿底座中心向底座周圍呈發散型圓圈布置。
8.一種利用權利要求I 7中任一項所述測試裝置測試評價浙青混合料抗剝落性能的方法，包括以下步驟 (1)先將待測試的浙青混合料試件進行乾燥至恆重，稱其質量記為IV單位kg;然後將乾燥後的試件置於所述測試裝置的試件置放槽中，並通過限位條將待測的試件固定； (2)開啟溫控器使溫控箱內的溫度達到設定的試驗溫度，繼續恆溫加熱，使試件內部溫度達到試驗溫度； (3)將鋼絲刷放在試件表面，根據需要選取環形配重塊，並套裝在所述鋼絲刷的連接柄上； (4)降低所述可升降平臺的高度，使所述聯軸器將減速器與鋼絲刷的連接柄連接起來； (5)啟動電機，通過減速器、聯軸器帶動鋼絲刷在試件表面旋轉，並開始計時； (6)經過設定的時間t後關閉電機，提升所述可升降平臺的高度，取出試件後清除掉試件表面的鬆散顆粒，稱其質量記Sm1 ； (7)根據單位面積剝落率公式&=十算待測試件的單位面積剝落率R，單位kg/m2 ；S為鋼絲刷與試件的接觸面積；R越大，則判斷待測試件的抗剝落能力越差，R越小，則判斷待測試件的抗剝落能力越強。
9.根據權利要求8所述的方法，其特徵在於在上述步驟(2)中，通過溫控器和溫控箱將測試過程的環境溫度控制為T，以測定待測試件在不同溫度T下的抗剝落能力。
10.根據權利要求8或9所述的方法，其特徵在於在上述步驟(3)中，通過在所述鋼絲刷的連接柄上套設環形配重塊，將測試過程的豎向荷載控制為G，以測定待測試件在不同荷載G下的 抗剝落能力。
全文摘要
本發明公開了一種瀝青混合料抗剝落性能測試裝置，包括底座平臺、立柱、可升降平臺和鋼絲刷，立柱設於底座平臺上，可升降平臺安裝於立柱上，可升降平臺上裝設有電機和減速器，減速器通過聯軸器與鋼絲刷相連，鋼絲刷上密布的鋼絲正對底座平臺上的試件置放槽。本發明還公開了一種評價方法，包括以下步驟先將待測試件乾燥至恆重並稱重，然後固定試件；開啟溫控器使試件內部溫度達到試驗溫度；將鋼絲刷放在試件表面，套裝環形配重塊；啟動電機，通過減速器、聯軸器帶動鋼絲刷在試件表面旋轉並計時；經過設定的時間後取出試件稱重；最後根據單位面積剝落率公式評價試件抗剝落能力。本發明具有操作簡單易行、評價結果直觀、準確、可靠等優點。
文檔編號G01N19/04GK102768178SQ20121029089
公開日2012年11月7日 申請日期2012年8月15日 優先權日2012年8月15日
發明者于斌, 田小革, 黃學文 申請人:長沙理工大學