瀝青砂漿損傷自愈性的檢測裝置及檢測方法

2023-12-03 18:11:11 2

專利名稱：瀝青砂漿損傷自愈性的檢測裝置及檢測方法
技術領域：
本發明屬於浙青砂漿流變特性檢測的應用技術領域，具體涉及一種浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置及檢測方法。
背景技術：
隨著高速公路建設事業的蓬勃發展，與此對應的道路建築材料的需求量增大，因而對材料性能提出了更高的要求。從目前情況來看，我國浙青路面在使用設計年限內早期病害嚴重，需要頻繁養護維修，因此如何有效改性增強來提高浙青路面的使用品質以延長道路的使用壽命，減少相關的養護維修費用顯得尤為迫切。與此同時，我國高等級公路浙青路面的破壞問題日益顯現，特別是疲勞破壞和永久變形得到了國內外的廣泛關注和重視。它包括交通荷載作用下的疲勞和溫度周期性作用 下的疲勞，以及在溫度變化和反覆交通荷載作用時引起的路面的變形，影響疲勞和變形的因素非常複雜，因此如何設計出一種可持續路面體系，使得路面材料與結構具有自癒合能力，並採用某種方式或技術，能主動、自動地對浙青路面出現裂紋和損傷的部位進行修復，從而恢復甚至提高浙青混凝土材料的強度以達到延長浙青路面使用壽命的目的。很多研究表明，在間歇期以及環境溫度很高時，浙青材料能實現自我修復，自動延長路面的使用壽命。浙青材料的自癒合會直接影響浙青路面的修復效果，目前來看，研究一般還是集中於間歇期對浙青材料服役壽命延長的影響，對於裂縫的成因和形式以及浙青的自癒合機理研究甚少。因此，提出一種浙青自愈性能的檢測方法及裝置來定量評定浙青的自愈能力，對延長浙青路面使用壽命，減少路面病害發生，降低建設費用都有極其重要的意義。

發明內容
本發明的一個目的在於提供了一種能夠檢測浙青砂漿的自癒合性能，而且結構簡單、操作方便的浙青砂漿損傷自愈性檢測裝置。本發明的另一個目的在於還提供了一種能夠利用上述裝置綜合評價浙青砂漿損傷自癒合性能的檢測方法。本發明解決技術問題的技術方案是浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置，包括恆溫箱，在恆溫箱的底部設置有加熱裝置，在加熱裝置的上方安裝有底板，在恆溫箱的側壁上設置有冷卻裝置，加熱裝置與冷卻裝置分別通過導線與溫控單元聯接，溫控單元通過導線與計算機相連，在恆溫箱內頂部設置有溫度傳感器，在恆溫箱內設置帶有滑行導軌的機架，在機架上設置左固定擋板、右固定擋板、左固定擋板和右固定擋板之間設置的能夠沿著滑行導軌滑行的活動擋板，左固定擋板上設置有水平方向的固定夾具，右固定擋板上設置有動力裝置，動力裝置通過導線與控制單元相連，動力裝置上設置有應力傳感器，活動擋板通過伸縮杆與動力裝置的輸出軸聯接，活動擋板上設置有用聯接件與固定夾具活動聯接的活動夾具，左固定擋板上還設置有位移傳感器，位移傳感器、應力傳感器和溫度傳感器分別通過導線與數據採集單元相連，數據採集單元通過導線接入計算機的輸入埠，計算機的一個輸出埠與溫控單元相連，另一個輸出埠與控制單元相連。上述固定夾具包括導向臂和設置在導向臂上的扣環；所述扣環是通過彈性器件相對聯接的兩個夾齒，兩個夾齒的另一端通過螺栓聯接，在夾齒的內壁上設置有橡膠層，活動夾具的結構與固定夾具相同。
上述夾齒是半徑與待測浙青砂漿試件半徑相等的圓弧形狀。上述恆溫箱內加熱裝置的上方還設置有能夠盛放樣品的底板。上述左固定擋板與活動擋板活動聯接的聯接件為標尺。一種使用上述的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置的檢測方法，包括以下步驟I)將與基準試件完全相同的待測浙青砂漿試件降溫至5°C，保溫30分鐘，沿中間切割成兩半；2)在自愈溫度為40 70°C的恆溫條件下，將切成兩半的待測浙青砂漿試件分別通過固定夾具和活動夾具固定，對其施加相向的恆定壓力，壓力為O. IMPa，切成兩半的待測浙青砂漿試件在壓力作用下產生自癒合，保持自愈時間為2 8小時，形成自愈試件；3 )將自愈試件與基準試件在恆溫箱內I (TC保持3小時，依次對基準試件與自愈試件分別進行等應變率單向拉伸，拉伸速度為2mm/min,至應力傳感器感應的拉力值達到最大值後停止拉伸，分別記錄基準試件的拉伸強度σω，自愈試件的拉伸強度ob2;4)計算癒合係數HCt (t)，計算公式為HC-J-(t} = K 100%其中，T—試件自愈溫度，Vt——試件自愈時間，小時Obl——基準試件的拉伸強度，MPaσ b2——自愈試件的拉伸強度，MPa。本發明的方法是將兩個浙青砂漿試樣壓合一段時間後形成一個自愈試件，通過對自愈試件進行等應變率單向拉伸，測定試件癒合後的拉伸強度的變化情況來評價浙青砂漿的自愈性，可以定量地評價浙青砂漿的自愈能力，並給出了相應的檢測設備，彌補了浙青及其混合材料自愈性研究的不足，而且本發明提供的評價方法可以用於對不同配比的浙青砂漿試件的檢測，可採用不同的試驗溫度、癒合時間和壓力，真實地模擬浙青砂漿的自愈過程，方法簡單、實用。本發明的裝置結構簡單，整個過程可通過計算機控制，人為誤差小，檢測結果真實準確。


圖I為本發明的裝置結構示意圖。圖2為圖I中固定夾具8的結構示意圖。
具體實施例方式現結合附圖對本發明進行進一步說明，但是本發明不僅限於下述的實施方式。實施例I
參見圖I，本實施例的裝置由恆溫箱I、加熱裝置2、底板3、左固定擋板4、機架5、標尺6、位移傳感器7、固定夾具8、活動夾具9、活動擋板10、伸縮杆11、右固定擋板12、溫度傳感器13、冷卻裝置14、數據採集單元15、控制單元16、計算機17、溫控單元18、應力傳感器19以及動力裝置20聯接構成。在恆溫箱I的底部設置有加熱裝置2，恆溫箱I內加熱裝置2上方安裝有底板3，在恆溫箱I的側壁上設置有冷卻裝置14，當檢測試件時預先將試件放置在底板3上加熱至5°C，保溫，在恆溫箱I的頂部設置溫度傳 感器13，感應恆溫箱I內的溫度，並通過導線傳輸給數據採集單元15，由數據採集單元15將溫度信息轉化為數位訊號輸送給計算機17進行處理。在恆溫箱I內腔兩側壁之間通過聯接件固定聯接有機架5，機架5是由兩根上下平行的固定杆構成，在兩個固定杆上通過螺紋緊固件固定聯接有左固定擋板4、右固定擋板12以及通過活動聯接件活動聯接有活動擋板10，在左固定擋板4和右固定擋板12之間的固定杆上設置有與活動擋板10適配的滑行導軌，活動擋板10能夠沿著該滑行導軌在左固定擋板4和右固定擋板12之間來回滑動，在右固定擋板12上固定有水平方向的動力裝置20，動力裝置20的輸出軸通過伸縮杆11與活動擋板10聯接，動力裝置20是通過導線與控制單元16連接，控制單元16通過導線連接在計算機17上，計算機17根據設定的動力參數對控制單元16發出控制命令，控制單元16接收計算機17發出的控制命令並執行，控制動力裝置20運作。上述的動力裝置20具體是一個小型發動機，在動力裝置20上安裝有GYL-I型應變式應力傳感器19，應力傳感器19通過導線接在數據採集單元15上，將感應的拉力信息或者壓力信息通過導線傳送到數據採集單元15上，由數據採集單元15將接收的應力信號轉變成數位訊號輸出到計算機17上，由計算機17處理並顯示出處理結果。在左固定擋板4上水平設置有一個固定夾具8，固定夾具8是由導向臂8-1與彈性器件8-2、夾齒8-3、橡膠層8-4、螺栓8-5聯接構成，導向臂8-1水平設置，一端固定在左固定擋板4上，另一端上設置有由兩個夾齒8-3通過彈性器件8-2聯接成的扣環，兩個夾齒8-3分別呈圓弧形狀，相對設置，通過彈性器件8-2聯接成一個可開合的半徑與待測浙青砂漿試件相等的圓弧，在夾齒8-3的內壁上設置有橡膠層8-4，防止試件在檢測過程中受力不均，兩個夾齒8-3的另一端通過螺栓8-5固定，通過螺栓8-5控制兩個夾齒8-3開合，當螺栓8-5擰開時，夾齒8-3在彈性器件8-2作用下自由張開，當擰緊螺栓8-5時，將夾齒8-3的兩個半圓弧的末端緊固，保證其能夠夾緊試件。在左固定擋板4的頂部還設置有一個SG-4型差變式位移傳感器7，位移傳感器7通過導線連接在數據採集單元15上，將採集的位移信息也上傳至數據採集單元15，其它的處理過程與上述應力傳感信號的處理過程相同。在活動擋板10上設置有活動夾具9，活動夾具9與固定夾具8對稱設置且其結構與固定夾具8相同。在檢測時，將溫度、時間、壓力、拉力等參數通過計算機17設置好，由計算機17發送升溫或者降溫的命令到溫控單元18，溫控單元18執行升溫或者降溫的命令，適時調整恆溫箱I內的溫度，計算機17通過導線將應力控制信號發送至控制單元16，由控制單元16控制動力裝置20對伸縮杆11進行伸縮控制，從而帶動活動擋板10在滑行導軌上滑動，通過活動夾具9將動力傳輸到待測試件上。通過位移傳感器7實時檢測活動夾具9的位移信息，數據採集單元15接收位移傳感器7檢測的位移信號，並將其由電信號轉化為數位訊號輸出給計算機17，通過計算機17進行比較計算並將處理結果輸入到控制單元16，由控制單元16與動力裝置20連接，控制動力裝置20的工作狀態；在動力輸出的過程中，由應力傳感器19實時檢測作用在試件上的應力信息，並將應力信息輸出給數據採集單元15，數據採集單元15將接收的應力信號轉換為電信號，再將電信號轉換為數位訊號輸出至計算機17，由計算機17比較得出作用在試件上的破壞應力值，即拉伸強度，並將檢測結果和計算結果通過其顯示器顯示出來。為了便於安裝試件，在活動擋板10與左固定擋板4之間還安裝了一個標尺6，做為活動聯接件，依照待測試件的尺寸大小調整固定夾具8與活動夾具9之間的距離。利用上述的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置進行自愈性檢測時，具體有如下步驟(I)取兩塊直徑為30mm,高度為50mm±lmm的圓柱體浙青砂眾試件,其中一塊作為基準試件，另一塊在恆溫箱I中降溫至5°C，保溫30分鐘，沿中間切割成兩個小圓柱體。通過計算機17輸入溫控信息，由計算機17發送命令給溫控單元18，控制冷卻裝置14動作將·恆溫箱I的溫度降低。浙青砂漿試件的成型方法按JTJ052-2000《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》中T0704-1993浙青混合料試件製作方法(靜壓法)製作。(2)通過溫控單元18與加熱裝置2將恆溫箱I的溫度調至60°C，將兩個小圓柱體分別通過上述的固定夾具8和活動夾具9固定，通過計算機17設定參數，計算機17發出命令給控制單元16,控制動力裝置20進行動作,動力裝置20啟動後,推動活動夾具9向固定夾具8的方向運動，對兩個小圓柱體施加O. IMPa的恆定壓力，在此恆定壓力作用過程中，兩個小圓柱體會相互擠壓產生自癒合，保持自愈時間達到4小時，動力裝置20停止施加壓力，兩個小圓柱體自癒合形成一個圓柱體形的自愈試件。(3)調整恆溫箱I的溫度至10°C，將自愈試件和基準試件均放置在恆溫箱I的底板3上保溫3小時，將基準試件的兩端通過固定夾具8和活動夾具9夾緊固定，通過控制單元16控制動力裝置20輸出動力對活動夾具9施加拉伸速度為2mm/min的應變率單向拉伸，通過位移傳感器7提供精確的應變速率控制的反饋信號，直至應力傳感器19反饋的拉力值達到最大值後呈現下降趨勢，停止拉伸，記錄拉伸過程中的最大值即為基準試件的拉伸強度σΜ，同理，測出自愈試件在拉伸過程中的拉力最大值即為自愈試件的拉伸強度ob2。(4)根據上述的基準試件的拉伸強度σ bl與自愈試件的拉伸強度σ b2，計算出在自愈溫度為60°C，自愈時間為4小時的條件下，該浙青砂漿試件的癒合係數HCt (t)，計算公式為HCT(t) =^X 100%其中，T—試件自愈溫度，Vt——試件自愈時間，小時Obl——基準試件的拉伸強度，MPaQb2——自愈試件的拉伸強度，MPa。實施例2本實施例中利用實施例I中的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置進行自愈性檢測時，具體有如下步驟(I)與實施例I相同。(2)通過溫控單元18與加熱裝置2將恆溫箱I的溫度調為40°C，將兩個小圓柱體分別通過上述的固定夾具8和活動夾具9固定，通過計算機17設定參數，計算機17發出命令給控制單元16,控制動力裝置20進行動作,動力裝置20啟動後,推動活動夾具9向固定夾具8的方向運動，對兩個小圓柱體施加O. IMPa的恆定壓力，在此恆定壓力作用過程中，兩個小圓柱體會相互擠壓產生自癒合，保持自愈時間達到8小時，動力裝置20停止施加壓力，兩個小圓柱體自癒合形成一個圓柱體形的自愈試件。(3)調整恆溫箱I的溫度至10°C，將自愈試件和基準試件均放置在恆溫箱I的底板3上保溫3小時，將基準試件的兩端通過固定夾具8和活動夾具9夾緊固定，通過控制單元16控制動力裝置20輸出動力對活動夾具9施加拉伸速度為2mm/min的應變率單向拉伸，通過位移傳感器7提供精確的應變速率控制的反饋信號，直至應力傳感器19反饋的拉力值達到最大值後呈現下降趨勢，停止拉伸，記錄拉伸過程中的最大值即為基準試件的拉伸強度σΜ，同理，測出自愈試件在拉伸過程中的拉力最大值即為自愈試件的拉伸強度ob2。(4)根據上述的基準試件的拉伸強度σ bl與自愈試件的拉伸強度σ b2，計算 出在自愈溫度為40°C，自愈時間為8小時的條件下，該浙青砂漿試件的癒合係數HCt (t)，計算公式為HCT(t) =^X 100%
σ 21其中，T—試件自愈溫度，Vt——試件自愈時間，小時Qbl——基準試件的拉伸強度，MPaσ b2——自愈試件的拉伸強度，MPa。實施例3本實施例中利用實施例I中的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置進行自愈性檢測時，具體有如下步驟(I)與實施例I相同。(2)通過溫控單元18與加熱裝置2將恆溫箱I的溫度調為70°C，將兩個小圓柱體分別通過上述的固定夾具8和活動夾具9固定，通過計算機17設定參數，計算機17發出命令給控制單元16,控制動力裝置20進行動作,動力裝置20啟動後,推動活動夾具9向固定夾具8的方向運動，對兩個小圓柱體施加O. IMPa的恆定壓力，在此恆定壓力作用過程中，兩個小圓柱體會相互擠壓產生自癒合，保持自愈時間達到4小時，動力裝置20停止施加壓力，兩個小圓柱體自癒合形成一個圓柱體形的自愈試件。(3)調整恆溫箱I的溫度至10°C，將自愈試件和基準試件均放置在恆溫箱I的底板3上保溫3小時，將基準試件的兩端通過固定夾具8和活動夾具9夾緊固定，通過控制單元16控制動力裝置20輸出動力對活動夾具9施加拉伸速度為2mm/min的應變率單向拉伸，通過位移傳感器7提供精確的應變速率控制的反饋信號，直至應力傳感器19反饋的拉力值達到最大值後呈現下降趨勢，停止拉伸，記錄拉伸過程中的最大值即為基準試件的拉伸強度σΜ，同理，測出自愈試件在拉伸過程中的拉力最大值即為自愈試件的拉伸強度ob2。(4)根據上述的基準試件的拉伸強度σ bl與自愈試件的拉伸強度σ b2，計算出在自愈溫度為70°C，自愈時間為4小時的條件下，該浙青砂漿試件的癒合係數HCt (t)，計算公式為
權利要求
1.一種浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置，包括恆溫箱(I)，在恆溫箱的底部設置有加熱裝置(2)，在加熱裝置的上方安裝有底板，在恆溫箱的側壁上設置有冷卻裝置(14)，加熱裝置(2)與冷卻裝置(14)分別通過導線與溫控單元(18)聯接，溫控單元(18)通過導線與計算機(17)相連，在恆溫箱內頂部設置有溫度傳感器(13)，其特徵在於在恆溫箱(I)內設置帶有滑行導軌的機架(5)，在機架(5)上設置左固定擋板(4)、右固定擋板(12)、左固定擋板(4)和右固定擋板(12)之間設置的能夠沿著滑行導軌滑行的活動擋板(10)，左固定擋板(4)上設置有水平方向的固定夾具(8)，右固定擋板(12)上設置有動力裝置(20)，動力裝置(20)通過導線與控制單元(16)相連，動力裝置(20)上設置有應力傳感器(19)，活動擋板(10)通過伸縮杆(11)與動力裝置(20)的輸出軸聯接，活動擋板(10)上設置有用聯接件與固定夾具(8)活動聯接的活動夾具(9)，左固定擋板(4)上還設置有位移傳感器(7)，位移傳感器(7)、應力傳感器(19)和溫度傳感器(13)分別通過導線與數據採集單元(15)相連，數據採集單元通過導線接入計算機(17)的輸入埠，計算機(17)的一個輸出埠與溫控單元相連，另一個輸出埠與控制單元(16)相連。
2.根據權利要求I所述的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置，其特徵在於所述固定夾具(8)包括導向臂(8-1)和設置在導向臂(8-1)上的扣環；所述扣環是通過彈性器件(8-2)相對聯接的兩個夾齒(8-3)，兩個夾齒(8-3)的另一端通過螺栓(8-5)聯接，在夾齒(8-3)的內壁上設置有橡膠層(8-4)，活動夾具(9)的結構與固定夾具(8)相同。
3.根據權利要求2所述的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置，其特徵在於所述夾齒(8-3)是半徑與待測浙青砂漿試件半徑相等的圓弧形狀。
4.根據權利要求I所述的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置，其特徵在於所述恆溫箱(O內加熱裝置(2)的上方還設置有能夠盛放樣品的底板(3)。
5.根據權利要求I所述的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置，其特徵在於所述左固定擋板(4)與活動擋板(10)活動聯接的聯接件為標尺(6)。
6.一種使用權利要求I所述的浙青砂漿損傷自愈性的檢測裝置的檢測方法，其特徵在於包括以下步驟 1)將與基準試件完全相同的待測浙青砂漿試件降溫至5°C，保溫30分鐘，沿中間切割成兩半； 2)在自愈溫度為40 70°C的恆溫條件下，將切成兩半的待測浙青砂漿試件分別通過固定夾具(8 )和活動夾具(9 )固定，對其施加相向的恆定壓力，壓力為O. IMPa,切成兩半的待測浙青砂漿試件在壓力作用下產生自癒合，保持自愈時間為2 8小時，形成自愈試件； 3)將自愈試件與基準試件在恆溫箱(I)內10°C保持3小時，依次對基準試件與自愈試件分別進行等應變率單向拉伸，拉伸速度為2mm/min,至應力傳感器(19)感應的拉力值達到最大值後停止拉伸，分別記錄基準試件的拉伸強度σω，自愈試件的拉伸強度ob2; 4)計算癒合係數HCt(t)，計算公式為 HCT(t) =^X 100% 其中，T——試件自愈溫度，V t——試件自愈時間，小時 O bl——基準試件的拉伸強度，MPaσ b2——自愈試件的 拉伸強度，MPa。
全文摘要
本發明涉及一種瀝青砂漿損傷自愈性的檢測裝置及檢測方法，所述方法是將兩個瀝青砂漿試樣壓合一段時間後形成一個自愈試件，通過對自愈試件進行等應變率單向拉伸，測定試件癒合後的拉伸強度的變化情況來評價瀝青砂漿的自愈性，可以定量地評價瀝青砂漿的自愈能力，並給出了相應的檢測設備，彌補了瀝青及其混合材料自愈性研究的不足，而且本發明提供的方法可以用於對不同配比的瀝青砂漿試件的檢測，可採用不同的試驗溫度、癒合時間和壓力，真實地模擬瀝青砂漿的自愈過程，方法簡單、實用，裝置結構簡單，整個過程可通過計算機控制，人為誤差小，檢測結果真實準確。
文檔編號G01N1/28GK102879271SQ201210371549
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月29日 優先權日2012年9月29日
發明者裴建中, 趙曉康, 常明豐, 任仲山, 杜群樂, 楊彤 申請人:長安大學