基于沥青混合料试验仪的粗集料贯入试验装置及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于沥青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置及方法，利用盛样筒采用捣实法成型粗集料试样，盛样桶放置于沥青混合料马歇尔试验仪的升降基座上，在沥青混合料马歇尔试验仪上部固定连接杆和贯入头，固定好位移传感器，开启沥青混合料马歇尔试验仪，贯入头以5mm/min速度贯入集料，仪器自动记录贯入深度和贯入力，以贯入深度9mm时的贯入荷载作为粗集料骨架强度的评价指标。本发明可对粗集料承力性能进行评价，为粗集料级配的优化设计提供依据，进而对沥青混合料高温抗车辙性能进行预估，可改善混合料级配设计的有效性，并增强沥青混合料抗车辙能力，具有较强的推广与应用价值。
【专利说明】基于沥青混合料试验仪的粗集料贯入试验装置及方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于浙青混合料级配设计【技术领域】，尤其涉及一种基于浙青混合料马歇尔 试验仪的粗集料贯入试验装置及方法。
【背景技术】
[0002] 目前我国《公路浙青路面设计规范》中仅规定了浙青混合料级配上下限，并无具体 级配设计的方法，造成在工程中级配设计的随意性和盲目性。虽期望设计得到骨架密实的 浙青混合料，但如何评价是否形成骨架，形成骨架的强度如何，却缺乏合适的手段。
[0003] 部分工程中采用计算法设计骨架型集料级配，例如贝雷法等，但面对复杂多变的 集料特性，例如棱角性、表面构造、材质等，计算法却均采用相同的参数或公式，这自然难以 有效确保集料骨架的形成。
[0004] 现有研究中提出的基于试验的集料级配骨架设计方法基本基于体积指标考虑，例 如CAVF法、逐级填充法、SMA设计方法等，认为当细集料能有效填充粗集料形成的空隙时就 能形成骨架密实的结构。但浙青混合料中期望的骨架，是指在承受外力时集料分散应力的 表现，即骨架能有效将外力分散而避免混合料局部受力而发生变形，故所谓骨架实质是对 力的承受表现，不应以体积指标为依据，所以这类方法的实际使用效果值得商榷。
[0005] 由此可知，有必要针对集料骨架的实质，开发基于受力性能评价的集料骨架评价 和设计方法，目前国内也有学者涉及该方面内容，但是对设备的开发尚不完善，包括贯入头 形式和规格、贯入深度等有待进一步研究，且设备和方法的可推广性差。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装 置及方法，旨在解决目前基于受力性能评价的集料骨架设计方法可推广性差，对于测试条 件考虑不充分的问题。
[0007] 本发明的目的在于提供一种基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装 置，该基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置包括：
[0008] 盛样桶，安放在浙青混合料马歇尔试验仪的升降基座上，用于盛放粗集料试样，其 内径为255mm，内高295mm，壁厚5mm ；
[0009] 贯入头，用于对所述盛样桶中成型的粗集料试样施力实现贯入，直径为100mm ;
[0010] 连接杆，顶部采用螺丝与浙青混合料马歇尔试验仪连接固定为整体，下部采用螺 丝形式与所述贯入头连接为整体，用于为所述贯入头提供贯入力。
[0011] 进一步，所述盛样桶通过底部设置的凹槽与浙青混合料马歇尔试验仪的升降基座 衔接稳定。
[0012] 进一步，所述贯入头通过上部设置的螺丝与所述连接杆连接为整体。
[0013] 进一步，所述连接杆的侧部设置有位移传感器固定旋钮，安装浙青混合料马歇尔 试验仪自带的位移传感器，所述盛样桶的侧部设置有与位移传感器顶部相接的平台，使得 测试过程中位移传感器顶部固定。
[0014] 本发明的另一目的在于提供一种基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试 验方法，该基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验方法包括以下步骤：
[0015] 步骤一，利用盛样筒采用捣实法获取成型粗集料试样；
[0016] 步骤二，盛样桶放置于浙青混合料马歇尔试验仪的升降基座上，在浙青混合料马 歇尔试验仪上部固定连接杆和贯入头，固定好位移传感器；
[0017] 步骤三，开启浙青混合料马歇尔试验仪，使贯入头以5mm/min速度贯入粗集料，设 备自动记录贯入深度和贯入力；
[0018] 步骤四，采用贯入深度9mm时的贯入荷载作为评价指标，该贯入荷载越大，则集料 抵抗外力的能力越强，同时采用贯入曲线整体的排序作为辅助评价指标。
[0019] 本发明提供的基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置及方法，利用 盛样筒采用捣实法获取成型粗集料试样，盛样桶放置于浙青混合料马歇尔试验仪的升降基 座上，在浙青混合料马歇尔试验仪上部固定连接杆和贯入头，安装浙青混合料马歇尔试验 仪自带的位移传感器，开启浙青混合料马歇尔试验仪，记录贯入深度和贯入力，以贯入深度 9mm时的贯入荷载作为粗集料骨架强度的评价指标；前期试验已证明贯入深度为9mm时的 粗集料贯入荷载与浙青混合料抗车辙能力间有良好相关性，故本发明可对粗集料承力性能 进行评价，为粗集料级配的优化设计提供依据，进而对浙青混合料高温抗车辙性能进行预 估，可改善混合料级配设计的有效性，并增强浙青混合料抗车辙能力，具有较强的推广与应 用价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1是本发明实施例提供的本发明实施例提供的基于浙青混合料马歇尔试验仪 的粗集料贯入试验装置的组装结构示意图；
[0021] 图2是本发明实施例提供的本发明实施例提供的基于浙青混合料马歇尔试验仪 的粗集料贯入试验方法的实现流程图。
[0022] 图中：1、盛样桶；11、凹槽；12、平台；2、贯入头；21、卡槽；3、连接杆；4、升降基座。
【具体实施方式】
[0023] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并 不用于限定本发明。
[0024] 图1示出了本发明实施例提供的基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试 验装置的结构。为了便于说明，仅仅示出了与本发明实施例相关的部分。
[0025] 该基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置包括：
[0026] 盛样桶1，安装在浙青混合料马歇尔试验仪的升降基座4上，用于盛放粗集料试 样；
[0027] 贯入头2,用于对盛样桶1中成型的粗集料试样施力实现贯入；
[0028] 连接杆3,顶部采用螺丝与浙青混合料马歇尔试验仪连接固定，下部与贯入头2连 接为整体，用于为贯入头2提供贯入力。
[0029] 在本发明实施例中，盛样桶1通过底部设置的凹槽11与浙青混合料马歇尔试验仪 的升降基座4衔接固定。
[0030] 在本发明实施例中，贯入头2通过上部设置的卡槽21与连接杆3螺丝形式连接为 整体。
[0031] 在本发明实施例中，连接杆3的侧部设置有位移传感器固定旋钮，安装浙青混合 料马歇尔试验仪自带的位移传感器，盛样桶1的侧部设置有与位移传感器顶部相接的平台 12,测试过程中固定位移传感器顶部。
[0032] 图2示出了本发明实施例提供的基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试 验方法的实现流程。
[0033] 该基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验方法包括以下步骤：
[0034] 步骤S201，利用盛样筒1采用捣实法成型粗集料试样；
[0035] 步骤S202,盛样桶1放置于浙青混合料马歇尔试验仪的升降基座4上，在浙青混合 料马歇尔试验仪上部固定连接杆3和贯入头2,固定好位移传感器；
[0036] 步骤S203,开启浙青混合料马歇尔试验仪，使贯入头以5mm/min速度贯入粗集料， 记录贯入深度和贯入力。
[0037] 步骤S204,采用贯入深度9mm时的贯入荷载作为评价指标，该贯入荷载越大，则说 明集料抵抗外力的能力越强。同时采用贯入曲线整体的排序作为辅助评价指标。
[0038] 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0039] 如图1所示，本发明提供的基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置 由盛样桶1、贯入头2及连接杆3构成；
[0040] 连接杆3,顶部利用螺丝与浙青混合料马歇尔试验仪连接为整体，侧部有位移传感 器固定旋钮；
[0041] 贯入头2,通过卡槽21与连接杆3以螺丝形式连为整体，对粗集料试样施力实现贯 入；
[0042] 盛样桶1，用于盛放粗集料试样，底部带有凹槽11可与浙青混合料马歇尔试验仪 的升降基座4衔接，侧部有平台12,供位移传感器顶部相接。
[0043] 本发明可对成型的粗集料进行贯入测试，主要步骤包括：
[0044] 利用盛样桶1，采用捣实法（T0309)成型集料试样；
[0045] 将盛样桶1放置于浙青混合料马歇尔试验仪基座上，上部固定连接杆3和贯入头 2,固定好位移传感器；
[0046] 开启浙青混合料马歇尔试验仪，使贯入头以5mm/min速度贯入粗集料，记录贯入 深度和贯入力。
[0047] 采用贯入深度9mm时的贯入荷载作为评价指标，该贯入荷载越大，则集料抵抗外 力的能力越强。同时采用贯入曲线整体的排序作为辅助评价指标。
[0048] 利用本发明可对不同级配的粗集料承力性能进行测试，而现有研究表明该性能与 浙青混合料抗车辙能力间具有良好的相关性，故本发明可用于粗集料级配的优选，将有效 增强浙青混合料抗车辙能力，改善混合料级配设计的有效性。
[0049] 本发明提供了标准化的粗集料承力性能评价方法，可对成型的粗集料级配承受外 力的能力进行统一评价，进而对浙青混合料高温抗车辙性能进行预估，为粗集料级配的设 计提供了筛选依据，并为浙青混合料配合比设计提供了指导。
[0050] 本发明实施例提供的基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置及方 法，采用捣实法获取成型粗集料试样，将成型粗集料试样放入盛样桶1，盛样桶1放置于浙 青混合料马歇尔试验仪的升降基座4上，在浙青混合料马歇尔试验仪上部固定连接杆3和 贯入头2,安装浙青混合料马歇尔试验仪自带的位移传感器，开启浙青混合料马歇尔试验 仪，记录贯入深度和贯入力，以贯入深度9mm时的贯入荷载作为粗集料骨架强度的评价指 标；本发明可对粗集料承力性能进行评价，为粗集料级配的优化设计提供依据，进而对浙青 混合料高温抗车辙性能进行预估，可改善混合料级配设计的有效性，并增强浙青混合料抗 车辙能力，具有较强的推广与应用价值。
[0051] 以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置，其特征在于，该基于浙 青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置包括： 盛样桶，安放在浙青混合料马歇尔试验仪的升降基座上，用于盛放粗集料试样，内径为 255mm，内高 295mm，壁厚 5_ ； 贯入头，用于对盛样桶中成型的粗集料试样施力实现贯入，直径为100mm ; 连接杆，顶部采用螺丝与浙青混合料马歇尔试验仪连接固定，下部采用螺丝与贯入头 连接为整体，用于为贯入头提供贯入力。
2. 如权利要求1所述的基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置，其特征 在于，所述盛样桶通过底部设置的凹槽与浙青混合料马歇尔试验仪的升降基座衔接稳定。
3. 如权利要求1所述的基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置，其特征 在于，所述贯入头通过顶部卡槽与所述连接杆底部螺丝连接为整体。
4. 如权利要求1或3所述的基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验装置，其 特征在于，所述连接杆的侧部设置有位移传感器固定旋钮，安装浙青混合料马歇尔试验仪 自带的位移传感器，所述盛样桶的侧部设置有与位移传感器顶部相接的平台，测试过程中 固定位移传感器顶部。
5. -种基于浙青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验方法，其特征在于，该基于浙 青混合料马歇尔试验仪的粗集料贯入试验方法包括以下步骤： 步骤一，利用盛样筒采用捣实法获取成型粗集料试样； 步骤二，盛样桶放置于浙青混合料马歇尔试验仪的升降基座上，在浙青混合料马歇尔 试验仪上部固定连接杆和贯入头，固定好位移传感器； 步骤三，开启浙青混合料马歇尔试验仪，使贯入头以5mm/min速度贯入粗集料，设备自 动记录贯入深度和贯入力； 步骤四，采用贯入深度9mm时的贯入荷载作为评价指标，该贯入荷载越大，则表示集料 抵抗外力的能力越强，同时采用贯入曲线整体的排序作为辅助评价指标。
【文档编号】G01N33/42GK104090092SQ201410314547
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年7月2日 优先权日:2014年7月2日
【发明者】李平, 鲁学军, 李国伟, 纪大勇, 唐海全, 曹恒涛, 熊保林 申请人:长沙理工大学