一种粗集料棱角性的测试方法及测试装置与流程

技术领域

本发明涉及道路工程领域，具体地说是一种粗集料棱角性的测试方法及测试装置。

背景技术：

集料的棱角性尤其是粗集料的形状和棱角性对沥青混合料的级配起着重要的作用，进而会对沥青混合料的性能起到较为明显的影响。研究结果显示，粗集料的棱角性对于沥青混合料的高温稳定性和低温抗裂性有着较为重要的作用。

现有技术通常从松装密度、振装密度或流动时间三个方面对粗集料的棱角性做出评价。三种评价方式虽然在一种程度上都能够体现出粗集料棱角性，但适应范围非常小：松装密度评价方式适合于室内无机结合稳定材料的重型击实试验；振装密度评价方式适合于室内无机结合稳定材料的振动成型试验和水泥混凝土工程；流动时间评价方式则特别适合水泥混凝土工程，也就是说，现有技术中粗集料的棱角性评价缺乏一种通用的测试方法和测试装置。

技术实现要素：

本发明的技术任务是针对上述现有技术的不足，提供一种粗集料棱角性的测试方法。

本发明进一步的技术任务是提供一种粗集料棱角性的测试装置。

本发明的技术任务是按以下方式实现的：粗集料棱角性的测试方法，其特点是将粗集料之间的内摩阻力通过叶片转化为扭矩，以此来表征粗集料的棱角性，包括以下步骤：

A. 将粗集料装入设置有扭矩传递组件的容器中，并使之达到测试状态，所述扭矩传递组件连接扭矩测试仪；

B.匀速转动扭力传递组件，记录集料发生扰动后的最大扭矩值；

C.步骤A、B重复操作三次，以平均值作为测试的试验结果。

扭矩测试仪的精度不低于一级精度，所述扭矩产生装置将叶片与集料形成的摩阻力通过固定导向装置转化为扭矩力，使用扭矩测定仪测定扭矩来评价棱角性。

为了进一步提高测试准确度，在三次操作的测试值中，如果某次测试值与平均值之差大于后者的10%，则进行第四次测试操作，并以四次测试的平均值作为棱角性测试值的试验结果。

根据测试目的的不同，所述测试状态优选为松散、捣实或震实状态。

测试目的为测试粗集料处于松散状态下的内摩阻力时，采用松散状态进行测试：将粗集料距离容器口40-60mm处倒入测试容器，直接进入后续测试步骤；

测试目的为测试粗集料处于捣实状态下的内摩阻力时，采用捣实状态进行测试：将集料分三次装入容器内，每次捣实25次，然后进行后续测试步骤；

测试目的为测试粗集料处于振实状态下的内摩阻力时，采用震实状态进行测试：将粗集料距离容器口40-60mm处倒入测试容器，然后将测试容器放入震实台震实，然后进行后续测试步骤。

作为优选，所述扭力传递组件由扭力杆、叶片构成，扭力杆竖直设置在容器内，与扭力杆固定连接的三片叶片从上到下均匀分布，且三个叶片之间的水平夹角均为120°。

作为优选，所述容器为弧底圆柱状容器，容器内高12-16D，内径为18-22D，叶片宽度为0.8-1.2D，相邻叶片竖直方向的间距为3-4D，顶部叶片与容器顶面的间距为3-4D，底部叶片与容器底面的间距为3-4D，所述D为能够测试粗集料的最大公称粒径。底面对应的圆心角为110-130度。

为了降低粗集料的边界效应，可以在容器内固定若干分段模板（加硬钢材质、宽度为D），所述分段模板为“L”形，均匀分布于容器侧壁和底面。进一步的，还可以在容器侧壁和底面的分段模板之间设置橡胶膜。

作为优选，三个叶片的安装角度分别为：与扭力杆垂直相交、45°斜交、水平相交，以充分反映粗集料的内摩阻力。

一种粗集料棱角性的测试装置，其特点是包括容器、扭力杆、叶片及扭矩测试仪，扭力杆可旋转的竖直设置在容器中，与扭力杆固定连接的三片叶片从上到下均匀分布，且三个叶片之间的水平夹角均为120°，扭力杆顶端与扭矩测试仪相连接。

为了便于使用，本发明所述测试装置还包括门柱型支架、底座，门柱型支架固定在底座上，容器置于底座与门柱型支架之间，并通过紧固螺栓定位，容器与底座之间设置有橡胶垫板，扭力杆上端穿过门柱型支架横梁，并通过轴承与之相配合。

与现有技术相比，本发明的粗集料棱角性的测试方法及测试装置具有以下突出的有益效果：

（一）本发明所述方法适用于任意一种测试目的的棱角性测评，操作简单，应用范围广泛；

（二）考虑到粗集料的边界效应与尺寸效应，采用容器内壁固定柔性橡胶膜和容器内壁内嵌分段模板的方式来减少边界作用，同时采用特定体积容器和叶片设计，以此来减少粗集料的尺寸效应，扭力杆上方保持可控水平压力的同时，通过扭力传递组件对粗集料与叶片之间产生扭转剪切应力，通过记录扭矩测试仪的最大值，计算粗集料在各种状态下，粗集料与叶片之间产生的扭矩来表征粗集料的棱角性，能够较为确切的反映粗集料的棱角性；

（三）考虑尺寸效应与边界效应，测试装置尺寸设计与测试方法较为合理，测得的扭矩值接近于实际值，测试准确度高。

附图说明

附图1是本发明测试装置的结构示意图。

附图2是图1所示测试装置的A-A剖视图。

具体实施方式

以具体实施例对本发明的粗集料棱角性的测试方法及测试装置作以下详细地说明。

实施例：

如附图1所示，本发明的粗集料棱角性的测试装置主要由门柱型支架1、底座2、容器3、扭力杆4、叶片5、扭矩测试仪6构成。

门柱型支架1固定在底座2上，构成测试装置的框架结构。容器3置于底座2与门柱型支架1构成的空间内，并通过紧固螺栓7定位。容器3与底座2之间放置有橡胶垫板8。

所述容器3为弧底圆柱状容器，壁厚10mm，容器内高为14D，内径为20D，叶片宽度为1D，底面对应的圆心角为120度。八个L形硬钢质分段模板9（宽度为D、厚度为5mm）固定在容器侧壁和底面上，且均匀分布。在分段模板9之间的容器侧壁和底面上均固定有柔性橡胶膜10。

扭力杆4通过门柱型支架1设置在容器3轴心位置。扭力杆4上部通过轴承与门柱型支架1的横梁相配合，并与扭矩测试仪6连接；扭力杆4下端与容器3底面接触，并且可以水平方向转动。

三个宽度为D、厚度为5mm的叶片5自上到下均匀固定在扭力杆4上，安装角度分别为与扭力杆4垂直相交、45°斜交、水平相交。竖直方向上，相邻叶片5的间距为3.5D，顶部叶片5与容器3顶面的间距为3.5D，底部叶片5与容器3底面的间距为3.5D；水平方向上，三个叶片之间的水平夹角均为120°。

测试方法：

步骤A、 在容器1内放入粒径合适的粗集料（粗集料最大公称粒径不超过30mm）：

A1、测试粗集料在松装状态下的扭矩时，将粗集料距离容器口40-60mm处倒入测试容器；

A2、测试粗集料在紧装状态下的扭矩时，将集料分三次装入容器内，每次捣实25次；

A3、测试粗集料在震实状态下的扭矩时，将粗集料距离容器口40-60mm处倒入测试容器，然后将测试容器放在震实台上震实；

步骤B、使用扭矩测试仪6匀速转动扭力杆4，记录集料发生扰动后的最大扭矩值；

步骤C、步骤A、B再重复操作两次，以三次操作的最大扭矩值的平均值作为测试的试验结果。

步骤D、在前三次操作的测试值中，如果某次测试值与平均值之差大于后者的10%，则进行第四次测试操作，并以四次测试的平均值作为棱角性测试值的试验结果。