一种沥青混合料水稳定性试验装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种沥青混合料水稳定性试验装置，包括基座、交替正负压容器以及活塞驱动装置；交替正负压容器包括冲刷筒、导管、置样台以及活塞；冲刷筒呈圆柱筒形；置样台置于冲刷筒内部并将冲刷筒自上而下依次分为冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔；冲刷筒A腔通过设置在冲刷筒外部的导管与冲刷筒B腔相贯通；活塞置于冲刷筒A腔中并在冲刷筒内部自如滑动；待测试试件置于置样台上；冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔充满水；交替正负压容器固定设置在基座上；活塞驱动装置与活塞相连并驱动活塞在冲刷筒内部做垂直往复运动。本实用新型的试验结果与实际应用效果有更好的相关性，试验评价方法更加有效、可靠。
【专利说明】
一种沥青混合料水稳定性试验装置
技术领域
[0001]本实用新型属于公路工程沥青混合料性能检测领域，涉及一种水稳定性试验装置，尤其涉及一种沥青混合料水稳定性试验装置。
【背景技术】
[0002]在高速公路建设中，沥青路面由于其表面平整、耐磨行驶舒适，施工周期短，养护维修简便，以及良好的力学性能等优势，在当前高速公路建设中占有很大的份额，如美国的公路93%为沥青路面，日本的沥青路面占高速公路的94%，我国目前修建的高速公路90%以上采用沥青路面。为了使沥青路面具有良好的使用性能，必须要求沥青混合料有良好的抗水损害的能力即水稳定性。
[0003]所谓沥青路面的水损害，是指沥青路面在水或冻融循环以及汽车车轮动态荷载的协同作用下，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，水分逐渐渗入沥青与集料的界面上，使沥青的粘附性降低并逐渐丧失粘结力，沥青膜从石料表面脱落，沥青混合料掉粒、松散继而形成沥青路面的坑槽、推挤变形等损害的现象。
[0004]沥青混合料的水损害评价的方法有很多，包括沥青与矿料的粘附性试验和混合料的水稳定性试验。总的来说，沥青混合料的水稳定性最终是由浸水条件下沥青混合料的物理力学的性能降低的程度来表示。评价方法有三个关键点:I)混合料的试件条件，如成型的方法、空隙率等;2)浸水与模拟浸水的实验条件，包括温度、时间、循环次数等;3)采用哪种指标来评价。
[0005]目前，水稳定性评价一般基于冻融循环试验方法，例如美国的路特曼试验等。我国借鉴了美国的试验方法提出了冻融循环劈裂试验。
[0006]冻融循环的特点如下:先将沥青混合料浸泡在水中，进行抽真空，使水能够快速的进入孔隙中；再将试件放入-18 °C的冰箱中进行冷冻处理;最后将试件放入60 °C的恒温水浴中一段时间，完成冻融循环。冻融循环主要是模拟温度对沥青混合料强度的影响，这种试验方法即符合我国北方气候寒冷的特点，又适合南方多雨潮湿的实际路面工作环境，但是没有考虑到车轮碾压过程中，沥青混合料的水稳定性受到水、温度与车轮碾压造成的动态压力的综合影响，导致试验结果与实际路面效果的相关性较差。因此，用来评价沥青混合料水稳定性的试验方法，应该能模拟行车与环境耦合作用下综合作用。
[0007]通过上述分析，冻融循环在实际路面水损坏的模拟上存在很大的缺陷，造成试验结果与实际应用效果的不一致性。
[0008]此外，公开号是CN104515846A的发明申请文件中公布了一种沥青混合料水稳定性试验装置，具有模拟沥青混合料中动水压力对试件的作用，但其作用原理为通过增大或减小密闭容器内的气压而激发水压力间接实现对试件的动水压力，其提供的水压力为静压，不能有效模拟车辆荷载作用于沥青路面时，沥青面层内的水分对混合料“吸入一挤出”的冲刷过程，且在减小气压时，容器内的水分对试件的负压影响很小，无法有效模拟车轮荷载离开路面时，水分对沥青混合料的真空负压抽吸作用。
[0009]总之，上述试验装置均是评价沥青混合料水稳定性能，无法模拟该路面材料处于实际工作环境中，进入路面空隙中的水不断产生动水压力或真空负压抽吸的反复循环作用，即不能有效模拟该路面结构材料的实际工作状态。
【实用新型内容】
[0010]为了解决【背景技术】中存在的上述技术问题，本实用新型提供了一种可以模拟行车荷载与气候条件协同作用的沥青混合料水稳定性试验装置，以克服现有水稳定性评价方法与实际路面工作条件的不一致性。该装置不仅考虑了环境因素对沥青混合料的水稳定性的影响，而且还考虑到了车轮荷载对进入沥青混合料的水产生的动水压力与真空负压抽吸的反复循环的作用，使试验结果与实际应用效果有更好的相关性，试验评价方法更加有效、可
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[0011 ]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0012]—种沥青混合料水稳定性试验装置，其特征在于:所述沥青混合料水稳定性试验装置包括基座、交替正负压容器以及活塞驱动装置;所述交替正负压容器包括冲刷筒、导管、置样台以及活塞;所述冲刷筒呈圆柱筒形;所述置样台置于冲刷筒内部并将冲刷筒自上而下依次分为冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔;所述冲刷筒A腔通过设置在冲刷筒外部的导管与冲刷筒B腔相贯通;所述活塞置于冲刷筒A腔中并在冲刷筒内部自如滑动;待测试试件置于置样台上;所述冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔充满水;所述交替正负压容器固定设置在基座上；所述活塞驱动装置与活塞相连并驱动活塞在冲刷筒内部做垂直往复运动。
[0013]作为优选，本实用新型所采用的冲刷筒B腔中设置有控温器。
[0014]作为优选，本实用新型所采用的冲刷筒的外壁设置有温度显示器以及压力表。
[0015]作为优选，本实用新型所采用的活塞驱动装置包括导杆、传动齿轮、传动杆以及传动链条;所述传动链条缠绕在传动齿轮上;所述导杆通过传动杆铆接在传动链条上;所述导杆的底部与活塞的顶部固定连接;所述传动齿轮在转动时，依次通过传动链条、传动杆以及导杆带动活塞在冲刷筒内部做垂直往复运动。
[0016]作为优选，本实用新型所采用的活塞驱动装置还包括滑动套筒;所述滑动套筒的一端固定在活塞顶部，另一端嵌套在导杆的底部;所述导杆通过滑动套筒与活塞固定连接。
[0017]作为优选，本实用新型所采用的沥青混合料水稳定性试验装置还包括导杆固定横杆;所述导杆固定横杆上设置有导杆可穿过的通孔;所述通孔的内径大于导杆的外径。
[0018]本实用新型具有以下优点:
[0019]本实用新型提供了一种沥青混合料水稳定性试验装置，包括基座、交替正负压容器以及活塞驱动装置;交替正负压容器包括冲刷筒、导管、置样台以及活塞；冲刷筒呈圆柱筒形;置样台置于冲刷筒内部并将冲刷筒自上而下依次分为冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔;冲刷筒A腔通过设置在冲刷筒外部的导管与冲刷筒B腔相贯通;活塞置于冲刷筒A腔中并在冲刷筒内部自如滑动;待测试试件置于置样台上;冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔充满水;交替正负压容器固定设置在基座上;活塞驱动装置与活塞相连并驱动活塞在冲刷筒内部做垂直往复运动。本实用新型改善了与以往路面实际条件不相符的冻融循环方式加入交替变化压力的方式对沥青混合料进行水侵蚀的考验，使试验更合理可靠;考虑到了动水压力对试验造成的影响，而动水压力是造成沥青路面水损坏的主要的原因之一，这是以往试验所没有的；综合考虑了动水压力与环境温度的协同作用，模拟了更为真实的沥青路面水损坏的原因，这也是以往试验所不具备的；本实用新型具有很好的拓展性，试验参数可以根据当地的气候条件、交通状况作适当的调整。
【附图说明】
[0020]图1为本实用新型试验装置正面与侧面的剖视图及控制台正视图。
[0021]图2为本实用新型试验装置中的交替正负压容器正面剖视图。
[0022]图3为本实用新型试验中得到的交替正负压分布图；
[0023]其中:
[0024]1-导杆;2-导杆固定横杆;3-传动齿轮;4-传动杆;5-传动链条;6_外壳;7_基座;8_固定支座;al-活塞;a2_冲刷筒;a3_导管;a4_试件;a5_置样台；a6_阀门；a7_控温器;a8_温度显不器;a9-压力表;al O-水;all-筒盖。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0026]参见图1以及图2，本实用新型提供了一种沥青混合料水稳定性试验装置，沥青混合料水稳定性试验装置包括基座7、交替正负压容器以及活塞驱动装置;交替正负压容器包括冲刷筒a2、导管a3、置样台a5以及活塞al;冲刷筒a2呈圆柱筒形;置样台a5置于冲刷筒a2内部并将冲刷筒a2自上而下依次分为冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔;冲刷筒A腔通过设置在冲刷筒a2外部的导管a3与冲刷筒B腔相贯通;活塞al置于冲刷筒A腔中并在冲刷筒a2内部自如滑动;待测试试件置于置样台a5上;冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔充满水alO;交替正负压容器通过固定支座8固定设置在基座7上;活塞驱动装置与活塞al相连并驱动活塞al在冲刷筒a2内部做垂直往复运动。交替正负压容器为圆柱筒形，内径为160mm。交替正负压容器的底部设置有阀门a6，顶部设置有筒盖al I。
[0027]冲刷筒B腔中设置有控温器a7;冲刷筒a2的外壁设置有温度显示器a8以及压力表a90
[0028]活塞驱动装置包括导杆1、传动齿轮3、传动杆4以及传动链条5;传动链条5缠绕在传动齿轮3上;导杆I通过传动杆4铆接在传动链条5上;导杆I的底部与活塞al的顶部固定连接;传动齿轮3在转动时，依次通过传动链条5、传动杆4以及导杆I带动活塞al在冲刷筒a2内部做垂直往复运动。4个传动齿轮与导竿固定横撑均固定连接在外壳上;导竿固定连接在导竿固定横撑上，并与地面垂直。
[0029]活塞驱动装置还包括滑动套筒;滑动套筒的一端固定在活塞al顶部，另一端嵌套在导杆I的底部;导杆I通过滑动套筒与活塞al固定连接。
[0030]沥青混合料水稳定性试验装置还包括外壳6以及设置在外壳6内部的导杆固定横杆2;导杆固定横杆2上设置有导杆I可穿过的通孔;通孔的内径大于导杆I的外径。
[0031]本实用新型所提供的沥青混合料水稳定性试验装置在进行试验时，具体操作方式是:
[0032]I)用马歇尔击实仪或旋转压实仪成型圆柱形试件a4，圆柱形试件a4的空隙率控制在7% ±1% ;试件高度分为两类:直径100臟的(63.5±2.5)111111，直径150111111的(95±5).!;
[0033]2)将圆柱形试件a4分为条件试件组圆柱形试件以及对比试件组圆柱形试件；
[0034]3)将对比试件组圆柱形试件放入25°C的恒温水浴中2h后进行沥青混合料劈裂试验测得对比试件组圆柱形试件的劈裂强度S1;将条件试件组圆柱形试件先进行真空饱水，使饱水率达到70% — 80%，将条件试件组圆柱形试件放入-18°C的冰箱中16h，再将条件试件组圆柱形试件放入60°C的密封的容器中20h;
[0035]4)将交替正负压容器中注满水，设置水温为25°C，将经过步骤3的条件试件组圆柱形试件置于置样台a5上；
[0036]5)待水温再次恒定在25°C时启动试验装置，活塞al在传动杆4及传动链条5的带动下进行竖直方向简谐运动，对条件试件组圆柱形试件进行交替正负压的作用2h，交替正负压分布示意图如图3所示，图3中压力为交替正负压容器中的水压，可通过压力表a9测得，当活塞al下降到最低点时，交替正负压容器中的水压达到最大值0.7MPa，当活塞上升到最高点时，交替正负压容器中的水压达到最小值-0.1MPa，进行沥青混合料劈裂试验测得条件试件组圆柱形试件劈裂强度S2;
[0037]6)获取步骤3)所得到的对比试件组圆柱形试件的劈裂强度31与步骤5)所得到的条件试件组圆柱形试件劈裂强度S2的比值TSR;TSR是圆柱形试件a4所用沥青混合料水稳定性评价指标。
[0038]综上，本实用新型的沥青混合料水稳定性试验装置能够有效评价沥青混合料的抗水损害性能，且设备便宜、操作简单，能够满足室内马歇尔试件和旋转压实试件的水稳定性评价需求，有助于指导沥青混合料配合比设计，在沥青路面材料设计领域有着重要的应用价值。
[0039]上述【具体实施方式】只是本实用新型的一个优选实施例，并不是用来限制本实用新型的实施与权利要求范围的，凡依据本实用新型申请专利保护范围所述的内容做出的等效变化和修饰，均应包括于本实用新型专利申请范围内。
【主权项】
1.一种沥青混合料水稳定性试验装置，其特征在于:所述沥青混合料水稳定性试验装置包括基座(7)、交替正负压容器以及活塞驱动装置；所述交替正负压容器包括冲刷筒(a2)、导管(a3)、置样台(a5)以及活塞(al);所述冲刷筒(a2)呈圆柱筒形;所述置样台(a5)置于冲刷筒(a2)内部并将冲刷筒(a2)自上而下依次分为冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔;所述冲刷筒A腔通过设置在冲刷筒(a2)外部的导管(a3)与冲刷筒B腔相贯通;所述活塞(al)置于冲刷筒A腔中并在冲刷筒(a2)内部自如滑动;待测试试件置于置样台(a5)上;所述冲刷筒A腔以及冲刷筒B腔充满水;所述交替正负压容器固定设置在基座(7)上;所述活塞驱动装置与活塞(al)相连并驱动活塞(al)在冲刷筒(a2)内部做垂直往复运动。2.根据权利要求1所述的沥青混合料水稳定性试验装置，其特征在于:所述冲刷筒B腔中设置有控温器(a7)。3.根据权利要求2所述的沥青混合料水稳定性试验装置，其特征在于:所述冲刷筒(a2)的外壁设置有温度显示器(a8)以及压力表(a9)。4.根据权利要求1-3任一所述的沥青混合料水稳定性试验装置，其特征在于:所述活塞驱动装置包括导杆(I)、传动齿轮(3)、传动杆(4)以及传动链条(5);所述传动链条(5)缠绕在传动齿轮(3)上;所述导杆(I)通过传动杆(4)铆接在传动链条(5)上;所述导杆(I)的底部与活塞(a I)的顶部固定连接;所述传动齿轮(3 )在转动时，依次通过传动链条(5 )、传动杆(4)以及导杆(I)带动活塞(al)在冲刷筒(a2)内部做垂直往复运动。5.根据权利要求4所述的沥青混合料水稳定性试验装置，其特征在于:所述活塞驱动装置还包括滑动套筒;所述滑动套筒的一端固定在活塞(al)顶部，另一端嵌套在导杆(I)的底部;所述导杆(I)通过滑动套筒与活塞(al)固定连接。6.根据权利要求5所述的沥青混合料水稳定性试验装置，其特征在于:所述沥青混合料水稳定性试验装置还包括导杆固定横杆(2);所述导杆固定横杆(2)上设置有导杆(I)可穿过的通孔;所述通孔的内径大于导杆(I)的外径。
【文档编号】G01N3/36GK205483865SQ201620266977
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】彭刚, 张翛, 张艳聪
【申请人】山西省交通科学研究院, 山西交科公路勘察设计院