一种路面加速磨光磨耗一体化试件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种路面加速磨光磨耗一体化试件及其制备方法，试件由上至下依次包括集料层、砂浆层和混凝土层，减少成本的同时硬度能达到磨光磨耗试验的要求，可以作为磨光磨耗的通用试件，这种一体化试件的制备方法主要包括集料准备、两种干砂准备、排料、吹砂、配制砂浆胶结料、填充砂浆、养护、制备混凝土层以及脱模这些步骤，通过制备混凝土层来提高硬度和降低成本，制作出适用于磨光磨耗试验的一体化试件。
【专利说明】一种路面加速磨光磨耗一体化试件及其制备方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明属于路面材料性质测试领域。
【背景技术】
[0002]集料磨光值是利用加速磨光机磨光集料。用摆式摩擦系数测定仪测定的集料经磨光后的摩擦系数值，用PSV表示。磨光试件、磨耗试件分别应用于磨光试验和磨耗试验。磨光实验步骤繁琐，先后要采用磨光仪和摆式摩擦系数测定仪进行测量和计算，才能得到最终磨光值，用于磨光试验的试件很薄，厚度不超过20mm，测试时需要固定在磨光仪的橡胶轮的轮面上，容易掉粒和断裂，且磨光实验、磨耗实验的试件包括磨料层和胶层，而制作胶层的成本较高。
[0003]发明人研发的一种磨光磨耗一体化仪器(图1)，使用时，路面材料磨光磨耗一体化试件固定不动，磨光材料试件在电机的驱动作用下做往返运动，路面材料磨光磨耗一体化试件被磨光、磨耗。磨光磨耗评价方法如下:
(I)每块一体化试件的质量损失率按下式计算:
Δ m= On0-1n1) /m0*100%
式中:Ζ1?—质量损失率(％)；
馬一磨耗前试件的质量(g);
而一磨耗后试件的质量(g)
再将质量损失率换算成磨耗值。
[0004](2)每块一体化试件的集料磨光性能以摩擦系数的形式表示，按下式计算:
P =f/N
式中:# 一试件的摩擦系数；
/一试件的摩擦力(N)；
#一施加到试件上的正压力(N)
该仪器可测试不同路面材料的摩擦系数、磨损深度和质量损失等数据，用以换算成磨光值、磨耗值等，进而评价路面材料的抗滑耐磨性能，为公路工程选用岩石或者集料提供技术指标。而现有的磨光试件或磨耗试件均各具缺点，不能作为磨光和磨耗试验的通用试件。
【发明内容】
[0005]本发明意在提供能制造一种不易掉粒和断裂、成本低廉的磨光磨耗一体化通用试件的制备方法。
[0006]本发明包括以下技术方案:路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，主要设备包括烘箱、试件模具，制备方法包括以下步骤:
(1)集料准备:将路面集料过筛，剔除片状颗粒，将集料颗粒洗净后置于烘箱中烘干至
恒重；
(2)两种干砂准备:清水淘洗粒径<9.5mm的湿砂和粒径< 0.3mm的湿砂并放置在烘箱中烘干，得到粒径< 9.5mm的配料干砂和粒径< 0.3mm的填砂；
(3)排料:将试件模具拼接并在内壁涂上脱模剂，并将集料颗粒紧密地排列于试件模具中，形成集料层；
(4)吹砂:将填砂填入试件模具内的集料颗粒间隙中，用洗耳球轻轻吹动填砂,使之填充密实，充填高度为集料层高度的1/2~3/4 ；
(5 )配制砂浆胶结料:选用填砂、配料干砂作为砂浆原料进行配制出填充砂浆和原料砂
浆；
(6)填充砂浆:将步骤(5)中的填充砂浆填入集料层，直至填充砂浆表面与集料层表面水平；之后再采用配料砂浆填入试模中，填至试模高度的1/2，形成砂浆层，并用橡胶锤轻轻敲打砂浆层使之密实；
(7)养护:将经过步骤(6)的试件放置在烘箱中或室温环境中养护，直至试件达到足够硬度；
(8)制备混凝土层:在经过步骤(7)在砂浆试件上面分两层铺筑混凝土层，混凝土层为水泥混凝土层或浙青混凝土层；
(9)脱模:在室温下养护24h后脱模，取出试件。
[0007]上述技术方案与现有技术的区别在于:在集料层内先是使用粒径< 0.3mm的填砂填充间隙至集料层高度的1/2~3/4，剩余的集料层高度间隙采用粒径< 0.3mm的填砂配制的砂浆进行填充，在此基础上在填充粒径< 9.5mm的配料干砂配制的砂浆进行填充，由于填砂的粒径较小，可充分地填充在集料层的间隙内，而填砂配制的砂浆可有效第使得集料层黏结在一起，再在填砂配制的砂浆层上覆盖较粗粒径的配料干砂配制的砂浆胶结料，最后在砂浆层上制作混凝土层，最后制成的硬度高、不易断裂的试件，作为磨光磨耗一体化实验的通用试件，且该试件用混凝土层代替了一部分砂浆层，可有效地降低制作成本。
[0008]进一步地，所述两种干砂均为天然砂或机制砂或河砂，可从中选择合适的种类砂作为原料砂。
[0009]进一步地,步骤(1)中的集料颗粒粒径为9.5mnTl3.2mm或4.75mnT9.5mm,烘箱温度为105°C ±5°C,根据不同的试验需要选择不同的原料制作试件。
[0010]进一步地，步骤(2)中两种干砂，即配料干砂和填砂均为II区砂，烘箱温度为1050C ±5°C，II区砂是由细度模数在3.0-2.0之间以及0.6mm筛孔的累计筛余百分率在70%~40%之间的中砂与一部分偏粗的细砂组成，II区砂硬化后强度高、耐久性较好，可降低粘合剂成本。
[0011]进一步地，步骤(5)中的填充砂浆或配料砂浆为树脂类砂浆、水泥类砂浆或浙青类砂浆，树脂类砂浆，先按比例配制好树脂与固化剂并搅拌均匀，再与干砂按1:41:8的质量比拌匀制成树脂砂浆；水泥类砂浆，按照水泥:干砂:水以质量比为1:3:0.5的比例拌合；浙青类砂浆，按照热熔浙青:干砂以质量比为l:l(Tl:20的比例拌合，根据实际情况选择制作不同类型的砂浆。
[0012]进一步地，步骤(6)中，当砂浆层的胶结料强度达到60%~80%时，做粗砂浆层表面，即是在砂浆表面采取 拉毛、刻槽等工艺，增加砂浆表面粗糙度，利于后续工序中混凝土层与胶层的契合与粘结。
[0013]进一步地，步骤(7)中，树脂类砂浆试件在40°C~60°C烘箱中养护3tT6h，再自然冷却10h±2h ;水泥类砂浆试件在温度为20°C ±2°C，相对湿度为90%以上的环境中养护24h±2h ;浙青类砂浆试件在室温下养护24h±2h，使试件达到足够强度。
[0014]本发明还提供了一种路面加速磨光磨耗一体化试件，这种试件硬度高、不易断裂和掉粒，成本低廉，可以在磨光磨耗试验中通用。
[0015]上述路面加速磨光磨耗一体化试件，包括试件，试件分为集料层、砂浆层和混凝土层。由于使用混凝土层替代了一部分砂浆层，可有效地降低成本和增强试件硬度。
[0016]进一步地，所述试件为长方体，试件的长、宽、高分别为300mm、150mm和50mm,尺寸较为适合。
[0017]进一步地，所述集料层由花岗岩、玄武岩、辉长石、石灰石中的一种或多种颗粒构成；砂浆层由环氧树脂砂浆、不饱和聚酯树脂砂浆、聚氨酯砂浆、水泥砂浆、浙青砂浆、改性浙青砂浆、乳化浙青砂浆、水性环氧乳化浙青砂浆中的一种或多种构成；混凝土层由水泥混凝土或浙青混凝土构成，可根据不同的情况选择不同的类型的试件进行测试。
[0018]进一步地,当集料颗粒粒径为9.5mnTl3.2mm时,集料层厚度为11_±1.5mm,砂衆层厚度为14mm± Imm,混凝土层厚度为25mm±lmm ;当集料颗粒粒径为4.75mnT9.5mm时,集料层厚度为7mm±l.5mm,砂衆层厚度为18mm± Imm,混凝土层厚度为25mm±lmm。根据集料颗粒粒径设计较为合理的层厚。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为现有的磨光磨耗一体化仪器的结构示意图；
图2为实施例3中路面加速磨光磨耗一体化试件的结构示意图。
【具体实施方式】
[0020]实施例1:路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，主要设备包括烘箱、试件模具，具体的制备步骤如下:
(I)集料准备:选用花岗岩、玄武岩、辉长岩、石灰岩等集料颗粒，将路面集料过筛，剔除针片状颗粒，取粒径9.5mnTl3.2mm的集料颗粒用水洗净后置于温度为105°C ±5°C的烘箱中烘干至恒重。
[0021](2)两种干砂准备:根据用途准备配料干砂和填砂两种类型的干砂，两种干砂均为天然砂或机制砂或河砂。配料干砂:用清水淘洗粒径< 9.5mm的砂，置105°C ±5°C的烘箱中烘干成为干砂；填砂:用清水淘洗粒径< 0.3mm的砂，置105°C ±5°C的烘箱中烘干成为干砂。配料干砂和填砂均为II区砂，II区砂是由细度模数在3.0-2.0之间以及0.6mm筛孔的累计筛余百分率在70%~40%之间的中砂与一部分偏粗的细砂组成，II区砂硬化后强度高、耐久性较好，可降低粘合剂成本。
[0022](3)排料:将试模拼接并涂上脱模剂，试模高度为50mm，将集料颗粒尽量紧密地排列于试模中，形成集料层，由于集料颗粒形状并不规则，排列集料颗粒时保证颗粒的大面、平面朝下放入试模中；当集料颗粒粒径为9.5mnTl3.2mm时,集料层厚度为11_±1.5mm ;当集料颗粒粒径为4.75mnT9.5mm时，集料层厚度为7mm±l.5mm ；
(4)吹砂:用小勺将填砂填入试模的集料间隙中，并用洗耳球轻轻吹动填砂，使之填充密实，充填高度为集料层高度的1/2~3/4。[0023](5)配制砂浆胶结料:选用填砂、配料干砂作为砂浆原料进行配制出填充砂浆和配料砂浆；填充砂浆或配料砂浆可以为树脂类砂浆、水泥类砂浆或浙青类砂浆，树脂类砂浆，先按比例配制好树脂与固化剂并搅拌均匀，再与干砂按1:41:8的质量比拌匀制成树脂砂浆；水泥类砂浆，按照水泥:干砂:水以质量比为1:3:0.5的比例拌合；浙青类砂浆，按照热熔浙青:干砂以质量比为l:l(Tl:20的比例拌合；使用时，可以选用树脂类、水泥类或浙青类的填充砂浆，树脂类、水泥类或浙青类的配料砂浆。
[0024](6)填充砂浆:选用步骤(5)中的某类型填充砂浆填入集料层，直至填充砂浆表面与集料层表面水平，之后再用小油灰刀将某类型配料砂浆填入试模中，填至约试模高度的1/2，用橡胶锤轻轻敲打密实，形成砂浆层，在填充与敲打时尽量不触动集料层。当胶结料强度达到60%~80%时，可在砂浆层表面采取拉毛、刻槽等做粗工艺，增加砂浆表面粗糙度，以利于后续工序中混凝土层与胶层的契合与粘结。
[0025](7)养护:步骤(6)中的树脂类砂浆试件在40°C~60°C烘箱中养护3h~6h，再自然冷却10h±2h ;水泥类砂浆试件在温度为20°C ±2°C，相对湿度为90%以上的环境中养护24h±2h ;浙青类砂浆试件在室温下养护24h±2h，使试件达到足够强度。
[0026](8)制备混凝土层:在试件经步骤(7)后达到足够强度后，在试件的砂浆表面上铺筑25mm土 Imm的混凝土层，混凝土层采用水泥混凝土层或浙青混凝土层。混凝土层分两层铺筑，第一层混凝土高度略高与第二层混凝土层，每铺筑一层混凝土，即可在该混凝土层上垂直均匀插捣25次，插捣时由混凝土层中间位置向周边移动，混凝土层周边15此，中间位置10次。插捣第一层时应插至底部，插捣第二层混凝土时应插透本层并插入第一层混凝土层约2mnT5mm，插捣须垂直压下，不得冲击，用镘刀刮平混凝土表面，然后将试件置于振动台上振动密实。
[0027]上述混凝土层如果选用浙青混凝土，则根据浙青品种的不同，依照规范《公路工程浙青与浙青混合料试验规程》(JTG E20-2011)拌制浙青混合料，采用静压法制在试件上直至混凝土层，形成成型试件。
[0028](9)脱模:经过步骤(8)的成型试件在室温下养护24h后脱模，脱模时拆卸试模的各个螺丝，使试件在无损伤情况下脱出。对于下面层为水泥混凝土层时脱模后需在温度为200C ±2°C、相对湿度为95%以上的条件下养护:T7d。对于浙青混凝土层的试件时，可根据浙青品种参照相关规范进行养护。
[0029]实施例2:路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，与实施例1的不同之处在于，所述集料颗粒的粒径为4.75mnT9.5mm。
[0030]实施例3:路面加速磨光磨耗一体化试件，如图2所示，包括长方体形的试件，该试件长宽高为300mmX 150mmX50mm,试件由上至下依次分为集料层1、砂衆层2和混凝土层3，集料层I主要为各种路面碎石材料构成，如花岗岩、玄武岩、辉长岩、石灰岩等集料组成，砂浆层2由填充砂浆和配料砂浆组成，填充砂浆填入集料颗粒的缝隙中，配料砂浆覆盖在填充砂浆层2表面，混凝土层3为水泥混凝土层或浙青混凝土层。当集料颗粒粒径为
9.5mnTl3.2mm时,集料层I厚度为I Imm土 1.5mm,砂衆层2厚度为14mm土 lmm,混凝土层3厚度为25mm±lmm ;当集料颗粒粒径为4.75mnT9.5mm时,集料层I厚度为7mm±l.5mm,砂衆层2厚度为18_±lmm,混凝土层3厚度为25_±1_。
[0031]以上所述仅为本发明较佳实施例的详细说明，并非用来限制本发明，凡依本发明的创作精神所作的类似变化的实施例，皆应包含于本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，主要设备包括烘箱、试件模具，制备方法包括以下步骤: (1)集料准备:将路面集料过筛，剔除片状颗粒，将集料颗粒洗净后置于烘箱中烘干至恒重； (2)两种干砂准备:清水淘洗粒径<9.5mm的湿砂和粒径< 0.3mm的湿砂并放置在烘箱中烘干，得到粒径< 9.5mm的配料干砂和粒径< 0.3mm的填砂； (3)排料:将试件模具拼接并在内壁涂上脱模剂，并将集料颗粒紧密地排列于试件模具中，形成集料层； (4)吹砂:将填砂填入试件模具内的集料颗粒间隙中，用洗耳球轻轻吹动填砂,使之填充密实，充填高度为集料层高度的1/2~3/4 ； (5 )配制砂浆胶结料:选用填砂、配料干砂作为砂浆原料进行配制出填充砂浆和原料砂浆； (6)填充砂浆:将步骤(5)中的填充砂浆填入集料层，直至填充砂浆表面与集料层表面水平；之后再采用配料砂浆填入试模中，填至试模高度的1/2，形成砂浆层，并用橡胶锤轻轻敲打砂浆层使之密实； (7)养护:将经过步骤(6 )的试件放置在烘箱中或室温环境中养护，直至试件达到足够硬度； (8)制备混凝土层:在经过步骤(7)在砂浆试件上面分两层铺筑混凝土层，混凝土层为水泥混凝土层或浙青混凝土层； (9)脱模:在室温下养护24h后脱模，取出试件。
2.根据权利要求1所述的路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，其特征在于:所述两种干砂均为天然砂或机制砂或河砂。
3.根据权利要求1所述的路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，其特征在于:步骤(I)中的集料颗粒粒径为9.5mnTl3.2mm或4.75mnT9.5mm，烘箱温度为105°C ±5°C。
4.根据权利要求2所述的路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，其特征在于:步骤(2)中两种干砂，即配料干砂和填砂均为II区砂，烘箱温度为105°C ±5°C。
5.根据权利要求4所述的路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，其特征在于:步骤(5)中的填充砂浆或配料砂浆为树脂类砂浆、水泥类砂浆或浙青类砂浆，树脂类砂浆，先按比例配制好树脂与固化剂并搅拌均匀，再与干砂按1:41:8的质量比拌匀制成树脂砂浆；水泥类砂浆，按照水泥:干砂:水以质量比为1:3:0.5的比例拌合；浙青类砂浆，按照热熔浙青:干砂以质量比为l:l(Tl:20的比例拌合。
6.根据权利要求4所述的路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，其特征在于:步骤(6)中，当砂浆层的胶结料强度达到60%~80%时，做粗砂浆层表面。
7.根据权利要求4所述的路面加速磨光磨耗一体化试件的制备方法，其特征在于:步骤(7)中，树脂类砂浆试件在40°C~60°C烘箱中养护3tT6h，再自然冷却10h±2h ;水泥类砂浆试件在温度为20°C ±2°C，相对湿度为90%以上的环境中养护24h±2h ;浙青类砂浆试件在室温下养护24h±2h。
8.根据权利要求1所述的制备方法中的路面加速磨光磨耗一体化试件，其特征在于:包括试件，试件分为集料层、砂浆层和混凝土层。
9.根据权利要求8所述的制备方法中的路面加速磨光磨耗一体化试件，其特征在于:所述试件为长方体，试件的长、宽、高分别为300mm、150mm和50mm。
10.根据权利要求8所述的制备方法中的路面加速磨光磨耗一体化试件，其特征在于:所述集料层由花岗岩、玄武岩、辉长石、石灰石中的一种或多种颗粒构成；砂浆层由环氧树脂砂浆、不饱和聚酯树脂砂浆、聚氨酯砂浆、水泥砂浆、浙青砂浆、改性浙青砂浆、乳化浙青砂浆、水性环氧乳化浙青砂浆中的一种或多种构成；混凝土层由水泥混凝土或浙青混凝土构成。
11.根据权利要求8所述的制备方法中的路面加速磨光磨耗一体化试件，其特征在于:当集料颗粒粒径为9.5mnTl3.2mm时，集料层厚度为llmm±l.5mm,砂衆层厚度为14mm± Imm,混凝土层厚度为25mm±lmm ;当集料颗粒粒径4.75mnT9.5mm时，集料层厚度为7mm±l.5mm,砂衆层厚度为18mm± lmm,混凝土层厚度为25mm±lmm。
【文档编号】G01N3/56GK104006996SQ201410249403
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月6日 优先权日:2014年6月6日
【发明者】李菁若, 谭巍, 曾舜, 金军伟, 王伟, 韩春云, 陈飞 申请人:招商局重庆交通科研设计院有限公司