一种融雪沥青混合料抗附着性能的测试装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种融雪沥青混合料抗附着性能的测试装置，在加压机构的下端安装有冷冻工装，所述的冷冻工装包括竖杆和成冰室，竖杆与成冰室的顶面垂直，成冰室的底面紧贴在待测的马歇尔试件的顶面，将水从进水孔注入到成冰室与马歇尔试件形成的密闭腔体中，在恒温箱内冷冻成冰层，使得冰层附着在马歇尔试件的顶面上；马歇尔试件通过夹具固定施加横向载荷，电机能够带动测试夹具底座对马歇尔试件与冰层之间的剪切应力进行测试，通过在加压机构施加的压力下的剪切应力来表征融雪沥青混合料的抗附着性能。本实用新型能够直接地测定抗附着性能，增加测量的准确性，能够模拟冰雪与路表的附着情况，准确的评价融雪沥青混合料的融雪性能。
【专利说明】一种融雪沥青混合料抗附着性能的测试装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型属于路面材料测试领域，涉及融雪浙青混合料的测试，具体涉及一种 融雪浙青混合料抗附着性能的测试装置。
【背景技术】
[0002] 路面积雪结冰会对冬季交通安全造成严重的影响，为了保证冬季公路交通的畅通 和行车安全，提高道路的通行能力和运营效率，除雪化冰工作已成为冬季道路养护管理的 重要环节。在浙青混合料中掺加盐化物来制备具有主动融雪化冰功能的浙青混合料，通过 毛细管压力以及车辆的碾压作用，使浙青混合料内部的盐分析出导致路表冰雪和雨水冰点 的降低，从而使冰雪与路表剥离开来，并进一步将冰雪融化为液态水，将其排出路面，达到 提高道路通行安全的目的。该方法抑制路表雨雪冻结的效果明显，大大降低除雪的难度，节 省大量的人力和物力，而且施工方便，目前已被广泛应用。
[0003] 由于融雪浙青混合料抑制冻结的有效成分为盐化物中的盐分，所以为了评价融雪 浙青混合料的抑制冻结效果，研究人员普遍采用方法的是将浙青混合料试件放入水中浸泡 一定的时间，待盐分析出后测定水溶液的电导率，用电导率变化情况来反应浙青混合料的 抑制冻结效果。该方法为间接测试方法，不能真实的反应浙青混合料抑制路表雨水结冰的 情况。还有研究人员采用测试浙青混合料试件浸泡过后水溶液的密度变化情况等措施来评 价浙青混合料的融雪性能，但也属于间接测试方法。目前尚没有直接测定融雪浙青混合料 抗附着性能的测试装置及其方法。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于，提供一种专门针对融雪浙 青混合料抗附着性能的测试装置，直接地测定抗附着性能，增加测量的准确性。
[0005] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案予以实现：
[0006] 一种融雪浙青混合料抗附着性能的测试装置，包括带有恒温机构的恒温箱，在恒 温箱内部的顶面上安装有伸缩机构，伸缩机构下端安装有加压机构；
[0007] 加压机构的下端安装有冷冻工装，所述的冷冻工装包括一端与加压机构可拆卸固 定安装的坚杆，坚杆的另一端固结在成冰室的顶面上，坚杆与成冰室的顶面垂直，所述的成 冰室为底面开放的刚性腔体，成冰室的顶面上加工有进水孔；
[0008] 成冰室的底面紧贴在待测的马歇尔试件的顶面，将水从进水孔注入到成冰室与马 歇尔试件形成的密闭腔体中，在恒温箱内冷冻成冰层，使得冰层附着在马歇尔试件的顶面 上；
[0009] 恒温箱内部的底面上固定设置有测试平台，测试平台上放置有底部带有轮子的测 试夹具底座，测试夹具底座的顶面上固定有一个固定夹具，固定夹具相对的位置处设置有 一个活动夹具，活动夹具远离固定夹具一侧的测试夹具底座顶面上设置有固定板，固定板 上安装有紧固螺栓，紧固螺栓用于顶紧活动夹具使得固定夹具和活动夹具一起配合夹紧马 歇尔试件；
[0010] 恒温箱外部安装有电机，电机的转轴与齿轮箱的输入端相连，齿轮箱的输出轴与 连杆的一端相连，连杆的另一端穿过恒温箱侧壁上的通孔伸入恒温箱内与测试夹具底座相 连，电机能够带动测试夹具底座对马歇尔试件与冰层之间的剪切应力进行测试，通过在加 压机构施加的压力下的剪切应力来表征融雪浙青混合料的抗附着性能。
[0011] 本实用新型还具有如下技术特征：
[0012] 所述的成冰室的顶面上加工有溢水孔。
[0013] 所述的冷冻工装为一个或一个以上。
[0014] 所述的成冰室为圆饼状成冰室，成冰室的内径为91. 6mm，成冰室内的腔体高度为 10mm η
[0015] 所述的固定夹具和活动夹具的高度与马歇尔试件的高度相等。
[0016] 本实用新型与现有技术相比，具有如下技术效果：
[0017] 本实用新型的测试装置专门针对融雪浙青混合料抗附着性能进行测试，直接地测 定抗附着性能，增加测量的准确性，本实用新型的测试装置能够模拟冰雪与路表的附着情 况，准确的评价融雪浙青混合料的融雪性能，指导融雪浙青混合料的设计与优化。具体又以 技术效果
[0018] ( I )本实用新型的测试装置可以模拟不同低温条件下融雪浙青混合料的抗附着 性能，温度控制范围为-30°C?5°C，使之与路面的实际环境状态一致。
[0019] ( II )本实用新型的测试装置可以根据需要对试件施加不同等级的法向应力，以 对测试结果进行对比分析，排除法向应力对路表附着性能测试结果的影响，保证测试的科 学性。
[0020] (III)本实用新型的测试装置可以根据需要调整水平荷载的加载速率，加载控制 方式为位移控制法，测试结果为不同法向应力水平下的水平荷载-位移曲线，从曲线图上 可以清晰的对比出极限荷载的大小及其对应的峰值水平位移。
[0021] (IV )本实用新型的测试方法可同时制备多个马歇尔试件，并将每个试件对应一 个试件夹具上工装连接好后放在环境箱中保温处理，可大大提高测试效率。
[0022] ( V )本实用新型的以融雪浙青混合料的抗附着性能来评价其融雪性能，原理清 晰，方法简单，评价指标合理。
【专利附图】
【附图说明】
[0023] 图1是本实用新型测试装置的整体结构示意图。
[0024] 图2是冷冻工装的正视结构示意图。
[0025] 图3是冷冻工装的左视结构示意图。
[0026] 图4是冷冻工装的俯视结构示意图。
[0027] 图5是测试夹具底座的结构示意图。
[0028] 图6是带自动控制部分的测试装置整体结构示意图。
[0029] 图中各个标号的含义为：1-恒温机构，2-恒温箱，3-伸缩机构，4-加压机构，5-冷 冻工装，（5-1)-坚杆，（5-2)-成冰室，（5-3)-进水孔，（5-4)-溢水孔，（5-5)-连接孔，6-马 歇尔试件，7-测试平台，8-轮子，9-测试夹具底座，10-固定夹具，11-活动夹具，12-固定 板，13-紧固螺栓，14-电机，15-齿轮箱，16-连杆，17-通孔；18-控制器，19-温度传感器， 20-位移传感器。
[0030] 以下结合附图对本实用新型的具体内容作进一步详细解释说明。
【具体实施方式】
[0031] 以下给出本实用新型的具体实施例，需要说明的是本实用新型并不局限于以下具 体实施例，凡在本申请技术方案基础上做的等同变换均落入本实用新型的保护范围。
[0032] 实施例1 :
[0033] 遵从上述技术方案，如图1至图4所示，本实施例给出了一种融雪浙青混合料抗附 着性能的测试装置，包括带有恒温机构1的恒温箱2,在恒温箱2内部的顶面上安装有伸缩 机构3,伸缩机构3下端安装有加压机构4 ;
[0034] 加压机构4的下端安装有冷冻工装5,所述的冷冻工装5包括一端与加压机构4可 拆卸固定安装的坚杆5-1，坚杆5-1的另一端固结在成冰室5-2的顶面上，坚杆5-1与成冰 室5-2的顶面垂直，所述的成冰室5-2为底面开放的刚性腔体，成冰室5-2的顶面上加工有 进水孔5-3 ;
[0035] 成冰室5-2的底面紧贴在待测的马歇尔试件6的顶面，将水从进水孔5-3注入到 成冰室5-2与马歇尔试件6形成的密闭腔体中，在恒温箱2内冷冻成冰层，使得冰层附着在 马歇尔试件6的顶面上；
[0036] 恒温箱2内部的底面上固定设置有测试平台7,测试平台7上放置有底部带有轮子 8的测试夹具底座9,测试夹具底座9的顶面上固定有一个固定夹具10,固定夹具10相对的 位置处设置有一个活动夹具11，活动夹具11远离固定夹具10 -侧的测试夹具底座9顶面 上设置有固定板12,固定板12上安装有紧固螺栓13,紧固螺栓13用于顶紧活动夹具11使 得固定夹具10和活动夹具11 一起配合夹紧马歇尔试件6 ;
[0037] 恒温箱2外部安装有电机14,电机14的转轴与齿轮箱15的输入端相连，齿轮箱 15的输出轴与连杆16的一端相连，连杆16的另一端穿过恒温箱2侧壁上的通孔17伸入恒 温箱2内与测试夹具底座9相连，电机14能够带动测试夹具底座9对马歇尔试件6与冰层 之间的剪切应力进行测试，通过在加压机构4施加的压力下的剪切应力来表征融雪浙青混 合料的抗附着性能。
[0038] 需要说明的是本申请中的恒温机构1、伸缩机构3和加压机构4均为材料测试领域 测试材料时常用的现有已知机构，恒温机构1控制的温度范围为_30°C?5°C。马歇尔试件 6为φ 101. 6mmX63. 5mm的标准马歇尔试件。
[0039] 成冰室5-2的顶面上加工有溢水孔5-4,水从进水孔5-3注入时，注水量要保证在 结冰后充满成冰室5-2内的腔体，在注水时，多余的水可以从溢水孔5-4排出，在结冰时，体 积膨胀，也能够从溢水孔5-4排出一部分水，保证成冰室5-2内冰块的体积。
[0040] 冷冻工装5为一个或一个以上，在测试时，可以有多个冷冻工装5与多个马歇尔试 件6配合在一起冷冻，冷冻完成后再一个个地测试，节约测试时间。
[0041] 成冰室5-2为圆饼状成冰室，成冰室5-2的内径为91. 6mm，成冰室5-2内的腔体高 度为l〇mm，使得其能够与马歇尔试件6相匹配，便于测试。
[0042] 固定夹具10和活动夹具11的高度与马歇尔试件6的高度可以相等，也可以不相 等，优选相等，高度相等使得电机14施加的力直接作用在冰层和马歇尔试件6之间，形成剪 切力，使得测试结果更加准确。
[0043] 实施例2 :
[0044] 本实施例是在实施例1的基础上加入了自动化控制系统，如图6所示，
[0045] 在实施例1的结构基础上加入控制器18,恒温箱2内安装有温度传感器19,连杆 16旁边的恒温箱2上安装有监测连杆16位移量的位移传感器20,温度传感器19和位移传 感器20与控制器18的输入端相连，控制器18的输出端分别与恒温机构1、伸缩机构3和电 机14相连，自动控制整个测试过程。
[0046] 本实用新型的工作过程如下：
[0047] 步骤一，在成冰室5-2的下边缘涂上一层约5_厚的黄油密封，然后将冷冻工装5 安放在制备好的马歇尔试件6的顶部，下压成冰室5-2与马歇尔试件6形成一个密封的腔 体，冷冻工装5的外边缘应与马歇尔试件6外边缘对齐。
[0048] 步骤二，从冷冻工装5的进水口 5-3向内注水，直到溢水孔5-4开始向外冒水为 止，注水的冷冻工装5和马歇尔试件6放入恒温箱2中。
[0049] 步骤三，恒温箱2的恒温机构1将恒温箱2内的温度调节到水的结冰温度以下，使 得成冰室5-2内的水凝结成冰层，附着在马歇尔试件6的上表面，形成一个待测样品，在冷 冻成冰的过程中，可以同时制备多个测试样品。
[0050] 步骤四，待测试样品制备完成后，在恒温箱2内，旋转紧固螺栓13,使得活动夹具 11松开，将一个测试样品的马歇尔试件6所在的一端放入固定夹具10和活动夹具11之间 的测试夹具底座9上，拧紧紧固螺栓13,使得固定夹具10和活动夹具11 一起配合夹紧马歇 尔试件6 ;通过伸缩机构3调整加压机构4的位置，通过传力销穿过连接孔5-5将冷冻工装 5的坚杆5-1与加压机构4下端相连。
[0051] 步骤五，打开加压机构4,给测试样品施加一个坚向压力，然后启动电极14,通过 连杆16给测试样品底部的马歇尔试件6-个横向的加载力，给冰层与马歇尔试件6的附着 层之间一个剪切力。
[0052] 步骤六，实时记录水平荷载与位移的变化情况，待水平荷载突然下降时按下停止 开关，卸除坚向荷载，测试装置恢复初始位置，卸除测试样品。
[0053] 步骤七，根据实际需要，重复步骤四到步骤六的操作，完成多个测试样品的测试。
[0054] 最后对测试数据进行汇总分析，通过比较不同样品在同一法向应力水平和加载速 率条件下的水平极限荷载大小及其对应的位移值来评价其抗附着性能的好坏，从而评判融 雪浙青混合料融雪性能的差异。
[0055] 测试结果：
[0056] 通过对普通浙青混合料和融雪浙青混合料采用本抗附着性能测试装置进行试验 比较，得到结果如表1所示。从表1中可以看出，对于两种常用的浙青混合料AC-13和 SMA-13来说，测试的极限破坏拉力和峰值位移均随着盐化物掺量的增大而减小，说明随着 盐化物掺量的增大其盐分析出得越多，所以可以有效的抑制水分在试件表面的附着，混合 料的融雪抑冰能力越强。在其它测试条件一定的情况下，测试的极限破坏拉力和峰值位移 均随着测试温度的降低而增大，是因为温度越低水分结冰后对试件表面的附着力越大，所 以极限破坏拉力和峰值位移均增大。在其它测试条件一定的情况下，测试的极限破坏拉力 和峰值位移均随着坚向压力的增大而增大，是因为随着坚向压力的增大，试件表面受到的 法向应力增大，所以其与表面结冰的摩擦力增大,从而所测附着力增大。通过实施例可以看 出，本实用新型的装置可以有效的辨识融雪浙青混合料融雪性能的好坏，并区分出试验温 度和法向应力对融雪浙青混合料抗附着性能的影响，较好的评判融雪浙青混合料的抗附着 性能和融雪抑冰性能，具有较强的技术优势，可广泛用于指导融雪浙青混合料的设计与优 化，以及新材料的开发。
[0057] 表1不同类型浙青混合料测试结果
[0058]
【权利要求】
1. 一种融雪浙青混合料抗附着性能的测试装置，包括带有恒温机构（1)的恒温箱（2)， 在恒温箱（2)内部的顶面上安装有伸缩机构（3)，伸缩机构（3)下端安装有加压机构（4)， 其特征在于： 加压机构（4)的下端安装有冷冻工装（5)，所述的冷冻工装（5)包括一端与加压机构 (4)可拆卸固定安装的坚杆（5-1)，坚杆（5-1)的另一端固结在成冰室（5-2)的顶面上，坚 杆（5-1)与成冰室（5-2)的顶面垂直，所述的成冰室（5-2)为底面开放的刚性腔体，成冰室 (5-2)的顶面上加工有进水孔（5-3); 成冰室（5-2)的底面紧贴在待测的马歇尔试件￠)的顶面，将水从进水孔（5-3)注入 到成冰室（5-2)与马歇尔试件（6)形成的密闭腔体中，在恒温箱（2)内冷冻成冰层，使得冰 层附着在马歇尔试件（6)的顶面上； 恒温箱（2)内部的底面上固定设置有测试平台（7)，测试平台（7)上放置有底部带有轮 子（8)的测试夹具底座（9)，测试夹具底座（9)的顶面上固定有一个固定夹具（10)，固定夹 具（10)相对的位置处设置有一个活动夹具（11)，活动夹具（11)远离固定夹具（10) -侧的 测试夹具底座（9)顶面上设置有固定板（12)，固定板（12)上安装有紧固螺栓（13)，紧固螺 栓（13)用于顶紧活动夹具（11)使得固定夹具（10)和活动夹具（11) 一起配合夹紧马歇尔 试件（6); 恒温箱（2)外部安装有电机（14)，电机（14)的转轴与齿轮箱（15)的输入端相连，齿轮 箱（15)的输出轴与连杆（16)的一端相连，连杆（16)的另一端穿过恒温箱⑵侦幢上的通 孔（17)伸入恒温箱（2)内与测试夹具底座（9)相连，电机（14)能够带动测试夹具底座（9) 对马歇尔试件（6)与冰层之间的剪切应力进行测试，通过在加压机构（4)施加的压力下的 剪切应力来表征融雪浙青混合料的抗附着性能。
2. 如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述的成冰室（5-2)的顶面上加工有 溢水孔（5-4)。
3. 如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述的冷冻工装（5)为一个或一个以 上。
4. 如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述的成冰室（5-2)为圆饼状成冰室， 成冰室（5-2)的内径为91. 6mm，成冰室（5-2)内的腔体高度为10mm。
5. 如权利要求1所述的测试装置，其特征在于：所述的固定夹具（10)和活动夹具（11) 的高度与马歇尔试件（6)的高度相等。
【文档编号】G01N3/24GK204116158SQ201420499473
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年9月1日 优先权日:2014年9月1日
【发明者】何锐, 周娟兰, 王帅, 豆怀兵, 邢明亮 申请人:长安大学