一种沥青混合料梯形梁试件制作装置及制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种沥青混合料梯形梁试件制作装置及制作方法，装置包括液压系统、压力控制系统、反力框架、试模组件；反力框架立于液压顶升杆上方，试模组件置于液压顶升杆的顶部，试模组件包括上压头、下压头、试模；试模具有一内腔，下压头位于试模的内腔底部，上压头从上面压住试模。试模组件依靠液压系统的顶升力顶在反力框架上，从而将试件挤压成型。本发明改变现有技术的碾压成型，只需拌和?静压成型梯形梁试件?脱模降温养护即可，制作周期短，成型试件误差小；静压成型，没有现有技术切割试件时的高频振动对试件造成的伤害。
【专利说明】
一种沥青混合料梯形梁试件制作装置及制作方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种沥青混合料试件制作方法，尤其涉及测试沥青混合料劲度模量、 弯拉疲劳等参数的梯形梁试件制作装置及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，我国公路建设事业迅速发展，但是由于交通荷载的增加，路面出现的早期 破坏日益严重，以致于要对路面进行频繁的维修，这不仅造成建设投资的浪费，还给正常的 社会活动带来不便。分析现有沥青路面早期病害的原因，多种因素对其有影响，目前采用的 路面结构类型被认为是其中主要原因之一。
[0003] 由于我国自高速公路修建以来，普遍采用半刚性基层沥青路面结构形式，这种结 构在使用过程中容易产生结构性破坏。对于路面结构性破坏，不仅维修费用高，而且维修难 度大，往往需要"开膛破肚"。因此，国际上一些国家提出了永久性沥青路面的概念，这种路 面的设计寿命一般超过40年，其在使用期内，路面损坏仅发生在路表，而结构不会发生破 坏，所以只需要定期对路表进行维修即可，由于不需要对结构进行维修，因此仅是表面层的 "小手术"。
[0004] 对于永久性沥青路面，车辙是必须要重视的问题。高模量抗车辙沥青混合料具有 很大的劲度，能够很好的抵抗车辙。由于高模量可减薄沥青层厚度，同时可以起到连接和扩 散荷载的作用，从而保护基层。
[0005] 高模量沥青混合料的基本概念是使用硬质沥青，同时使用比磨耗层高的胶结料含 量，大约为6% (沥青集料重量比），通过硬质沥青获得高的模量来抵抗车辙，在相同厚度条 件下，减小传递到路基的应力。富余的沥青含量增加了混合料的致密性，可提高抗疲劳性 能。
[0006] 高模量沥青混合料在法国已经使用了 20多年，取得令人瞩目的效果。国内在2010 年由江苏交通科学研究院与法国道桥中心实验室合作引进这一技术。河北省交通勘察研究 院2013年斥资800多万元引进了法国全套高模量沥青混合料试验设备。
[0007]在评价混合料劲度模量和疲劳性能时，沥青混合料梯形梁试件的制作是最为关键 的环节之一，试件制作质量的好坏将直接影响整个疲劳试验结果的准确性。而制备梯形梁 试件的主要步骤包括混合料拌和、碾压和试件切割三个过程。制作小梁试件所采用的集料 均经过水洗筛分，在烘箱中以（105±5)°C烘干至恒重，并按照试验要求的级配严格进行配 料，所有配制好的矿料在烘箱中预热至高于拌和温度约15°C，在拌和机内的拌和规定的时 间。对于需要进行短期老化的混合料，拌和均匀之后取至方盘中在烘箱中以规定的温度进 行短期老化。再用轮碾成型方式进行碾压成型。碾压成型的大试块经过合适时间冷却养护 至室温，进行切割制作试件。要求六个面均进行切割，以保证试件材质的均匀性。为保证试 件尺寸的规格，采用高精度金刚石双面锯的切割工艺，将碾压成型后的大试块再切割成规 定尺寸的梯形梁试件。
[0008]目前制作过程存在的缺陷：一是制作试件周期长，效率低下，轮碾成型大试块需要 4-6小时，冷却降温需要24-48小时，切割成梯形梁试件需要6-8小时；二是加工试件尺寸误 差偏大，切割机锯片的误差造成试件边角不齐，虽在允许范围内，但误差偏大，影响试验精 度;三是切割边角遇有软弱颗粒时，容易崩落、缺损，造成截面变小，试验受力时易应力集 中；四是锯片切割试件时的高频振动会对试件内部造成伤害，影响试验准确性;五是切割试 件时产生的污水、高噪音造成的环境污染;六是加工试件成本高，几十万元设备的投入、昂 贵的金刚石锯片的损耗、人工、能耗等直接成本使试件制作成本很高。
【发明内容】
[0009] 为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种专业针对复数模量等沥青混合料梯形 梁试件的制作装置及试件的制作方法。本发明结合装置采用新型的制作方法，从原理上改 进了试件成型方式，解决了制作周期长，尺寸误差大，成型质量不好等问题。
[0010] 为了实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种沥青混合料梯形梁试件制 作装置，其特征在于:包括液压系统、压力控制系统、反力框架、试模组件；
[0011] 所述液压系统包括液压顶升杆，所述反力框架立于液压顶升杆的上方，当液压顶 升杆上升时能碰触到所述反力框架，所述试模组件置于所述液压顶升杆的顶部，所述试模 组件包括上压头、下压头、试模；
[0012] 所述试模具有一内腔，所述上压头和下压头的形状与试模的内腔形状吻合，试模 内腔的尺寸为(N，N+0.6mm)，上、下压头的尺寸为(N-0.6mm，N_0. lmm)，N为试件的基准尺寸；
[0013] 所述上压头的下表面与所述下压头的上表面的平行度为小于0.8mm。
[0014] 进一步讲，所述压力控制系统包括油箱，第一栗，第二栗，第一溢流阀，电磁换向 阀，节流阀，液控单向阀，电液比例调速阀，第二溢流阀，第三溢流阀，形成的工作油路有三 种：
[0015] 第一种，油箱-第一栗-电磁换向阀-节流阀-液控单向阀-液压缸-油箱构成 的回路；
[0016] 第二种，油箱-第二栗-电液比例调速阀-液压缸-节流阀-电磁换向阀-油箱 1构成的回路；
[0017] 第三种，油箱4第一栗4液控单向阀4液压缸4节流阀4电磁换向阀4油箱构成 的回路。
[0018] 再进一步讲，所述电磁换向阀采用?'型的三位四通阀。
[0019] 进一步讲，所述将液压系统和压力控制系统为箱式结构，包括液压箱，液压箱里面 装液压缸及阀体、管路，所述液压顶升杆伸出液压箱，所述反力框架固定于液压箱表面。
[0020] 进一步讲，所述反力框架包括立柱和横梁，所述试模组件上升时能够触及到所述 横梁。
[0021] 进一步讲，所述试模由两部分结构件围成，两部分结构件之间通过紧固螺栓连接 固定成一个整体;在其中的一部分结构件上设置拆模螺栓，在另一部分结构件上设置螺栓 孔，开模时利用拆模螺栓旋进所述螺栓孔，顶开试模，取出试件;压模时所述拆模螺栓闲置。
[0022] -种利用所述装置制作沥青混合料梯形梁试件的方法，包括如下步骤：
[0023] 1)确定沥青用量
[0024]釆用丰度系数预估沥青用量，要求丰度系数不低于3.4;
[0025] 2)准备料
[0026] 准备沥青和集料，集料粒径在13.2mm以下；
[0027] 3)混合料的拌制
[0028]①按照丰度系数的要求，先将沥青与集料分别称量，将沥青混合料拌和机预热至 拌和温度以上l〇°C备用；
[0029]②将集料置105°C ±5°C的烘箱中烘干至恒重；
[0030]③将烘干的集料按粗、细分级，在一金属盘中混合均匀，其中将0.075mm以下的集 料单独放入小盆里;然后置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15°C备用；
[0031]④拌和:将预热的集料置于拌和机中，用小铲适当混合，然后再加入需要数量的沥 青，开动拌和机搅拌均匀，至混合料的压模适宜温度以上取出保存；
[0032] 4)压模制作
[0033] ①用蘸有少许黄油的棉纱擦净试模及上、下压头，并置100°C左右烘箱中加热Ih备 用；
[0034] ②将拌好的沥青混合料，用小铲适当拌和均匀，称取一个试件所需的用量；
[0035] ③从烘箱中取出预热的试模及上、下压头，在所述液压顶升杆上先放下压头，然后 在下压头上表面垫一张吸油性小的纸，再将试模扣到下压头上；
[0036] ④插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度，待混合料温度符合要求的压 实温度后，用小铲将混合料铲入试模中，用插刀或大螺丝刀先沿周边捣，再在中间捣，捣实 为准，捣后将沥青混合料表面整平，再在混合料的表面覆盖一层吸油性小的纸，然后在纸上 放置上压头；
[0037] ⑤开启液压系统及压力控制系统，使试模组件上升，当上压头顶住横梁时，继续对 试模施加压力，达到规定力值后保压一定时间，压实过程中的单位压力为600±18kPa;
[0038] ⑥退回液压顶升杆，将试件连同试模组件平放在平面物体上冷却至室温，再拆模。 [0039]进一步讲，混合料在拌和过程中，拌和叶片插入混合料中拌和1~1.5min，暂停拌 和，加入加热的0.075mm以下的细集料，继续拌和至均匀为止，总拌和时间为2-3min。
[0040] 进一步讲，所述混合料的压模温度为130-180°C。
[0041] 进一步讲，当已知沥青混合料的密度时，根据试件的标准尺寸计算的体积，乘以 1.03得到所需的沥青混合料用量。
[0042]本发明的有益效果是：
[0043] 1.本发明提供了一种模压方式的成型装置，改变现有技术的碾压成型，只需拌和-静压成型梯形梁试件-脱模降温养护即可，制作周期短；
[0044] 2.使用模压成型装置，提高了现有技术试件尺寸精度，模具用高强度工具钢成批 精加工而成，成型试件误差小；
[0045] 3.试件在模具内静压成型，没有边角崩落、缺损现象，试件完整性好；
[0046] 4.静压成型，没有现有技术切割试件时的高频振动对试件内部造成的伤害，试验 准确性高；
[0047] 5.静压成型，无污水、噪音，没有现有技术制作时产生的环境污染；
[0048] 6.可降低加工试件成本，只需几万元的液压成型机、少量人工、低能耗即可。
[0049]本发明针对现有技术进行全面改进，大大提高了工作效率，降低了加工成本，并且 提高了试件尺寸精度和完整性。
[0050] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
【附图说明】
[0051] 附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图 中，相同的参考符号表不相同的部件。
[0052] 图1为本发明试件制作装置的结构示意图；
[0053]图2为本发明试模组件中各部件的主视示意图；
[0054]图3为本发明试模组件中各部件的俯视示意图；
[0055]图4为液压控制系统工作示意图。
[0056]图中标号：1_液压系统、2-压力控制系统、3-反力框架、4-试模组件、5-紧固螺栓、 6_拆模螺栓、11-液压顶升杆、12-液压箱、13-液压缸、31-立柱、32-横梁、41-上压头、42-下 压头、43-试板；
[0057] 101-油箱、102-第一栗、103-第二栗、104-第一溢流阀、105-电磁换向阀、106-节流 阀、107-液控单向阀、108-电液比例调速阀、109-第二溢流阀、110-第三溢流阀。
【具体实施方式】
[0058] 下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并 与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。
[0059] 本发明涉及的有关术语解释：
[0060] 1.模量:是指材料在受力状态下应力与应变之比，原来专指材料在弹性极限内的 一个力学参数，故在不加任何定冠词时往往就认为指弹性模量，即应力与应变之比是一常 数。该值的大小是表示此材料在外力作用下抵抗弹性变形的能力。
[0061 ] 2.胶结料:指合成聚合物或含有沥青的有机混合物，并能胶结集料的黏性物质，如 各种合成树脂、合成橡胶乳液、纯沥青、各种改性沥青、专用沥青(硬质沥青、彩色沥青或再 生沥青）以及各种合成沥青。
[0062] 3.丰度系数:是沥青胶结料裹附在集料表面的沥青膜常规厚度的一个比值。
[0063] 4.沥青混合料孔隙率:混合料试件中空气占试件总体积的比值，计算式=(1-试件 毛体积密度/最大理论密度)*1〇〇%，单位％。
[0064] 5.集料:是用于配制混凝土或砂浆的颗粒状松散石料，也称骨料，本文中用于与沥 青胶结料一起混合成沥青混合料。
[0065] 本发明提供了一种沥青混合料梯形梁试件制作装置，主要用来制作沥青混合料梯 形梁试件，以供在试验室进行沥青混合料物理力学性质试验。该装置主要包括液压系统1、 压力控制系统2、反力框架3、试模组件4等。
[0066] 如图1所示，液压系统1由压力控制系统2控制，实现其液压顶升杆11的升降。液压 顶升杆11位于液压箱12的顶部，可上、下升降;在液压箱12的顶部同时还设置有反力框架3。 反力框架3包括两根立柱31和一根横梁32,横梁32支撑安装于两根立柱31上，在立柱上的高 度可调，较佳的是横梁32的底面与液压顶升杆11的顶面平行。试模组件4包括上压头41、下 压头42以及试模43。上压头41要保证底面光洁平整，下压头42和试模43需要放置于液压顶 升杆11的顶部，所以液压顶升杆11的顶部需要设置一平台，平台上放置下压头42和试模43， 下压头42放置于试模43的内底部。
[0067]试模组件中上压头41、下压头42、试模43的结构及分解状态如图2、图3所示，三者 为相互独立的部件，上压头41和下压头42的结构完全一样，两者一上一下灵活位于试模43 的两侧，试模43具有一内腔，上压头41和下压头42的形状与试模43的内腔形状完全吻合，上 压头41和下压头42与试模43内腔形成间隙配合，如试模内腔的尺寸范围为(N，N+0.6mm)，则 上、下压头的尺寸范围是(N-0.6mm，N-0. lmm)，N为基准尺寸，可以压入到试模43的内腔中。 因为制作的是梯形梁试件，所以上压头41、下压头42和试模43内腔的形状都为对应的梯形 块及梯形腔。上压头41和下压头42为实体件以增强压实力；试模43是由两部分结构件围成 一个内腔，两部分结构件之间通过紧固螺栓5连接固定成一个整体。进一步讲，为便于从试 模中取出试件，在试模43上又设置拆模螺栓6,拆模螺栓6连接在其中一部分结构件上，在另 一部分结构件上设置螺栓孔，开模时利用拆模螺栓6旋进螺栓孔，顶开试模，取出试件;压模 时拆模螺栓6闲置。
[0068]进一步讲，构成试模43的两部分结构件按照如图3的形式分割，两部分都成L形，这 样的结构分割有利于拆模，使用零件又少，能最大限度的保证试模的刚度。
[0069]进一步讲，试模组件4的材质均为工具钢或高碳合金钢，强度、刚度高，保证长期使 用不变形。
[0070] 沥青混合料梯形梁试件是要求一定的表面粗糙度的，试模43内腔中用于放入试件 沥青混合料，上压头41、下压头42用于从上下两侧对混合料进行施压，所以本发明中需要保 证试模43内腔的表面粗糙度，以及上压头41下表面、下压头42上表面的粗糙度，本发明中设 定的粗糙度是Ra = I .6-3.2μηι。
[0071] 同时，沥青混合料梯形梁试件是要求上、下表面平行的，所以为保证上、下表面的 平行度，本发明应保证上压头41下表面与下压头42上表面的平行度，这两个表面的平行度 保证在小于0.8mm。
[0072] 另外，在压模成型过程中，需要保证足够的压力，以及力度的平稳性，为保证上、下 压头在试模内腔运行时保持一定的平行度，以及不在内腔卡住，要求内腔高度和上、下压头 厚度要达到一定的尺寸。沥青混合料梯形梁试件为梯形柱体，一个方向截面为梯形，另两个 方向的截面为矩形。常用的试件尺寸包括三种:上底25mm，下底56mm，高250mm，厚25mm;上底 25mm，下底70mm，高250mm，厚25mm;上底25mm，下底70mm，高250mm，厚50mm;尺寸偏差土 0.2mm;以上尺寸可以允许有± 5mm的误差。上述的试模内腔尺寸(N，N+0.6mm)以及上、下压 头的尺寸(N-0.6mm，N-0.1 mm)中的N就是试件尺寸的基准尺寸。
[0073] 由于装置在工作中要承受一定的压力，所以为了保证装置的强度，本发明还需采 取如下措施：
[0074] 1.将液压系统1和压力控制系统2做成箱式集成结构，液压箱12里面装液压缸及阀 体、管路等，液压缸的液压顶升杆11伸出液压箱12。由于液压箱12表面要支撑反力框架3,液 压箱12优先选用碳钢材料制作。
[0075] 2.反力框架3的立柱31固定于液压箱12上，采用机械连接方式使其固着。
[0076] 3.横梁32采用机械连接方式固定于立柱31上。立柱31和横梁32优先选用高强度结 构钢材料。
[0077] 4.液压顶升杆11设置的顶部平台与液压顶升杆11 一体制作，或焊接于液压顶升杆 11上，平台需具有足够的支撑面积支撑下压头42和试模43以及具有升降平稳性。
[0078]不做试件时，下压头42和试模43是不放置在液压顶升杆11顶部平台上的，在制作 试件时，将下压头42放于平台上，然后将试模43扣于下压头42上，使下压头42位于试模43的 内腔中，且严密围合内腔底部，然后填入混合料捣实后再将上压头盖在混和料上。
[0079]工作时，设定液压机加压压力，反力框架3内液压顶升杆11顶升试模向上升起，上 压头顶住横梁后，压力逐渐增加至设定值，保持恒压力静止一段时间后，卸载，把试件取出， 完成一次试件制作。
[0080] 为保证液压顶升杆11的升降平稳性，需从液压系统1和压力控制系统2的结构以及 控制策略上得以保证，详见下述液压控制介绍。
[0081] 液压系统为典型的力控制系统，压力控制系统通过计算机进行压力力值的设定， 通过测力机构检测液压缸的压力值反馈给计算机，由计算机控制步进电机，进而调节电液 比例调速阀的输出，控制液压缸的输出力，实现对系统的闭环控制。
[0082] 如图4所示，该液压系统的油路结构如下:它包括油箱101，第一栗102,第二栗103， 第一溢流阀104，电磁换向阀105，节流阀106，液控单向阀107，电液比例调速阀108，第二溢 流阀109，第三溢流阀110。控制液压缸13工作的油路分为三种：
[0083] 第一种，油箱101-第一栗102-电磁换向阀105-节流阀106-液控单向阀107- 液压缸13-油箱101构成的回路;第一溢流阀104为第一栗102溢流。
[0084] 第二种，油箱101-第二栗103-电液比例调速阀108-液压缸13-节流阀106-电 磁换向阀105-油箱101构成的回路;第二溢流阀109、第三溢流阀110分别为第二栗103和电 液比例调速阀108溢流。
[0085] 第三种，油箱101-第一栗102-液控单向阀107-液压缸13-节流阀106-电磁换 向阀105-油箱101构成的回路;第一溢流阀104为第一栗102溢流。
[0086]进一步讲，电磁换向阀105采用了 ?'型的三位四通阀。
[0087]该液压系统能完成以下工作循环：
[0088] 1)启动阶段:起动栗1，电磁换向阀105的IYA端通电，即电磁换向阀左位工作，此时 液控单向阀107反向导通，具体油路是:栗1 -电磁换向阀105左位-节流阀106-液压缸13 无杆腔-液压缸13有杆腔-液控单向阀107-电磁换向阀105左位-油箱101。此时液压缸 13的液压顶升杆11伸出（图中向右运动），其运动速度由节流阀106控制。
[0089] 2)加载阶段:关闭栗1，启动栗2,电磁换向阀105的IYA端断电，2YA端也断电，即电 磁换向阀的中位工作，此时因换向阀采用了 ?'型的滑阀机能，故液控单向阀的控制油压为 零，此时该阀的作用等同于普通单向阀，具体油路是:栗2-电液比例调速阀108-液压缸13 有杆腔-液压缸13无杆腔-节流阀106-电磁换向阀105中位-油箱101。此时液压缸13的 液压顶升杆11伸出（图中向右运动），因液压顶升杆11与平台连在一起，故这种运动正是对 试模的加载方式，按给定的加载速率加载，其加载的快慢、大小由计算机控制电液比例调速 阀108实现。此时节流阀106作背压阀使用，而栗1的流量则经溢流阀104回油箱。
[0090] 3)回程阶段:起动栗1，关闭栗2,电磁换向阀105的2YA端通电，即电磁换向阀右位 工作，此时液控单向阀107正向导通，具体油路是:栗1 -电磁换向阀105右位-液控单向阀 107-液压缸13有杆腔-液压缸13无杆腔-节流阀106-电磁换向阀105右位-油箱101。此 时液压缸13的液压顶升杆11缩回（图中向左运动）。
[0091] 该液压控制系统的特点是：
[0092] a)采用了两个栗源，使高低压油路分离，减小了功率损失(栗2为低压栗）；
[0093] b)液控单向阀和电磁换向阀滑阀机能的合理使用，使系统结构紧凑，管路简单，可 靠性尚；
[0094] c)使用了由计算机控制的电液比例调速阀，使加载速率可调，且试验结果更加精 确。
[0095] 所以，该液压系统采用了计算机控制，数据采集和处理精度高，可根据用户需要设 计出友好的用户界面，窗口中显示加载力、加载速度、加载时间、加载状态、加载曲线等。同 时，用计算机控制电液比例调速阀的输出流量进而控制缸的输出力，使加载速度可调。这样 的压力机操作简单，试验结果输出多样化。
[0096] 按设计级配要求的沥青混合料在规定的拌和温度下拌和，在规定的温度范围内成 型试件，要求试件的孔隙率、尺寸等参数满足规范要求。具体的制备方法包括如下步骤： [0097] 1)确定沥青用量
[0098]本发明釆用丰度系数预估沥青用量，要求不低于3.4。丰度系数K，是沥青胶结料裹 附在集料表面的沥青膜常规厚度的一个比值，与集料密度无关，丰度系数K有如下表述：
[0099] K二TU'.,/a
[0100] 其中：100 Σ =0 · 25G+2 · 3S+12s+135f;
[0101] 式中：TLext-油石比（沥青重量与集料重量之比），单位％ ;
[0102] G-粒径大于6.3mm的集料占总的集料的百分率，单位％ ;
[0103] S-粒径在0.25mm到6.3mm之间的集料占总集料的百分率，单位％ ;
[0104] s-粒径在0.063mm至IjO.25mm之间的集料占总集料的百分率，单位％ ;
[0105] f--粒径小于0.063mm的集料占总的集料的百分率，单位％ ;
[0106] a = 2.65/pG；
[0107] Pg-集料的有效密度，单位g/cm3。
[0108] 利用丰度系数公式预估沥青用量，然后采用预估的沥青用量拌和沥青混合料制作 试件，利用高模量沥青混合料设计方法确定孔隙率VV，以验证所确定的沥青用量是否满足 对孔隙率VV不大于6%的设计要求。
[0109] 2)准备料(集料、沥青胶结料）
[0110] 对于来自玄武岩、破碎矿碴和强酸性花岗岩的某些细料，以及活性填料或消石灰 都可以使用。本发明涉及的集料粒径在13.2mm及以下尺寸，太粗的料用这个装置没有实际 意义。集料按筛孔尺寸筛分。
[0111] 3)沥青混合料的拌制
[0112] ①按照丰度系数的要求(不低于3.4)，先将沥青与设计好级配的集料分别称量，将 沥青混合料拌和机预热至拌和温度以上1 〇 °C备用；
[0113]②将各种规格的集料置105°C±5°C的烘箱中烘干至恒重(一般不少于4~6h);
[0114] ③将烘干分级的粗、细集料，按每个试件设计级配要求称其重量，在一金属盘中混 合均匀，将0.075mm以下的细集料单独放入小盆里;然后置烘箱中预热至沥青拌和温度以上 约15°C备用。一般按一组试件(每组20个)备料；
[0115] ④拌和:将预热的粗、细集料置于拌和机中，用小铲适当混合;然后再加入需要数 量的沥青(如果沥青已称量在一专用容器内时，可在倒掉沥青后用一部分热矿粉将粘在容 器壁上的沥青擦拭掉并一起倒入拌和锅中），开动拌和机，一边搅拌一边将拌和叶片插入混 合料中拌和1~1.5min，暂停拌和，加入加热的0.075mm以下的细集料，继续拌和至均匀为 止，并使沥青混合料保持在要求的拌和温度范围内（采用石油沥青时通常为163°C;采用改 性沥青时通常需IS(TC)，并在混合料的压模适宜温度以上取出保存;标准的总拌和时间为 2-3min〇
[0116] 4)压模制作
[0117] 制备试件时，需要控制的条件：
[0118] 沥青混合料的温度:按规范提供的参照表确定适宜于沥青混合料拌和及压实的等 黏温度。沥青混合料的温度的确定方法如下：按规定方法测定沥青的黏度，绘制黏温曲线。 当缺乏运动黏度测定条件时，试件的拌和与压实温度可按规范建议的参考表选用，并根据 沥青品种和标号作适当调整。混合料的压模适宜温度为130_180°C。
[0119] 制作过程：
[0120] ①用蘸有少许黄油的棉纱擦净试模，上、下压头等，并置HKTC左右烘箱中加热Ih 备用。
[0121] ②将拌好的沥青混合料，用小铲适当拌和均匀，称取一个试件所需的用量：当已知 沥青混合料的密度时，可根据试件的标准尺寸计算的体积并乘以1.03,得到要求沥青混合 料用量。
[0122] 当一次拌和几个试件时，宜将其倒入经预热的金属盘中，用小铲拌和均匀分成几 份，分别取用。在试件制作过程中，为防止混合料温度下降，应连盘放入烘箱中保温。
[0123] ③从烘箱中取出预热的试模及上、下压头，用蘸有少许黄油的棉纱擦拭试模及压 头，在液压顶升杆平台上先放下压头，然后在下压头上表面垫一张吸油性小的纸，再将试模 扣到下压头上。
[0124] ④插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度，待混合料温度符合要求的压 实温度后，用小铲将混合料铲入试模中，用插刀或大螺丝刀沿周边插捣10-15次，中间捣10-15次，以捣实为准，插捣后将沥青混合料表面整平，再在混合料的表面覆盖一层吸油性小的 纸，然后在纸上放置上压头。铺纸的目的是为了让料不会粘在压头上。
[0125] ⑤开启液压系统及压力控制系统，使试模组件上升，当上压头顶住横梁时，继续对 混合料施加压力，达到规定力值后保压一定时间。本发明要求，压实过程中的单位压力为 600±18kPa。
[0126] ⑥退回液压顶升杆，将试件连同试模平放在玻璃板等刚性平面物体上冷却至室 温，再拆模。
[0127] ⑦试件成型结束后，应立即用镊子取掉上下面的纸，用卡尺量取试件离试模上口 的高度并由此计算试件高度，如高度不符合要求时，试件应作废。
[0128] ⑧试件尺寸测量:釆用精度为0.0 lmm的游标卡尺对试件的宽度和高度分别测定， 每个位置每个尺寸取5个测量值的平均值作为代表值，如果5个测量值中宽度或高度中的任 何一个值与平均值相差大于2mm时，则这个试件作废。
[0129] 可对试件逐一编号，并将试件仔细置于干燥洁净的平面上，供试验用。
[0130] 本发明提供了一种沥青混合料梯形梁试件制作方法，能满足各种沥青混合料配合 比设计中对复数模量等梯形梁试件的制备，尤其适合细集料级配，或者把混合料中5_以下 集料与沥青或改性沥青拌和成粗胶泥来制备。这样对原来成型方法的弊端能很好的避免， 对准确测试沥青混合料的参数，完善沥青混合料组成设计有着突出意义。本发明装置能够 将沥青拌和料一次模压成型，脱模后没有边角崩落、缺损现象，不需要再进行切割去毛刺 等，成型精度高，可使制作过程简化;静压成型准确率高;加工成本低，人工少，可批量生产。 [0131]以上所述，仅为本发明较佳的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此， 任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换， 都应涵盖在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于:包括液压系统、压力控制系统、 反力框架、试模组件； 所述液压系统包括液压顶升杆，所述反力框架立于液压顶升杆的上方，当液压顶升杆 上升时能碰触到所述反力框架，所述试模组件置于所述液压顶升杆的顶部，所述试模组件 包括上压头、下压头、试模； 所述试模具有一内腔，所述上压头和下压头的形状与试模的内腔形状吻合，试模内腔 的尺寸为(N，N+0.6mm)，上、下压头的尺寸为(N-〇.6mm，N-〇. 1mm)，N为试件的基准尺寸； 所述上压头的下表面与所述下压头的上表面的平行度小于〇.8mm。2. 根据权利要求1所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于:所述压力控制 系统包括油箱，第一栗，第二栗，第一溢流阀，电磁换向阀，节流阀，液控单向阀，电液比例调 速阀，第二溢流阀，第三溢流阀，形成的工作油路有三种： 第一种，油箱-第一栗-电磁换向阀-节流阀-液控单向阀-液压缸-油箱构成的回 路； 第二种，油箱-第二栗-电液比例调速阀-液压缸-节流阀-电磁换向阀-油箱1构 成的回路； 第三种，油箱-第一栗-液控单向阀-液压缸-节流阀-电磁换向阀-油箱构成的回 路。3. 根据权利要求2所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于:所述电磁换向 阀采用?'型的三位四通阀。4. 根据权利要求1所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于:所述将液压系 统和压力控制系统为箱式结构，包括液压箱，液压箱里面装液压缸及阀体、管路，所述液压 顶升杆伸出液压箱，所述反力框架固定于液压箱表面。5. 根据权利要求1所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于:所述反力框架 包括立柱和横梁，所述试模组件上升时能够触及到所述横梁。6. 根据权利要求1或5所述的沥青混合料梯形梁试件制作装置，其特征在于:所述试模 由两部分结构件围成，两部分结构件之间通过紧固螺栓连接固定成一个整体;在其中的一 部分结构件上设置拆模螺栓，在另一部分结构件上设置螺栓孔，开模时利用拆模螺栓旋进 所述螺栓孔，顶开试模，取出试件;压模时所述拆模螺栓闲置。7. -种利用如权利要求1-6之一所述装置制作沥青混合料梯形梁试件的方法，包括如 下步骤： 1) 确定沥青用量 釆用丰度系数预估沥青用量，要求丰度系数不低于3.4; 2) 准备料 准备沥青和集料，集料粒径在13.2mm以下； 3) 混合料的拌制 ① 按照丰度系数的要求，先将沥青与集料分别称量，将沥青混合料拌和机预热至拌和 温度以上l〇°C备用； ② 将集料置105 °C ± 5 °C的烘箱中烘干至恒重； ③ 将烘干的集料按粗、细分级，在一金属盘中混合均匀，其中将〇.〇75mm以下的集料单 独放入小盆里;然后置烘箱中预热至沥青拌和温度以上约15°C备用； ④拌和:将预热的集料置于拌和机中，用小铲适当混合，然后再加入需要数量的沥青， 开动拌和机搅拌均匀，至混合料的压模适宜温度以上取出保存； 4)压模制作 ① 用蘸有少许黄油的棉纱擦净试模及上、下压头，并置l〇〇°C左右烘箱中加热lh备用； ② 将拌好的沥青混合料，用小铲适当拌和均匀，称取一个试件所需的用量； ③ 从烘箱中取出预热的试模及上、下压头，在所述液压顶升杆上先放下压头，然后在下 压头上表面垫一张吸油性小的纸，再将试模扣到下压头上； ④ 插入温度计，至混合料中心附近，检查混合料温度，待混合料温度符合要求的压实温 度后，用小铲将混合料铲入试模中，用插刀或大螺丝刀先沿周边捣，再在中间捣，捣实为准， 捣后将沥青混合料表面整平，再在混合料的表面覆盖一层吸油性小的纸，然后在纸上放置 上压头； ⑤ 开启液压系统及压力控制系统，使试模组件上升，当上压头顶住横梁时，继续对试模 施加压力，达到规定力值后保压一定时间，压实过程中的单位压力为600±18kPa; ⑥ 退回液压顶升杆，将试件连同试模组件平放在平面物体上冷却至室温，再拆模。8. 根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：混合料在拌和过程中，拌和叶片插入 混合料中拌和1~1.5min，暂停拌和，加入加热的0.075mm以下的细集料，继续拌和至均匀为 止，总拌和时间为2-3min。9. 根据权利要求7或8所述的制作方法，其特征在于:所述混合料的压模温度为130-180 Γ。10. 根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于：当已知沥青混合料的密度时，根据试 件的标准尺寸计算的体积，乘以1.03得到所需的沥青混合料用量。
【文档编号】G01N1/28GK105938063SQ201610230346
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年4月13日
【发明人】何勇海, 薛善光, 孟会林, 王庆凯, 闫涛, 母焕胜, 严华, 高海涛
【申请人】河北省交通规划设计院