[發明專利]瀝青混合料旋轉剪切應力松弛試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201310158336.6
• 申請日: 2013-05-02
• 公開（公告）號: CN103267686A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發明（設計）人: 李玉華;周長紅;車軼;陳靜云;劉婉秋;劉佳音;王琦;楊文哲;趙勇;徐建國
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 趙連明

技術領域

本發明屬于瀝青混合料力學性能測試領域，特別是涉及對瀝青混合料應力松弛性能的試驗測定技術。

背景技術

瀝青混合料的應力松弛是指在溫度及應變恒定的條件下，應力隨時間衰減的特性，通常有兩種評定指標，即應力松弛時間和應力松弛模量，分別反映瀝青混合料的應力松弛速率和應力松弛能力。瀝青混合料具有粘彈性，在較高溫度時應力會因松弛能力強而很快消失，在溫度較低時，瀝青混合料的應力松弛能力較差，松弛速度慢。在相同的溫度和應變條件下，瀝青混合料的應力松弛速度越慢，其抗裂性能越差。因此，瀝青混合料的應力松弛性能是評價其低溫開裂性能的重要指標。同時，應力松弛試驗是確定瀝青混合料的粘彈性參數最基本的試驗方法之一，可以為粘彈性理論分析提供參數依據。

目前，用于瀝青混合料應力松弛試驗的方法主要有彎曲應力松弛、壓縮應力松弛和直接拉伸應力松弛等，分別通過彎曲變形、直接壓縮或拉伸變形實現應力松弛試驗，而采用旋轉剪切加載方式的應力松弛試驗方法則未見報道。

基于申請者已申報的“瀝青旋轉剪切松弛試驗裝置”專利（申請號201310073734.8），考慮到瀝青混合料的材料特性、試件成型特點、夾具構造（采用卡盤夾持法取代粘結法）和傳感器性能（最大量程、精度）等都有較大差異。需要對其整體結構進行以下改動：（1）采用電機加載代替砝碼加載；（2）加載系統中設有電子剎車器，使微型電機產生固定的轉動角度，并保持角度不變，從而使試件獲得恒定的應變。

發明內容

針對現有技術中缺少瀝青混合料旋轉剪切應力松弛性能測試的試驗設備，本發明提供一種可自動完成旋轉剪切加載、持荷、卸載及控溫，且具有良好經濟適用性的瀝青混合料旋轉剪切應力松弛試驗裝置。

瀝青混合料旋轉剪切應力松弛試驗裝置，由試驗平臺、加載系統、溫控系統和計算機控制系統組成；

試驗平臺由試驗試件、用于加載的微型電機、平臺鋼板、軸承座、扭矩傳感器及編碼器、固定軸、旋轉軸、門式支架、拉線式位移傳感器及編碼器、位移測量拉線和平衡塊組成；將扭矩傳感器及編碼器和三個軸承座順序并列地固定于平臺鋼板上，與扭矩傳感器及編碼器靠近的一個軸承座用于支撐固定軸；其它兩個軸承座用于支撐旋轉軸；固定軸的一端與扭矩傳感器及編碼器可拆卸固定連接，另一端與試驗試件可拆卸固定連接；旋轉軸的一端與試驗試件為可拆卸固定連接，另一端通過聯軸器與微型電機的輸出軸可拆卸固定連接；旋轉軸和微型電機可沿軸線方向活動，便于將試驗試件固定在旋轉軸和固定軸之間；門式支架跨過旋轉軸垂直固定在平臺鋼板上，拉線式位移傳感器及編碼器固定在門式支架的上梁，位置處于使拉線式位移傳感器拉線與旋轉軸垂直相切；位移測量拉線的一端與拉線式位移傳感器拉線為可拆卸固定連接，另一端均勻、單層纏繞在旋轉軸上；平衡塊位于旋轉軸的下方，平衡塊拉線的一端與平衡塊為可拆卸固定連接，另一端從平臺鋼板的開孔中穿過平臺鋼板，再均勻、單層纏繞在旋轉軸上；位移測量拉線和平衡塊拉線垂直于地面并與旋轉軸截面邊緣保持相切，且拉線的端頭均固定在旋轉軸上；位移測量拉線在旋轉軸纏繞半徑為固定常數，拉線式位移傳感器拉線的拉力通過位移測量拉線對旋轉軸所產生的力矩與平衡塊拉線作用于旋轉軸的力矩相平衡。

溫度控制系統由高低溫試驗箱、溫控箱、兩個連接管和安裝在連接管上的微型氣泵組成；溫控箱將試驗試件罩在其間，兩個連接管和安裝在連接管上的微型氣泵將高低溫試驗箱和溫控箱連接形成閉合的熱循環溫控系統；試驗前的瀝青混合料試件在高低溫試驗箱中的養護架上實施養護；溫度編碼器將來自溫控箱中的溫度傳感器的數據傳輸到計算機系統。

試驗試件由夾具、卡盤、墊片和瀝青混合料試件組成；瀝青混合料試件采用截面為圓形或正方形的柱體，兩個卡盤分別固定于柱形瀝青混合料試件的兩端，金屬墊片墊在卡盤的卡爪和瀝青混合料試件之間；兩端帶有卡盤的柱形瀝青混合料試件的兩端再通過一對夾具分別與固定軸和旋轉軸可拆卸固定連接；旋轉軸一端通過夾具與試驗試件為可拆卸固定連接，另一端通過聯軸器與加載系統連接。

加載系統為可由計算機控制的變頻器、電子剎車器、減速箱和微型電機。

旋轉剪切應力松弛試驗的加載方式如下：

在計算機控制系統控制下微型電機正向轉動，當瀝青混合料試件的旋轉角位移或理論剪切應變達到試驗設定值時，計算機控制系統通過變頻器改變電壓控制電子剎車器進行工作，使微型電機立即停止轉動并且鎖定微型電機的轉子，瀝青混合料試件產生恒定的剪切應變，加載過程完成，加載系統及瀝青混合料試件處于靜態持荷狀態。