[發明專利]瀝青動態剪切參數測試裝置及其測試方法

有效

• 申請號: 201510430752.6
• 申請日: 2015-07-21
• 公開（公告）號: CN105136557B
• 公開（公告）日: 2017-08-25
• 發明（設計）人: 董澤蛟;龔湘兵;譚憶秋;劉志楊;李紅飛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00;G01N11/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種瀝青動態剪切參數測試裝置及其測試方法。

背景技術

瀝青混合料是由具有復雜形狀及表面特性的集料、復雜流變行為的瀝青以及隨機分布的空隙所組成的復合材料；其為溫度時間依賴型材料，因加載速率及溫度的不同，表現出典型的粘-彈-塑性特性。瀝青路面由于其跨越地域范圍廣泛，沿線氣候、地質水文條件變化復雜，且面層暴露于自然環境中，直接受車輛荷載與大氣因素的影響。瀝青路面的全年服役溫度高低溫波動幅度通常為60～70℃，局部地區可能達到80℃；而且隨著社會經濟的不斷發展，公路運輸車載特點向重載交通轉換。由于瀝青路面所處的自然與交通環境十分嚴苛，材料與結構設計往往無法滿足外界作用日趨復雜的要求，大量瀝青路面出現了擁抱、松散、坑槽、車轍等病害。

為了改進瀝青道路的使用性能和耐久性，并提高道路的安全性，美國公路戰略研究計劃(SHRP)于1987年成立，研究者歷時五年建立了一個全新的、內容廣泛的瀝青混合料設計和分析體系，稱為高性能路面(Superior Performing Asphalt Pavement，簡稱Superpave)。該體系針對瀝青膠結料常出現的車轍與疲勞損傷，采用動態剪切流變試驗儀實現不同溫度、不同頻率條件下瀝青動態參數的測試，提出車轍因子與疲勞因子作為其性能評價指標。Superpave設計體系現今被廣泛用于瀝青混合料材料設計中，并取得了大量實際工程應用實例。

雖然Superpave體系中瀝青膠結料的動態剪切流變試驗方法綜合考慮了溫度與加載頻率的影響，但是由于流變儀所采用的加載夾具為金屬平行板，其與瀝青薄膜的粘接無法表征瀝青混合料中集料與瀝青界面間交互作用。集料-瀝青界面區是瀝青混合料材料組成結構中的薄弱區域，集料種類、集料表面粗糙度、瀝青薄膜厚度等因素會影響混合料強度與穩定性。金屬加載平行板的缺陷無法彌補。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有流變儀存在未考慮集料接觸條件下的瀝青膠結料服役過程中，全溫度、全頻率范圍內對動態流變特性的影響的問題，而提出一種瀝青動態剪切參數測試裝置及其測試方法。

一種瀝青動態剪切參數測試裝置，其組成包括：夾具基座，所述夾具基座頂部通過螺栓連接可拆卸夾具，可拆卸夾具內部安裝A平行板基座，A平行板基座的頂部相對應設置B平行板基座，B平行板基座安裝于夾具加載體內部；夾具基座、可拆卸夾具、A平行板基座、B平行板基座以及夾具加載體同軸心設置；其中：

夾具基座包括矩形夾具基底座，矩形夾具基底座上表面連接夾具基柱，夾具基柱上表面連接夾片，夾片具有四個貫通的螺紋孔，矩形夾具基底座、夾具基柱與夾片為一體式結構；

A平行板基座包括矩形基座塊，矩形基座塊上表面固定連接A基柱；

可拆卸夾具包括兩塊擋板和一塊墊片，每塊擋板都具有螺栓孔，相對應的螺栓孔之間插裝螺栓，將擋板和一塊墊片固定連接形成槽；

B平行板基座包括矩形基座塊，矩形基座塊上表面固定連接B基柱；

夾具加載體包括兩塊加載擋板和一塊加載墊片，每塊加載擋板都具有螺栓孔，每塊加載擋板都與加載墊片垂直，且相交于加載擋板和加載墊片的邊緣，并形成直角槽。

一種瀝青動態剪切參數測試裝置的試驗方法，所述試驗方法通過以下步驟實現：

步驟一、將瀝青加熱至流動狀態，澆注至硅膠模具制成直徑分別為8mm和25mm的瀝青薄膜；

步驟二、將金屬材料制作的A平行板基座安裝在擋板和墊片形成的直角槽內，將金屬材料制作的B平行板基座安裝在加載擋板和加載墊片形成的直角槽內；

步驟三、啟動DHR-II流變儀，將矩形夾具基底座通過磁力固定于流變儀底端，將圓柱形加載塊通過螺絲固定在DHR-II流變儀加載頂端，之后在A平行板基座頂部的圓柱形A基柱上涂刷一層環氧樹脂，然后將預先制取的圓柱形集料固定在環氧樹脂上，并在歸零模式下調整位置以確保圓柱形集料與圓柱形A基柱同軸心；環氧樹脂層初步硬化一個小時后，將A平行板基座連同已固定的圓柱形集料取下，水平放置二十四個小時直至環氧樹脂片完全固化；

步驟四、采用與步驟三的做法使圓柱形集料在B基柱表面固化；

步驟五、根據試驗規范及試驗溫度的測試范圍要求，選擇直徑為8mm或直徑為25mm的圓柱形集料，連同步驟三和步驟四完全固定為一體的A平行板基座、B平行板基座分別安裝到夾具基座以及夾具加載體上，并完成A平行板基座、B平行板基座的歸零、慣性矩校正的一系列操作；