專利名稱：瀝青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備及其試驗方法
技術領域：
本發明涉及一種土木工程中材料性能試驗設備及其試驗方法，尤其是一種浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備及其試驗方法。
背景技術：
浙青的粘附性是指浙青與集料的粘附能力，粘附性的好壞直接關系到浙青路面的 防水損害能力和基面層層間粘結能力等下封層功能作用的發揮，而低溫粘附性則反映了浙 青的低溫使用性能，浙青低溫粘度越小，說明該種浙青在低溫下容易流動，低溫變形能力 強，抗開裂性能強；反之，浙青低溫粘度越大，則說明其低溫變形能力差，較易開裂，因此用 低溫粘附性作為評價浙青與集料在低溫時的性能指標是可行的。現有評價浙青與集料間 粘附性的試驗方法中，水煮法、水浸法、光電比色法，攪動水凈吸附法等均為評價中高溫狀 態下兩者之間的粘結性能，《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(JTJ052-2000)提出的 浙青與集料的低溫粘結性試驗方法中，試驗過程存在集料粒徑范圍過寬且其擺放經驗性過 強，鋼球下落時易出現偏心沖擊現象等缺陷而導致試驗精度降低，不利于低溫粘附性控制 指標的確定，并且沒有相關的標準試驗設備。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有的浙青與集料的低溫粘結性試驗方法中，試驗過程 存在集料粒徑范圍過寬且其擺放經驗性過強，鋼球下落時易出現偏心沖擊現象等缺陷而導 致試驗精度降低，不利于低溫粘附性控制指標的確定，并且現有技術中沒有提供相關的標 準試驗設備的問題，進而提供了一種浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備及其試驗方 法。本發明的技術方案是本發明的試驗設備包括鋼球支撐架、試件架體、碎石收集槽 和試件成型槽，所述碎石收集槽為上端敞口的槽體，碎石收集槽的一個側面上設有手柄，試 件架體為上端敞口的槽體，試件架體的一個側面的中下部設有開口，碎石收集槽的主體穿 過開口設置于試件架體內，試件成型槽底面朝上置于試件架體上，所述鋼球支撐架上的通 孔、試件架體、碎石收集槽和試件成型槽的軸線重合；
本發明的試驗方法如下
步驟一調整鋼球支撐架的水平支撐桿下端面至試件架體上端面的距離為500mm，穿 過水平支撐桿上的通孔懸掛圓錐體確定鋼球下落的具體位置，保證穿過通孔下落的鋼球嚴 格擊實在試件架體底面的中心；
步驟二 將碎石用標準篩過篩，從粒徑6mm 8mm的碎石中取出接近立方體形狀的碎石 100顆，用潔凈水洗凈后置于溫度為105°C 士 5°C的烘干箱中烘干，然后放在干燥器中得到 備用碎石；
步驟三將閉合邊框的凈尺寸為200mmX 200mm的試件成型槽置于溫度為105°C 士5°C 的烘干箱中預熱，取出烘干箱中的試件成型槽并放在混凝土振動臺上，向試件成型槽中澆灌加熱后的浙青40g，使盛裝有浙青的試件成型槽在混凝土振動臺上高頻振動20s，保證浙 青自由流動以形成均勻厚度的浙青膜，使試件成型槽內浙青膜厚度為1mm，保持試件成型槽 靜止并于室溫中冷卻；
步驟四在冷卻至室溫的試件成型槽上放置方格網架，透過方格網架上的鋼絲繩網格 均勻放置100顆備用碎石，碎石共10排，每排10顆，相鄰的兩顆備用碎石之間間距均勻，位 于邊緣的備用碎石同與其相鄰的試件成型槽的邊框的距離為L，IOmm < L < 20mm,移開方格 網架，得到盛裝試件的試件成型槽，將盛裝試件的試件成型槽放入溫度為60°C的烘干箱中 加熱5h，使碎石與浙青有良好的粘結，再將其放入-1 8°C的冰箱中冷卻12h以上；
步驟五從冰箱中取出盛裝試件的試件成型槽，試件成型槽的底面朝上架于試件架體 上，將鋼球置于鋼球支撐架的通孔的邊緣，使鋼球從邊緣自由落下并恰好跌落在試件成型 槽底面的中心；
步驟六觀察試件成型槽底面受鋼球沖擊振動后試件中碎石被振落的情況，計算被振 落的碎石數量占碎石總數量的百分率，即碎石脫落率，
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其中，TLL-碎石脫落率；Sl-振落的碎石數量；T-碎石總數量。本發明具有以下有益效果本發明的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備結 構簡單，操作方便，試驗精度高，其試驗方法用于判定浙青與集料在低溫狀態下的粘結匹配 性，進行不同浙青膠漿與不同種類集料在各種溫度下粘結性能的定性分析，指導寒冷地區 浙青與集料種類、原材料特性的選擇，減少低溫地區浙青路面松散、坑槽等現象的產生，延 長浙青路面使用壽命，進而提高浙青路面使用性能。
圖1是本發明的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備的結構示意圖；圖2是方 格網架使用方法的示意圖；圖3是方格網架的俯視圖；圖4是試件成型槽的俯視圖；圖5是 碎石收集槽的俯視圖；圖6是試件架體的剖視圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1至圖6說明本實施方式的浙青與集料的低溫粘附性敲 擊試驗設備，它包括鋼球支撐架1、試件架體2、碎石收集槽3和試件成型槽4，所述碎石收集 槽3為上端敞口的槽體，碎石收集槽3的一個側面上設有手柄3-1，試件架體2為上端敞口 的槽體，試件架體2的一個側面的中下部設有開口 2-1，碎石收集槽3的主體穿過開口 2-1 設置于試件架體2內，試件成型槽4底面朝上置于試件架體2上，所述鋼球支撐架1上的通 孔1-1-1、試件架體2、碎石收集槽3和試件成型槽4的軸線重合。
具體實施方式
二 結合圖4說明本實施方式的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗 設備，所述試件成型槽4為四周有閉合邊框4-2的槽體，試件成型槽4的底面延伸于邊框 4-2外構成水平凸沿4-1，試件成型槽4倒置于試件架體2上時，閉合邊框4-2位于試件架 體2內，水平凸沿4-1位于試件架體2側面的上端。本實施方式的其他組成與連接關系與具體實施方式
一相同。
具體實施方式
三結合圖1和圖4說明本實施方式的浙青與集料的低溫粘附性敲 擊試驗設備，所述試件成型槽4的閉合邊框4-2的高度為8mm。本實施方式的其他組成與連 接關系與具體實施方式
一或二相同。
具體實施方式
四結合圖1說明本實施方式的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗 設備，所述鋼球支撐架1由水平支撐桿1-1、垂直支撐桿1-2和底座1-3組成，水平支撐桿 1-1的一端垂直固定于垂直支撐桿1-2的頂端，水平支撐桿1-1的另一端開有軸線垂直的通 孔1-1-1，垂直支撐桿1-2的底部固定于底座1-3上，經過通孔1-1-1的準確定位，可減少由 于鋼球擊實位置移動導致的試驗誤差。本實施方式的其他組成與連接關系與具體實施方式
一、二或三相同。
具體實施方式
五結合圖1說明本實施方式的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗 設備，所述通孔1-1-1的上部為向上漸開的喇叭形。喇叭形口的設置對鋼球的下落起緩沖 作用。本實施方式的其他組成與連接關系與具體實施方式
一、二、三或四相同。
具體實施方式
六結合圖3說明本實施方式的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗 設備，它還包括方格網架5，所述方格網架5為閉合的矩形框架，方格網架5內沿水平和垂 直的方向各均布有相交的9條鋼絲繩5-1，方格網架5設置在試件成型槽4的閉合邊框4-2 上。方格網架5用以確定每顆集料的位置，使每次試驗每一個位置的集料所受的沖擊能量 保持一致，進而提高試驗 精度。本實施方式的其他組成與連接關系與具體實施方式
一至五 任一相同。
具體實施方式
七結合圖1說明本實施方式的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗 方法如下
步驟一調整鋼球支撐架1的水平支撐桿1-1下端面至試件架體2上端面的距離為 500mm，穿過水平支撐桿1_1上的通孔1_1_1懸掛圓錐體確定鋼球下落的具體位置，保證穿 過通孔1-1-1下落的鋼球嚴格擊實在試件架體2底面的中心；
步驟二 將碎石用標準篩過篩，從粒徑6mm 8mm的碎石中取出接近立方體形狀的碎石 100顆，用潔凈水洗凈后置于溫度為105°C 士5°C的烘干箱中烘干，然后放在干燥器中得到 備用碎石；
步驟三將閉合邊框4-2的凈尺寸為200mmX200mm的試件成型槽4置于溫度為 105°C 士5°C的烘干箱中預熱，取出烘干箱中的試件成型槽4并放在混凝土振動臺上，向試 件成型槽4中澆灌加熱后的浙青40g，將盛裝有浙青的試件成型槽4在混凝土振動臺上高頻 振動20s，使試件成型槽4內浙青膜厚度為1mm，保持試件成型槽4靜止并于室溫中冷卻，振 動臺的振動保證浙青自由流動以形成均勻厚度的浙青膜，提高試驗條件的一致性；
步驟四在冷卻至室溫的試件成型槽4上放置方格網架5，透過方格網架5上的鋼絲繩 網格均勻放置100顆備用碎石，碎石共10排，每排10顆，相鄰的兩顆備用碎石之間間距均 勻，位于邊緣的備用碎石同與其相鄰的試件成型槽4的邊框的距離為L，IOmm < L < 20mm, 移開方格網架5，得到盛裝試件的試件成型槽4，將盛裝試件的試件成型槽4放入溫度為 60°C的烘干箱中加熱5h，使碎石與浙青有良好的粘結，再將其放入-18°C的冰箱中冷卻12h 以上；
步驟五從冰箱中取出盛裝試件的試件成型槽4，試件成型槽4的底面朝上架于試件架 體2上，將鋼球置于鋼球支撐架1的通孔1-1-1的邊緣，使鋼球從邊緣自由落下并恰好跌落在試件成型槽4底面的中心；
步驟六觀察試件成型槽4底面受鋼球沖擊振動后試件中碎石被振落的情況，計算被 振落的碎石數量占碎石總數量的百分率，即碎石脫落率，用低溫下的碎石脫落率作為浙青 與集料粘結性能評價指標，使不同溫度條件下，不同種類浙青與集料的粘結性能有良好的 區分度，不同溫度條件下不同種類浙青與集料的碎石脫落率的合格指標見表一
其中，TLL-碎石脫落率；Sl-振落的碎石數量；T-碎石總數量；
表一
權利要求
一種瀝青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備，其特征在于它包括鋼球支撐架(1)、試件架體(2)、碎石收集槽(3)和試件成型槽(4)，所述碎石收集槽(3)為上端敞口的槽體，碎石收集槽(3)的一個側面上設有手柄(3-1)，試件架體(2)為上端敞口的槽體，試件架體(2)的一個側面的中下部設有開口(2-1)，碎石收集槽(3)的主體穿過開口(2-1)設置于試件架體(2)內，試件成型槽(4)底面朝上置于試件架體(2)上，所述鋼球支撐架(1)上的通孔(1-1-1)、試件架體(2)、碎石收集槽(3)和試件成型槽(4)的軸線重合。
2.根據權利要求1所述的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備，其特征在于所述 試件成型槽(4)為四周有閉合邊框(4-2)的槽體，試件成型槽(4)的底面延伸于邊框(4-2) 外構成水平凸沿(4-1)，試件成型槽(4)倒置于試件架體(2)上時，閉合邊框(4-2)位于試件 架體(2)內，水平凸沿(4-1)位于試件架體(2)側面的上端。
3.根據權利要求1或2所述的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備，其特征在于 所述試件成型槽(4)的閉合邊框(4-2)的高度為8mm。
4.根據權利要求1或2所述的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備，其特征在于 所述鋼球支撐架(1)由水平支撐桿(1-1 )、垂直支撐桿(1-2)和底座(1-3)組成，水平支撐 桿(1-1)的一端垂直固定于垂直支撐桿(1-2)的頂端，水平支撐桿(1-1)的另一端開有通孔 (1-1-1),垂直支撐桿(1-2)的底部固定于底座(1-3)上。
5.根據權利要求4所述的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備，其特征在于所述 通孔(1-1-1)的上部為向上漸開的喇叭形。
6.根據權利要求1或2所述的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備，其特征在于 它還包括方格網架(5)，所述方格網架(5)為閉合的矩形框架，方格網架(5)內沿水平和垂 直的方向各均布有相交的(9)條鋼絲繩(5-1)，方格網架(5)設置在試件成型槽(4)的閉合 邊框(4-2)上。
7.利用權利要求1所述的浙青與集料的低溫粘附性敲擊試驗方法，其特征在于試驗方 法如下步驟一調整鋼球支撐架(1)的水平支撐桿(1-1)下端面至試件架體(2)上端面的距離 為500mm，穿過水平支撐桿(1_1)上的通孔(1_1_1)懸掛圓錐體確定鋼球下落的具體位置， 保證穿過通孔(1-1-1)下落的鋼球嚴格擊實在試件架體(2)底面的中心；步驟二 將碎石用標準篩過篩，從粒徑6mm 8mm的碎石中取出接近立方體形狀的碎石 100顆，用潔凈水洗凈后置于溫度為105°C 士5°C的烘干箱中烘干，然后放在干燥器中得到 備用碎石；步驟三將閉合邊框(4-2)的凈尺寸為200mmX200mm的試件成型槽(4)置于溫度為 105°C 士5°C的烘干箱中預熱，取出烘干箱中的試件成型槽(4)并放在混凝土振動臺上，向 試件成型槽(4)中澆灌加熱后的浙青40g，使盛裝有浙青的試件成型槽(4)在混凝土振動臺 上高頻振動20s，保證浙青自由流動以形成均勻厚度的浙青膜，使試件成型槽(4)內浙青膜 厚度為1mm，保持試件成型槽(4)靜止并于室溫中冷卻；步驟四在冷卻至室溫的試件成型槽(4)上放置方格網架(5)，透過方格網架(5)上的 鋼絲繩網格均勻放置100顆備用碎石，碎石共10排，每排10顆，相鄰的兩顆備用碎石之間 間距均勻，位于邊緣的備用碎石同與其相鄰的試件成型槽(4)的邊框的距離為L，10mm < L < 20mm，移開方格網架(5)，得到盛裝試件的試件成型槽(4)，將盛裝試件的試件成型槽(4)放入溫度為60°C的烘干箱中加熱5h，使碎石與浙青有良好的粘結，再將其放入_18°C的冰 箱中冷卻12h以上；步驟五從冰箱中取出盛裝試件的試件成型槽(4)，試件成型槽(4)的底面朝上架于試 件架體(2)上，將鋼球置于鋼球支撐架(1)的通孔(1-1-1)的邊緣，使鋼球從邊緣自由落下 并恰好跌落在試件成型槽(4)底面的中心；步驟六觀察試件成型槽(4)底面受鋼球沖擊振動后試件中碎石被振落的情況，計算 被振落的碎石數量占碎石總數量的百分率，即碎石脫落率，用低溫下的碎石脫落率作為浙 青與集料粘結性能評價指標，其中，TLL-碎石脫落率；S1-振落的碎石數量；T-碎石總數量。
全文摘要
瀝青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備及其試驗方法，涉及一種土木工程中材料性能試驗設備及其試驗方法，尤其是一種瀝青與集料的低溫粘附性敲擊試驗設備及其試驗方法。本發明為了解決現有試驗方法中集料粒徑范圍寬且擺放不合理，鋼球易偏心沖擊等缺陷且無相關試驗設備的問題。試驗設備包括鋼球支撐架、試件架體、碎石收集槽和試件成型槽，碎石收集槽于試件架體底部抽拉，試件成型槽底面朝上置于試件架體上。試驗方法一、水平桿距架體500mm；二、100顆碎石烘干；三、向預熱的成型槽內注入熱瀝青，振動后冷卻；四、在瀝青上擺碎石且加熱后冷卻；五、架設成型槽并落球；六、計算碎石脫落率。本發明尤其適用于大空隙排水瀝青路面的材料選擇。
文檔編號G01N11/00GK101865806SQ201010212230
公開日2010年10月20日 申請日期2010年6月29日 優先權日2010年6月29日
發明者馮德成, 左文鋅, 易軍艷, 權磊, 胡偉超, 趙含, 趙銀, 馬宏巖 申請人:哈爾濱工業大學