一種評價加壓條件下瀝青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置制造方法
【專利摘要】一種評價加壓條件下瀝青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，它涉及一種瀝青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置。本發明為了解決現有的瀝青混合料滲水實驗只是針對液態水通過瀝青混合料孔隙的滲透過程，無法描述水蒸汽滲透通過瀝青膠漿到達瀝青與集料的界面這一過程，且無法模擬氣態水在壓強作用下的透過過程。本發明包括主體（1）、托盤（2）和蓋板（3），所述主體（1）為圓柱空腔本體，主體（1）側壁上由上至下依次設有兩個氣嘴（4），托盤（2）為變直徑圓環托盤，托盤（2）固定安裝在主體（1）的上端，蓋板（3）蓋裝在托盤（2）上。本發明用于瀝青膠漿水蒸汽滲透實驗。
【專利說明】一種評價加壓條件下瀝青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，具體涉及一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置。
【背景技術】
[0002]浙青路面由一種包含固相、液相、氣相的非均質多孔材料組成，并且直接承受嚴酷的行車和環境荷載作用，易產生車轍、裂縫、水損害等各種路面損壞。浙青路面中水的存在不可避免，浙青混合料孔隙中長期駐留的水分，在行車荷載的往復作用下，引起浙青混合料的水損害，降低了道路的服務質量。水損害是指浙青路面在水或凍融循環的作用下，由于汽車車輪動態荷載的作用，進入路面空隙中的水不斷產生動水壓力或真空負壓抽吸的反復循環作用，水分逐漸滲入浙青與集料的界面上，使浙青粘附性降低并逐漸喪失粘結力，浙青膜從石料表面脫落(剝離)，浙青混合料掉粒、松散，繼而形成浙青路面的坑槽、推擠變形等損壞現象。在夏季高溫作用下，浙青混合料中的液相水分氣化形成水蒸汽，使得孔隙中的氣壓升高，氣態水分子更加容易擴散到浙青與集料的界面，引起浙青混合料的水損害。
[0003]界面粘結作用與浙青一集料體系的界面能有關，水蒸汽滲透通過浙青膠漿到達浙青一集料界面，使界面之間的粘結能力下降，同時導致了界面粘結強度的降低。這些破壞形態包括兩種:1)浙青膜內部界面粘聚破壞；2)荷載、水分作用下浙青膜與集料之間的粘附性破壞。水蒸汽滲透到浙青一集料界面影響了浙青膜的完整性，而浙青膜的完整性關系到浙青從集料表面剝離的速度。同時，有研究表明，浙青與集料粘附性指標可以通過接觸界面干濕粘結能之比來評價，絕對值越小，浙青與集料的粘附性就越好，而水蒸汽的滲透無疑使干濕粘結能之比的絕對值變大，從而影響浙青與集料的粘附性。
[0004]國內發行的《公路工程浙青及浙青混合料試驗規程》(JTJ052-2000)雖然有對浙青混合料滲水的實驗，但現有的浙青混合料滲水實驗只是針對液態水通過浙青混合料孔隙的滲透過程，無法描述水蒸汽滲透通過浙青膠漿到達浙青與集料的界面這一過程，且無法模擬氣態水在壓強作用下的透過過程。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了解決現有的浙青混合料滲水實驗只是針對液態水通過浙青混合料孔隙的滲透過程，無法描述水蒸汽滲透通過浙青膠漿到達浙青與集料的界面這一過程，且無法模擬氣態水在壓強作用下的透過過程，進而提供一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置。
[0006]本發明的技術方案是:一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，它包括主體、托盤和蓋板，所述主體為圓柱空腔本體，主體側壁上由上至下依次設有兩個氣嘴，托盤為變直徑圓環托盤，托盤固定密封安裝在主體的上端，浙青膠漿試件卡裝在托盤上，蓋板密封蓋裝在托盤上。
[0007]本發明與現有技術相比具有以下效果:[0008]1.本發明的托盤為變直徑圓環托盤，能夠將浙青膠漿試件牢固的卡裝在托盤上。
[0009]2.本發明通過兩個氣嘴，用以測量裝置內部壓強，能夠模擬浙青混合料孔隙中高壓條件下，水蒸汽在浙青膠漿中的擴散作用，整個裝置除了浙青膠漿試件以外，其余為完全密封狀態，水分只有通過膠漿試件而揮發至大氣中，準確的描述了水蒸汽滲透通過浙青膠漿到達浙青與集料的界面這一過程，用以測定水蒸汽在浙青膠漿中的滲透系數。對本裝置施加壓力不僅能夠模擬浙青混合料孔隙中的高壓，還能夠對整個水蒸汽滲透過程加速，實驗周期縮短了三分之一。
[0010]3.目前還沒有測試水蒸汽穿過浙青膠漿這一過程的裝置，本發明用來測定水蒸汽在浙青膠漿試件中的滲透系數，且結構簡單，生產制造容易。
[0011]4.混合料的滲透實驗是評價由于混合料中孔隙的存在而允許水通過的能力，并沒有真正評價水分穿過膠漿滲透到集料一浙青界面這一過程，而這才是水損害發生的根源。
[0012]5.本發明不僅能夠得出水蒸汽在浙青膠漿中的滲透系數，還能夠進一步的研究水作用下集料一浙青界面粘結性能、界面損傷特征和細觀測試分析，用以得到一個界面間粘結失效的模型。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1本發明的整體結構示意圖。圖2是主體的主視圖；圖3是圖2在C-C處的剖視圖；圖4是蓋板的俯視圖；圖5是圖4在A-A處的首I]視圖。
【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:結合圖1-圖5說明本實施方式，本實施方式一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，它包括主體1、托盤2和蓋板3，所述主體I為圓柱空腔本體，主體I側壁上由上至下依次設有兩個氣嘴4，托盤2為變直徑圓環托盤，托盤2固定密封安裝在主體I的上端，浙青膠漿試件5卡裝在托盤2上，蓋板3密封蓋裝在托盤2上。
[0015]本實施方式的兩個氣嘴4，下端的一個氣嘴4鏈接閥門給裝置加壓，上端的一個氣嘴4鏈接壓力表，測量裝置內部壓強。
[0016]【具體實施方式】二:結合圖1-圖3說明本實施方式，本實施方式的主體I包括上圓盤基座1-1、下圓盤基座1-2和柱狀基體1-3，上圓盤基座1-1和下圓盤基座1-2上下平行設置，柱狀基體1-3豎直連接于在上圓盤基座1-1和下圓盤基座1-2之間。如此設置，結構穩定，便于仿真模擬氣態水在壓強作用下的透過過程。其它組成和連接關系與【具體實施方式】一相同。
[0017]【具體實施方式】三:結合圖1-圖3說明本實施方式，本實施方式的上圓盤基座1-1粘接在柱狀基體1-3的上端。如此設置，便于保證密封效果，防止主體I在實驗過程中漏氣、漏水。其它組成和連接關系與【具體實施方式】二相同。
[0018]【具體實施方式】四:結合圖1-圖3說明本實施方式，本實施方式的上圓盤基座1-1通過聚氨酯膠粘接在柱狀基體1-3的上端。如此設置，聚氨酯膠粘結處粘連緊密，避免主體I內的氣體或水從粘結處漏出。其它組成和連接關系與【具體實施方式】三相同。
[0019]【具體實施方式】五:結合圖5說明本實施方式，本實施方式的蓋板3的下端設有圓環形凸起3-1。如此設置，圓環形凸起3-1能夠緊密壓住浙青膠漿試件5上的墊片6，保證本發明的氣密性。其它組成和連接關系與【具體實施方式】一或四相同。
[0020]【具體實施方式】六:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置還包括墊片6，墊片6設置在蓋板3與托盤2之間。如此設置，起密封作用。其它組成和連接關系與【具體實施方式】五相同。
[0021]【具體實施方式】七:結合圖1說明本實施方式，本實施方式的墊片6為橡膠墊片。如此設置，密封效果好。其它組成和連接關系與【具體實施方式】六相同。
[0022]本實施方式的主體I是由有機玻璃材質制成的圓柱空腔結構。主體I的高度為240mm，內徑為110mm，上部為一個圓環結構，即上圓盤基座1_1，上圓盤基座1_1的外徑167mm,內徑110mm，通過聚氨酯膠粘接到柱狀基體1_3的上端，在距離主體I上部圓環中心r=66.75mm的位置，沿圓周均勻的分布8個直徑為8mm的緊固螺絲孔位。主體I的下端為下圓盤基座1-2，同樣用聚氨酯膠粘接到柱狀基體1-3的下端，粘結處粘連緊密避免裝置內氣體或水從粘結處漏出。
[0023]本實施方式的蓋板3為有機玻璃材質圓環，蓋板3的高15mm，外徑157mm，內徑80mm ;蓋板下側有圓環形凸起3-1,圓環形凸起3-1的高3mm,直徑IlOmm,內徑80mm。該圓環形凸起3-1緊密壓住試件上的橡膠墊，保證裝置的氣密性。在距離蓋板中心r=66.75mm位置，沿圓周均勻的分布8個直徑8_的緊固螺絲孔位。
[0024]本實施方式的托盤2采用同主體1、蓋板3相同的材料，托盤2為變直徑圓環結構，托盤2的外徑IlOmm,內徑分別為80mm和104mm,浙青膠衆馬歇爾試件切片放置在托盤2中，托盤2下部小圓環高IOmm,上部大圓環壁高15mm。
[0025]本發明的實施過程如下:
[0026]I試件制備
[0027](I)實驗試件的級配和不同粒徑礦料用量可從《公路浙青路面設計規范》(JTGD50-2006)中附錄C浙青混合料的礦料級配表中的數據選取若干種秤取；
[0028](2)本實驗的浙青膠漿試件由粗膠漿和細膠漿構成，粗膠漿包括2.36mm篩下的細集料、礦粉填料和浙青；細膠漿包括礦粉填料和浙青。試件的制備是由粒徑小于2.36mm以下的細集料、浙青、礦粉所組成的。在規定的拌合條件下用拌合鍋進行攪拌；
[0029](3)進行攪拌前，先將拌合好的混合料放入135°C恒溫烘箱中熟化，一小時后進行攪拌保證混合料的整體熟化，熟化過程為2個小時；
[0030](4)拌合好的浙青混合料采用旋轉壓實法壓制成Φ IOOmmX 150mm的圓柱體試件；
[0031](5)壓實后的圓柱體試件靜置24小時，用切割機將試件切割成高度為15_的浙青膠漿薄片試件；
[0032](6)每組級配的浙青膠漿試件至少取3個進行平行試驗。
[0033]2試驗條件控制
[0034](I)先在裝置中加入300ml水，水將底端預留氣嘴蓋住為宜，將一溫度計放入裝置，保持溫度計不接觸裝置內壁；
[0035](2)然后在裝置中放置試件的位置放置有機玻璃薄板，尺寸同浙青膠漿試件，薄板上放置環形橡膠墊，并擰緊緊固螺絲密封儀器。密封好后通過預留氣嘴對儀器內部加壓，通過儀器上端壓力表讀出壓強并記錄；
[0036](3)然后將裝置整體放入溫度恒定的烘箱中，在下一次對溫度計讀數之前，將裝置在烘箱中加熱3小時，然后每隔I小時測量一次裝置內水溫，直至連續3次裝置內水溫為一穩定的溫度，并記錄此時試驗進行的時間(小時)。每次讀溫度時，同時記錄壓強數據Pi (Pa)，直至壓強數據連續3次不變。此時通過溫度數據認為實驗開始后裝置內水溫一定，通過壓強數據認為實驗裝置為氣密性良好裝置；
[0037](4)通過調節烘箱溫度，使儀器內的水溫控制為35°C。
[0038]3裝置及試件的安裝
[0039]試驗開始前，在儀器中加適當的水(以300ml為例)，放置試件并用緊固螺絲擰緊裝置上端蓋板利用加壓裝置從預留接口處對儀器內部加壓，將裝置整體放置在43.5°C恒溫烘箱中靜置5小時后進行試驗。具體操作步驟如下:
[0040](I)裝置加300ml水，將浙青膠漿試件放置在托盤中，然后放置在裝置上端，在浙青膠漿試件上加蓋環形橡膠墊，加蓋板并用緊固螺絲將裝置密閉；
[0041](2)將裝置放置于43.5°C恒溫烘箱5小時后取出裝置，盡可能快的利用加壓裝置通過預留氣嘴對裝置進行加壓，并記錄此時的壓強，然后將裝置整體放置于精度0.01g的天平上稱量總質量，記錄質量數據。
[0042]4開始試驗
[0043]過程中的第三步中記錄的質量、壓強數據為實驗開始時的初始數據，記錄完后將裝置放置于恒溫烘箱中，每隔3小時以上時間對裝置的總質量和裝置內壓強進行一次記錄，一天至少3次,試驗試驗周期為30天。
[0044]5獲得滲透系數
[0045]浙青膠漿試件滲透系數通過下面公式獲得:`
【權利要求】
1.一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，其特征在于:它包括主體(I)、托盤(2)和蓋板(3)，所述主體(I)為圓柱空腔本體，主體(I)側壁上由上至下依次設有兩個氣嘴(4)，托盤(2)為變直徑圓環托盤，托盤(2)固定密封安裝在主體(I)的上端，蓋板(3)密封蓋裝在托盤(2)上。
2.根據權利要求1所述的一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，其特征在于:所述主體(I)包括上圓盤基座(1-1 )、下圓盤基座(1-2)和柱狀基體(1-3)，上圓盤基座(1-1)和下圓盤基座(1-2)上下平行設置，柱狀基體(1-3)豎直連接于上圓盤基座(1-1)和下圓盤基座(1-2)之間。
3.根據權利要求2所述的一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，其特征在于:所述上圓盤基座(1-1)粘接在柱狀基體(1-3)的上端。
4.根據權利要求3所述的一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，其特征在于:所述上圓盤基座(1-1)通過聚氨酯膠粘接在柱狀基體(1-3)的上端。
5.根據權利要求1或4所述的一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，其特征在于:所述蓋板(3)的下端設有圓環形凸起(3-1)。
6.根據權利要求5所述的一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，其特征在于:所述浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置還包括墊片(6)，墊片(6)設置在蓋板(3)與托盤(2)之間。
7.根據權利要求6所述的一種評價加壓條件下浙青膠漿水蒸汽滲透實驗裝置，其特征在于:所述墊片(6)為橡膠墊片。
【文檔編號】G01N15/08GK103776749SQ201410060014
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年2月21日 優先權日:2014年2月21日
【發明者】董澤蛟, 杜尚波, 路石鑫, 劉志楊 申請人:哈爾濱工業大學