专利名称：沥青与集料的低温粘附性敲击试验设备及其试验方法
技术领域：
本发明涉及一种土木工程中材料性能试验设备及其试验方法，尤其是一种浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备及其试验方法。
背景技术：
浙青的粘附性是指浙青与集料的粘附能力，粘附性的好坏直接关系到浙青路面的 防水损害能力和基面层层间粘结能力等下封层功能作用的发挥，而低温粘附性则反映了浙 青的低温使用性能，浙青低温粘度越小，说明该种浙青在低温下容易流动，低温变形能力 强，抗开裂性能强；反之，浙青低温粘度越大，则说明其低温变形能力差，较易开裂，因此用 低温粘附性作为评价浙青与集料在低温时的性能指标是可行的。现有评价浙青与集料间 粘附性的试验方法中，水煮法、水浸法、光电比色法，搅动水净吸附法等均为评价中高温状 态下两者之间的粘结性能，《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTJ052-2000)提出的 浙青与集料的低温粘结性试验方法中，试验过程存在集料粒径范围过宽且其摆放经验性过 强，钢球下落时易出现偏心冲击现象等缺陷而导致试验精度降低，不利于低温粘附性控制 指标的确定，并且没有相关的标准试验设备。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的浙青与集料的低温粘结性试验方法中，试验过程 存在集料粒径范围过宽且其摆放经验性过强，钢球下落时易出现偏心冲击现象等缺陷而导 致试验精度降低，不利于低温粘附性控制指标的确定，并且现有技术中没有提供相关的标 准试验设备的问题，进而提供了一种浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备及其试验方 法。本发明的技术方案是本发明的试验设备包括钢球支撑架、试件架体、碎石收集槽 和试件成型槽，所述碎石收集槽为上端敞口的槽体，碎石收集槽的一个侧面上设有手柄，试 件架体为上端敞口的槽体，试件架体的一个侧面的中下部设有开口，碎石收集槽的主体穿 过开口设置于试件架体内，试件成型槽底面朝上置于试件架体上，所述钢球支撑架上的通 孔、试件架体、碎石收集槽和试件成型槽的轴线重合；
本发明的试验方法如下
步骤一调整钢球支撑架的水平支撑杆下端面至试件架体上端面的距离为500mm，穿 过水平支撑杆上的通孔悬挂圆锥体确定钢球下落的具体位置，保证穿过通孔下落的钢球严 格击实在试件架体底面的中心；
步骤二 将碎石用标准筛过筛，从粒径6mm 8mm的碎石中取出接近立方体形状的碎石 100颗，用洁净水洗净后置于温度为105°C 士 5°C的烘干箱中烘干，然后放在干燥器中得到 备用碎石；
步骤三将闭合边框的净尺寸为200mmX 200mm的试件成型槽置于温度为105°C 士5°C 的烘干箱中预热，取出烘干箱中的试件成型槽并放在混凝土振动台上，向试件成型槽中浇灌加热后的浙青40g，使盛装有浙青的试件成型槽在混凝土振动台上高频振动20s，保证浙 青自由流动以形成均勻厚度的浙青膜，使试件成型槽内浙青膜厚度为1mm，保持试件成型槽 静止并于室温中冷却；
步骤四在冷却至室温的试件成型槽上放置方格网架，透过方格网架上的钢丝绳网格 均勻放置100颗备用碎石，碎石共10排，每排10颗，相邻的两颗备用碎石之间间距均勻，位 于边缘的备用碎石同与其相邻的试件成型槽的边框的距离为L，IOmm < L < 20mm,移开方格 网架，得到盛装试件的试件成型槽，将盛装试件的试件成型槽放入温度为60°C的烘干箱中 加热5h，使碎石与浙青有良好的粘结，再将其放入-1 8°C的冰箱中冷却12h以上；
步骤五从冰箱中取出盛装试件的试件成型槽，试件成型槽的底面朝上架于试件架体 上，将钢球置于钢球支撑架的通孔的边缘，使钢球从边缘自由落下并恰好跌落在试件成型 槽底面的中心；
步骤六观察试件成型槽底面受钢球冲击振动后试件中碎石被振落的情况，计算被振 落的碎石数量占碎石总数量的百分率，即碎石脱落率，
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其中，TLL-碎石脱落率；Sl-振落的碎石数量；T-碎石总数量。本发明具有以下有益效果本发明的浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备结 构简单，操作方便，试验精度高，其试验方法用于判定浙青与集料在低温状态下的粘结匹配 性，进行不同浙青胶浆与不同种类集料在各种温度下粘结性能的定性分析，指导寒冷地区 浙青与集料种类、原材料特性的选择，减少低温地区浙青路面松散、坑槽等现象的产生，延 长浙青路面使用寿命，进而提高浙青路面使用性能。
图1是本发明的浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备的结构示意图；图2是方 格网架使用方法的示意图；图3是方格网架的俯视图；图4是试件成型槽的俯视图；图5是 碎石收集槽的俯视图；图6是试件架体的剖视图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1至图6说明本实施方式的浙青与集料的低温粘附性敲 击试验设备，它包括钢球支撑架1、试件架体2、碎石收集槽3和试件成型槽4，所述碎石收集 槽3为上端敞口的槽体，碎石收集槽3的一个侧面上设有手柄3-1，试件架体2为上端敞口 的槽体，试件架体2的一个侧面的中下部设有开口 2-1，碎石收集槽3的主体穿过开口 2-1 设置于试件架体2内，试件成型槽4底面朝上置于试件架体2上，所述钢球支撑架1上的通 孔1-1-1、试件架体2、碎石收集槽3和试件成型槽4的轴线重合。
具体实施方式
二 结合图4说明本实施方式的浙青与集料的低温粘附性敲击试验 设备，所述试件成型槽4为四周有闭合边框4-2的槽体，试件成型槽4的底面延伸于边框 4-2外构成水平凸沿4-1，试件成型槽4倒置于试件架体2上时，闭合边框4-2位于试件架 体2内，水平凸沿4-1位于试件架体2侧面的上端。本实施方式的其他组成与连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1和图4说明本实施方式的浙青与集料的低温粘附性敲 击试验设备，所述试件成型槽4的闭合边框4-2的高度为8mm。本实施方式的其他组成与连 接关系与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四结合图1说明本实施方式的浙青与集料的低温粘附性敲击试验 设备，所述钢球支撑架1由水平支撑杆1-1、垂直支撑杆1-2和底座1-3组成，水平支撑杆 1-1的一端垂直固定于垂直支撑杆1-2的顶端，水平支撑杆1-1的另一端开有轴线垂直的通 孔1-1-1，垂直支撑杆1-2的底部固定于底座1-3上，经过通孔1-1-1的准确定位，可减少由 于钢球击实位置移动导致的试验误差。本实施方式的其他组成与连接关系与具体实施方式
一、二或三相同。
具体实施方式
五结合图1说明本实施方式的浙青与集料的低温粘附性敲击试验 设备，所述通孔1-1-1的上部为向上渐开的喇叭形。喇叭形口的设置对钢球的下落起缓冲 作用。本实施方式的其他组成与连接关系与具体实施方式
一、二、三或四相同。
具体实施方式
六结合图3说明本实施方式的浙青与集料的低温粘附性敲击试验 设备，它还包括方格网架5，所述方格网架5为闭合的矩形框架，方格网架5内沿水平和垂 直的方向各均布有相交的9条钢丝绳5-1，方格网架5设置在试件成型槽4的闭合边框4-2 上。方格网架5用以确定每颗集料的位置，使每次试验每一个位置的集料所受的冲击能量 保持一致，进而提高试验 精度。本实施方式的其他组成与连接关系与具体实施方式
一至五 任一相同。
具体实施方式
七结合图1说明本实施方式的浙青与集料的低温粘附性敲击试验 方法如下
步骤一调整钢球支撑架1的水平支撑杆1-1下端面至试件架体2上端面的距离为 500mm，穿过水平支撑杆1_1上的通孔1_1_1悬挂圆锥体确定钢球下落的具体位置，保证穿 过通孔1-1-1下落的钢球严格击实在试件架体2底面的中心；
步骤二 将碎石用标准筛过筛，从粒径6mm 8mm的碎石中取出接近立方体形状的碎石 100颗，用洁净水洗净后置于温度为105°C 士5°C的烘干箱中烘干，然后放在干燥器中得到 备用碎石；
步骤三将闭合边框4-2的净尺寸为200mmX200mm的试件成型槽4置于温度为 105°C 士5°C的烘干箱中预热，取出烘干箱中的试件成型槽4并放在混凝土振动台上，向试 件成型槽4中浇灌加热后的浙青40g，将盛装有浙青的试件成型槽4在混凝土振动台上高频 振动20s，使试件成型槽4内浙青膜厚度为1mm，保持试件成型槽4静止并于室温中冷却，振 动台的振动保证浙青自由流动以形成均勻厚度的浙青膜，提高试验条件的一致性；
步骤四在冷却至室温的试件成型槽4上放置方格网架5，透过方格网架5上的钢丝绳 网格均勻放置100颗备用碎石，碎石共10排，每排10颗，相邻的两颗备用碎石之间间距均 勻，位于边缘的备用碎石同与其相邻的试件成型槽4的边框的距离为L，IOmm < L < 20mm, 移开方格网架5，得到盛装试件的试件成型槽4，将盛装试件的试件成型槽4放入温度为 60°C的烘干箱中加热5h，使碎石与浙青有良好的粘结，再将其放入-18°C的冰箱中冷却12h 以上；
步骤五从冰箱中取出盛装试件的试件成型槽4，试件成型槽4的底面朝上架于试件架 体2上，将钢球置于钢球支撑架1的通孔1-1-1的边缘，使钢球从边缘自由落下并恰好跌落在试件成型槽4底面的中心；
步骤六观察试件成型槽4底面受钢球冲击振动后试件中碎石被振落的情况，计算被 振落的碎石数量占碎石总数量的百分率，即碎石脱落率，用低温下的碎石脱落率作为浙青 与集料粘结性能评价指标，使不同温度条件下，不同种类浙青与集料的粘结性能有良好的 区分度，不同温度条件下不同种类浙青与集料的碎石脱落率的合格指标见表一
其中，TLL-碎石脱落率；Sl-振落的碎石数量；T-碎石总数量；
表一
权利要求
一种沥青与集料的低温粘附性敲击试验设备，其特征在于它包括钢球支撑架(1)、试件架体(2)、碎石收集槽(3)和试件成型槽(4)，所述碎石收集槽(3)为上端敞口的槽体，碎石收集槽(3)的一个侧面上设有手柄(3-1)，试件架体(2)为上端敞口的槽体，试件架体(2)的一个侧面的中下部设有开口(2-1)，碎石收集槽(3)的主体穿过开口(2-1)设置于试件架体(2)内，试件成型槽(4)底面朝上置于试件架体(2)上，所述钢球支撑架(1)上的通孔(1-1-1)、试件架体(2)、碎石收集槽(3)和试件成型槽(4)的轴线重合。
2.根据权利要求1所述的浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备，其特征在于所述 试件成型槽(4)为四周有闭合边框(4-2)的槽体，试件成型槽(4)的底面延伸于边框(4-2) 外构成水平凸沿(4-1)，试件成型槽(4)倒置于试件架体(2)上时，闭合边框(4-2)位于试件 架体(2)内，水平凸沿(4-1)位于试件架体(2)侧面的上端。
3.根据权利要求1或2所述的浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备，其特征在于 所述试件成型槽(4)的闭合边框(4-2)的高度为8mm。
4.根据权利要求1或2所述的浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备，其特征在于 所述钢球支撑架(1)由水平支撑杆(1-1 )、垂直支撑杆(1-2)和底座(1-3)组成，水平支撑 杆(1-1)的一端垂直固定于垂直支撑杆(1-2)的顶端，水平支撑杆(1-1)的另一端开有通孔 (1-1-1),垂直支撑杆(1-2)的底部固定于底座(1-3)上。
5.根据权利要求4所述的浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备，其特征在于所述 通孔(1-1-1)的上部为向上渐开的喇叭形。
6.根据权利要求1或2所述的浙青与集料的低温粘附性敲击试验设备，其特征在于 它还包括方格网架(5)，所述方格网架(5)为闭合的矩形框架，方格网架(5)内沿水平和垂 直的方向各均布有相交的(9)条钢丝绳(5-1)，方格网架(5)设置在试件成型槽(4)的闭合 边框(4-2)上。
7.利用权利要求1所述的浙青与集料的低温粘附性敲击试验方法，其特征在于试验方 法如下步骤一调整钢球支撑架(1)的水平支撑杆(1-1)下端面至试件架体(2)上端面的距离 为500mm，穿过水平支撑杆(1_1)上的通孔(1_1_1)悬挂圆锥体确定钢球下落的具体位置， 保证穿过通孔(1-1-1)下落的钢球严格击实在试件架体(2)底面的中心；步骤二 将碎石用标准筛过筛，从粒径6mm 8mm的碎石中取出接近立方体形状的碎石 100颗，用洁净水洗净后置于温度为105°C 士5°C的烘干箱中烘干，然后放在干燥器中得到 备用碎石；步骤三将闭合边框(4-2)的净尺寸为200mmX200mm的试件成型槽(4)置于温度为 105°C 士5°C的烘干箱中预热，取出烘干箱中的试件成型槽(4)并放在混凝土振动台上，向 试件成型槽(4)中浇灌加热后的浙青40g，使盛装有浙青的试件成型槽(4)在混凝土振动台 上高频振动20s，保证浙青自由流动以形成均勻厚度的浙青膜，使试件成型槽(4)内浙青膜 厚度为1mm，保持试件成型槽(4)静止并于室温中冷却；步骤四在冷却至室温的试件成型槽(4)上放置方格网架(5)，透过方格网架(5)上的 钢丝绳网格均勻放置100颗备用碎石，碎石共10排，每排10颗，相邻的两颗备用碎石之间 间距均勻，位于边缘的备用碎石同与其相邻的试件成型槽(4)的边框的距离为L，10mm < L < 20mm，移开方格网架(5)，得到盛装试件的试件成型槽(4)，将盛装试件的试件成型槽(4)放入温度为60°C的烘干箱中加热5h，使碎石与浙青有良好的粘结，再将其放入_18°C的冰 箱中冷却12h以上；步骤五从冰箱中取出盛装试件的试件成型槽(4)，试件成型槽(4)的底面朝上架于试 件架体(2)上，将钢球置于钢球支撑架(1)的通孔(1-1-1)的边缘，使钢球从边缘自由落下 并恰好跌落在试件成型槽(4)底面的中心；步骤六观察试件成型槽(4)底面受钢球冲击振动后试件中碎石被振落的情况，计算 被振落的碎石数量占碎石总数量的百分率，即碎石脱落率，用低温下的碎石脱落率作为浙 青与集料粘结性能评价指标，其中，TLL-碎石脱落率；S1-振落的碎石数量；T-碎石总数量。
全文摘要
沥青与集料的低温粘附性敲击试验设备及其试验方法，涉及一种土木工程中材料性能试验设备及其试验方法，尤其是一种沥青与集料的低温粘附性敲击试验设备及其试验方法。本发明为了解决现有试验方法中集料粒径范围宽且摆放不合理，钢球易偏心冲击等缺陷且无相关试验设备的问题。试验设备包括钢球支撑架、试件架体、碎石收集槽和试件成型槽，碎石收集槽于试件架体底部抽拉，试件成型槽底面朝上置于试件架体上。试验方法一、水平杆距架体500mm；二、100颗碎石烘干；三、向预热的成型槽内注入热沥青，振动后冷却；四、在沥青上摆碎石且加热后冷却；五、架设成型槽并落球；六、计算碎石脱落率。本发明尤其适用于大空隙排水沥青路面的材料选择。
文档编号G01N11/00GK101865806SQ201010212230
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月29日 优先权日2010年6月29日
发明者冯德成, 左文锌, 易军艳, 权磊, 胡伟超, 赵含, 赵银, 马宏岩 申请人:哈尔滨工业大学