用于沥青胶浆微裂缝自愈性能试验的成型装置的制作方法

本实用新型涉及道路材料试验技术领域，具体涉及一种用于沥青胶浆微裂缝自愈性能试验的成型装置。

背景技术：

裂缝是沥青路面最为常见的病害之一，由于行车荷载和环境因素的综合影响，沥青材料会逐渐老化而出现微裂缝。微裂缝在温度及荷载耦合作用下逐步产生，如不及时采取措施，微裂缝在缝端集中应力作用下会进一步扩展，最终形成贯通的宏观裂缝。由于沥青混合料在高温状态下具有流动性，部分微裂缝会在高温及行车荷载挤压作用下逐渐愈合，但是该过程十分缓慢。随着对自愈机理研究的逐渐成熟，相关研究表明，自愈性能是沥青胶浆与沥青混合料的功能特性，采用一些技术手段可加快裂缝的愈合，包括诱导加热(如感应加热、微波加热、电磁加热)和物质补充(如掺入微胶囊愈合)，从而大幅提高沥青路面的服务水平与使用寿命。但是在研究过程中，裂缝愈合效果的评价表征并没有快捷有效的试验方法。

针对沥青胶浆及沥青混合料自愈合效果的评价问题，目前通常采用动态剪切流变实验、间歇式疲劳寿命、x-ray等微观测试手段来进行，但是存在试验数据误差大、试验周期长、设备昂贵、操作复杂等问题，且每次试验的裂缝位置无法确定，可重复性差。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提出一种用于沥青胶浆微裂缝自愈性能试验的成型装置，基于梁试件成型装置设计了自愈性能试验的成型装置，利用预缺口部件实现了试验过程中裂缝位置的预设，提高试验可重复性；同时，减少了脱模时的振动，脱模时模具和试件不发生摩擦，解决了目前沥青胶浆梁试件成型模具结构复杂、拆模困难、不易清洗等问题。

为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现。

用于沥青胶浆微裂缝自愈性能试验的成型装置，包括底板和多组侧板，每组侧板与底板形成上端开口的成型模具，所述底板与每个侧板分别可拆卸连接；

每个成型模具的一个侧板上竖直设置有凹槽，所述凹槽内匹配设置有预缺口部件，用于形成预设的缺口形状。

本实用新型技术方案的特点和进一步的改进在于：

进一步地，所述底板上开设有与侧板位置对应的插槽，每个侧板上设置有凸起，凸起与插槽一一对应，且相匹配。

进一步地，相邻成型模具之间共用一个侧板，该共用侧板由左侧板和右侧板组成，所述底板上与该共用侧板对应的位置设置有横向滑槽，所述左侧板和右侧板底部设置有滑块，所述滑块在横向滑槽内左右移动。

更进一步地，所述左侧板和右侧板的接合端分别为相互匹配的台阶状。

更进一步地，所述左侧板和右侧板的外侧分别固定有推拉把手。

更进一步地，所述推拉把手具有横向连接杆，所述横向连接杆上开设有竖直孔，所述底板上对应开设有限位孔，所述竖直孔和限位孔内插入限位杆。

进一步地，所述预缺口部件包含t形插件和缺口件，缺口件竖直固定于t形插件上，所述t形插件匹配插入所述凹槽内。

进一步地，还包括提拉把手，多个预缺口部件的上端通过提拉把手连接在一起。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型基于梁试件成型来设计愈合效果试验成型，不同于现有的愈合效果评价试验，设计了一种全新的愈合效果评价试验，能够实现快速、准确的愈合效果评价，整个成型试验操作简单，用时短。

(2)本实用新型通过设计预缺口部件，使本装置可以适用于各种缺口形状，只需更换相应形状的缺口件即可；同时，本装置通过缺口件的位置实现了裂缝位置的预设，有效的控制了裂纹出现的部位与发展路径，提高试验的可重复性，同时方便后期愈合试验的进行。

(3)本实用新型通过侧板的可拆卸，使得沥青胶浆小梁试件成型后的脱模过程方便，避免脱模时模具和混合料试件发生摩擦，减少了脱模时的振动，保证了成型试件的质量。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。

图1为本实用新型的一种用于沥青胶浆微裂缝自愈性能试验的成型装置的整体结构图；

图2为本实用新型中预缺口部件的三维结构示意图；

图3为本实用新型中侧板上凹槽的局部放大图；

图4为本实用新型成型装置制备的预缺口小梁试件的三点弯曲加载试验示意图；

图5为基于本实用新型成型装置进行的沥青胶浆愈合试验的典型曲线图；

以上图中，1底板；2侧板；21凹槽；22左侧板；23右侧板；24横向滑槽；3成型模具；4预缺口部件；41t形插件；42缺口件；5推拉把手；51横向连接杆；52限位杆；6提拉把手；

具体实施方式

下面将结合实施例对本实用新型的实施方案进行详细描述，但是本领域的技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本实用新型，而不应视为限制本实用新型的范围。

参考图1和图2，本实用新型提供一种用于沥青胶浆微裂缝自愈性能试验的成型装置，包括底板1和多组侧板2，每组侧板2与底板1形成上端开口的成型模具3，所述底板1与每个侧板2分别可拆卸连接；每个成型模具3的一个侧板2上竖直设置有凹槽21，所述凹槽21内匹配设置有预缺口部件4，用于形成预设的缺口形状。

以上实施例中，在一个底板1上可拆卸的安装多个侧板2，每组侧板2与底板1形成一个上端开口的成型模具3，成型模具3内的空腔就是要成型试件的形状，本实施例中的试件为梁试件，本实用新型实现了成型模具3的方便快捷的组装与拆卸，从而解决了现有梁试件成型过程中脱模困难及脱模过程对试件质量的影响。本实用新型在侧板2上还安装预缺口部件4，以形成试验所需的缺口形状，本实施例将缺口设置于侧板2的中部位置，使得最终的成型试件的中间具有缺口，而在随后加载试验中缺口处就是裂缝的产生地，从而有效的控制了裂纹出现的部位与发展路径，提高试验的可重复性，同时方便后期愈合试验的进行。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述底板1上开设有与侧板2位置对应的插槽，每个侧板2上设置有凸起，凸起与插槽一一对应，且相匹配。

以上实施例中，通过侧板2底部的凸起插入底板1上的插槽，从而实现侧板2与底板1的可拆卸连接，便于成型模具3的安装和拆卸，保证脱膜过程试件的质量。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，相邻成型模具3之间共用一个侧板2，该共用侧板2由左侧板22和右侧板23组成，所述底板1上与该共用侧板2对应的位置设置有横向滑槽24，所述左侧板22和右侧板23底部设置有滑块，所述滑块在横向滑槽24内左右移动。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述左侧板22和右侧板23的接合端分别为相互匹配的台阶状。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述左侧板22和右侧板23的外侧分别固定有推拉把手5。

本实施例在一个底板1上设置有多个成型模具3，相邻成型模具3之间共用一个侧板2，节省空间，便于统一试验。而共用侧板2就会给脱模过程带来一定困难，因此，本实施例将共用侧板2设计成左侧板22和右侧板23，通过左侧板22在横向滑槽24内向左移动，右侧板23在横向滑槽24内向右移动，实现该共用侧板2的拆卸，便于多个成型试件的脱模过程。左侧板22和右侧板23的接合端分别为相互匹配的台阶状，使得两者接合稳定，保证成型稳定性。推拉把手5的设置便于左侧板22和右侧板23的移动，同时，也可以同时实现多个成型模具3的拆卸、组装，提高试验效率。

参考图1，根据本实用新型的一个实施例，所述推拉把手5具有横向连接杆51，所述横向连接杆51上开设有竖直孔，所述底板1上对应开设有限位孔，所述竖直孔和限位孔内插入限位杆52。

以上实施例中，当将左侧板22与右侧板23组装好之后，为了避免两者的横向移动，将限位杆52从上向下依次插入是主控和限位孔，实现侧板2左右位置的固定，保证实验过程的稳定性。

参考图2，根据本实用新型的一个实施例，所述预缺口部件4包含t形插件41和缺口件42，缺口件42竖直固定于t形插件41上，所述t形插件41匹配插入所述凹槽21内。

参考图2和图3，根据本实用新型的一个实施例，还包括提拉把手6，多个预缺口部件4的上端通过提拉把手6连接在一起。

以上实施例中，t形插件41匹配插入t形凹槽21，使固定于t形插件41上的缺口件42卡接于侧板2上，实现缺口件42的可拆卸固定，同时，缺口件42也可以根据试验需求进行更换，满足各种缺口形状的需求；提拉把手6设置于预缺口部件4上端，便于人工操作安装或拆卸预缺口部件4。

本实施例中所述成型模具3内径尺寸为25mm×30mm×120mm，缺口件42长度为30mm，缺口件42横截面是长度为4mm的等边三角形。t形插件41略高于缺口件422mm。随缺口形状部件的更换，预缺口形状可实现多样化。

本实用新型的使用方法：

首先，将侧板2插入底板1，形成成型模具3，将预缺口部件4插入凹槽21，完成成型装置的安装；

其次，随后用细毛刷在成型模具3内壁及底板1上均匀涂抹硅油脱模剂润滑，接着将搅拌均匀后放在密闭容器内的沥青胶浆分别浇筑入成型模具3内，直至倒满，采用刮刀将顶部刮平并在室温下冷却约60min，冷却至室温后拆模；

拆模过程：使用者先持握提拉把手6将预缺口部件4由下至上竖直脱出模具，然后拔出限位杆52，随后滑动分开左侧板22和右侧板23，即可取出成型预缺口试件，并转移至冰箱中冷藏养生。

最后，将养生后的试件置于电子万能试验机(utm)上进行加载试验，以三点弯曲模式加载，试件楔形缺口向下，加载至试件破坏后，再对破坏后的试件进行加热愈合，之后再进行加载试验，直至试件破坏，根据两次加载过程中的载荷-位移曲线，计算自愈合系数。

具体试验方法为：

(1)将沥青加热至135℃以上，然后将矿粉按照一定比例加入，在加热条件下采用机械搅拌机以1000rpm的速度搅拌30min，即得到沥青胶浆。

(2)将成型装置安装完成后将其位置进行固定；在试模内壁及底板上用细毛刷均匀涂抹硅油脱模剂润滑，以保证养护成型后试件的平面光滑度，且方便脱模。

(3)浇筑沥青胶浆试件：将搅拌均匀的流态沥青胶浆从制备模具的一端向另一端来回浇筑，直至倒满，采用刮刀将顶部刮平并在室温下冷却约60min，冷却至室温后拆模并转移至冰箱中冷藏养生。冷藏温度为-10℃±0.5℃，冷却试件为60min。

(4)如图4所示，采用电子万能试验机(utm)，以三点弯曲模式加载，试件楔形缺口向下，跨径为100mm。控制压头向下移动，接近试件顶面时停止下降。加载时试件温度为-10℃，加载速度为2mm/min。荷载作用在小梁试件中部顶端并与底部缺口在同一条直线上，当荷载达到混合料承载力时，小梁试件沿着预缺口尖端发生开裂。

(5)采用引伸计测量裂纹尖端开口位移(cracktipopeningdisplacement，ctod)，引伸计两刀口初始间距为10mm，固定在接缝两侧间距为10mm的铁块上。当缺口裂缝尖端开裂时，引伸计两刀口扩展，并通过计算机采集ctod数据，获得荷载-ctod曲线，当曲线骤降即荷载达到试件的承受极限f0时发生断裂，程序自动停止。此时沥青胶浆内部发生破坏，但裂缝十分微小，未发展成贯穿裂缝，因此两断裂面仍然粘连在一起。

(6)此时将试件放置30℃的烘箱中加热60min进行愈合，之后对愈合后的小梁试件进行二次加载，加载条件与初次加载时相同，直至荷载达到f1时再次发生断裂，记录二次加载试验荷载-ctod曲线。

(7)通过愈合前后两次加载试验的荷载-ctod曲线，采用matlab软件或求积仪计算小梁试件临界断裂能(criticalfractureenergy，cfe)，即从开始加载至达到临界断裂荷载之前荷载-ctod曲线下的面积，如图5所示。将愈合前后临界断裂能的比值定义为沥青胶浆的自愈合指标hicfe，用来表征沥青胶浆的自愈合性能。hicfe越大表明沥青胶浆的自愈合性能越好，当自愈合指标hicfe为1时，表明沥青胶浆的性能完全恢复。具体计算公式如下：

式中：cfeoriginal、cfehealed分别为愈合前、愈合后的临界断裂能。

虽然，本说明书中已经用一般性说明及具体实施方案对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。