沥青混合料老化全过程模量动态监测装置及方法

本发明涉及沥青混合料老化监测，具体涉及一种沥青混合料老化全过程模量动态监测装置及方法。

背景技术：

1、沥青路面服役期间长期处于复杂环境下，极易发生老化现象。沥青老化是引起沥青路面性能劣化的主要原因之一，也是制约沥青路面实现长寿命服役的主要瓶颈问题。目前，现有的室内老化试验方法为了缩短试验时间，采用了高温加速老化的方式，试验温度设置远高于实际路面温度，导致室内试验与实际路面老化产物有所差异，无法真实地模拟实际沥青路面服役期间的老化。

2、目前，研究认为沥青混合料待测试件在常温纯氧条件下的老化更符合实际沥青路面中老化的规律。此外，已有的研究以及试验方法通常采用先将松散热态沥青混合料老化后成型，然后再进行性能检测的方式进行性能评价，但该种方式无法动态评价沥青混合料老化过程中的模量变化情况。

3、因此，目前用于评价沥青混合料抗老化能力的试验存在诸多不足，更缺乏动态监测沥青混合料老化全过程模量变化的装置与方法。现有技术的主要缺点如下：

4、(1)沥青室内长期老化试验通常采用高温或高压方法使得沥青在短时间内达到一定程度的老化状态。室内试验老化的温度远高于路面实际温度，导致沥青在室内和实际路面中老化产物存在差异，无法真实地模拟实际沥青路面服役期间的老化情况。

5、(2)已有的研究以及试验方法通常采用先将松散热态沥青混合料高温老化后成型，然后再进行性能检测的方式进行性能评价，无法动态评价沥青混合料老化过程中的模量变化情况，不能准确评价沥青路面服役期间的模量变化。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对现有评价沥青混合料抗老化能力的试验，无法真实地模拟实际沥青路面服役期间的老化情况，以及无法动态评价沥青混合料老化过程中的模量变化情况的问题，提供一种沥青混合料老化全过程模量动态监测装置及方法。

2、一种沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，包括：

3、机架；

4、环境室，设置于所述机架上；

5、加载轴，设置于所述环境室内，所述加载轴设有用于承载待测试件的载物基座；

6、顶压轴，设置于所述机架上，所述顶压轴伸入所述环境室内，所述顶压轴的伸缩以将所述待测试件顶压或者松开；

7、氧气进气组件，伸入所述环境室内用于向所述待测试件内通入氧气；及

8、控制单元，设置于所述机架上，所述控制单元包括温控组件、泄压组件及抽真空组件，所述温控组件用于调控所述环境室内的温度，所述抽真空组件用于对所述环境室进行抽真空，所述泄压组件用于将所述环境室进行泄压。

9、在其中一个实施例中，所述环境室包括真空老化筒及传热底座，所述传热底座设置于所述机架上，所述真空老化筒设置于所述传热底座上，所述真空老化筒内设有压力传感器。

10、在其中一个实施例中，所述传热底座上开设有环形槽，所述真空老化筒的端部插设于所述环形槽内，所述真空老化筒和所述环形槽的侧壁之间设有密封胶圈。

11、在其中一个实施例中，所述加载轴内设有控制所述加载轴位移的第一竖向位移控制器。

12、在其中一个实施例中，所述顶压轴内设有第二位移控制器及压力传感器，所述第二位移控制器用于控制所述顶压轴的位移长度，所述压力传感器用于测量所述顶压轴承受的压力。

13、在其中一个实施例中，所述氧气进气组件包括氧气瓶、进气管及进气盖板，所述进气管的两端分别连接所述进气盖板和所述氧气瓶，所述进气盖板安装于所述顶压轴的端部，所述进气盖板内设有使氧气均匀进入所述待测试件内的气孔。

14、在其中一个实施例中，所述温控组件包括温度控制器，所述机架内设有加热机构，所述加热机构产生的热量通过所述传热底座传递到所述真空老化筒内，所述温度控制器控制所述加热机构。

15、在其中一个实施例中，所述抽真空组件包括抽气管及抽真空开关，所述抽气管的一端穿设于所述传热底座内，所述抽真空开关安装于所述机架上并用于控制所述抽气管的通断，所述抽气管的另一端用于与真空泵连接。

16、在其中一个实施例中，所述泄压组件包括排气管及泄压阀，所述排气管的一端穿设于所述传热底座内，所述排气管的另一端连接泄压阀。

17、一种沥青混合料老化全过程模量动态监测方法，利用如上述任意一项所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，包括以下步骤：

18、将待测试件置于载物基座上，温控组件调整环境室内的温度为测试温度；

19、顶压轴伸长顶压所述待测试件，加载轴伸长对所述待测试件进行垂直加载，所述待测试件达到预设压缩量时，获得所述顶压轴上的第一压力值，根据所述预设压缩量和所述第一压力值计算得到待测试件老化前的初始模量；

20、还原所述加载轴的位置，采用抽真空组件对所述环境室进行抽真空；

21、氧气进气组件向所述待测试件内通入氧气，并在所述环境室内达到预设压力后停止进气，所述温控组件调整环境室内的温度至老化温度，将所述待测试件老化预设时间；

22、泄压组件将所述环境室进行泄压，温控组件调整环境室内的温度至测试温度；

23、加载轴伸长对老化后的所述待测试件进行垂直加载，老化后的所述待测试件达到预设压缩量时，获得所述顶压轴上的第二压力值，根据所述预设压缩量和所述第二压力值计算得到待测试件老化后的初始模量；

24、根据待测试件老化前的初始模量和待测试件老化后的初始模量，计算得到待测试件老化后模量变化率。

25、上述沥青混合料老化全过程模量动态监测装置及方法具有以下优点：

26、在常温纯氧条件下的老化更符合实际沥青路面中老化的规律，可以真实地模拟实际沥青路面服役期间的老化情况。同时，通过动态监测沥青混合料待测试件在不同老化条件下(老化温度、老化时间)模量的变化，评价沥青路面的抗老化性能，可为道路研究人员及工程应用人员量化各种因素(材料、级配、抗老化添加剂等)对路面抗老化性能的影响提供技术支持，从而在沥青路面设计、施工及养护过程中采取针对性有效措施来减缓实际沥青路面的老化，进而提高沥青路面的服役水平，延长沥青路面的服役寿命，达到降低材料消耗、节约能源资源的目的。

技术特征：

1.一种沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，所述环境室包括真空老化筒及传热底座，所述传热底座设置于所述机架上，所述真空老化筒设置于所述传热底座上，所述真空老化筒内设有压力传感器。

3.根据权利要求2所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，所述传热底座上开设有环形槽，所述真空老化筒的端部插设于所述环形槽内，所述真空老化筒和所述环形槽的侧壁之间设有密封胶圈。

4.根据权利要求1所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，所述加载轴内设有控制所述加载轴位移的第一竖向位移控制器。

5.根据权利要求1所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，所述顶压轴内设有第二位移控制器及压力传感器，所述第二位移控制器用于控制所述顶压轴的位移长度，所述压力传感器用于测量所述顶压轴承受的压力。

6.根据权利要求1所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，所述氧气进气组件包括氧气瓶、进气管及进气盖板，所述进气管的两端分别连接所述进气盖板和所述氧气瓶，所述进气盖板安装于所述顶压轴的端部，所述进气盖板内设有使氧气均匀进入所述待测试件内的气孔。

7.根据权利要求2所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，所述温控组件包括温度控制器，所述机架内设有加热机构，所述加热机构产生的热量通过所述传热底座传递到所述真空老化筒内，所述温度控制器控制所述加热机构。

8.根据权利要求2所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，所述抽真空组件包括抽气管及抽真空开关，所述抽气管的一端穿设于所述传热底座内，所述抽真空开关安装于所述机架上并用于控制所述抽气管的通断，所述抽气管的另一端用于与真空泵连接。

9.根据权利要求2所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，所述泄压组件包括排气管及泄压阀，所述排气管的一端穿设于所述传热底座内，所述排气管的另一端连接泄压阀。

10.一种沥青混合料老化全过程模量动态监测方法，利用如权利要求1-9任意一项所述的沥青混合料老化全过程模量动态监测装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种沥青混合料老化全过程模量动态监测装置及方法，该装置包括机架、环境室、加载轴、顶压轴、氧气进气组件及控制单元。环境室设置于机架上，加载轴设置于环境室内，加载轴设有用于承载待测试件的载物基座。顶压轴设置于机架上，顶压轴的伸缩以将待测试件顶压或者松开。氧气进气组件用于向待测试件内通入氧气。控制单元设置于机架上，用于调控环境室内的温度、进行抽真空和进行泄压。上述沥青混合料老化全过程模量动态监测装置及方法，在常温纯氧条件下的老化更符合实际沥青路面中老化的规律，可以真实地模拟实际沥青路面服役期间的老化情况，可以动态监测沥青混合料待测试件在不同老化条件下(老化温度、老化时间)模量的变化。

技术研发人员：毕研秋,骆中斌,郭福成,王威娜,邹晓翎,李彬,王亚飞
受保护的技术使用者：重庆交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16