瀝青砂漿成型、測量裝置及其瀝青砂漿動態剪切參數的測試方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種涉及瀝青砂衆有效瀝青含量的計算、小尺寸圓柱形瀝青砂衆試件 成型試驗裝置的開發、瀝青砂漿動態剪切參數測試試驗裝置及相應測試方法，具體涉及一 種瀝青砂漿成型、測量裝置及其瀝青砂漿動態剪切參數的測試方法。
【背景技術】
[0002] 基于瀝青混合料組成結構的多尺度特性及膠漿分散相理論，瀝青路面材料可劃分 為以下三個特征組成成分：微觀尺度下的瀝青-集料界面；細觀尺度下的瀝青砂漿（包含 空隙）；宏觀尺度下的瀝青混合料。其中，作為中間尺度特征組成成分的瀝青砂漿對建立微 觀尺度與宏觀尺度相互作用關系起著橋梁作用。近年來，無論是瀝青混合料間接拉伸試驗 觀測還是其細觀結構的數值模擬分析，瀝青混合料的裂縫多數在瀝青砂漿相產生并在其中 擴展。瀝青砂漿的特征尺寸更接近瀝青混合中各種損傷的特征尺度。由此可見，瀝青砂漿 是瀝青路面材料不可忽視的重要組成成分。因此，十分有必要開展揭示瀝青砂漿材料特性 的相關試驗。
[0003] 目前，研究者多采用靜壓或旋轉壓實成型方法制備瀝青砂漿試件。試件的形狀依 據試驗種類而定，分別為用于小梁彎曲試驗分析的長方體及用于動態模量試驗分析的圓柱 體。由于以上研究中瀝青砂漿成型的模具與瀝青混合料的模具一致，因此大多數試件的最 大尺寸都超過了十厘米。瀝青砂漿的高瀝青含量導致高溫條件下試件自重的影響不可忽 視。因此，上述瀝青砂漿試件無法用于高溫性能測試。雖然，研究者通過切割、取芯、磨平等 一系列機械操作來獲得瀝青砂漿的小尺寸試件，但是，以上所有的操作都將對砂漿試件產 生不可預計的損壞。因此，開發一種無損的小尺寸瀝青砂漿成型裝置是解決以上問題的有 效途徑。

【發明內容】

[0004] 本發明的目的是為了解決現有的成型方法制作的瀝青砂漿試件易受損，影響測試 結果，且現有的瀝青砂漿試件的測量裝置和測量方法存在無法在高溫環境下進行性能測試 的問題，從而提出一種瀝青砂漿成型、測量裝置及其瀝青砂漿動態剪切參數的測試方法。
[0005] -種瀝青砂漿成型裝置，其組成包括導向桿、試模和底座，所述試模的一端相對的 設置導向桿，另一端與底座配合插裝，且導向桿、試模和底座同軸設置；其中，
[0006] 導向桿包括手持擋塊、連接桿和擊實頭，手持擋塊和擊實頭分別同軸連接于連接 桿的兩端從而構成一體式結構，且所述連接桿外壁滑動套裝實錘；
[0007] 試模的內部具有中空的擊實腔，擊實腔兩端分別與卡槽連通，且擊實腔和兩個卡 槽同軸設置。
[0008] -種瀝青砂漿動態剪切參數測試裝置，其組成包括夾具基座、可拆卸夾具、夾具加 載體和一對連接基座，夾具基座和夾具加載體相對設置，夾具基座通過螺栓連接可拆卸夾 具，連接基座分別與可拆卸夾具和夾具加載體配合安裝；且夾具基座、可拆卸夾具、連接基 座以及夾具加載體同軸心設置；其中，
[0009] 夾具基座包括同軸心依次連接的矩形夾具基底座、夾具基柱和連接夾片，矩形夾 具基底座、夾具基柱與夾片為一體式結構；且夾片具有四個軸向貫通的螺紋孔；
[0010] 可拆卸夾具包括兩塊擋板和一塊矩形底板，矩形底板的一側板面的一條邊上垂直 連接兩塊擋板從而構成一體式結構；且每塊擋板都具有一個垂直板面的螺栓孔；
[0011] 夾具加載體包括矩形加載底板、兩塊加載擋板以及加載塊，矩形加載底板的一側 板面的一條邊上垂直連接兩塊加載擋板從而構成一體式結構；且每塊加載擋板都具有一個 垂直板面的螺栓孔；
[0012] 連接基座包括矩形基座和槽基座，矩形基座連接槽基座；且矩形基座一面的側壁 上開設兩個直角槽；
[0013] 且擋板與直角槽的尺寸吻合，擋板鑲裝在對應直角槽內，螺栓依次穿過擋板、矩形 基座和墊片后通過螺母固定；
[0014] 加載擋板與直角槽的尺寸吻合，加載擋板鑲裝在對應直角槽內，螺栓依次穿過加 載擋板、矩形基座和墊片后通過螺母固定。
[0015] -種瀝青砂漿動態剪切參數測試方法，所述測試方法通過以下步驟實現，
[0016] 步驟一、設瀝青混合料中瀝青砂漿的瀝青含量Pb的計算公式為：：
[0018] 其中：涉及的瀝青砂漿級配中細集料最大粒徑均為I. 18mm ;
[0019] Pb表示瀝青混合料中瀝青砂漿的瀝青含量；
[0020] FB表示瀝青混合料的粉膠比，為瀝青混合料的礦粉含量與有效瀝青含量的比值；
[0021] Pba表示瀝青混合料中被集料吸收的瀝青質量與集料總質量的比值；
[0022] P2.36表示瀝青混合料級配中2. 36mm粒徑集料的通過率；
[0023] Pf表示瀝青砂漿級配中礦粉的通過率；
[0024] 步驟二、制備瀝青砂漿試件：
[0025] 步驟二一、根據瀝青砂漿級配曲線，按照礦質集料總質量為1200±12g的要求，稱 量各檔細集料及礦粉的質量，將各檔細集料放入170~175°C烘箱中加熱4小時，同時將金 屬桶裝瀝青并放入165~170°C烘箱中加熱4小時；
[0026] 步驟二二、將拌合鍋溫度恒定至165°C后，將桶裝瀝青取出，按照步驟一計算所得 的瀝青砂漿的瀝青含量P b稱取瀝青并倒入拌合鍋，并立即將步驟二一預先稱量好的細集料 倒入拌合鍋攪拌150~200秒；預拌合結束后，將步驟二一預先稱量好的礦粉倒入拌合鍋 攪拌150~200秒；拌合結束之后，另取大金屬盤盛裝瀝青砂漿并放置在165~170°C烘箱 中；
[0027] 步驟二三、將盛裝瀝青砂漿的大金屬盤從烘箱中取出，稱取10~12g瀝青砂漿倒 入小金屬盤并立即放入165~170°C烘箱中加熱10分鐘；將事先放入170~175°C烘箱中 的試模和底座取出，分別于底座頂部、擊實腔內壁、連接桿外壁和擊實頭端部均勻擦抹機械 用黃油，并將試模的卡槽安裝在底座上，之后放置在水平臺上；立即將小盤瀝青砂漿取出并 倒入試模中，將擊實頭裝入擊實腔，確保導向桿垂直于水平臺，提升擊實錘直至手持擋塊底 端，之后松開擊實錘令其自由下落擊打擊實頭，并重復此單面擊實動作75次；
[0028] 步驟二四、將經過75次單面擊實動作的瀝青砂漿連同試模和底座一同放入165~ 170°C烘箱中加熱10分鐘，取出后將試模豎直方向上翻轉180°使其另一端的卡槽裝入底 座中放置在水平臺上；將擊實頭裝入擊實腔的另一端，重復步驟二三中的單面擊實動作75 次；
[0029] 步驟二五、將雙面擊實75次的瀝青砂漿連同試模和底座一同放入165~170°C烘 箱中加熱10分鐘，之后取出試模待其溫度降低后，將擊實頭裝入擊實腔，將瀝青砂漿試件 緩慢推出試模；待脫模的瀝青砂漿試件靜置24小時后，將2~3ml的環氧樹脂倒入連接基 座的槽基座內，并把瀝青砂漿試件兩端分別安裝到槽基座內，之后連同一對連接基座放置 水平臺上，從而確保瀝青砂漿試件與槽基座同軸，靜置24小時至環氧樹脂完全硬化；
[0030] 步驟三、將一對未安裝瀝青砂漿試件的連接基座分別安裝到夾具基座和夾具加載 體中，具體過程為：
[0031] 將兩根螺栓分別插入擋板的螺栓孔中，螺栓一端用螺帽固定；將矩形底板一面的 兩塊擋塊擋板對應嵌入到矩形基座上的直角槽中，矩形基座的橫向自由度被兩根螺栓限 制；將墊片裝入兩根螺栓的另一端，通過螺帽和墊片將矩形基座與擋板壓緊，從而限制矩形 基座縱向自由度；
[0032] 將兩根螺栓分別插入加載擋板的螺栓孔中，并用螺帽固定；將矩形加載底板一面 的兩塊加載擋板對應嵌入到矩形基座上的直角槽中，矩形基座的橫向自由度被兩根螺栓限 制；將墊片裝入兩根螺栓的另一端，通過螺帽和墊片將矩形基座與加載擋板壓緊，從而限制 矩形基座縱向自由度；
[0033] 步驟四、打開DHR-II型流變儀，將夾具基座的矩形夾具基底座通過磁力固定于 DHR-II型流變儀底端，將圓柱形加載塊通過松緊螺絲固定在DHR-II型流變儀加載頂端，完 成未安裝瀝青砂漿試件的連接基座的慣性矩校正、歸零、幾何校正的一系列操作；
[0034] 步驟五、取下連接基座，將步驟二五中兩個粘接瀝青砂漿試件的連接基座中的一 個，按照步驟三的方法預先安裝到夾具基座中；然后通過DHR-II型流變儀的控制面板將預 先安裝好兩根螺栓的夾具加載體緩慢下降，直至加載擋板安全地嵌入另一個連接基座的直 角槽中，并與矩形加載底板完全接觸；通過螺帽和墊片將連接基座固定在夾具加載體中，完 成瀝青砂衆試件的安裝；
[0035] 步驟六、關閉DHR-II型流變儀環境箱，達到目標溫度后并維持30分鐘，之后進行 頻率掃描、松弛、蠕變、疲勞的試驗；
[0036] 步驟七、通過對比DHR-II型流變儀采集并計算得到的模量主曲線、松弛曲線、蠕 變曲線、疲勞曲線，評價瀝青混合料級配、瀝青含量、空隙率對瀝青砂漿動態剪切參數的影 響規律。
[0037] 本發明的有益效果為：<