一種融雪瀝青混合料抗附著性能的測試裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種融雪瀝青混合料抗附著性能的測試裝置，在加壓機構(gòu)的下端安裝有冷凍工裝，所述的冷凍工裝包括豎桿和成冰室，豎桿與成冰室的頂面垂直，成冰室的底面緊貼在待測的馬歇爾試件的頂面，將水從進水孔注入到成冰室與馬歇爾試件形成的密閉腔體中，在恒溫箱內(nèi)冷凍成冰層，使得冰層附著在馬歇爾試件的頂面上；馬歇爾試件通過夾具固定施加橫向載荷，電機能夠帶動測試夾具底座對馬歇爾試件與冰層之間的剪切應力進行測試，通過在加壓機構(gòu)施加的壓力下的剪切應力來表征融雪瀝青混合料的抗附著性能。本實用新型能夠直接地測定抗附著性能，增加測量的準確性，能夠模擬冰雪與路表的附著情況，準確的評價融雪瀝青混合料的融雪性能。
【專利說明】一種融雪瀝青混合料抗附著性能的測試裝置

【技術領域】
[0001] 本實用新型屬于路面材料測試領域，涉及融雪浙青混合料的測試，具體涉及一種 融雪浙青混合料抗附著性能的測試裝置。

【背景技術】
[0002] 路面積雪結(jié)冰會對冬季交通安全造成嚴重的影響，為了保證冬季公路交通的暢通 和行車安全，提高道路的通行能力和運營效率，除雪化冰工作已成為冬季道路養(yǎng)護管理的 重要環(huán)節(jié)。在浙青混合料中摻加鹽化物來制備具有主動融雪化冰功能的浙青混合料，通過 毛細管壓力以及車輛的碾壓作用，使浙青混合料內(nèi)部的鹽分析出導致路表冰雪和雨水冰點 的降低，從而使冰雪與路表剝離開來，并進一步將冰雪融化為液態(tài)水，將其排出路面，達到 提高道路通行安全的目的。該方法抑制路表雨雪凍結(jié)的效果明顯，大大降低除雪的難度，節(jié) 省大量的人力和物力，而且施工方便，目前已被廣泛應用。
[0003] 由于融雪浙青混合料抑制凍結(jié)的有效成分為鹽化物中的鹽分，所以為了評價融雪 浙青混合料的抑制凍結(jié)效果，研究人員普遍采用方法的是將浙青混合料試件放入水中浸泡 一定的時間，待鹽分析出后測定水溶液的電導率，用電導率變化情況來反應浙青混合料的 抑制凍結(jié)效果。該方法為間接測試方法，不能真實的反應浙青混合料抑制路表雨水結(jié)冰的 情況。還有研究人員采用測試浙青混合料試件浸泡過后水溶液的密度變化情況等措施來評 價浙青混合料的融雪性能，但也屬于間接測試方法。目前尚沒有直接測定融雪浙青混合料 抗附著性能的測試裝置及其方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術中存在的不足，本實用新型的目的在于，提供一種專門針對融雪浙 青混合料抗附著性能的測試裝置，直接地測定抗附著性能，增加測量的準確性。
[0005] 為了解決上述技術問題，本實用新型采用如下技術方案予以實現(xiàn)：
[0006] 一種融雪浙青混合料抗附著性能的測試裝置，包括帶有恒溫機構(gòu)的恒溫箱，在恒 溫箱內(nèi)部的頂面上安裝有伸縮機構(gòu)，伸縮機構(gòu)下端安裝有加壓機構(gòu)；
[0007] 加壓機構(gòu)的下端安裝有冷凍工裝，所述的冷凍工裝包括一端與加壓機構(gòu)可拆卸固 定安裝的堅桿，堅桿的另一端固結(jié)在成冰室的頂面上，堅桿與成冰室的頂面垂直，所述的成 冰室為底面開放的剛性腔體，成冰室的頂面上加工有進水孔；
[0008] 成冰室的底面緊貼在待測的馬歇爾試件的頂面，將水從進水孔注入到成冰室與馬 歇爾試件形成的密閉腔體中，在恒溫箱內(nèi)冷凍成冰層，使得冰層附著在馬歇爾試件的頂面 上；
[0009] 恒溫箱內(nèi)部的底面上固定設置有測試平臺，測試平臺上放置有底部帶有輪子的測 試夾具底座，測試夾具底座的頂面上固定有一個固定夾具，固定夾具相對的位置處設置有 一個活動夾具，活動夾具遠離固定夾具一側(cè)的測試夾具底座頂面上設置有固定板，固定板 上安裝有緊固螺栓，緊固螺栓用于頂緊活動夾具使得固定夾具和活動夾具一起配合夾緊馬 歇爾試件；
[0010] 恒溫箱外部安裝有電機，電機的轉(zhuǎn)軸與齒輪箱的輸入端相連，齒輪箱的輸出軸與 連桿的一端相連，連桿的另一端穿過恒溫箱側(cè)壁上的通孔伸入恒溫箱內(nèi)與測試夾具底座相 連，電機能夠帶動測試夾具底座對馬歇爾試件與冰層之間的剪切應力進行測試，通過在加 壓機構(gòu)施加的壓力下的剪切應力來表征融雪浙青混合料的抗附著性能。
[0011] 本實用新型還具有如下技術特征：
[0012] 所述的成冰室的頂面上加工有溢水孔。
[0013] 所述的冷凍工裝為一個或一個以上。
[0014] 所述的成冰室為圓餅狀成冰室，成冰室的內(nèi)徑為91. 6mm，成冰室內(nèi)的腔體高度為 10mm η
[0015] 所述的固定夾具和活動夾具的高度與馬歇爾試件的高度相等。
[0016] 本實用新型與現(xiàn)有技術相比，具有如下技術效果：
[0017] 本實用新型的測試裝置專門針對融雪浙青混合料抗附著性能進行測試，直接地測 定抗附著性能，增加測量的準確性，本實用新型的測試裝置能夠模擬冰雪與路表的附著情 況，準確的評價融雪浙青混合料的融雪性能，指導融雪浙青混合料的設計與優(yōu)化。具體又以 技術效果
[0018] ( I )本實用新型的測試裝置可以模擬不同低溫條件下融雪浙青混合料的抗附著 性能，溫度控制范圍為-30°C?5°C，使之與路面的實際環(huán)境狀態(tài)一致。
[0019] ( II )本實用新型的測試裝置可以根據(jù)需要對試件施加不同等級的法向應力，以 對測試結(jié)果進行對比分析，排除法向應力對路表附著性能測試結(jié)果的影響，保證測試的科 學性。
[0020] (III)本實用新型的測試裝置可以根據(jù)需要調(diào)整水平荷載的加載速率，加載控制 方式為位移控制法，測試結(jié)果為不同法向應力水平下的水平荷載-位移曲線，從曲線圖上 可以清晰的對比出極限荷載的大小及其對應的峰值水平位移。
[0021] (IV )本實用新型的測試方法可同時制備多個馬歇爾試件，并將每個試件對應一 個試件夾具上工裝連接好后放在環(huán)境箱中保溫處理，可大大提高測試效率。
[0022] ( V )本實用新型的以融雪浙青混合料的抗附著性能來評價其融雪性能，原理清 晰，方法簡單，評價指標合理。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是本實用新型測試裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖2是冷凍工裝的正視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖3是冷凍工裝的左視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖4是冷凍工裝的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖5是測試夾具底座的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖6是帶自動控制部分的測試裝置整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029] 圖中各個標號的含義為：1-恒溫機構(gòu)，2-恒溫箱，3-伸縮機構(gòu)，4-加壓機構(gòu)，5-冷 凍工裝，（5-1)-堅桿，（5-2)-成冰室，（5-3)-進水孔，（5-4)-溢水孔，（5-5)-連接孔，6-馬 歇爾試件，7-測試平臺，8-輪子，9-測試夾具底座，10-固定夾具，11-活動夾具，12-固定 板，13-緊固螺栓，14-電機，15-齒輪箱，16-連桿，17-通孔；18-控制器，19-溫度傳感器， 20-位移傳感器。
[0030] 以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體內(nèi)容作進一步詳細解釋說明。

【具體實施方式】
[0031] 以下給出本實用新型的具體實施例，需要說明的是本實用新型并不局限于以下具 體實施例，凡在本申請技術方案基礎上做的等同變換均落入本實用新型的保護范圍。
[0032] 實施例1 :
[0033] 遵從上述技術方案，如圖1至圖4所示，本實施例給出了一種融雪浙青混合料抗附 著性能的測試裝置，包括帶有恒溫機構(gòu)1的恒溫箱2,在恒溫箱2內(nèi)部的頂面上安裝有伸縮 機構(gòu)3,伸縮機構(gòu)3下端安裝有加壓機構(gòu)4 ;
[0034] 加壓機構(gòu)4的下端安裝有冷凍工裝5,所述的冷凍工裝5包括一端與加壓機構(gòu)4可 拆卸固定安裝的堅桿5-1，堅桿5-1的另一端固結(jié)在成冰室5-2的頂面上，堅桿5-1與成冰 室5-2的頂面垂直，所述的成冰室5-2為底面開放的剛性腔體，成冰室5-2的頂面上加工有 進水孔5-3 ;
[0035] 成冰室5-2的底面緊貼在待測的馬歇爾試件6的頂面，將水從進水孔5-3注入到 成冰室5-2與馬歇爾試件6形成的密閉腔體中，在恒溫箱2內(nèi)冷凍成冰層，使得冰層附著在 馬歇爾試件6的頂面上；
[0036] 恒溫箱2內(nèi)部的底面上固定設置有測試平臺7,測試平臺7上放置有底部帶有輪子 8的測試夾具底座9,測試夾具底座9的頂面上固定有一個固定夾具10,固定夾具10相對的 位置處設置有一個活動夾具11，活動夾具11遠離固定夾具10 -側(cè)的測試夾具底座9頂面 上設置有固定板12,固定板12上安裝有緊固螺栓13,緊固螺栓13用于頂緊活動夾具11使 得固定夾具10和活動夾具11 一起配合夾緊馬歇爾試件6 ;
[0037] 恒溫箱2外部安裝有電機14,電機14的轉(zhuǎn)軸與齒輪箱15的輸入端相連，齒輪箱 15的輸出軸與連桿16的一端相連，連桿16的另一端穿過恒溫箱2側(cè)壁上的通孔17伸入恒 溫箱2內(nèi)與測試夾具底座9相連，電機14能夠帶動測試夾具底座9對馬歇爾試件6與冰層 之間的剪切應力進行測試，通過在加壓機構(gòu)4施加的壓力下的剪切應力來表征融雪浙青混 合料的抗附著性能。
[0038] 需要說明的是本申請中的恒溫機構(gòu)1、伸縮機構(gòu)3和加壓機構(gòu)4均為材料測試領域 測試材料時常用的現(xiàn)有已知機構(gòu)，恒溫機構(gòu)1控制的溫度范圍為_30°C?5°C。馬歇爾試件 6為φ 101. 6mmX63. 5mm的標準馬歇爾試件。
[0039] 成冰室5-2的頂面上加工有溢水孔5-4,水從進水孔5-3注入時，注水量要保證在 結(jié)冰后充滿成冰室5-2內(nèi)的腔體，在注水時，多余的水可以從溢水孔5-4排出，在結(jié)冰時，體 積膨脹，也能夠從溢水孔5-4排出一部分水，保證成冰室5-2內(nèi)冰塊的體積。
[0040] 冷凍工裝5為一個或一個以上，在測試時，可以有多個冷凍工裝5與多個馬歇爾試 件6配合在一起冷凍，冷凍完成后再一個個地測試，節(jié)約測試時間。
[0041] 成冰室5-2為圓餅狀成冰室，成冰室5-2的內(nèi)徑為91. 6mm，成冰室5-2內(nèi)的腔體高 度為l〇mm，使得其能夠與馬歇爾試件6相匹配，便于測試。
[0042] 固定夾具10和活動夾具11的高度與馬歇爾試件6的高度可以相等，也可以不相 等，優(yōu)選相等，高度相等使得電機14施加的力直接作用在冰層和馬歇爾試件6之間，形成剪 切力，使得測試結(jié)果更加準確。
[0043] 實施例2 :
[0044] 本實施例是在實施例1的基礎上加入了自動化控制系統(tǒng)，如圖6所示，
[0045] 在實施例1的結(jié)構(gòu)基礎上加入控制器18,恒溫箱2內(nèi)安裝有溫度傳感器19,連桿 16旁邊的恒溫箱2上安裝有監(jiān)測連桿16位移量的位移傳感器20,溫度傳感器19和位移傳 感器20與控制器18的輸入端相連，控制器18的輸出端分別與恒溫機構(gòu)1、伸縮機構(gòu)3和電 機14相連，自動控制整個測試過程。
[0046] 本實用新型的工作過程如下：
[0047] 步驟一，在成冰室5-2的下邊緣涂上一層約5_厚的黃油密封，然后將冷凍工裝5 安放在制備好的馬歇爾試件6的頂部，下壓成冰室5-2與馬歇爾試件6形成一個密封的腔 體，冷凍工裝5的外邊緣應與馬歇爾試件6外邊緣對齊。
[0048] 步驟二，從冷凍工裝5的進水口 5-3向內(nèi)注水，直到溢水孔5-4開始向外冒水為 止，注水的冷凍工裝5和馬歇爾試件6放入恒溫箱2中。
[0049] 步驟三，恒溫箱2的恒溫機構(gòu)1將恒溫箱2內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)到水的結(jié)冰溫度以下，使 得成冰室5-2內(nèi)的水凝結(jié)成冰層，附著在馬歇爾試件6的上表面，形成一個待測樣品，在冷 凍成冰的過程中，可以同時制備多個測試樣品。
[0050] 步驟四，待測試樣品制備完成后，在恒溫箱2內(nèi)，旋轉(zhuǎn)緊固螺栓13,使得活動夾具 11松開，將一個測試樣品的馬歇爾試件6所在的一端放入固定夾具10和活動夾具11之間 的測試夾具底座9上，擰緊緊固螺栓13,使得固定夾具10和活動夾具11 一起配合夾緊馬歇 爾試件6 ;通過伸縮機構(gòu)3調(diào)整加壓機構(gòu)4的位置，通過傳力銷穿過連接孔5-5將冷凍工裝 5的堅桿5-1與加壓機構(gòu)4下端相連。
[0051] 步驟五，打開加壓機構(gòu)4,給測試樣品施加一個堅向壓力，然后啟動電極14,通過 連桿16給測試樣品底部的馬歇爾試件6-個橫向的加載力，給冰層與馬歇爾試件6的附著 層之間一個剪切力。
[0052] 步驟六，實時記錄水平荷載與位移的變化情況，待水平荷載突然下降時按下停止 開關，卸除堅向荷載，測試裝置恢復初始位置，卸除測試樣品。
[0053] 步驟七，根據(jù)實際需要，重復步驟四到步驟六的操作，完成多個測試樣品的測試。
[0054] 最后對測試數(shù)據(jù)進行匯總分析，通過比較不同樣品在同一法向應力水平和加載速 率條件下的水平極限荷載大小及其對應的位移值來評價其抗附著性能的好壞，從而評判融 雪浙青混合料融雪性能的差異。
[0055] 測試結(jié)果：
[0056] 通過對普通浙青混合料和融雪浙青混合料采用本抗附著性能測試裝置進行試驗 比較，得到結(jié)果如表1所示。從表1中可以看出，對于兩種常用的浙青混合料AC-13和 SMA-13來說，測試的極限破壞拉力和峰值位移均隨著鹽化物摻量的增大而減小，說明隨著 鹽化物摻量的增大其鹽分析出得越多，所以可以有效的抑制水分在試件表面的附著，混合 料的融雪抑冰能力越強。在其它測試條件一定的情況下，測試的極限破壞拉力和峰值位移 均隨著測試溫度的降低而增大，是因為溫度越低水分結(jié)冰后對試件表面的附著力越大，所 以極限破壞拉力和峰值位移均增大。在其它測試條件一定的情況下，測試的極限破壞拉力 和峰值位移均隨著堅向壓力的增大而增大，是因為隨著堅向壓力的增大，試件表面受到的 法向應力增大，所以其與表面結(jié)冰的摩擦力增大,從而所測附著力增大。通過實施例可以看 出，本實用新型的裝置可以有效的辨識融雪浙青混合料融雪性能的好壞，并區(qū)分出試驗溫 度和法向應力對融雪浙青混合料抗附著性能的影響，較好的評判融雪浙青混合料的抗附著 性能和融雪抑冰性能，具有較強的技術優(yōu)勢，可廣泛用于指導融雪浙青混合料的設計與優(yōu) 化，以及新材料的開發(fā)。
[0057] 表1不同類型浙青混合料測試結(jié)果
[0058]

【權利要求】
1. 一種融雪浙青混合料抗附著性能的測試裝置，包括帶有恒溫機構(gòu)（1)的恒溫箱（2)， 在恒溫箱（2)內(nèi)部的頂面上安裝有伸縮機構(gòu)（3)，伸縮機構(gòu)（3)下端安裝有加壓機構(gòu)（4)， 其特征在于： 加壓機構(gòu)（4)的下端安裝有冷凍工裝（5)，所述的冷凍工裝（5)包括一端與加壓機構(gòu) (4)可拆卸固定安裝的堅桿（5-1)，堅桿（5-1)的另一端固結(jié)在成冰室（5-2)的頂面上，堅 桿（5-1)與成冰室（5-2)的頂面垂直，所述的成冰室（5-2)為底面開放的剛性腔體，成冰室 (5-2)的頂面上加工有進水孔（5-3); 成冰室（5-2)的底面緊貼在待測的馬歇爾試件￠)的頂面，將水從進水孔（5-3)注入 到成冰室（5-2)與馬歇爾試件（6)形成的密閉腔體中，在恒溫箱（2)內(nèi)冷凍成冰層，使得冰 層附著在馬歇爾試件（6)的頂面上； 恒溫箱（2)內(nèi)部的底面上固定設置有測試平臺（7)，測試平臺（7)上放置有底部帶有輪 子（8)的測試夾具底座（9)，測試夾具底座（9)的頂面上固定有一個固定夾具（10)，固定夾 具（10)相對的位置處設置有一個活動夾具（11)，活動夾具（11)遠離固定夾具（10) -側(cè)的 測試夾具底座（9)頂面上設置有固定板（12)，固定板（12)上安裝有緊固螺栓（13)，緊固螺 栓（13)用于頂緊活動夾具（11)使得固定夾具（10)和活動夾具（11) 一起配合夾緊馬歇爾 試件（6); 恒溫箱（2)外部安裝有電機（14)，電機（14)的轉(zhuǎn)軸與齒輪箱（15)的輸入端相連，齒輪 箱（15)的輸出軸與連桿（16)的一端相連，連桿（16)的另一端穿過恒溫箱⑵偵幢上的通 孔（17)伸入恒溫箱（2)內(nèi)與測試夾具底座（9)相連，電機（14)能夠帶動測試夾具底座（9) 對馬歇爾試件（6)與冰層之間的剪切應力進行測試，通過在加壓機構(gòu)（4)施加的壓力下的 剪切應力來表征融雪浙青混合料的抗附著性能。
2. 如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于：所述的成冰室（5-2)的頂面上加工有 溢水孔（5-4)。
3. 如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于：所述的冷凍工裝（5)為一個或一個以 上。
4. 如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于：所述的成冰室（5-2)為圓餅狀成冰室， 成冰室（5-2)的內(nèi)徑為91. 6mm，成冰室（5-2)內(nèi)的腔體高度為10mm。
5. 如權利要求1所述的測試裝置，其特征在于：所述的固定夾具（10)和活動夾具（11) 的高度與馬歇爾試件（6)的高度相等。
【文檔編號】G01N3/24GK204116158SQ201420499473
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權日:2014年9月1日
【發(fā)明者】何銳, 周娟蘭, 王帥, 豆懷兵, 邢明亮 申請人:長安大學