专利名称：沥青混合料抗剥落性能测试装置及评价方法
技术领域：
本发明涉及一种浙青类材料物理力学性能的测试装置及评价方法，尤其涉及一种浙青类材料抗剥落能力的测试装置及评价方法。
背景技术：
汽车在浙青路面上行驶时除对路面产生竖向荷载作用外，还会产生水平方向的作用力。路表的浙青混合料在这个水平方向作用力的作用下会产生浙青胶浆的磨蚀、骨料的剥落，影响浙青路面表面的粗糙度、平整度，进而影响行车安全和浙青路面耐久性。当浙青结合料的粘结性能较差、或骨料周围的浙青结合料少(如大孔隙的透水性浙青混合料、或施工离析弓I起粗集料相对较多的区域)、或浙青结合料在日照和雨水的作用下老化后，路表面浙青混凝土的抗剥落能力会进一步降低。

因此，为便于在设计浙青混合料时从抗剥落的角度对浙青结合料的选用、级配的 优化予以指导，很有必要开发一套试验设备来测试、评价浙青混合料的抗剥落性能。目前，国内外尚未见类似用于测试浙青混合料剥落性能的相关设备及评价方法。

发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单、组装方便、成本低、且使用效果好的浙青混合料抗剥落性能测试装置，还提供一种操作简单易行、评价结果直观、准确、可靠的评价浙青混合料抗剥落性能的方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为一种浙青混合料抗剥落性能测试装置，所述测试装置包括底座平台、立柱、可升降平台和钢丝刷，立柱设于底座平台上，可升降平台安装于立柱上，所述可升降平台上装设有电机及与电机相连的减速器，减速器通过联轴器与位于可升降平台下方的钢丝刷相连，钢丝刷上密布的钢丝正对底座平台上设置的试件置放槽。上述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，所述可升降平台上优选安装有可记录钢丝刷与待测试件表面刮擦时间的计时器。上述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，所述底座平台上优选安装有包覆所述钢丝刷和所述试件置放槽的温控箱，所述温控箱上装设有温控器。通过设定不同的试验温度来研究浙青混合料的抗剥落性能随温度的变化规律。上述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，所述钢丝刷的连接柄上优选套设有环形配重块。通过配置不同重量的环形配重块来模拟不同载重量的汽车轮胎对路表的磨蚀和剥尚作用。上述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，所述钢丝刷的底座优选为圆形，该圆形的底座上布设有钢丝，钢丝沿底座中心向底座周围呈发散型圆圈布置。本发明的上述测试装置中，通过电机带动钢丝刷对试件表面的旋转刮擦来模拟轮胎对路表浙青胶浆的磨蚀和对骨料颗粒的剥离作用。
汽车在浙青路面上行驶时，轮胎除对路表有竖向压力外，还会对路表产生水平方向的作用力，该水平力的大小与汽车的载重量成正比。正是由于该水平力的作用，轮胎对路表的浙青混凝土会产生磨损、剥离作用，弓I起浙青混合料的磨蚀、剥落和掉粒等破坏。本发明的钢丝刷在试件表面旋转时，钢丝对试件表面产生的作用力与轮胎对路表的作用相仿，既有竖向压力，还有水平摩擦力，可以很好地模拟不同载重量的汽车轮胎对路表的磨蚀、剥离作用。此外，本发明之所以选用钢丝刷而不是采用类似钢片、钢块或刀片等形式，这是因为实际的路表从细观角度看是具有凹凸不平的纹理构造，且轮胎表面也具有凹凸的花纹，所以轮胎与路表的接触并不是连续的，而是间断的多点接触；而且当采用整体式的钢片(钢块或刀片)时，旋转后的钢片对试件产生的作用将是对试件整体式的切削，试验结果反映的主要是骨料的抗剪强度，骨料的硬度越大、抗剪强度越高，抗切削的能力越强，这样并不能很好地体现出浙青结合料对骨料的粘结作用。据此，我们经过反复的试验、设计和不断修改技术方案，最终确定采用钢丝刷的方案，这不仅结构简单，易于实 现，而且能够更好地、客观真实地模拟轮胎荷载对浙青混合料的作用，使测试结果更加准确、可靠。作为一个总的技术构思，本发明还提供一种利用上述测试装置测试评价浙青混合料抗剥落性能的方法，包括以下步骤( I)先将待测试的浙青混合料试件进行干燥至恒重，称其质量记为IV然后将干燥后的试件置于所述测试装置的试件置放槽中，并通过限位条将待测的试件固定；(2)开启温控器使温控箱内的温度达到设定的试验温度，继续恒温加热，使试件内部温度达到试验温度；(3)将钢丝刷放在试件表面，根据需要选取环形配重块，并套装在所述钢丝刷的连接柄上；(4)降低所述可升降平台的高度，使所述联轴器将减速器与钢丝刷的连接柄连接起来；(5)启动电机，通过减速器、联轴器带动钢丝刷在试件表面旋转，并开始计时；(6)经过设定的时间t后关闭电机，提升所述可升降平台的高度，取出试件后清除掉试件表面的松散颗粒,称其质量记Sm1 ；(7)根据单位面积剥落率公式E = 计算待测试件的单位面积剥落率R，其中R-浙青混合料单位面积剥落率，单位kg/m2 ；m0——试件的初始质量，单位kg ；In1——测试完成后试件的质量,单位kg ；S—钢丝刷与试件的接触面积，单位m2 ；R越大，则判断待测试件的抗剥落能力越差，反之，R越小，则判断待测试件的抗剥落能力越强。上述方法的步骤(2)中，通过温控器和温控箱将测试过程的环境温度控制为T，便可有效测定待测试件在不同温度T下的抗剥落能力。上述方法的步骤(3)中，通过在所述钢丝刷的连接柄上套设不同重量的环形配重块，将测试过程的不同竖向荷载控制为G，便可有效测定待测试件在荷载G下的抗剥落能力。
与现有技术相比，本发明的优点在于本发明首先提出了一种结构简单、组装方便、成本低、且使用效果好的浙青混合料抗剥落性能测试装置，该测试装置的适用范围非常广泛，可以对不同温度环境、不同荷载条件及不同材料的待测试件进行测试，且测试结果的准确度高。另外，本发明还提供了一整套测试装置进行测试的具体方法，并首次提出了材料单位面积剥落率的评价指标，本发明的评价方法不仅操作简单易行，而且可以模拟不同环境及条件下的剥离作用，经过我们的反复试验后发现，本发明的评价方法直观、准确、可靠，可以有效应用于实践以及早对浙青混合料的抗剥落能力进行评价，这对浙青路面原材料的选择、配合比的优化等都具有很好的指导意义。


图I为本发明实施例中测试装置的结构示意图。图2为本发明实施例中待测试件的俯视图。图3为本发明实施例中钢丝刷的仰视图。 图4为本发明实施例中不同级配和不同动力粘度(60°C)改性浙青的混合料的单位面积剥落率测试评价结果。图例说明I.立柱；2.计时器；3.减速器；4.电机；5.可升降平台；6.底座平台；7.待测试件；8.钢丝刷；81.底座；82.连接柄；83.钢丝；9.联轴器；10.温控箱；11.温控器；12.环形配重块；13.试件置放槽。
具体实施例方式以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步描述。实施例—种如图I所示本发明的浙青混合料抗剥落性能测试装置，该测试装置包括底座平台6、立柱I和可升降平台5，立柱I连接于底座平台6上，可升降平台5安装于立柱I上，可升降平台5上装设有与电机4相连的减速器3，减速器3通过联轴器9与位于可升降平台5下方的钢丝刷8相连，钢丝刷8上密布的钢丝83正对底座平台6上设置的试件置放槽13。本实施例的测试装置中，可升降平台5上安装有可记录钢丝刷8与待测试件7表面刮擦时间的计时器2。底座平台6上则安装有包覆钢丝刷8和试件置放槽13的温控箱10，温控箱10上装设有温控器11。钢丝刷8的连接柄82上套设有环形配重块12。本实施例的测试装置中，钢丝刷8的底座81为圆形，该圆形的底座81上布设有钢丝83，钢丝83沿底座81中心向底座81周围呈发散型圆圈布置(参见图3)。通过电机4带动钢丝刷8对待测试件7表面的旋转刮擦来模拟轮胎对路表浙青胶浆的磨蚀和对骨料颗粒的剥离作用。利用上述本实施例的测试装置测试评价浙青混合料抗剥落性能的方法，具体包括以下步骤(I)采用车辙板成型机成型不同浙青混合料的30cmX30cmX5cm的车辙板试件，然后采用切割机将每块车辙板试件切成尺寸为15cmX 15cmX5cm的待测试件7(参见图2);
(2)先将该浙青混合料的待测试件7进行干燥至恒重，称其质量记为Hitl，然后将干燥后的待测试件7置于测试装置的试件置放槽13中，并通过限位条将待测试件7固定；(3)开启温控器11，通过温控器11和温控箱10将测试过程的环境温度控制为T ；(4)将钢丝刷8放在待测试件7表面，并在钢丝刷8的连接柄上套设相应质量G的环形配重块12 ；(5)松开可升降平台5的固定螺丝，降低可升降平台5的高度，使其下方的联轴器9能将减速器3的主轴与钢丝刷8的连接柄82连接起来；旋紧联轴器9，并固定升降平台5的固定螺丝；(6)待温控箱内温度达到设定的试验温度(例如20 °C)后，继续恒温lh，使试件内部温度也达到试验温度后即可进行试验；(7)启动电机4，通过减速器3、联轴器9带动钢丝刷8在待测试件7的表面旋转，并利用计时器开始计时；(8)经过设定的时间t (本实施例t=30min)后关闭电机4，提升可升降平台5的高度，再旋紧固定螺丝，取出待测试件7后利用毛刷清除掉试件表面的松散颗粒，称其质量记为 In1 ；(9)根据单位面积剥落率公式Λ = 1 ° X (A ~ m' }计算待测试件的单位面积剥落率R
S
(结果如下表I所示)，其中R-单位面积的浙青混合料剥落率，单位kg/m2 ; m0——试件的初始质量，单位g ；In1——测试完成后试件的质量,单位g ；S——钢丝刷与试件的接触面积(本实施例中S=35. 34cm2)。R越大，则可判断待测试件的抗剥落能力越差，反之，R越小，则判断待测试件的抗剥落能力越强。为了研究浙青混合料的级配及浙青结合料的粘度对其抗剥落性能的影响，本实施例首先对三种不同级配(见表I)、分别采用5种不同60°C动力粘度的改性浙青的浙青混合料，按上述实验步骤进行了抗剥落性能的测试，试验结果见表2和图4。表I :三种不同的改性浙青混合料的级配
^ Μ通过f列筛fL (mm)的质量-分率'%)—
(mm) 16.0 13.2 9.5 4.75 2.36 1.18 0.6 0.3 0.15 0.07「 级配 A 100.0 91.1 54.5 19.1 14.4 10.7 8.7 6.8 5.9 4.9 级ftlB 100.0 92.5 60.9 20.1 14.9 11.0 8.9 6.9 6.0 5.0 级配 C 100.0 93.9 67.3 21.1 15.3 11.2 9.1 7.0 6.1 5.0表2 :不同级配、60°C动力粘度改性浙青混合料的剥落率测试结果(T = 20°C,G=5kg)
权利要求
1.一种浙青混合料抗剥落性能测试装置，其特征在于，所述测试装置包括底座平台、立柱、可升降平台和钢丝刷，立柱设于底座平台上，可升降平台安装于立柱上，所述可升降平台上装设有电机及与电机相连的减速器，减速器通过联轴器与位于可升降平台下方的钢丝刷相连，钢丝刷上密布的钢丝正对底座平台上设置的试件置放槽。
2.根据权利要求I所述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，其特征在于，所述可升降平台上安装有可记录钢丝刷与待测试件表面刮擦时间的计时器。
3.根据权利要求I或2所述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，其特征在于，所述底座平台上安装有包覆所述钢丝刷和所述试件置放槽的温控箱，所述温控箱上装设有温控器。
4.根据权利要求3所述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，其特征在于，所述钢丝刷的连接柄上套设有环形配重块。
5.根据权利要求I或2所述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，其特征在于，所述钢丝刷的连接柄上套设有环形配重块。
6.根据权利要求4所述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，其特征在于，所述钢丝刷的底座为圆形，该圆形的底座上布设有钢丝，钢丝沿底座中心向底座周围呈发散型圆圈布置。
7.根据权利要求I或2所述的浙青混合料抗剥落性能测试装置，其特征在于，所述钢丝刷的底座为圆形，该圆形的底座上布设有钢丝，钢丝沿底座中心向底座周围呈发散型圆圈布置。
8.一种利用权利要求I 7中任一项所述测试装置测试评价浙青混合料抗剥落性能的方法，包括以下步骤 (1)先将待测试的浙青混合料试件进行干燥至恒重，称其质量记为IV单位kg;然后将干燥后的试件置于所述测试装置的试件置放槽中，并通过限位条将待测的试件固定； (2)开启温控器使温控箱内的温度达到设定的试验温度，继续恒温加热，使试件内部温度达到试验温度； (3)将钢丝刷放在试件表面，根据需要选取环形配重块，并套装在所述钢丝刷的连接柄上； (4)降低所述可升降平台的高度，使所述联轴器将减速器与钢丝刷的连接柄连接起来； (5)启动电机，通过减速器、联轴器带动钢丝刷在试件表面旋转，并开始计时； (6)经过设定的时间t后关闭电机，提升所述可升降平台的高度，取出试件后清除掉试件表面的松散颗粒，称其质量记Sm1 ； (7)根据单位面积剥落率公式&=十算待测试件的单位面积剥落率R，单位kg/m2 ；S为钢丝刷与试件的接触面积；R越大，则判断待测试件的抗剥落能力越差，R越小，则判断待测试件的抗剥落能力越强。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于在上述步骤(2)中，通过温控器和温控箱将测试过程的环境温度控制为T，以测定待测试件在不同温度T下的抗剥落能力。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于在上述步骤(3)中，通过在所述钢丝刷的连接柄上套设环形配重块，将测试过程的竖向荷载控制为G，以测定待测试件在不同荷载G下的 抗剥落能力。
全文摘要
本发明公开了一种沥青混合料抗剥落性能测试装置，包括底座平台、立柱、可升降平台和钢丝刷，立柱设于底座平台上，可升降平台安装于立柱上，可升降平台上装设有电机和减速器，减速器通过联轴器与钢丝刷相连，钢丝刷上密布的钢丝正对底座平台上的试件置放槽。本发明还公开了一种评价方法，包括以下步骤先将待测试件干燥至恒重并称重，然后固定试件；开启温控器使试件内部温度达到试验温度；将钢丝刷放在试件表面，套装环形配重块；启动电机，通过减速器、联轴器带动钢丝刷在试件表面旋转并计时；经过设定的时间后取出试件称重；最后根据单位面积剥落率公式评价试件抗剥落能力。本发明具有操作简单易行、评价结果直观、准确、可靠等优点。
文档编号G01N19/04GK102768178SQ20121029089
公开日2012年11月7日 申请日期2012年8月15日 优先权日2012年8月15日
发明者于斌, 田小革, 黄学文 申请人:长沙理工大学