[发明专利]沥青砂浆成型、测量装置及其沥青砂浆动态剪切参数的测试方法

权利要求书

1.一种沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其特征在于：其组成包括夹具基座(5)、可拆卸夹具、夹具加载体(20)和一对连接基座(16)，夹具基座(5)和夹具加载体(20)相对设置，夹具基座(5)通过螺栓(11)连接可拆卸夹具，连接基座(16)分别与可拆卸夹具和夹具加载体(20)配合安装；且夹具基座(5)、可拆卸夹具、连接基座(16)以及夹具加载体(20)同轴心设置；其中，

夹具基座(5)包括同轴心依次连接的矩形夹具基底座(6)、夹具基柱(7)和连接夹片(8)，矩形夹具基底座(6)、夹具基柱(7)与夹片(8)为一体式结构；且夹片(8)具有四个轴向贯通的螺纹孔；

可拆卸夹具包括两块挡板(12)和一块矩形底板(10)，矩形底板(10)的一侧板面的一条边上垂直连接两块挡板(12)从而构成一体式结构；且每块挡板(12)都具有一个垂直板面的螺栓孔(29)；

夹具加载体(20)包括矩形加载底板(21)、两块加载挡板(22)以及加载块(23)，矩形加载底板(21)的一侧板面的一条边上垂直连接两块加载挡板(22)从而构成一体式结构；且每块加载挡板(22)都具有一个垂直板面的螺栓孔(29)；

连接基座(16)包括矩形基座(17)和槽基座(18)，矩形基座(17)连接槽基座(18)；且矩形基座(17)一面的侧壁上开设两个直角槽(30)；

且挡板(12)与直角槽(30)的尺寸吻合，挡板(12)镶装在对应直角槽(30)内，螺栓(13)依次穿过挡板(12)、矩形基座(17)和垫片(15)后通过螺母(14)固定；加载挡板(22)与直角槽(30)的尺寸吻合，加载挡板(22)镶装在对应直角槽(30)内，螺栓(13)依次穿过加载挡板(22)、矩形基座(17)和垫片(15)后通过螺母(14)固定。

2.根据权利要求1所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其特征在于：所述连接基座(16)为圆柱形，且采用金属材料制作。

3.根据权利要求2所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其特征在于：所述槽基座(18)的外壁直径为18mm，内壁直径为12mm，深度为2mm。

4.根据权利要求3所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置，其特征在于：所述加载块(23)为圆柱形。

5.一种采用沥青砂浆成型装置和权利要求1至4任意一项所述的沥青砂浆动态剪切参数测试装置进行的沥青砂浆动态剪切参数测试方法，所述沥青砂浆成型装置包括导向杆(1)、试模(3)和底座(4)，所述试模(3)的一端相对的设置导向杆(1)，另一端与底座(4)配合插装，且导向杆(1)、试模(3)和底座(4)同轴设置；其中，

导向杆(1)包括手持挡块(24)、连接杆(25)和击实头(26)，手持挡块(24)和击实头(26)分别同轴连接于连接杆(25)的两端从而构成一体式结构，且所述连接杆(25)外壁滑动套装实锤(2)；

试模(3)的内部具有中空的击实腔(28)，击实腔(28)两端分别与卡槽(27)连通，且击实腔(28)和两个卡槽(27)同轴设置；

其特征在于：所述测试方法通过以下步骤实现，

步骤一、设沥青混合料中沥青砂浆的沥青含量P_b的计算公式为：

Pb=10000Pf+100PbaP2.36FB10000FB+PbaP2.36FB+100Pf]]>

其中：涉及的沥青砂浆级配中细集料最大粒径均为1.18mm；

P_b表示沥青混合料中沥青砂浆的沥青含量；

FB表示沥青混合料的粉胶比，为沥青混合料的矿粉含量与有效沥青含量的比值；

P_ba表示沥青混合料中被集料吸收的沥青质量与集料总质量的比值；

P_2.36表示沥青混合料级配中2.36mm粒径集料的通过率；

P_f表示沥青砂浆级配中矿粉的通过率；

步骤二、制备沥青砂浆试件(19)：

步骤二一、根据沥青砂浆级配曲线，按照矿质集料总质量为1200±12g的要求，称量各档细集料及矿粉的质量，将各档细集料放入170～175℃烘箱中加热4小时，同时将金属桶装沥青并放入165～170℃烘箱中加热4小时；

步骤二二、将拌合锅温度恒定至165℃后，将桶装沥青取出，按照步骤一计算所得的沥青砂浆的沥青含量P_b称取沥青并倒入拌合锅，并立即将步骤二一预先称量好的各档细集料倒入拌合锅搅拌150～200秒；预拌合结束后，将步骤二一预先称量好的矿粉倒入拌合锅搅拌150～200秒；拌合结束之后，另取大金属盘盛装沥青砂浆并放置在165～170℃烘箱中；

步骤二三、将盛装沥青砂浆的大金属盘从烘箱中取出，称取10～12g沥青砂浆倒入小金属盘并立即放入165～170℃烘箱中加热10分钟；将事先放入170～175℃烘箱中的试模(3)和底座(4)取出，分别于底座(4)顶部、击实腔(28)内壁、连接杆(25)外壁和击实头(26)端部均匀擦抹机械用黄油，并将试模(3)的卡槽(27)安装在底座(4)上，之后放置在水平台上；立即将小盘沥青砂浆取出并倒入试模(3)中，将击实头(26)装入击实腔(28)，确保导向杆(1)垂直于水平台，提升击实锤(2)直至手持挡块(24)底端，之后松开击实锤(2)令其自由下落击打击实头(26)，并重复此单面击实动作75次；

步骤二四、将经过75次单面击实动作的沥青砂浆连同试模(3)和底座(4)一同放入165～170℃烘箱中加热10分钟，取出后将试模(3)竖直方向上翻转180°使其另一端的卡槽(27)装入底座(4)中放置在水平台上；将击实头(26)装入击实腔(28)的另一端，重复步骤二三中的单面击实动作75次；

步骤二五、将双面击实75次的沥青砂浆连同试模(3)和底座(4)一同放入165～170℃烘箱中加热10分钟，之后取出试模(3)待其温度降低后，将击实头(26)装入击实腔(28)，将沥青砂浆试件(19)缓慢推出试模(3)；待脱模的沥青砂浆试件(19)静置24小时后，将2～3ml的环氧树脂倒入连接基座(16)的槽基座(18)内，并把沥青砂浆试件(19)两端分别安装到槽基座(18)内，之后连同一对连接基座(16)放置水平台上，从而确保沥青砂浆试件(19)与槽基座(18)同轴，静置24小时至环氧树脂完全硬化；

步骤三、将一对未安装沥青砂浆试件(19)的连接基座(16)分别安装到夹具基座(5)和夹具加载体(20)中，具体过程为：

将两根螺栓(13)分别插入挡板(12)的螺栓孔(29)中，螺栓(13)一端用螺母(14)固定；将矩形底板(10)一面的两块挡板(12)对应嵌入到矩形基座(17)上的直角槽(30)中，矩形基座(17)的横向自由度被两根螺栓(13)限制；将垫片(15)装入两根螺栓(13)的另一端，通过螺母(14)和垫片(15)将矩形基座(17)与挡板(12)压紧，从而限制矩形基座(17)纵向自由度；

将两根螺栓(13)分别插入加载挡板(22)的螺栓孔(29)中，并用螺母(14)固定；将矩形加载底板(21)一面的两块加载挡板(22)对应嵌入到矩形基座(17)上的直角槽(30)中，矩形基座(17)的横向自由度被两根螺栓(13)限制；将垫片(15)装入两根螺栓(13)的另一端，通过螺母(14)和垫片(15)将矩形基座(17)与加载挡板(22)压紧，从而限制矩形基座(17)纵向自由度；

步骤四、打开DHR-II型流变仪，将夹具基座(5)的矩形夹具基底座(6)通过磁力固定于DHR-II型流变仪底端，将圆柱形加载块(23)通过松紧螺丝固定在DHR-II型流变仪加载顶端，完成未安装沥青砂浆试件(19)的连接基座(16)的惯性矩校正、归零、几何校正的一系列操作；

步骤五、取下连接基座(16)，将步骤二五中两个粘接沥青砂浆试件(19)的连接基座(16)中的一个，按照步骤三的方法预先安装到夹具基座(5)中；然后通过DHR-II型流变仪的控制面板将预先安装好两根螺栓(13)的夹具加载体(20)缓慢下降，直至加载挡板(22)安全地嵌入另一个连接基座(16)的直角槽(30)中，并与矩形加载底板(21)完全接触；通过螺母(14)和垫片(15)将连接基座(16)固定在夹具加载体(20)中，完成沥青砂浆试件(19)的安装；

步骤六、关闭DHR-II型流变仪环境箱，达到目标温度后并维持30分钟，之后进行频率扫描、松弛、蠕变、疲劳的试验；

步骤七、通过对比DHR-II型流变仪采集并计算得到的模量主曲线、松弛曲线、蠕变曲线、疲劳曲线，评价沥青混合料级配、沥青含量、空隙率对沥青砂浆动态剪切参数的影响规律。