一种多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置及试验方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置及试验方法。该装置包括动荷载压杆与动荷载压头、臭氧型紫外线灯、水损试验桶、小型鼓风机、试验平台。试验方法包括多孔沥青混合料老化

【技术实现步骤摘要】
一种多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置及试验方法


[0001]本专利技术涉及一种多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置及试验方法，属于道路工程


技术介绍

[0002]近年来，随着我国公路事业的发展，对于功能性路面的研究逐渐受到关注，其中由于排水沥青路面具备排水降噪的性能，受到了公众和业内的广泛关注。排水沥青路面由多孔沥青混合料铺筑形成，特点是具有较大的空隙率，一般要求在18％～25％之间。由于较大的空隙率，相较密集配沥青路面，表面更容易受到氧气和光照的影响，因此受到老化的影响会更加严重，同时受到水损害的影响也会比较大，在雨天时，持续降雨会使得路面内部含水，当受到行车荷载作用时，会反复受到动水压力的作用，受到环境因素的影响，多孔沥青混合料的剥落病害会逐渐加重，同时由于我国的重载较多，排水沥青路面的病害往往会比设计时预想的更加严重。
[0003]由此可见，排水沥青路面的破坏受到很多因素的影响，阳光中的紫外线以及空气中的氧气会使得沥青发生老化，水会侵蚀沥青和沥青
‑
集料表面的粘结状态，导致沥青路面发生剥落病害，而目前对于这些因素的耦合研究大多关注到动水压力的情况，很少考虑到沥青受到光、氧老化的情况。

技术实现思路

[0004]解决的技术问题：本申请主要是提出一种多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置及试验方法，解决现有技术中存在的耦合研究大多关注到动水压力的情况，很少考虑到沥青受到光、氧老化的情况等技术问题。
[0005]技术方案：一种多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置，包括动荷载压杆、动荷载压头、臭氧型紫外线灯、水损试验桶、小型鼓风机、试验平台和框体；所述试验平台设在框体中下部；所述动荷载压杆顶部与框体顶部相连，动荷载压杆底部与动荷载压头相连，小型鼓风机、水损试验桶和臭氧型紫外线灯从左至右依次设在试验平台上，所述动荷载压杆、动荷载压头、水损试验桶三个装置的中心线在同一直线上，多孔沥青混合料试件放置在水损试验桶中，当进行光氧老化时，不摆放水损试验桶，混合料试件放置于试验平台的中央。
[0006]所述多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置的试验方法，包括如下步骤：
[0007]第一步：成型实验使用的试件，按照设计的级配和沥青用量，采用旋转压实仪成型多孔沥青混合料试件，成型温度在170℃～185℃，旋转压实50次，试件尺寸为直径150mm
±
2mm，高度为170mm
±
2.5mm，成型后室内养生12h后，利用钻机和切割机进行切割，得到直径100mm
±
2mm，高度150mm
±
2.5mm的试件备用，计算空隙率，确保多孔沥青混合料试件空隙率
在18％～20％；
[0008]第二步：将多孔沥青混合料试件的侧面一周黏贴上白纸，侧面留出顶面往下5mm不黏贴白纸，将小型鼓风机、黏贴上白纸的多孔沥青混合料试件、臭氧型紫外线灯从左至右依次放于试验平台上，将试验平台置放于万能试验箱内的平台上，多孔沥青混合料试件的位置为水损试验桶位置，多孔沥青混合料试件与小型鼓风机和臭氧型紫外线灯之间的距离为100mm；
[0009]第三步：打开万能试验箱，将温度设置为80℃，等到万能试验箱内温度达到80℃时，打开小型鼓风机和臭氧型紫外线灯，臭氧型紫外线灯的释放臭氧功能1h后关闭，将紫外线灯管旋转至与垂直方向呈135
°
方向，使得光线以45
°
方向照射实验平台，确保小型鼓风机和臭氧型紫外线灯正常工作，持续鼓风和光照6h；
[0010]第四步：将小型鼓风机和臭氧型紫外线灯从试验平台上撤下，等试验箱内温度降低至室温，将多孔沥青混合料试件侧面的白纸撕下，置放于水损试验桶中，将水损试验桶置放在试验平台中央，在损试验桶中注水至没过多孔沥青混合料试件上表面2～3mm，浸水40min，确保完全浸湿，同时打开万能试验箱，使其冷却至室温；
[0011]第五步：确保荷载压杆、动荷载压头、多孔沥青混合料试件的中心在同一条直线上，抬升实验平台至动荷载压头与混合料试件顶面接触，设置加载的最大荷载值为0.8MPa，按照方形荷载波形进行施加荷载，周期设置为1s，持续作用30min；
[0012]第六步：将多孔沥青混合料试件从水损试验桶中取出，进行擦干，放入烘箱中用80℃烘干18h至试件重量恒重，确保试件内部不含水，至此，完成光氧老化——动水破坏的一次循环操作，而后依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTGE20
‑
2011)进行动态模量试验(T0738
‑
2011)；
[0013]第七步：重复第四步到第六步，重复4～6次，依次记录所测试的动态模量值E*，所述E*为20℃，10Hz条件之下的动态模量值；以循环次数为横坐标，动态模量为纵坐标，绘制多孔沥青混合料动态模量衰减曲线，计算衰减系数α；
[0014]第八步：通过调整第四步、第五步的持续时间模拟不同的太阳辐射情况和不同强度降雨情况下路面的受损状态；当进行第四步、第五步操作后，若沥青混合料表面出现较多剥落或者外观形状有较大改变则视为完全破坏，不再进行循环。
[0015]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述臭氧型紫外线灯高度为425mm，底座为150mm边长的方型底座，可以稳定置放于试验平台上，臭氧型紫外线灯功率为75w，紫外线辐射照度为163μW/cm2，在光照的同时释放臭氧，制作材料耐高温。
[0016]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述水损试验桶直径110mm
±
2mm，高度160mm
±
2.5mm，壁厚5mm，底厚10mm，材料为聚乙烯，可以稳定置放于试验平台上。
[0017]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述小型鼓风机功率为15w，风量为2.5m3/min，风机吹风筒直径为110mm，长度为120mm，可以稳定置放于试验平台上。
[0018]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述试验平台长400mm
×
宽300mm
×
厚20mm，材质为木材板。
[0019]作为本专利技术的一种优选技术方案：所述第七步中衰减系数α计算步骤为：
[0020]S1：首先进行初始动态模量的检测，记录下20℃、10Hz情况下的动态模量值为E0*；
[0021]S2：进行一次光氧老化——动水破坏循环过程后，检测动态模量并记录此时在20
℃、10Hz条件下的动态模量值E1*；
[0022]S3：重复步骤S2，每一次进行光氧老化——动水破坏循环过程后，检测并记录在20℃、10Hz条件下的动态模量值E2*、E3*、E4*、E5*、E6*；
[0023]S4：以循环次数为横坐标，纵坐标为E0*、E1*、E2*、E3*、E4*、E5*、E6*，绘制动态模量衰减曲线，按照如下公式计算衰减系数α
[0024][0025]S5，按如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置，其特征在于：所述多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置包括动荷载压杆(1)、动荷载压头(2)、臭氧型紫外线灯(3)、水损试验桶(4)、小型鼓风机(5)、试验平台(6)和框体(7)；所述试验平台(6)设在框体(7)中下部；所述动荷载压杆(1)顶部与框体(7)顶部相连，动荷载压杆(1)底部与动荷载压头(2)相连，小型鼓风机(5)、水损试验桶(4)和臭氧型紫外线灯(3)从左至右依次设在试验平台(6)上，所述动荷载压杆(1)、动荷载压头(2)、水损试验桶(4)三个装置的中心线在同一直线上，多孔沥青混合料试件放置在水损试验桶(4)中，当进行光氧老化时，不摆放水损试验桶(4)，混合料试件放置于试验平台(6)的中央。2.一种多因素耦合作用下多孔沥青混合料路用性能试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：成型实验使用的试件，按照设计的级配和沥青用量，采用旋转压实仪成型多孔沥青混合料试件，成型温度在170℃～185℃，旋转压实50次，试件尺寸为直径150mm
±
2mm，高度为170mm
±
2.5mm，成型后室内养生12h后，利用钻机和切割机进行切割，得到直径100mm
±
2mm，高度150mm
±
2.5mm的试件备用，计算空隙率，确保多孔沥青混合料试件空隙率在18％～20％；第二步：将多孔沥青混合料试件的侧面一周黏贴上白纸，侧面留出顶面往下5mm不黏贴白纸，将小型鼓风机(5)、黏贴上白纸的多孔沥青混合料试件、臭氧型紫外线灯(3)从左至右依次放于试验平台(6)上，将试验平台(6)置放于万能试验箱内的平台上，多孔沥青混合料试件的位置为水损试验桶(4)位置，多孔沥青混合料试件与小型鼓风机(5)和臭氧型紫外线灯(3)之间的距离为100mm；第三步：打开万能试验箱，将温度设置为80℃，等到万能试验箱内温度达到80℃时，打开小型鼓风机(5)和臭氧型紫外线灯(3)，臭氧型紫外线灯(3)的释放臭氧功能1h后关闭，将紫外线灯管旋转至与垂直方向呈135
°
方向，使得光线以45
°
方向照射实验平台，确保小型鼓风机(5)和臭氧型紫外线灯(3)正常工作，持续鼓风和光照6h；第四步：将小型鼓风机(5)和臭氧型紫外线灯(3)从试验平台(6)上撤下，等试验箱内温度降低至室温，将多孔沥青混合料试件侧面的白纸撕下，置放于水损试验桶(4)中，将水损试验桶(4)置放在试验平台(6)中央，在损试验桶(4)中注水至没过多孔沥青混合料试件上表面2～3mm，浸水40min，确保完全浸湿，同时打开万能试验箱，使其冷却至室温；第五步：确保荷载压杆(1)、动荷载压头(2)、多孔沥青混合料试件的中心在同一条直线上，抬升实验平台至动荷载压头与混合料试件顶面接触，设置加载的最大荷载值为0.8MPa，按照方形荷载波形进行施加荷载，周期设置为1s，持续作用30min；第六步：将多孔沥青混合料试件从水损试验桶(4)中取出，进行擦干，放入烘箱中用80℃烘干18h至试件重量恒重，确保试件内部不含水，至此，完成光氧老化——动水破坏的一次循环操作，而后依据《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20
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2011)进行动态模量试验(T 0738

【专利技术属性】
技术研发人员：顾临皓，张永和，张天友，陈思宇，马涛，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：