本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)裝置及方法，具體涉及一種評估集料表面瀝青膜阻水性能的試驗(yàn)裝置及方法。

背景技術(shù)：

瀝青路面具有行車舒適和使用性能良好的優(yōu)點(diǎn),能保證汽車快速而低噪聲地行駛,而且瀝青路面具有建設(shè)速度快、開放交通快、維修方便、可回收利用等優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛應(yīng)用于世界各地。近年來，隨著一些高等級瀝青路面公路發(fā)生了較為嚴(yán)重的水損害問題，這種破壞形勢逐漸引起各國研究者們的注意。目前，測試瀝青路面抗水損害能力的試驗(yàn)如凍融劈裂試驗(yàn)等還存在一些不足，不能用于確定集料表面瀝青膜阻水性能在瀝青混合料抗水損害能力中所起作用。

所謂瀝青路面的水損害，是指瀝青路面在存在水分的條件下，經(jīng)受交通荷載的反復(fù)作用，水分逐步侵入到瀝青與集料的交互界面上，同時(shí)由于水動力的作用，導(dǎo)致集料表面瀝青膜與集料之間的粘結(jié)力逐漸喪失而使瀝青路面破環(huán)。瀝青路面水損害的作用機(jī)理與兩種過程有關(guān)，首先是水能侵入瀝青中使瀝青粘附性減小，從而導(dǎo)致瀝青混合料的強(qiáng)度和勁度減小，其次，水能進(jìn)入瀝青薄膜和集料之間，阻斷瀝青與集料的相互粘結(jié)，由于集料表面對水的吸附力比瀝青強(qiáng)，致使瀝青與集料表面的接觸減小，瀝青從集料表面剝落，瀝青混合料的強(qiáng)度逐漸降低，在行車荷載的聯(lián)合作用下，水損壞明顯加劇，致使瀝青混凝土路面產(chǎn)生車轍、松散、坑槽及局部的結(jié)構(gòu)性破壞，然而，現(xiàn)有的測試瀝青路面抗水損害能力的試驗(yàn)都未曾考慮集料表面瀝青膜阻水性能在瀝青混合料抗水損害能力中所起作用，因此需要設(shè)計(jì)出一種裝置及方法，該裝置及方法能夠?qū)崿F(xiàn)集料表面瀝青膜阻水性能的評估。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種測試集料表面瀝青膜阻水性能的試驗(yàn)裝置及方法，該裝置及方法能夠?qū)崿F(xiàn)集料表面瀝青膜阻水性能的評估。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的評估集料表面瀝青膜阻水性能的試驗(yàn)裝置包括環(huán)境箱、計(jì)算機(jī)以及位于環(huán)境箱內(nèi)的蓄水池、升降裝置、第一網(wǎng)籃、第二網(wǎng)籃、用于稱取第一網(wǎng)籃重量的第一稱量裝置以及用于稱取第二網(wǎng)籃重量的第二稱量裝置；

蓄水池固定于環(huán)境箱的底部，第一網(wǎng)籃及第二網(wǎng)籃均通過升降裝置固定于環(huán)境箱的頂部，第一網(wǎng)籃及第二網(wǎng)籃位于蓄水池的上方，第一稱量裝置及第二稱量裝置均與計(jì)算機(jī)相連接。

升降裝置包括第一升降桿、第二升降桿、第三升降桿、第一承壓臺、第二承壓臺及第三承壓臺，其中，第一升降桿的上端、第二升降桿的上端及第三升降桿的上端均固定于環(huán)境箱的頂部，第一承壓臺、第二承壓臺及第三承壓臺分別固定于第一升降桿的下端、第二升降桿的下端及第三升降桿的下端，第一稱量裝置固定于第一承壓臺與第二承壓臺之間，第二稱量裝置固定于第二承壓臺與第三承壓臺之間，第一籃網(wǎng)懸吊于第一稱量裝置上，第二籃網(wǎng)懸吊于第二稱量裝置上。

環(huán)境箱與蓄水池之間設(shè)有底板，其中，底板的上表面開設(shè)有用于固定于蓄水池的凹槽，其中，蓄水池的底部內(nèi)嵌于所述凹槽內(nèi)。

蓄水池內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，環(huán)境箱內(nèi)設(shè)有加熱系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)，其中，溫度傳感器的輸出端與計(jì)算機(jī)的輸入端相連接，加熱系統(tǒng)的控制端及制冷系統(tǒng)的控制端均與計(jì)算機(jī)的輸出端相連接。

蓄水池頂部的側(cè)面設(shè)有溢流口。

蓄水池的底部設(shè)有出水口。

第一稱量裝置與第一承壓臺之間、第一稱量裝置與第二承壓臺之間、第二稱量裝置與第二承壓臺之間以及第二稱量裝置與第三承壓臺之間均設(shè)有橡膠支座。

第一稱量裝置通過第一釣鉤與第一網(wǎng)籃相連接，第二稱量裝置通過第二釣鉤與第二網(wǎng)籃相連接。

第一稱量裝置及第二稱量裝置均為天平。

本發(fā)明所述的評估集料表面瀝青膜阻水性能的試驗(yàn)方法包括以下步驟：

對集料進(jìn)行烘干，再將集料平均分為兩份，其中，第一份集料及第二份集料的質(zhì)量均為m₀，將第一份集料放置到干燥環(huán)境中，將第二份集料浸沒于瀝青中，然后取出第二份集料，使第二份集料表面的瀝青凝固形成瀝青膜，然后再稱取第二份集料的質(zhì)量m_0′；

將第一份集料及第二份集料分別放置于第一網(wǎng)籃及第二網(wǎng)籃中，再控制升降裝置將第一網(wǎng)籃及第二網(wǎng)籃浸沒于蓄水池中，通過第一稱量裝置及第二稱量裝置分別稱取第一網(wǎng)籃及第二網(wǎng)籃的重量；得第i單位時(shí)間集料表面瀝青膜阻水率α_i＝(第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量m_i-第i單位時(shí)間內(nèi)瀝青膜包裹集料的吸水質(zhì)量m_i′)/第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量m_i，其中，第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量數(shù)據(jù)m_i＝第i單位時(shí)間內(nèi)吸水后第一份集料的質(zhì)量m_n-m₀，第i單位時(shí)間內(nèi)第二集料的吸水質(zhì)量m_i′＝第i單位時(shí)間內(nèi)吸水后第二份集料的質(zhì)量m_n′-m_0′，得N個(gè)單位時(shí)間檢測得到的集料表面瀝青膜的阻水率α₁，α₂，α₃...α_N,則試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率α為：

根據(jù)試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率α評估集料表面瀝青膜阻水性能。

本發(fā)明具有以下有益效果：

本發(fā)明所述的測試集料表面瀝青膜阻水性能的試驗(yàn)裝置及方法在具體操作時(shí)，將第一份集料及表面有瀝青膜的第二份集料放置到第一網(wǎng)籃及第二網(wǎng)籃中，再將第一網(wǎng)籃及第二網(wǎng)籃放置于蓄水池中，并通過第一稱量裝置及第二稱量裝置實(shí)時(shí)稱取其質(zhì)量，根據(jù)第一份集料及第二份集料質(zhì)量的變化計(jì)算試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率，然后根據(jù)試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率評估集料表面瀝青膜阻水性能，操作簡單，為測試瀝青路面抗水損害能力提供技術(shù)支撐。

進(jìn)一步，蓄水池的頂部設(shè)有溢流口，在向蓄水池中加入水時(shí)，當(dāng)蓄水池中水的水面超過所述溢流口時(shí)，則蓄水池中的水經(jīng)溢流口排出，并最終使蓄水池中水的液面與溢流口齊平，從而有效的對蓄水池中水的量進(jìn)行控制。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中蓄水池3的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為環(huán)境箱、2為底板、3為蓄水池、4為第一網(wǎng)籃、5為第一釣鉤、6為第一升降桿、7為動力裝置、8為第二稱量裝置、9為橡膠支座、10為第三承壓臺、11為溢流口、12為出水口、13為計(jì)算機(jī)、14為螺栓、15為傳感器、16為凹槽、17為閥門。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參考圖1，評估集料表面瀝青膜阻水性能的試驗(yàn)裝置包括環(huán)境箱1、計(jì)算機(jī)13以及位于環(huán)境箱1內(nèi)的蓄水池3、升降裝置、第一網(wǎng)籃4、第二網(wǎng)籃、用于稱取第一網(wǎng)籃4重量的第一稱量裝置以及用于稱取第二網(wǎng)籃重量的第二稱量裝置8；蓄水池3固定于環(huán)境箱1的底部，第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃均通過升降裝置固定于環(huán)境箱1的頂部，第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃位于蓄水池3的上方，第一稱量裝置及第二稱量裝置8均與計(jì)算機(jī)13相連接。

升降裝置包括第一升降桿6、第二升降桿、第三升降桿、第一承壓臺、第二承壓臺及第三承壓臺10，其中，第一升降桿6的上端、第二升降桿的上端及第三升降桿的上端均固定于環(huán)境箱1的頂部，第一承壓臺、第二承壓臺及第三承壓臺10分別固定于第一升降桿6的下端、第二升降桿的下端及第三升降桿的下端，第一稱量裝置固定于第一承壓臺及第二承壓臺之間，第二稱量裝置8固定于第二承壓臺及第三承壓臺10之間，第一籃網(wǎng)懸吊于第一稱量裝置上，第二籃網(wǎng)懸吊于第二稱量裝置8上。

環(huán)境箱1與蓄水池3之間設(shè)有底板2，其中，底板2的上表面開設(shè)有用于固定于蓄水池3的凹槽16，其中，蓄水池3的底部內(nèi)嵌于所述凹槽16內(nèi)；蓄水池3內(nèi)設(shè)有溫度傳感器15，環(huán)境箱1內(nèi)設(shè)有加熱系統(tǒng)及制冷系統(tǒng)，其中，溫度傳感器15的輸出端與計(jì)算機(jī)13的輸入端相連接，加熱系統(tǒng)的控制端及制冷系統(tǒng)的控制端均與計(jì)算機(jī)13的輸出端相連接；蓄水池3頂部的側(cè)面設(shè)有溢流口11；蓄水池3的底部設(shè)有出水口12。

第一稱量裝置與第一承壓臺之間、第一稱量裝置與第二承壓臺之間、第二稱量裝置8與第二承壓臺之間以及第二稱量裝置8與第三承壓臺10之間均設(shè)有橡膠支座9；第一稱量裝置通過第一釣鉤5與第一網(wǎng)籃4相連接，第二稱量裝置8通過第二釣鉤與第二網(wǎng)籃相連接；第一稱量裝置及第二稱量裝置8均為天平。

本發(fā)明所述的評估集料表面瀝青膜阻水性能的試驗(yàn)方法包括以下步驟：

對集料進(jìn)行烘干，再將集料平均分為兩份，其中，第一份集料及第二份集料的質(zhì)量均為m₀，將第一份集料放置到干燥環(huán)境中，將第二份集料浸沒于瀝青中，然后取出第二份集料，使第二份集料表面的瀝青凝固形成瀝青膜，然后再稱取第二份集料的質(zhì)量m_0′；

將第一份集料及第二份集料分別放置于第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃中，再控制升降裝置將第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃浸沒于蓄水池3中，通過第一稱量裝置及第二稱量裝置8分別稱取第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃的重量；得第i單位時(shí)間集料表面瀝青膜阻水率α_i＝(第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量m_i-第i單位時(shí)間內(nèi)瀝青膜包裹集料的吸水質(zhì)量m_i′)/第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量m_i，其中，第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量數(shù)據(jù)m_i＝第i單位時(shí)間內(nèi)吸水后第一份集料的質(zhì)量m_n-m₀，第i單位時(shí)間內(nèi)第二集料的吸水質(zhì)量m_i′＝第i單位時(shí)間內(nèi)吸水后第二份集料的質(zhì)量m_n′-m_0′，得N個(gè)單位時(shí)間檢測得到的集料表面瀝青膜的阻水率α₁，α₂，α₃...α_N,則試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率α為：

根據(jù)試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率α評估集料表面瀝青膜阻水性能。

底板2通過螺栓14固定于環(huán)境箱1內(nèi)，通過溢流口11可使蓄水池3內(nèi)水位恒定，通過蓄水池3的出水口12可起到排水、換水的作用，出水口12處設(shè)有閥門17；通過溫度傳感器15、計(jì)算機(jī)13、制冷系統(tǒng)及加熱系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)蓄水池3中水的溫度恒定，第一升降桿6、第二升降桿及第三升降桿通過動力裝置7進(jìn)行驅(qū)動。

本發(fā)明能夠?qū)ΤＲ?guī)狀態(tài)、開裂狀態(tài)及老化狀態(tài)下集料表面瀝青膜阻水性能進(jìn)行試驗(yàn)，具體為：

常規(guī)狀態(tài)下集料表面瀝青膜阻水性能的試驗(yàn)過程為：

1)在試驗(yàn)之前，根據(jù)試驗(yàn)要求的溫度調(diào)節(jié)環(huán)境箱1內(nèi)的溫度，關(guān)閉蓄水池3底部的出水口12，再往蓄水池3內(nèi)加入干凈的水直至溢流口11有水流出為止；

2)對集料進(jìn)行烘干，再將集料平均分為兩份，其中，第一份集料及第二份集料的質(zhì)量均為m₀，將第一份集料放置到干燥環(huán)境中，將第二份集料浸沒于瀝青中，然后取出第二份集料，使第二份集料表面的瀝青凝固形成瀝青膜，然后再稱取第二份集料的質(zhì)量m_0′；

3)將第一份集料及第二份集料分別放置于第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃中，再控制升降裝置將第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃浸沒于蓄水池3中，通過第一稱量裝置及第二稱量裝置8分別稱取第一網(wǎng)籃4及第二網(wǎng)籃的重量；得第i單位時(shí)間集料表面瀝青膜阻水率α_i＝(第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量m_i-第i單位時(shí)間內(nèi)瀝青膜包裹集料的吸水質(zhì)量m_i′)/第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量m_i，其中，第i單位時(shí)間內(nèi)集料的吸水質(zhì)量數(shù)據(jù)m_i＝第i單位時(shí)間內(nèi)吸水后第一份集料的質(zhì)量m_n-m₀，第i單位時(shí)間內(nèi)第二集料的吸水質(zhì)量m_i′＝第i單位時(shí)間內(nèi)吸水后第二份集料的質(zhì)量m_n′-m_0′，得N個(gè)單位時(shí)間檢測得到的集料表面瀝青膜的阻水率α₁，α₂，α₃...α_N,則試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率α為：

開裂狀態(tài)下集料表面瀝青膜阻水率的確定過程為：

對集料進(jìn)行烘干，再將集料平均分為兩份，其中，第一份集料及第二份集料的質(zhì)量均為m₀，將第一份集料放置到干燥環(huán)境中，將第二份集料浸沒于瀝青中，然后取出第二份集料，使第二份集料表面的瀝青凝固形成瀝青膜，再在瀝青膜上刀割出若干道裂縫，然后再稱取第二份集料的質(zhì)量m_0′，再重復(fù)步驟3)，得開裂狀態(tài)下集料表面瀝青膜阻水率。

老化狀態(tài)下集料表面瀝青膜阻水率的確定過程為：

對集料進(jìn)行烘干，再將集料平均分為兩份，其中，第一份集料及第二份集料的質(zhì)量均為m₀，將第一份集料放置到干燥環(huán)境中，將第二份集料浸沒于老化后的瀝青中，然后取出第二份集料，使第二份集料表面的瀝青凝固形成瀝青膜，再在瀝青膜上刀割出若干道裂縫，然后再稱取第二份集料的質(zhì)量m_0′，再重復(fù)步驟3)，得老化狀態(tài)下集料表面瀝青膜阻水率。

常規(guī)狀態(tài)下集料表面瀝青膜阻水率溫感系數(shù)的確定過程為：

當(dāng)蓄水池3中水的溫度為T₁時(shí)，測量得到試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率α_1′；當(dāng)蓄水池3中水的溫度為T₂時(shí)，測量得到試驗(yàn)集料表面瀝青膜的阻水率α_2′，則常規(guī)狀態(tài)下集料表面瀝青膜阻水率溫感系數(shù)λ為：