一种评估冻融循环下沥青混合料性能影响的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种实现沥青混合料冻融循环处理的试验装置包括支撑系统、升降系统、冷冻箱、水浴箱、玻璃外罩，底座支持整个机构装置。支撑系统由立柱、横梁和导轨组成。升降系统由滑轮、升降机、钢绞线、试样仓、载物台和控制器组成。冷冻箱由第一外壳、进气管、第一回弹卡钉、中空杯、第一支撑平台、出气管、第一石棉垫片和冷冻机组成。水浴箱由第二外壳、第二回弹卡钉、恒温水槽、第二支撑平台、第二石棉垫片和加热机组成。本发明专利技术公开了冻融循环对沥青混合料抗压强度及疲劳性能影响的评价方法、评价指标和评定标准。本发明专利技术不仅填补了水和温度双重因素下引起的冻融循环对沥青混合料性能影响研究的空白，还具有试验结果可靠、参考价值高的特点。

Device and method for evaluating performance of asphalt mixture under freeze-thaw cycle

The invention discloses an experimental device for realizing the freeze-thaw cycle treatment of asphalt mixture, including a supporting system, a lifting system, a cold box, a water bath box and a glass cover, and the base supports the entire mechanism. The supporting system consists of a column, a beam and a guide rail. The lifting system is composed of pulley, elevator, steel strand, sample bin, loading platform and controller. The refrigerating box is composed of a first shell, an air inlet pipe, a first rebound card, a hollow cup, a first supporting platform, an air outlet pipe, a first asbestos gasket and a refrigerator. The water bath is made up of second shells, second rebound pins, constant temperature water tanks, second supporting platforms, second asbestos gaskets and heating machines. The invention discloses an evaluation method, evaluation index and evaluation standard for the influence of freeze-thaw cycle on the compressive strength and fatigue performance of asphalt mixture. The invention not only fills the blank of the study of the effects of the freezing and thawing cycle on the performance of asphalt mixture under the double factors of water and temperature, but also has the characteristics of reliable test results and high reference value.

【技术实现步骤摘要】
一种评估冻融循环下沥青混合料性能影响的装置及方法
本专利技术属于公路工程沥青及沥青混合料试验装置
，具体涉及到一种用于评价冻融循环下沥青混合料性能影响的试验装置及方法。
技术介绍
沥青路面由于具有良好的路用性能和耐久性，因此在我国新建的道路工程中备受欢迎。随着近年来我国基础设施建设的不断开展，将会有更多的道路采用沥青混合料做为其面层结构。针对季节性冰冻区，在冬季由于沥青混合料长期处于水及温度交替变化环境中，冻融损坏现象较为普遍。道路表面由于存在荷载裂缝或是温度下降产生的收缩裂缝，在降水、交通荷载等外界因素作用下，冻融作用会加快路面的破坏。因此，冻融作用引起的损坏，已成为沥青路面损坏的主要因素之一。然而，道路工作者关于水分和温度双重因素下引起的冻融循环对沥青混合料的性能影响研究较少，除在评价混合料水稳定性时考虑了冻融影响，其他指标均未涉及到冻融对混合料性能指标的影响。因此，研究沥青混合料在温度变化和水分双重因素引起的冻融影响分析有深远的意义。综上所述，通过开展沥青混合料室内多次冻融循环试验研究，可以得到反复冻融循环条件下沥青路面破坏特性及材料性能衰变规律。针对冬季天气变化恶劣特点，可以通过采取公路预养护方法，提高应对突发灾害性天气的能力，以及提高路面使用性能和延长服役年限，保证公路交通运输能力，具有较大的经济效益和社会效益。
技术实现思路
针对现有研究的不足之处，本专利技术提了出一种可以实现沥青混合料冻融循环处理的试验装置及评价冻融循环下沥青混合料性能影响的试验方法，从而可以为工程实践提供切实可行的指导意见，达到提高沥青道路的路用性能、节约后期投资成本及延长道路使用寿命的目的。一种沥青混合料冻融循环处理装置包括支撑系统、升降系统、冷冻箱、水浴箱、玻璃外罩，底座用来支撑整个机构装置。支撑系统由立柱、横梁和导轨组成。立柱连接底座，用来支撑横梁和升降系统。横梁上设有可以使滑轮左右滑动的导轨，滑轮可以带动升降系统进行左右移动。升降系统由滑轮、升降机、钢绞线、试样仓、载物台和控制器组成。滑轮可以将其下方升降机和试样仓的重量传递给横梁。升降机通过对钢绞线的收放实现试样仓的升降，试样仓内的载物台用来放置待冻融处理的试验试件。控制器可以控制滑轮和升降机的工作状态，还可以设置试验试件在冷冻箱和水浴箱中处理的时长。冷冻箱由第一外壳、进气管、第一回弹卡钉、中空杯、第一支撑平台、出气管、第一石棉垫片和冷冻机组成。第一外壳可以实现冷冻箱在与外界隔离形成一个透明、恒温和封闭的系统。第一回弹卡钉保证试样仓能自由的进出冷冻箱。经冷冻机处理的低温气体先沿进气管进入中控杯中，再经出气管回流至冷冻机内，从而实现对第一支撑平台上的试验试件冷冻处理。第一石棉垫片可以使中空杯中的空气温度均匀，还可以避免中空杯直接接触冷冻机，对中空杯起一定的保护作用。冷冻机主要是对冷冻箱进行低温控制，并使冷冻箱内的温度为试验所需的某恒定值。冷冻机由第一电源开关、第一温度调节开关和第一显示屏组成。第一电源开关可以控制冷冻机的工作状态，第一温度调节开关可以设置冷冻试验所需的某一温度。第一显示屏可以显示任意时刻冷冻箱内的温度和总的工作时长。水浴箱由第二外壳、第二回弹卡钉、恒温水槽、第二支撑平台、第二石棉垫片和加热机组成。第二外壳可以实现水浴箱与外界隔离形成一个透明、恒温和封闭的系统。第二回弹卡钉保证试样仓能自由的进出水浴箱。第二石棉垫片可以使恒温水槽中的水受热均匀，还可以避免恒温水槽直接接触加热机，对恒温水槽起一定的保护作用。加热机主要是对加热箱进行高温控制，并使加热箱内的温度为试验所需的某恒定值，从而实现对支撑平台上的试验试件高温水浴处理。加热机由第二电源开关、第二温度调节开关和第二显示屏组成。第二电源开关可以控制加热机的工作状态，第二温度调节开关可以设置高温水浴所需的某一温度。第二显示屏可以显示任意时刻加热箱内的温度和总的工作时长。玻璃外罩可以保证整个装置在试验过程中与外界隔离形成一个透明、恒温和封闭的系统。同时，可以观察、记录沥青混合料冻融循环处理的试验现象及控制试验进程。本专利技术的试验方法及评价指标：1.冻融循环对沥青混合料抗压强度影响的试验研究(1)试验方法此试验方法主要包括试件的预处理、试件的冻融循环处理和试件的性能测试三个方面。试件的预处理：取静压成型直径为100mm、高度为100mm的沥青混合料圆柱体试件15个，均分为五组，记为第1组、第2组、第3组、第4组、第5组，其中第1组作为空白样，不进行冻融循环处理。先将剩余的四组试件泡水2～3d，再将泡水后的试件放入塑料袋中，向塑料袋中注水，并用细绳将塑料袋袋口扎紧，将塑料袋(试件)平放于恒温箱中以待进一步的冻融循环处理。试件的冻融循环处理：首先，打开冷冻机内的第一电源开关，通过第一温度调节开关将温度设为-15℃，同时打开加热机内的第二电源开关，通过第二温度调节开将温度设为40℃，保持此工作状态15min，从而确保冷冻机的第一显示屏显示温度为-15℃，加热机的第二显示屏显示温度为40℃。然后，打开玻璃外罩，将经预处理后的四组试件依次放在试样仓的载物台上并关闭玻璃外罩。此时控制器控制滑轮沿导轨滑动至最左端，并控制升降机开始释放钢绞线至试样仓降落到冷冻箱中的第一支撑平台上，开始对试件进行2.5h的冷冻处理。待试件经2.5h的冷冻处理后，控制器先控制升降机收缩钢绞线使试样仓上升至初始位置，再控制滑轮沿导轨滑动至最右端，最后控制升降机释放钢绞线至试样仓降落到水浴箱中的第二支撑平台上，此时开始对试件进行1.5h的高温水浴处理。待试件完成1.5h的高温水浴处理后，控制器控制升降机收缩钢绞线使试样仓上升至初始位置，再控制滑轮沿导轨滑动至最左端。至此完成一次试件的冻融过程，后续的冻融循环均重复以上流程直至所有的试件完成预定的冻融循环处理次数，最后打开玻璃外罩取出试件，关闭玻璃外罩结束试件的冻融循环处理过程。同时整个过程由控制器智能控制，无需人工操作。其中第2组试件预设5次冻融循环处理，第3组试件预设10次冻融循环处理，第4组试件预设15次冻融循环处理，第5组试件预设20次冻融循环处理。最后，将经预定次数冻融循环处理的试件放置在温度为25℃的烘箱中进行干燥处理，以备后续的性能测试试验使用。试件的性能测试：依照沥青混合料的抗压强度试验规程，分别对未经冻融循环处理的第1组试件、经5次冻融循环处理的第2组试件、经10次冻融循环处理的第3组试件、经15次冻融循环处理的第4组试件和经20次冻融循环处理的第5组试件进行抗压强度试验，分别测得其相应的抗压强度为RC1、RC2、RC3、RC4和RC5。(2)评价指标利用试验测定的数据计算强度损失系数α，通过分析试验计算值与参照值的大小来反映冻融循环下沥青混合料抗压强度的衰变情况。其中：强度损失系数α＝1-RCi/RC1(i＝2,3,4,5)强度损失评定标准强度损失系数α0～0.10.1～0.250.25～0.50.5～0.750.75～1.0评价指数54321评价等级优良中差极差2.冻融循环对沥青混合料疲劳性能影响的试验研究(1)试验方法此试验方法主要包括试件的预处理、试件的冻融循环处理和试件的性能测试三个方面。试件的预处理可参考实施案例1中的处理过程，试件换为轮碾成型长为380mm、厚为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，包括支撑系统、升降系统、冷冻箱(4)、水浴箱(13)、玻璃外罩(2)，底座(1)用来支撑整个机构装置。

【技术特征摘要】
1.一种沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，包括支撑系统、升降系统、冷冻箱(4)、水浴箱(13)、玻璃外罩(2)，底座(1)用来支撑整个机构装置。2.根据权利要求1所述的沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，支撑系统包括立柱(3)、横梁(5)和导轨(7)，其中，立柱(3)固定于底座(1)上端，横梁(5)固定于立柱(3)的顶端，导轨(7)固定于横梁(5)中部。3.根据权利要求1所述的沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，升降系统包括滑轮(6)、升降机(8)、钢绞线(9)、试样仓(10)、载物台(11)和控制器(12)，其中，滑轮(6)固定于两导轨(7)之间，升降机(8)固定于滑轮(6)的轮轴位置，钢绞线(9)固定于升降机(8)和试样仓(10)之间，载物台(11)固定于试样仓(10)内部，控制器(12)固定于横梁(5)的下端。4.根据权利要求1所述的沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，冷冻箱(4)包括第一外壳(4-1)、进气管(4-2)、第一回弹卡钉(4-3)、中空杯(4-4)、第一支撑平台(4-5)、出气管(4-6)、第一石棉垫片(4-7)和冷冻机(4-8)，其中，第一回弹卡钉(4-3)固定于第一外壳(4-1)的上端，冷冻机(4-8)固定于第一外壳(4-1)底部，进气管(4-2)和出气管(4-6)分别于冷冻机(4-8)的左侧和右侧连接中空杯(4-4)，第一石棉垫片(4-7)固定于冷冻机(4-8)和中空杯(4-4)之间，第一支撑平台(4-5)固定于中空杯(4-4)内部。5.根据权利要求1所述的沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，水浴箱(13)包括第二外壳(13-1)、第二回弹卡钉(13-2)、恒温水槽(13-3)、第二支撑平台(13-4)、第二石棉垫片(13-5)和加热机(13-6)，其中，第二回弹卡钉(13-2)固定于第二外壳(13-1)的上端，加热机(13-6)固定于第二外壳(13-1)底部，第二石棉垫片(13-5)固定于加热机(13-6)和恒温水槽(13-3)之间，第二支撑平台(13-4)固定于恒温水槽(13-3)内部。6.根据权利要求4所述的沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，冷冻机(4-8)包括第一电源开关(4-8-1)、第一温度调节开关(4-8-2)和第一显示屏(4-8-3)，其中，第一电源开关(4-8-1)及第一温度调节开关(4-8-2)固定于冷冻机(4-8)的右端，第一显示屏(4-8-3)固定于冷冻机(4-8)的左端。7.根据权利要求5所述的沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，加热机(13-6)包括第二电源开关(13-6-1)、第二温度调节开关(13-6-2)和第二显示屏(13-6-3)组成，其中，第二电源开关(13-6-1)及第二温度调节开关(13-6-2)固定于加热机(13-6)的右端，第二显示屏(13-6-3)固定于加热机(13-6)的左端。8.根据权利要求1所述的沥青混合料冻融循环处理装置，其特征在于，玻璃外罩(2)下端固定于底座(1)上端。9.一种评估冻融循环下沥青混合料性能影响的试验方法，其特征在于，基于权利要求1所述的沥青混合料冻融循环处理装置，包括以下步骤：取试验所需一定规格的试件15个，均分为五组，记为第1组、第2组、第3组、第4组、第5组，其中第1组作为空白样，不进行冻融循环处理。先将剩余的四组试件泡水2～3d，再将泡水后的试...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海正，吴中乾，吕定泉，张静航，王钰钦，李渊，陈旭，姚宗欢，袁浩，申建业，孙仁栋，赵增全，李欣，于磊，张玲，张中华，
申请(专利权)人：张中华，
类型：发明
国别省市：河南,41