一种沥青粘聚力测定方法技术

本发明专利技术公开了一种沥青粘聚力测定方法，该方法包括：一、将改进后的应变控制式直剪仪中的上盒和下盒固定组装成剪力盒，涂上沥青隔离剂；二、将沥青加热后倒入涂有沥青隔离剂的剪力盒中冷却后保温；三、将经保温后的装有沥青的剪力盒水平滚动并对测力百分表调零；四、拔去剪力盒的固定插销，开动秒表同时匀速转动手轮并观察记录沥青最大剪切变形读数；五、计算沥青剪切破坏时的剪应力值即沥青粘聚力。本发明专利技术对应变控制式直剪仪的剪力盒进行改进，得到纵剖面为工字型的沥青样品，减少了沥青样品的内应力和受力面积，避免了沥青破坏面受竖向正应力作用破坏，减小了粘聚力测定过程中的水平力，降低了测定难度，提高了测定结果的精确性与准确性。

A Method for Determining Bitumen Cohesion

The invention discloses a method for measuring asphalt cohesion, which includes: 1. fixing and assembling the upper and lower boxes of the improved strain-controlled direct shear apparatus into shear boxes and coating with asphalt isolator; 2. pouring asphalt into shear boxes coated with asphalt isolator for cooling and heat preservation; 3. rolling the shear boxes with asphalt after heat preservation horizontally and measuring 100 forces. Fourth, pull out the fixed bolt of shear box, start the stopwatch and rotate the handwheel at the same time, observe and record the maximum shear deformation readings of asphalt; fifth, calculate the shear stress value of asphalt shear failure, that is, asphalt cohesion. The invention improves the shear box of the strain-controlled direct shear apparatus, obtains asphalt samples with I-shaped longitudinal section, reduces the internal stress and stress area of the asphalt samples, avoids the damage of the asphalt failure surface under the action of vertical normal stress, reduces the horizontal force in the determination of cohesion, reduces the difficulty of determination, and improves the accuracy and accuracy of the determination results.

【技术实现步骤摘要】
一种沥青粘聚力测定方法
本专利技术属于公路工程沥青性能测试
，具体涉及一种沥青粘聚力测定方法。
技术介绍
粘聚力，又叫内聚力，是指同种物质内部相邻各部分之间的相互吸引力，这种相互吸引力是同种物质分子之间存在分子力的表现，因此，也可以认为粘聚力就是物质在破坏面没有任何正应力作用下的抗剪强度。粘聚力能使物质聚集成液体或固体，特别是在与固体接触的液体附着层中，由于粘聚力与附着力相对大小的不同，致使液体浸润固体或不浸润固体。在沥青混合料中，沥青与集料粘结效果即是此原理，所以，沥青混合料的强度不仅与沥青结合料的粘聚力和矿料颗粒的内摩阻力有关，也与沥青与集料的附着力有关。不过，其中起主要作用的仍然是沥青结合料粘聚力以及矿料颗粒内摩阻力的大小。然而，到目前为止，仍没有较好的方法去直接测试沥青结合料的粘聚力。根据土力学中土壤粘聚力的测定方法，在有效应力情况下，将总抗剪强度扣除摩擦强度，即可得到粘聚力。不过由于大多数强度包线都不是线性的，而通过外延直线段找其截距确定粘聚力又不精确，因此在很多情况下，在很低围压甚至无围压(无正应力)下的剪切试验也都很难准确地确定粘聚力。鉴于此，本专利技术希望从粘聚力的概念出发，寻找一种简便易行且结果准确可靠的通过沥青破坏面在不受竖向正应力作用下的剪切试验来测定其粘聚力的方法。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供了一种沥青粘聚力测定方法。该方法基于沥青的材料特性对应变控制式直剪仪的剪力盒进行改进，得到纵剖面为工字型的沥青样品，从而减少了沥青样品的内应力和样品受力面积，避免了沥青破坏面受竖向正应力作用剪切破坏，减小了粘聚力测定过程中的水平力，从而降低了测定难度，提高了测定结果的精确性与准确性。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将改进后的应变控制式直剪仪中的上盒4和下盒2对准配合组装成剪力盒，然后在剪力盒的内壁和底面上涂上沥青隔离剂；所述上盒中设置有由大径圆孔和小径圆孔贯通组成且纵剖面为倒凸字形的圆孔，所述下盒中设置有由大径圆孔和小径圆孔组成且纵剖面为凸字形的盲孔，且上盒中大径圆孔与下盒中大径圆孔的内径相同，上盒中小径圆孔与下盒中小径圆孔的内径相同；步骤二、将沥青加热至140℃～160℃后倒入步骤一中涂有沥青隔离剂的剪力盒中至刻度线处，然后置于20℃～25℃下冷却1.5h以上，然后在60℃的条件下保温1.5h～2.0h；步骤三、转动手轮带动推动座推动下盒，从而带动步骤二中经保温后的装有沥青的剪力盒沿水平方向滚动，直至上盒上的钢珠接触测力计，然后调整测力计上的测力百分表的读数归零；步骤四、拔去剪力盒的固定插销，开动秒表，同时匀速转动手轮并观察测力百分表的指针，当测力百分表的指针不再前进且出现后退时，则样品已经剪切破坏，记录测力百分表的读数作为沥青最大剪切变形读数，当测力百分表的指针随手轮的转动而持续前进时，规定手轮转动100周时的测力百分表的读数为沥青最大剪切变形读数；所述测力百分表的读数精确至0.01mm；步骤五、将手轮倒转回原位后将剪力盒取下并取出沥青，清洗剪力盒后放回原位，然后根据步骤四中得到的沥青最大剪切变形读数，计算沥青剪切破坏时的剪应力值即沥青粘聚力τ＝Cd·Rm，其中τ为沥青粘聚力，单位为kPa，Cd为测力计校正系数，单位为kPa/0.01mm，Rm为沥青最大剪切变形读数，单位为0.01mm。步骤五中所述测力计校正系数Cd为常数，具体数值由应变控制式直剪仪中的剪力环决定。本专利技术利用应变控制式直剪仪测定沥青的粘聚力，通过施加水平力对沥青样品进行剪切破坏以求得沥青剪切破坏时的剪应力值即沥青粘聚力，沥青粘聚力测定过程中沥青样品在相反水平力的作用下进行剪切破坏，沥青破坏面不受竖向正应力作用。本专利技术基于沥青的材料特性对应变控制式直剪仪的剪力盒进行改进，将原来由圆孔组成的上盒改进为由大径圆孔和小径圆孔贯通组成且纵剖面为倒凸字形的圆孔的结构，将原来由圆孔组成的下盒改进为由大径圆孔和小径圆孔贯通组成且纵剖面为凸字形的盲孔结构，且上盒中大径圆孔与下盒中大径圆孔的内径相同，上盒中小径圆孔与下盒中小径圆孔的内径相同，得到盒体空腔纵剖面为工字型结构的剪力盒，即得到纵剖面为工字型的沥青样品，减少了沥青样品的内应力和样品受力面积，减小了粘聚力测定过程中的水平力，从而降低了测定难度，提高了测定结果的精确性与准确性，同时减少了粘聚力测定的水平力加载过程中，沥青样品因粘度过大而整体从圆孔内脱落的风险。另外，由于应变控制式直剪仪中没有温度控制装置，因此沥青样品保温过程应在应变控制式直剪仪旁边进行，以保证沥青样品从保温设备中取出后可立即进行剪切试验，从而减少沥青样品的温差对测定过程的影响，进一步提高测定方法的精确性。上述的一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，步骤一中所述上盒中大圆孔与下盒中大圆孔的内径均为40mm，上盒中大圆孔的高度为15mm且大圆孔中底面至刻度线的高度为10mm，下盒中大圆孔的高度为10mm，所述上盒中小圆孔与下盒中小圆孔的内径均为20mm，高度均为10mm。上述上盒与下盒的结构尺寸，确保了沥青样品的纵剖面为工字型结构，且上盒与下盒中沥青样品的结构尺寸完全一致，进一步减少了沥青样品的内应力，提高了测定结果的准确性；另外，上述结构尺寸的上盒与下盒组成的剪力盒，可适用于多数的应变控制式直剪仪，扩大了本专利技术方法的设备使用范围。上述的一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，步骤二中所述沥青为基质沥青或改性沥青。本专利技术的测定方法适用于常用的基质沥青或改性沥青，应用范围广，实用价值高。上述的一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，步骤二中所述保温采用水浴保温或烘箱保温。上述保温方式可精确控温，控制方便，且均较为常见，进一步降低了本专利技术方法的实行难度。上述的一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，步骤二中所述沥青加热后要缓缓倒入涂有隔离剂的剪力盒内，并确保加热后的沥青完全填满剪力盒中下盒的大圆孔。上述操作避免了气体夹杂进入加热后的沥青中在下盒的大圆孔中形成空腔，导致测定过程中下盒内沥青样品受到的约束力变小从而产生脱落现象。上述的一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，步骤三中所述测力百分表的量程为10mm，分度值为0.01mm。上述规格的测力百分表较为常见，且量程和分度值均满足了测定过程的要求，进一步提高本专利技术方法的容易实现程度。上述的一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，步骤四中所述手轮的转动速度为10s/周。该转动速度既方便控制，又确保了测定结果的稳定可靠。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术基于沥青的材料特性对应变控制式直剪仪的剪力盒进行改进，得到盒体空腔纵剖面为工字型结构的剪力盒，即得到纵剖面为工字型的沥青样品，从而减少了沥青样品的内应力和受力面积，避免了沥青破坏面受竖向正应力作用剪切破坏，减小了粘聚力测定过程中的水平力，从而降低了测定难度，提高了测定结果的精确性与准确性，同时减少了粘聚力测定的水平力加载过程中，沥青样品因粘度过大而整体从圆孔内脱落的风险。2、本专利技术通过对现有技术中的应变控制式直剪仪的剪力盒的结构进行改进，从而实现对沥青粘聚力的直接测定，弥补了现有试验方法在沥青粘聚力测定方面的不足，不本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将改进后的应变控制式直剪仪中的上盒(4)和下盒(2)对准配合组装成剪力盒，然后在剪力盒的内壁和底面上涂上沥青隔离剂；所述上盒(4)中设置有由大径圆孔和小径圆孔贯通组成且纵剖面为倒凸字形的圆孔，所述下盒(2)中设置有由大径圆孔和小径圆孔组成且纵剖面为凸字形的盲孔，且上盒(4)中大径圆孔与下盒(2)中大径圆孔的内径相同，上盒(4)中小径圆孔与下盒(2)中小径圆孔的内径相同；步骤二、将沥青加热至140℃～160℃后倒入步骤一中涂有沥青隔离剂的剪力盒中至刻度线处，然后置于20℃～25℃下冷却1.5h以上，然后在60℃的条件下保温1.5h～2.0h；步骤三、转动手轮(8)带动推动座(1)推动下盒(2)，从而带动步骤二中经保温后的装有沥青的剪力盒沿水平方向滚动，直至上盒(4)上的钢珠接触测力计(5)，然后调整测力计(5)上的测力百分表(6)的读数归零；步骤四、拔去剪力盒的固定插销，开动秒表，同时匀速转动手轮(8)并观察测力百分表(6)的指针，当测力百分表(6)的指针不再前进且出现后退时，则样品已经剪切破坏，记录测力百分表(6)的读数作为沥青最大剪切变形读数，当测力百分表(6)的指针随手轮(8)的转动而持续前进时，规定手轮(8)转动100周时的测力百分表(6)的读数为沥青最大剪切变形读数；所述测力百分表(6)的读数精确至0.01mm；步骤五、将手轮(8)倒转回原位后将剪力盒取下并取出沥青，清洗剪力盒后放回原位，然后根据步骤四中得到的沥青最大剪切变形读数，计算沥青剪切破坏时的剪应力值即沥青粘聚力τ＝Cd·Rm，其中τ为沥青粘聚力，单位为kPa，Cd为测力计校正系数，单位为kPa/0.01mm，Rm为沥青最大剪切变形读数，单位为0.01mm。...

【技术特征摘要】
1.一种沥青粘聚力测定方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一、将改进后的应变控制式直剪仪中的上盒(4)和下盒(2)对准配合组装成剪力盒，然后在剪力盒的内壁和底面上涂上沥青隔离剂；所述上盒(4)中设置有由大径圆孔和小径圆孔贯通组成且纵剖面为倒凸字形的圆孔，所述下盒(2)中设置有由大径圆孔和小径圆孔组成且纵剖面为凸字形的盲孔，且上盒(4)中大径圆孔与下盒(2)中大径圆孔的内径相同，上盒(4)中小径圆孔与下盒(2)中小径圆孔的内径相同；步骤二、将沥青加热至140℃～160℃后倒入步骤一中涂有沥青隔离剂的剪力盒中至刻度线处，然后置于20℃～25℃下冷却1.5h以上，然后在60℃的条件下保温1.5h～2.0h；步骤三、转动手轮(8)带动推动座(1)推动下盒(2)，从而带动步骤二中经保温后的装有沥青的剪力盒沿水平方向滚动，直至上盒(4)上的钢珠接触测力计(5)，然后调整测力计(5)上的测力百分表(6)的读数归零；步骤四、拔去剪力盒的固定插销，开动秒表，同时匀速转动手轮(8)并观察测力百分表(6)的指针，当测力百分表(6)的指针不再前进且出现后退时，则样品已经剪切破坏，记录测力百分表(6)的读数作为沥青最大剪切变形读数，当测力百分表(6)的指针随手轮(8)的转动而持续前进时，规定手轮(8)转动100周时的测力百分表(6)的读数为沥青最大剪切变形读数；所述测力百分表(6)的读数精确至0.01mm；步骤五、将手轮(8...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春，张喜艳，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61