兼有热力耦合和并行测试功能的沥青混合料-水分特征曲线测试系统技术方案

兼有热力耦合和并行测试功能的沥青混合料

【技术实现步骤摘要】
兼有热力耦合和并行测试功能的沥青混合料
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水分特征曲线测试系统


[0001]本专利技术属于沥青混合料非饱和参数测试
，具体涉及一种兼有热力耦合和平行测试功能的沥青混合料
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水分特征曲线测试系统。

技术介绍

[0002]沥青混合料
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水分特征曲线，又称沥青混合料持水特征曲线，是表示沥青路面材料的基质吸力随湿度状态变化关系的曲线。在非饱和沥青路面的水力特性、动力响应等问题的研究中，沥青混合料
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水分特征曲线都扮演着重要角色，沥青混合料
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水分特征曲线是建立非饱和路面材料水力
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力学行为控制方程的一项关键本构关系，由该曲线关系还可以推测非饱和沥青混合料的水分保持能力及运动规律、渗透系数函数、变形行为和强度特征等等。
[0003]沥青混合料
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水分特征曲线的实验研究是上述相关问题进一步深入的基础。在实验室中，测定沥青混合料
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水分特征曲线通常采用非饱和三轴试验系统，该系统基于轴平移技术原理，通过逐级施加基质吸力，使饱和试验脱湿，在各级吸力水平平衡条件下测量排水量，经过含水量反算得到基质吸力
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饱和度或基质吸力
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含水量关系曲线，借助特定模型拟合获取沥青混合料
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水分特征曲线连续函数。
[0004]目前，上述非饱和三轴试验系统仍然存在以下问题：
[0005](1)测试功能有限，不能模拟热力耦合等条件r/>[0006]沥青混合料是一种服役环境多元复杂的工程材料，在沥青路面非饱和渗流过程中，常常耦合着行车荷载、环境温度等多重因素。但受限于测试设备功能不足，尤其是缺乏温度和荷载控制模块，现有沥青混合料
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水分特征曲线的试验研究大多关注材料自身属性的影响，对荷载和温度耦合的真实工况模拟较少，无法有效反映荷载和温度耦合作用下沥青混合料
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水分特征曲线的相关特性。
[0007](2)测试效率不高，连续测试大量样本的耗时较长
[0008]对于沥青混合料
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水分特征曲线的测定实验而言，由于涉及基质吸力多梯度逐级控制和排水平衡判定的过程，单个样本的测试周期较为漫长。现有的大量非饱和三轴仪仅能支持单次、单个样本的测试，在遭遇大批量材料测试需求时，一方面会耗费大量时间，另一方面存在实验装置反复装卸和实验过程重复操作的繁琐现象，测试的效率明显不足。
[0009]因此，有必要开发一种兼有热力耦合和并行测试功能的沥青混合料
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水分特征曲线测试系统，实现荷载
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温度环境的准确模拟和多样本测试效率的有效提升。

技术实现思路

[0010]本专利技术旨针对现有沥青混合料
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水分特征曲线非饱和三轴仪不能模拟车辆荷载和环境温度耦合的实际工况，以及无法支持多样本并行实验、测试效率显著不足的技术问题，通过设计三轴加载装置、三联置样基座、温度控制系统等主要模块，开发了一种兼有热力耦
合和并行测试功能的沥青混合料
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水分特征曲线测试系统。
[0011]本专利技术兼有热力耦合和并行测试功能的沥青混合料
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水分特征曲线测试系统包括：反力架、压力室、轴向加载装置、温度控制系统、水压力控制系统和气压力控制系统，其中反力架包括反力架上端横梁、第一反力架竖向螺纹支杆、第二反力架竖向螺纹支杆和多个螺母，在升降控制系统的上表面左右两侧分别设置有第一反力架竖向螺纹支杆和第二反力架竖向螺纹支杆，反力架上端横梁横置在第一反力架竖向螺纹支杆和第二反力架竖向螺纹支杆之间并通过螺母紧固连接；
[0012]压力室包括压力室顶盖、直筒、刚性环、三联置样基座、活塞式反力轴、三个沥青混合料试样、三个高进气陶土板和三轴加载装置，直筒底端连接刚性环设置在三联置样基座上，三联置样基座的内部开有第一水压通道、第二水压通道和第三水压通道；
[0013]压力室顶盖盖设在直筒上形成圆筒形腔室，在压力室顶盖上设置有围压通道，活塞式反力轴的一端固定在反力架上端横梁的下表面，活塞式反力轴的另一端穿过压力室顶盖伸入圆筒形腔室内与三轴加载装置的连接盘相连，其中三轴加载装置由连接盘、第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴组成，第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴竖直设置在连接盘的下盘面上；
[0014]第一高进气陶土板、第二高进气陶土板和第三高进气陶土板分别内嵌在三联置样基座的顶部，三联置样基座顶部的中心处设置气压力四通管，在第一高进气陶土板上依次放置第一沥青混合料试样、第一透水石和第一试样帽，在第二高进气陶土板上依次放置第二沥青混合料试样、第二透水石和第二试样帽，在第三高进气陶土板上依次放置第三沥青混合料试样、第三透水石和第三试样帽，第一试样帽、第二试样帽和第三试样帽内部均开有气体通道，该气体通道的一端与透水石相连，气体通道的另一端与气压力四通管相连通，三轴加载装置中的第一加载轴、第二加载轴和第三加载轴分别抵在第一试样帽、第二试样帽和第三试样帽的上表面；
[0015]轴向加载装置包括升降控制系统和升降主轴，通过升降控制系统控制升降主轴升降运动，压力室的三联置样基座安装在升降主轴上；
[0016]温度控制系统包括循环水浴箱和螺旋加热铜管，螺旋加热铜管套设在三个沥青混合料试样的外部，循环水浴箱通过热流管道在螺旋加热铜管内形成循环水流；
[0017]水压力控制系统包括第一反压控制器、第二反压控制器、第三反压控制器和三个水压力传感器，第一反压控制器通过第一水压通道与第一高进气陶土板底部相连，第一水压通道上设置有第一水压力传感器，第二反压控制器通过第二水压通道与第二高进气陶土板底部相连，第二水压通道上设置有第二水压力传感器，第三反压控制器通过第三水压通道与第三高进气陶土板底部相连，第三水压通道上设置有第三水压力传感器；
[0018]气压力控制系统包括气压泵、气压控制器和水气分离室，气压泵通过耐高压管道与气压控制器相连，气压控制器输出孔隙气压经水气分离室与压力四通管相连通，气压控制器输出围压通过围压管道与压力室顶盖上的围压通道相连通。
[0019]与现有技术相比，本专利技术兼有热力耦合和并行测试功能的沥青混合料
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水分特征曲线测试系统包括以下有益效果：
[0020](1)本专利技术设计了热力耦合模块，温度和荷载条件能单独设置并形成任意组合，可实现温度控制非饱和三轴试验、应力控制非饱和三轴试验和热力耦合非饱和三轴试验，有
效解决了现有沥青混合料
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水分特征曲线非饱和三轴仪无法模拟测试车辆荷载和环境温度及其耦合情况的问题。其中，温度控制模块采用循环热流、螺旋铜管、保温隔热筒和温度传感器反馈调节等方式联合控温，有效保证温度控制效率和精度，温度控制模块还能够与测试系统主体分离，螺旋铜管及循环水浴箱的组装和拆卸方便，当不需要温控时可拆除；荷载控制模块设计了三轴加载装置，能够本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.兼有热力耦合和并行测试功能的沥青混合料
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水分特征曲线测试系统，其特征在于该沥青混合料
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水分特征曲线测试系统包括：反力架、压力室、轴向加载装置、温度控制系统、水压力控制系统和气压力控制系统，其中反力架包括反力架上端横梁(1)、第一反力架竖向螺纹支杆(2)、第二反力架竖向螺纹支杆(3)和多个螺母，在升降控制系统(40)的上表面左右两侧分别设置有第一反力架竖向螺纹支杆(2)和第二反力架竖向螺纹支杆(3)，反力架上端横梁(1)横置在第一反力架竖向螺纹支杆(2)和第二反力架竖向螺纹支杆(3)之间并通过螺母紧固连接；压力室包括压力室顶盖(8)、直筒(18)、刚性环(58)、三联置样基座(27)、活塞式反力轴(11)、三个沥青混合料试样、三个高进气陶土板和三轴加载装置，直筒(18)底端连接刚性环(58)设置在三联置样基座(27)上，三联置样基座(27)的内部开有第一水压通道(20)、第二水压通道(21)和第三水压通道(22)；压力室顶盖(8)盖设在直筒(18)上形成圆筒形腔室，在压力室顶盖(8)上设置有围压通道(9)，活塞式反力轴(11)的一端固定在反力架上端横梁(1)的下表面，活塞式反力轴(11)的另一端穿过压力室顶盖(8)伸入圆筒形腔室内与三轴加载装置的连接盘(14)相连，其中三轴加载装置由连接盘(14)、第一加载轴(15)、第二加载轴(16)和第三加载轴(17)组成，第一加载轴(15)、第二加载轴(16)和第三加载轴(17)竖直设置在连接盘(14)的下盘面上；第一高进气陶土板(28)、第二高进气陶土板(29)和第三高进气陶土板(30)分别内嵌在三联置样基座(27)的顶部，三联置样基座(27)顶部的中心处设置气压力四通管(26)，在第一高进气陶土板(28)上依次放置第一沥青混合料试样(31)、第一透水石(34)和第一试样帽(37)，在第二高进气陶土板(29)上依次放置第二沥青混合料试样(32)、第二透水石(35)和第二试样帽(38)，在第三高进气陶土板(30)上依次放置第三沥青混合料试样(33)、第三透水石(36)和第三试样帽(39)，第一试样帽(37)、第二试样帽(38)和第三试样帽(39)内部均开有气体通道，该气体通道的一端与透水石相连，气体通道的另一端与气压力四通管(26)相连通，三轴加载装置中的第一加载轴(15)、第二加载轴(16)和第三加载轴(17)分别抵在第一试样帽(37)、第二试样帽(38)和第三试样帽(39)的上表面；轴向加载装置包括升降控制系统(40)和升降主轴(41)，通过升降控制系统(40)控制升降主轴(41)升降运动，压力室的三联置样基座(27)安装在升降主轴(41)上；温度控制系统包括循环水浴箱(42)和螺旋加热铜管(43)，螺旋加热铜管(43)套设在三个沥青混合料试样的外部，循环水浴箱(42)通过热流管道在螺旋加热铜管(43)内形成循环水流；水压力控制系统包括第一反压控制器(45)、第二反压控制器(46)、第三反压控制器(47)和三个水压力传感器，第一反压控制器(45)通过第...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐慧宁，卞新兴，冀卫东，李恒祯，韦赟豪，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：