获取大空隙沥青混合料空隙结构的装置及方法

摘要

本发明涉及一种获取大空隙沥青混合料空隙结构的装置及方法，属于沥青混合料内部结构的获取与评价领域。装置包括圆筒、顶盖、中空底盘和底座；所述顶盖的下部开设有一凹槽，所述圆筒的顶部螺纹连接所述凹槽；所述圆筒的底部卡合连接所述底座；所述中空底盘为倒“T”型，所述中空底盘由轴心向外方向开设有一通孔；所述顶盖由轴心向外方向开设有一圆孔，所述通孔与所述圆孔同轴设置；所述中空底盘设置在所述顶盖上，所述中空底盘的底部直径大于所述圆孔的直径；相对于现有技术而言，通过本发明的装置及方法洗去大空隙沥青混合料，精确的得到硅胶混合物固化后的大空隙沥青混合料空隙结构，避免了使用CT扫描空隙带来的误差。

说明书

技术领域

本发明涉及一种获取大空隙沥青混合料空隙结构的装置及方法，属于沥青混合料内部结构的获取与评价领域。

背景技术

因采用大空隙沥青混合料作为路面表层材料，排水性沥青路面具有优越的抗滑、防水雾、防水溅、防眩光和降噪等性能。工程实践表明，排水性路面能够具备上述优良性能，主要依赖于大空隙沥青混合料中大量连通空隙的存在。因此，在大空隙沥青混合料设计过程中，测试和评价其内部的空隙结构十分关键。

但目前围绕着大空隙沥青混合料空隙结构测试与评价却存在着许多问题，主要表现为：

（1）现行的《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）只是要求大空隙沥青混合料的整体空隙率应满足18%~25%，而对于整体空隙率中连通空隙的大小或者空隙结构的形态没有明确要求，而连通的空隙才是大空隙沥青混合料优良排水、降噪等性能的保障。

（2）雨水在排水性沥青路面的流动过程是：雨水先沿大空隙混合料中竖向连通空隙进入混合料内部，再在路面横坡的作用下，沿着横向连通空隙排出混合料。这一流动过程说明了大空隙沥青混合料的渗透性能，不仅取决于连通空隙的大小，更受到连通空隙方向性的影响。但是，目前研究只是认识到连通空隙对于大空隙沥青混合料的重要性，而关于连通空隙的方向性却没有系统研究。

（3）尽管X-ray CT断层扫描技术近年来开始应用于测量沥青混合料内部空间结构，且结合建模技术可以获得混合料粗略的空隙结构，但由于扫描设备不够普及、扫描工作量大、建模复杂等，导致断层扫面技术在获得大空隙沥青混合料空隙结构方面没有发挥很大作用。

综上所述，尽管大空隙沥青混合料的空隙结构对排水性沥青路面路用性能的影响巨大，但目前还没有一种快速简单获得大空隙沥青混合料空隙结构的装置及方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种获取大空隙沥青混合料空隙结构的装置及方法，它能够制备更精确的大空隙沥青混合料空隙结构，清楚直观地得到空隙分布、空隙结构、空隙尺寸和空隙数量，能够使本领域技术人员更直观的得到沥青混合料空隙结构。

为解决上述技术问题，本发明提供以下方案：获取大空隙沥青混合料空隙结构的装置，其特征是，包括圆筒、顶盖、中空底盘和底座；所述顶盖的下部开设有一凹槽，所述圆筒的顶部螺纹连接所述凹槽；

所述圆筒的底部卡合连接所述底座；

所述中空底盘为倒“T”型，所述中空底盘由轴心向外方向开设有一通孔；

所述顶盖由轴心向外方向开设有一圆孔，所述通孔与所述圆孔同轴设置；所述中空底盘的底部设置在所述顶盖上，所述中空底盘的底部直径大于所述圆孔的直径；

优先的，所述底座包括底座上部和底座下部，所述底座上部的直径等于所述圆筒的内直径，所述底座下部的直径大于所述圆筒的外直径；所述通孔的直径等于所述圆孔的直径。

优先的，所述圆筒内直径为101mm，所述圆筒外直径为111mm，所述圆筒的高度为87mm，所述底座上部的高度为2mm。

优先的，所述中空底盘的底部通过AB胶固定连接在所述顶盖上。

基于获取大空隙沥青混合料空隙结构的装置制备大空隙沥青混合料空隙结构的方法，具体步骤如下：

步骤1：将圆筒卡合底座放置平稳，将定量的级配、沥青拌制成大空隙沥青混合料，然后将大空隙沥青混合料倒入圆筒中，制作成型大空隙沥青混合料的马歇尔试件；

步骤2： 将200g硅胶按一定方法调配后倒入圆筒中马歇尔试件的顶部，然后将顶盖拧紧在圆筒上；将小型空压机密封连接在中空底盘的通孔上，小型空压机工作增加圆筒内压力，将硅胶压入马歇尔试件的空隙内；当有硅胶从圆筒与底座的卡合连接处冒出时，停止运行小型加压机；

步骤3：等待三个小时即硅胶固化后，将顶盖和底座脱离圆筒，将马歇尔试件从圆筒中脱出；将大空隙沥青混合料的马歇尔试件完全放入三氯乙烯中浸泡；十二个小时后拿出，此时沥青已被溶解脱落，由硅胶制成的空隙结构显现出来。

优先的，步骤1中级配包括：1号料452.7克，二号料305.1克，三号料18克，四号料69.3克，矿粉26.1克；所述一号料的粒径为9.5～19mm，所述二号料的粒径为4.75～9.5mm，所述三号料的粒径为2.36～4.75mm，所述四号料的粒径为0～2.36mm。

优先的，所述一号料、二号料、三号料和四号料均为集料。

优先的，其特征是，步骤1中沥青为基质沥青，用量为28.8克。

优先的，步骤2中所述的200g硅胶按一定方法调配为：向200g硅胶内加入10-16mm的硅油进行稀释，再加入5g的固化剂并不断搅拌，使硅胶混合物固化。

优先的，步骤2中每100g硅胶配置5-8毫升的硅油；硅胶与固化剂的比例为40：1。

本发明所达到的有益效果：

相对于现有技术而言，通过本发明的装置及方法洗去大空隙沥青混合料得到硅胶混合物固化后的大空隙沥青混合料空隙结构，能准确的得到空隙分布、空隙结构、空隙尺寸和空隙数量等空隙特征，从而研究不同比例的沥青混合料的性能差异，避免了使用CT扫描空隙带来的误差，对大空隙沥青混合料的大小和方向性的研究起到了显著的推动作用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明底座的俯视图。

附图标记，1-圆筒；2-顶盖；3-中空底盘；4-螺纹；5-底座； 7-通孔；8-底座上部；9-底座下部。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

获取大空隙沥青混合料空隙结构的装置，如图1所示，包括圆筒1、顶盖2、中空底盘3和底座5；顶盖2的下部开设有一圆柱体的凹槽，圆筒1的顶部螺纹4连接凹槽的内部，螺纹4宽度为1cm；圆筒1的底部卡合连接底座5；

顶盖2的外直径为121mm，顶部厚度为3mm，侧壁厚度为5mm，侧壁高度为13mm；

中空底盘3为倒“T”型，中空底盘3由轴心向外方向开设有一通孔7；

如图2所示，顶盖2由轴心向外方向开设有一圆孔，通孔7与圆孔同轴设置；中空底盘3的底部设置在顶盖2上，中空底盘3的底部直径大于圆孔的直径；中空底盘3的底部直径为40mm。

进一步的，如图3所示，底座5包括底座5上部和底座5下部，底座5上部的直径等于圆筒1的内直径为101mm，高2mm；底座5下部的直径大于圆筒1的外直径，底座5下部的直径为121mm，高度5mm；通孔7的直径等于圆孔的直径为6mm。

进一步的，圆筒1内直径为101mm，圆筒1外直径为111mm，圆筒1的高度为87mm，底座5上部的高度为2mm。

进一步的，中空底盘3的底部通过AB胶固定连接在顶盖2上。

基于获取大空隙沥青混合料空隙结构的装置制备大空隙沥青混合料空隙结构的方法，具体步骤如下：

步骤1：将圆筒1卡合底座5放置平稳，将定量的级配、沥青拌制成大空隙沥青混合料，然后将大空隙沥青混合料倒入圆筒1中，制作成型大空隙沥青混合料的马歇尔试件；

步骤2： 将200g硅胶按一定方法调配后倒入圆筒1中马歇尔试件的顶部，然后将顶盖2拧紧在圆筒1上；将小型空压机密封连接在中空底盘3的通孔7上，小型空压机工作增加圆筒1内压力，将硅胶压入马歇尔试件的空隙内；当有硅胶从圆筒1与底座5的卡合连接处冒出时，停止运行小型加压机；

步骤3：等待三个小时即硅胶固化后，将顶盖2和底座5脱离圆筒1，将马歇尔试件从圆筒1中脱出；将大空隙沥青混合料的马歇尔试件完全放入三氯乙烯中浸泡；十二个小时后拿出，此时沥青已被溶解脱落，由硅胶制成的空隙结构显现出来。

进一步的，步骤1中级配包括：1号料452.7克，二号料305.1克，三号料18克，四号料69.3克，矿粉26.1克；一号料、二号料、三号料和四号料均为集料；

一号料的粒径为9.5～19mm，二号料的粒径为4.75～9.5mm，三号料的粒径为2.36～4.75mm，四号料的粒径为0～2.36mm。一号料、二号料、三号料、四号料的粒径是规范规定的，用不同粒径料的用量是为了控制其空隙率的大小。

进一步的，其特征是，步骤1中沥青为基质沥青，用量为28.8克。

进一步的，步骤2中的200g硅胶按一定方法调配为：向200g硅胶内加入10-16mm的硅油进行稀释，再加入5g的固化剂并不断搅拌，使硅胶混合物固化。加入一定的硅油是为了对硅胶进行稀释，增加其流动性，使其能够更好的进入大空隙沥青混合料的空隙中；加入固化剂的作用是：为了能够使硅胶混合物固化，形成强度，以得到孔隙结构。

进一步的，步骤2中每100g硅胶配置5-8毫升的硅油；硅胶与固化剂的比例为40：1。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。