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专利名称：一种改进的动态剪切流变仪夹具的制作方法
技术领域：
本实用新型属于浙青性能测试设备，涉及一种测量真实矿料界面的浙青混合料流变性能仪器的改进，特别是一种改进的动态剪切流变仪夹具，使用该改进的动态剪切流变仪(DSR)夹具，在测试过程中还可同时模拟浙青薄膜在矿料表面的老化状况，通过测试浙青流变性能从而用来确定浙青抵抗车辙和疲劳等的能力。
背景技术：
浙青混合料是由不同粒径的矿质集料、矿粉、浙青所构成的复合材料。虽然浙青混合料中浙青的质量百分数仅占3% 6%左右，但其对浙青混合料的性能有着重要影响。浙青属典型的热流变性材料，测试浙青结合料的流变性能可以较好的表征浙青混合料的抵抗车辙和疲劳能力，因而准确确定浙青结合料的流变性能对浙青混合料的性能设计与浙青路面的设计寿命具有重要意义。路面上的行车荷载通常是连续不断的反复荷载，当面层内任一点上方有车辆通过时，经历的是一个从受压变成受拉，又变成受压的循环过程。研究浙青混合料的力学响应，应该采用动态加载模式，分析其在动载作用下的变形特性，也即浙青材料的动态粘弹特性。动态剪切流变仪(DSR)是美国SHRP计划于1993年向全世界推广的用来试浙青流变性能的仪器，在国内也受到很大的推崇。虽然动态剪切流变仪(DSR)可以在较宽的温度、频率范围内对浙青的流变性进行测试，为研究人员提供比传统指标试验更全面的浙青流变性能数据，该动态剪切流变仪(DSR)的夹具结构参见图1所示，包括一对不锈钢测片2，测量时在不锈钢测片2这间放置被测浙青层3，不锈钢测片2放置在原机器底座及加热系统1上，其所测的只是Imm或2mm厚的浙青胶结料标准试样在不锈钢夹具间的流变性能。在浙青混凝土中，与浙青胶结料紧密接触的集料矿物表面能不同程度地吸收、吸附浙青成分，浙青薄膜在矿料表面的流变性必将与其在标准不锈钢表面的流变性存在很大不同。现有的浙青结合料流变性能测试方法不是基于表征浙青与矿质集料表面的真实接触状况，从而不能准确表征浙青结合料的真实流变行为特征，现有的浙青混合料性能评价手段不能准确模拟浙青混合料的真实受力状况，从而导致浙青混合料的性能无法通过室内实验进行准确评价，浙青路面的设计寿命与实际使用状况也存在较大的差异。
发明内容针对原动态剪切流变仪(DSR)只能测试浙青胶结料标准试样在不锈钢夹具间的流变性能，不能准确的表示浙青混凝土中浙青胶结料在集料矿物中的流变性能的状况，本实用新型的目的在于，提供一种改进的动态剪切流变仪夹具，从而可以用矿料测试片替代不锈钢测试片，更准确的测定浙青结合料在实际应用中的流变性能。为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案予以实现一种改进动态剪切流变仪的夹具，其特征在于，包括上夹具和下夹具，上夹具和下夹具周边有螺钉，其中，上夹具用于固定上测试片，下夹具用于固定下测试片；上测试片和下测试片之间用于放置被测浙青层，被测浙青层位于下测试片的表面，下测试片的外侧还粘贴有防止被测浙青层流出下测试片的金属环。采用上述改进的动态剪切流变仪的夹具进行浙青结合料的流变性能测试的方法， 其特征在于，按以下步骤进行1)用上夹具和下夹具周边的螺钉分别固定上测试片和下测试片，将被测浙青层放置在上夹具和下夹具之间；并且使被测浙青层位于金属环内；2)将下夹具置于动态剪切流变仪的底座及加热系统上方，在上夹具上面安装预热板；3)按照SHARP规定调节好动态剪切流变仪的转速、振幅和温控系统进行试验；4)上测试片和下测试片间距归零并抬升上夹具后，取下上夹具和上测试片，用此环境温控系统直接对被测浙青层进行加热，以模拟浙青的老化行为。本实用新型改进的动态剪切流变仪的夹具，可以在夹具上用螺钉对任何矿质材料制成的测试片进行固定，这也就使基于真实矿料表面的浙青结合料的流变性能测试成为可能。另外，在上下测试片间距归零并抬升上夹具后，用加热系统直接对覆盖有浙青薄膜的被测浙青层片进行加热老化模拟(为保持空气供应，加热时上测试片将不与浙青试样相接触)。

图1是原动态剪切流变仪(DSR)的标准试验夹具示意图；图2是经改进的动态剪切流变仪(DSR)试验夹具示意图；图3是动态剪切流变仪(DSR)标准试验夹具及旋转方向；图4是剪应力、应变及相位差示意图。图中的标号分别表示1、原机器底座及加热系统，2、不锈钢测片，3、被测浙青层； 4、下夹具，5、上夹具，6、螺钉，7、预热板，8、金属环，9、上测试片，10、下测试片。
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图2，本实施例给出一种改进的动态剪切流变仪的夹具，包括上夹具5和下夹具4，上夹具5和下夹具4周边有螺钉6，其中，上夹具5用于固定上测试片10，下夹具4用于固定下测试片9 ；上测试片10和下测试片9之间用于放置被测浙青层3，被测浙青层3位于下测试片9的表面，下测试片9的外侧还粘贴有防止被测浙青层3流出下测试片9的金属环8。本实施例中，上夹具5和下夹具4的形状相同而直径不同。因此上测试片10和下测试片9形状相同而也直径不同。上述的上测试片10和下测试片9可由任何矿质材料制成，因此改造的动态剪切仪可以在夹具上用螺钉对任何矿质材料制成的测试片进行固定，这也就使基于真实矿料表面的浙青结合料的流变性能测试成为可能。采用上述改进的动态剪切流变仪的夹具进行浙青结合料的流变性能测试的方法， 按以下步骤进行1)用上夹具5和下夹具4周边的螺钉6分别固定上测试片10和下测试片9，将被测浙青层3放置在上夹具5和下夹具4之间；并且使被测浙青层3位于金属环8内；2)将下夹具4置于动态剪切流变仪的底座及加热系统1上方，在上夹具5上面安装预热板7 ；3)按照SHARP规定调节好动态剪切流变仪的转速、振幅和温控系统进行试验；4)上测试片10和下测试片9间距归零并抬升上夹具5后，取下上夹具5和上测试片10，用此环境温控系统直接对被测浙青层3进行加热，以模拟浙青的老化行为(在加热过程中保持热空气的供应，同时上测试片将不与浙青试样接触)。本实施例所采用的DSR机器型号为Bohlin CV0R-150，其温控范围为_20°C至 180 "C。转速和振幅在0. 0628rad/s 150rad/s的转速范围内根据不同的混合料可以自行调节，对于不同混合料也可以自行调节振幅以适应试验要求，或者根据SHARP规定的已调节好的转速和振幅进行试验。温度控制温控范围为3°C 88°C，根据所测浙青混合料的不同可以调节到不同的温度进行试验。在试验温度下或在期望的试验温度范围中值，通过手动旋转试验板来建立零间隙水平，旋转可转动板(图幻，减少间隙直至转动板接触固定板，或对具有常规力传感器的流变仪，减少间隙直至两板的确接触，在大致零法向力处确定为零间隙。预热板7是为了促进浙青混合料与板的黏结。为了使浙青胶结料和试验板获得足够的黏结，试验板必须预热。 预热对进行试验来说特别重要，当直接浇注时，当预热板7 —接触到浙青混合料，浙青混合料热量改善了黏结，适当黏结的预热温度取决于浙青混合料的等级和性质以及试验的温度 (预热板7的厚度为8mm或25mm)，对于某些较稠的浙青混合料，预热到46°C可能还不足以保证浙青胶结料和试验板的适当黏结。当进行温度扫描时，从试验温度的中点开始增加或降低试验温度，以达到希望的试验温度范围。将温度控制器设定到所需试验温度。显示的温度达到希望的温度，使温度保持在所需温度的士0. 1°C处，至少IOmin后才能开始进行试验矿料测试片(被测浙青层幻的加工方法矿料测试片加工程序为首先按照设计测试片的直径(上测试片25mm，下测试片35mm)对篮球大小的矿料进行取芯，而后对岩芯进行切割成片，由于现有设备只能切割最薄为7mm左右的矿料片并且很难保证上下面平行， 将对切割所得测试片进行磨光处理，使其厚度达到4mm且上下面平行。为了保证测试片与浙青接触面质地与现场矿料表面的一致，将对矿料片测试面再次进行砂皮打磨，使其粗糙度与现场矿料面平均粗糙度相仿，表面粗糙度激光测试仪将被用来对测试面与矿料面粗糙度进行比对。这样既保证了 DSR测试的精确性，又保证了测试片矿料面的质地天然性。模拟老化试验可先使浙青混合料在外部条件下达到老化状态，然后再移动到 DSR实验仪器上进行测试。
权利要求1.一种改进的动态剪切流变仪的夹具，其特征在于，包括上夹具( 和下夹具，上夹具( 和下夹具(4)周边有螺钉(6)，其中，上夹具( 用于固定上测试片(10)，下夹具 (4)用于固定下测试片(9)；上测试片(10)和下测试片(9)之间用于放置被测浙青层(3)，被测浙青层C3)位于下测试片(9)的表面，下测试片(9)的外侧还粘贴有防止被测浙青层( 流出下测试片(9) 的金属环⑶。
2.如权利要求1所述的改进的动态剪切流变仪的夹具，其特征在于，所述的上测试片 (10)和下测试片(9)由任何矿质材料制成。
3.如权利要求1所述的改进的动态剪切流变仪的夹具，其特征在于，所述的上夹具(5) 和下夹具的形状相同而直径不同。
4.如权利要求1所述的改进的动态剪切流变仪的夹具，其特征在于，所述的上测试片 (10)和下测试片(9)形状相同而直径不同。
专利摘要本实用新型公开了一种改进的动态剪切流变仪夹具，包括上夹具和下夹具，上夹具和下夹具周边有螺钉，其中，上夹具用于固定上测试片，下夹具用于固定下测试片；上测试片和下测试片之间用于放置被测沥青层，被测沥青层位于下测试片的表面，下测试片的外侧还粘贴有防止被测沥青层流出下测试片的金属环。可以在夹具上用螺钉对任何矿质材料制成的测试片进行固定，这也就使基于真实矿料表面的沥青结合料的流变性能测试成为可能。从而可以用矿料测试片替代原不锈钢测试片，更准确的测定沥青结合料在实际应用中的流变性能。
文档编号G01N11/00GK202305362SQ20112042637
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月1日 优先权日2011年11月1日
发明者尤占平, 李磊, 汪海年, 郝培文 申请人:长安大学