作品簡(jiǎn)介/作用

　　本試驗(yàn)裝置主要用于 瀝青膠結(jié)料、瀝青混合料扭轉(zhuǎn)剪切性能的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，可獲得靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切強(qiáng)度性能(最大破壞剪應(yīng)力、剪應(yīng)變)、靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切蠕變性能(勁度模量、蠕變速率、蠕變回復(fù)率)、動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切性能(復(fù)數(shù)剪切模量、相位角、疲勞剪切強(qiáng)度)等參數(shù)。

　　瀝青及瀝青混合料的上述抗剪切性能與瀝青路面的高溫抗車轍穩(wěn)定性、常溫抗疲勞性能及低溫抗裂性能等密切相關(guān)，通過(guò)剪切性能技術(shù)指標(biāo)的實(shí)驗(yàn)測(cè)定，可評(píng)價(jià)或預(yù)測(cè)瀝青、瀝青混合料的路用性能。本試驗(yàn)裝置面向土木工程專業(yè)、交通工程專業(yè)(道路工程方向)《道路建筑材料實(shí)驗(yàn)》、《瀝青及瀝青混合料實(shí)驗(yàn)》等課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)。

　　功能簡(jiǎn)介

　　本實(shí)驗(yàn)裝置主要由“計(jì)算機(jī)+實(shí)驗(yàn)平臺(tái)板+變頻器+微型電機(jī)+軸承/軸承座+位移傳感器+扭矩傳感器+溫度傳感器+RS232/RS485通訊+外循環(huán)溫控”等部件組成。其工作原理是：由計(jì)算機(jī)軟件調(diào)控變頻器輸出的工作頻率，從而準(zhǔn)確控制微型電機(jī)輸出軸按不同角速率進(jìn)行扭轉(zhuǎn)加載;采用位移、扭矩、溫度等傳感器及 RS233/RS485進(jìn)行高頻率數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ);采用低溫試驗(yàn)箱、恒溫水浴及外循環(huán)方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)溫度控制。

　　利用本實(shí)驗(yàn)裝置，可進(jìn)行瀝青、瀝青混合料試件在不同剪切速率、不同溫度環(huán)境下的扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)測(cè)定，包括以下6類實(shí)驗(yàn):

　　(1) 瀝青 靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)

　　測(cè)定瀝青試件在設(shè)定溫度、設(shè)定扭轉(zhuǎn)角速率、單向扭轉(zhuǎn)(靜態(tài)扭轉(zhuǎn))條件下的抗剪切強(qiáng)度性能，獲得最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力及相應(yīng)的最大扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)變。

　　(2) 瀝青 動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)

　　測(cè)定瀝青試件在設(shè)定溫度、設(shè)定扭轉(zhuǎn)角速率、設(shè)定最大扭轉(zhuǎn)角(剪應(yīng)變控制)條件下，正、反向交替周期扭轉(zhuǎn)(動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn))時(shí)，試件截面的最大扭轉(zhuǎn)剪切應(yīng)力隨時(shí)間的變化特性。

　　在常溫、高溫環(huán)境下，瀝青呈現(xiàn)明顯的黏彈性，因此，最大剪應(yīng)力、最大剪應(yīng)變出現(xiàn)的時(shí)間將存在一個(gè)差值Δt，該差值與扭轉(zhuǎn)周期時(shí)間T的比值，即為相位角δ(弧度)。通過(guò)動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)，可獲得復(fù)數(shù)剪切模量G*及相位角δ。

　　(3) 瀝青 靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)剪切蠕變回復(fù)性能實(shí)驗(yàn)

　　采用重物(砝碼)加載方法，通過(guò)旋轉(zhuǎn)軸對(duì)瀝青試件施加恒定的扭矩，從而使瀝青試件承受恒定的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力;通過(guò)測(cè)量扭轉(zhuǎn)角位移隨加載時(shí)間的變化，獲得瀝青試件在恒定剪應(yīng)力時(shí)的剪應(yīng)變特性(靜態(tài)蠕變)。

　　當(dāng)恒定扭矩施加一定時(shí)間后，卸載，停留固定時(shí)間后，再次施加恒定扭矩、并持荷一定時(shí)間，再次卸載、停留，如此重復(fù)加載、卸載、停留，測(cè)量瀝青試件剪應(yīng)變隨時(shí)間的變化特性，可獲得各加載周期內(nèi)的蠕變、蠕變回復(fù)百分率、塑性變形等參數(shù)。

　　(4) 瀝青混合料 靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切破壞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)

　　除試件制作、養(yǎng)護(hù)、安裝方法不同外，與瀝青靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切破壞強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)方法相同。

　　(5) 瀝青混合料 動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)

　　除試件制作、養(yǎng)護(hù)、安裝方法不同外，與瀝青動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)方法相同。

　　(6) 瀝青混合料 靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)剪切蠕變回復(fù)性能實(shí)驗(yàn)

　　除試件制作、養(yǎng)護(hù)、安裝方法不同外，與瀝青靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切蠕變及重復(fù)剪切蠕變回復(fù)性能實(shí)驗(yàn)方法相同。

　　 技術(shù)特點(diǎn)

　　(1) 功能特色

　　國(guó)內(nèi)尚無(wú)針對(duì)瀝青、瀝青混合料扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)的專用設(shè)備，本裝置具有2類材料、6種扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)測(cè)定功能，已申請(qǐng)7項(xiàng)相關(guān)發(fā)明專利。其特點(diǎn)有：

　?、? 實(shí)驗(yàn)裝置針對(duì)瀝青、瀝青混合料破壞扭矩、扭轉(zhuǎn)剛度相對(duì)較小(與金屬等材料相比)、需要溫控環(huán)境等特點(diǎn)，采用桌面、便捷型設(shè)計(jì)思路，方便攜帶、便于教學(xué)、綜合性強(qiáng);

　　② 瀝青試件采用圓柱形，便于澆注成型，并與DSR相似;試模采用卡口式，裝卸方便、加工簡(jiǎn)單;

　?、?瀝青混合料試件采用方形截面，便于利用輪碾法制作的板塊試件切割成型;矩形截面便于采用槽口式夾具固定，安裝方便、加工簡(jiǎn)單;

　?、?具有完善的實(shí)驗(yàn)自動(dòng)控制軟件系統(tǒng)，具有強(qiáng)大的圖形后處理分析功能。

　　(2) 量程及精度

　?、? 扭矩：瀝青剪切性能實(shí)驗(yàn)，量程2.0N.m(示值0.002N.m)，二級(jí)精度;瀝青混合料剪切性能實(shí)驗(yàn)，量程20N.m(示值0.01N.m)，二級(jí)精度;

　　② 角速率：0.001～10.0rad/s，線位移示值0.002mm，二級(jí)精度;

　?、?溫度: -10℃～70℃，示值0.1℃，精度±0.5℃。

　　(3) 瀝青試件、試模規(guī)格

　?、?試件：截面直徑20～30mm，瀝青厚度2～5mm;

　?、?試模：插銷卡口式圓柱體鋼制試模，直徑20～30mm, 長(zhǎng)50mm。

　　(4) 瀝青混合料試件、夾具規(guī)格

　?、?試件：方形棱柱體，截面邊長(zhǎng)40～50mmm，柱體高度50～90mm;

　?、?夾具：槽口、螺絲頂緊式鋼制夾具。

    設(shè)備名稱： 瀝青及瀝青混合料靜、動(dòng)態(tài)扭轉(zhuǎn)剪切性能實(shí)驗(yàn)裝置

    完成單位： 大連理工大學(xué)