[发明专利]一种改进的动态剪切流变仪夹具及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属于沥青性能测试设备，涉及一种测量真实矿料界面的沥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及其测试方法，主要是对原有的动态剪切流变仪的夹具作改进，使用改进后的动态剪切流变仪(DSR)夹具，在测试过程中还可同时模拟沥青薄膜在矿料表面的老化状况，通过测试沥青流变性能从而用来确定沥青抵抗车辙和疲劳等的能力。

背景技术

沥青混合料是由不同粒径的矿质集料、矿粉、沥青所构成的复合材料。虽然沥青混合料中沥青的质量百分数仅占3％～6％左右，但其对沥青混合料的性能有着重要影响。沥青属典型的热流变性材料，测试沥青结合料的流变性能可以较好的表征沥青混合料的抵抗车辙和疲劳能力，因而准确确定沥青结合料的流变性能对沥青混合料的性能设计与沥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。研究沥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，也即沥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沥青流变性能的仪器，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、频率范围内对沥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沥青流变性能数据，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这间放置被测沥青层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1mm或2mm厚的沥青胶结料标准试样在不锈钢夹具间的流变性能。在沥青混凝土中，与沥青胶结料紧密接触的集料矿物表面能不同程度地吸收、吸附沥青成分，沥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。现有的沥青结合料流变性能测试方法不是基于表征沥青与矿质集料表面的真实接触状况，从而不能准确表征沥青结合料的真实流变行为特征，现有的沥青混合料性能评价手段不能准确模拟沥青混合料的真实受力状况，从而导致沥青混合料的性能无法通过室内实验进行准确评价，沥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)只能测试沥青胶结料标准试样在不锈钢夹具间的流变性能，不能准确的表示沥青混凝土中沥青胶结料在集料矿物中的流变性能的状况，本发明的目的在于，提供一种改进的动态剪切流变仪夹具及其测试方法，主要是对动态剪切流变仪的夹具进行改进，从而可以用矿料测试片替代不锈钢测试片，更准确的测定沥青结合料在实际应用中的流变性能。

为了实现上述任务，本发明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。

采用上述改进的动态剪切流变仪的夹具进行沥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，将被测沥青层放置在上夹具和下夹具之间；并且使被测沥青层位于金属环内；

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沥青层进行加热，以模拟沥青的老化行为。

本发明的改进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沥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沥青薄膜的被测沥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沥青试样相接触)。

附图说明

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。