專(zhuān)利名稱(chēng)：根據(jù)水置換試驗(yàn)法密封和分析包括未壓緊的瀝青試樣的材料試樣的方法和裝置的制作方法
有關(guān)的申請(qǐng)本申請(qǐng)是1999年6月25日提交的共同未決的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)系列編號(hào)No.09/340,105的部分繼續(xù)申請(qǐng)，該專(zhuān)利在此引入作為參考，如同全文引證一樣。
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及用水置換方法來(lái)測(cè)定材料試樣的比重或密度所用的方法和裝置。本發(fā)明特別適用于呈現(xiàn)不規(guī)則或粗糙外部表面和有氣孔或空隙的材料樣品，諸如未壓緊的、松散的或壓緊的瀝青混合物的試樣、土壤試樣、骨料和混凝土試樣，這些試樣被用于建筑物、底層結(jié)構(gòu)和/或多種道路的鋪墊物。
發(fā)明的背景在建筑工業(yè)中，水置換試驗(yàn)被用來(lái)確立材料密度，后者和用于形成道路的路面和底層或其它構(gòu)筑物或建造工程的材料耐久性的合格性相關(guān)。例如，大多數(shù)道路是由許多種材料和包括不同類(lèi)型的骨料、石塊、石料、砂礫、或其它材料層所組成，這些材料被緊壓在一起以形成道路表面和建筑結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)和/或結(jié)構(gòu)。這些材料組合物可被描述為“壓緊的混合物”。對(duì)建筑工程的使用壽命，壓緊的混合物的組成一般被認(rèn)為是一個(gè)重要的因素。為保證建筑工程(諸如一條具體的道路或路基)展現(xiàn)出足夠的性能特性和有用的使用壽命，大多數(shù)建筑工程被建筑成符合一些最低的建筑規(guī)格或標(biāo)準(zhǔn)。用來(lái)評(píng)估壓緊的混合物、特別是在瀝青和土壤工業(yè)中的合格性的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)是該壓緊的混合物的堆積比重和堆積密度測(cè)量值。
用來(lái)評(píng)估壓緊的瀝青(asphalt)混合物的堆積密度的典型標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法是ASTM D2726。在評(píng)估過(guò)程中，可獲得一種現(xiàn)場(chǎng)試樣或?qū)嶒?yàn)室模壓的試樣。路面樣品通常是在現(xiàn)場(chǎng)用空心鉆、金剛石或碳化硅鋸等從鋪筑物中取得的。在任何情況下，無(wú)論是從現(xiàn)場(chǎng)還是從實(shí)驗(yàn)室中模壓的芯樣一般具有圓柱體形狀。像這樣，現(xiàn)場(chǎng)樣品通常呈現(xiàn)出粗糙不平的外部表面。為了在從鋪筑物或模具中取出的過(guò)程中或在其后(以及在試驗(yàn)過(guò)程中)保持芯樣的完整性，必須小心避免樣品的扭曲、彎曲或碎裂。
作為一般地描述，ASTM D2726試驗(yàn)方法包括在空氣中和在水中測(cè)量樣品的重量。更具體地說(shuō)，在這種分析過(guò)程中，要測(cè)量樣品的三種不同重量；一種是在水中的重量，一種是干重，還有一種是飽和的表面干重。在空氣中和在水中該試樣的重量之差等于置換的水的重量(它可測(cè)量，這值決定了置換的水的體積)，飽和的表面干重可用來(lái)確定被試樣吸附的水量。因?yàn)橹脫Q的水的體積是已知的，試樣的比重即可決定。這種試驗(yàn)方法的結(jié)果可用來(lái)確定壓緊的建筑材料(通常是密實(shí)的)混合物的單位重量。這種方法一般被認(rèn)為對(duì)平滑和/或非多孔性的試樣是準(zhǔn)確的。事實(shí)上，這種方法在全世界被用來(lái)決定各種規(guī)章規(guī)格的一致性，無(wú)論是對(duì)實(shí)驗(yàn)室制備的試樣還是現(xiàn)場(chǎng)提取的試樣。
這種ASTM D2726試驗(yàn)方法不被推薦用于包含開(kāi)口或相互連通的孔隙的試樣或用飽和表面干重測(cè)定時(shí)顯示能吸收多于2體積％的水的試樣，或者含有兩者的試樣，例如“多孔性試樣”。把這種試驗(yàn)方法用于多孔性試樣會(huì)提供不可靠的密度測(cè)量值。這是因?yàn)楸欢嗫仔栽嚇铀盏乃渴强勺兊模@將導(dǎo)致不準(zhǔn)確的體積測(cè)定，從而得到不準(zhǔn)確和不可靠的密度測(cè)量值。
目前，規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)要求多孔性試樣要由不同于A(yíng)STM D2726的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)量。通常，如果被樣品或試樣吸收的水的百分?jǐn)?shù)超過(guò)2％，則推薦使用ASTM D1188。ASTM D1188是涉及用“石蠟涂布的樣品”來(lái)密封試樣以防止水滲入多孔試樣中，后者的比重是用水置換法測(cè)定的。在一種石蠟法操作中，為了涂布試樣，把試樣浸在熱熔化的石蠟中，再將試樣拉出，并冷卻以使石蠟固化并圍繞試樣形成殼層。然后用水置換方法測(cè)定密度。遺憾的是，石蠟層的厚度可能不一致，這可能產(chǎn)生測(cè)量結(jié)果的變化。另外，石蠟穿透進(jìn)入孔隙本身會(huì)導(dǎo)致密度測(cè)量值增大。此外，一旦施用后，石蠟很難被完全除去，如果不是不能除去，從而使樣品一般不再適合于進(jìn)一步的分析。另外，存在熔融的熱石蠟源對(duì)實(shí)驗(yàn)室全體人員在安全方面是有危險(xiǎn)的。
ASTM D1188描述使用Parafilm、一種彈性體的自密封防潮膜，它可由大多數(shù)科學(xué)用品供應(yīng)商處得到。像所描述那樣，從膜卷剪切下三張Parafilm膜，其中兩張為100×100毫米(4×4英寸)，一張為100×200毫米(4×8英寸)。從100×100毫米膜之一的后部拉出背襯，并把膜的兩側(cè)抓緊以伸展該膜(小心，不要產(chǎn)生洞)，然后把已伸展的膜放在樣品一端上面并壓緊圍繞試樣的已伸展的薄膜的邊。翻轉(zhuǎn)樣品并放在安有墊子的泡沫墊上，然后用另一張伸展的Parafilm膜來(lái)包裹另一端。另一個(gè)樣品用來(lái)從兩個(gè)表面驅(qū)除殘存空氣，這是通過(guò)壓緊位于包裹好的樣品頂部的一片泡沫來(lái)實(shí)施的。用一片尖銳的刀片來(lái)修剪過(guò)多的膜，在樣品每一端的邊上留下最小15毫米膜(0.5英寸)。然后施用第三張膜。這種彈性體膜方法要確定“Parafilm的表觀(guān)比重”，這是通過(guò)在用Parafilm膜如上所述包裹之前如之后用一個(gè)鋁校準(zhǔn)圓柱體的比重來(lái)實(shí)施的。遺憾的是，這種密封方法比較費(fèi)力。另外，在包裹過(guò)程中所用Parafilm膜的數(shù)量以及如何把它伸展在試樣上可能會(huì)不一致，這將導(dǎo)致測(cè)量值的不一致。此外，在膜包裹過(guò)程中空氣可能被包在膜的下面。還有，這種膜在施用過(guò)程和實(shí)際試驗(yàn)過(guò)程中容易穿孔，存在使水通過(guò)孔進(jìn)入的危險(xiǎn)。很清楚，存在的空氣或穿孔都會(huì)對(duì)這種方法的可靠性產(chǎn)生不利影響。
另一種用水置換涂布過(guò)的樣品來(lái)測(cè)量瀝青混合物密度的方法是由Jack E.Stephens提出來(lái)的，報(bào)告標(biāo)題為“用涂布的樣品測(cè)量瀝青混合物密度”，工程編號(hào)67-5，康涅狄格運(yùn)輸系(1973年1月)。這一方法提議用一臺(tái)真空泵和包裹樣品的兩張醋酸纖維素紙。把第一張醋酸纖維素或塑料紙明顯地加熱并以繃緊狀態(tài)放在適當(dāng)位置，同時(shí)把試樣提高直到它接觸塑料紙。提高的樣品進(jìn)入繃緊的紙的中心并迫使塑料紙包裹樣品的上表面和側(cè)面?？嚲o的材料在第一張紙從拉緊部件(塑料夾)松出時(shí)由側(cè)面伸展而提供剩余的材料。然后把剩余材料修剪好，留下下表面和小部分側(cè)面暴著。然后把試樣翻轉(zhuǎn)，使下表面朝上并用第二張醋酸纖維素紙包裹剩余的露著的表面，并且第二張紙沿著側(cè)面和第一張紙的一部分重迭。同樣，修剪掉第二張醋酸纖維素紙的多余材料。修剪后，試樣即被封閉在收縮包裹的醋酸纖維素材料層中，沿著它的側(cè)面是形成的兩層醋酸纖維素紙。這一方法也提議當(dāng)把塑料紙覆蓋在樣品上時(shí)用加熱器來(lái)軟化塑料，使(加熱過(guò)的)軟塑料紙模制試樣的過(guò)程變得容易。遺憾的是塑料的加熱溫度和時(shí)間將會(huì)影響塑料軟化的程度，這又會(huì)影響塑料對(duì)粗糙、不規(guī)則和多孔性試樣的粘附，這就給測(cè)量值帶來(lái)了不希望有的變化。再有，這種操作程序比較麻煩，并且修剪除掉的量對(duì)不同試樣可能會(huì)不同，也就引入了可能的測(cè)量誤差。另外，如果不是小心地控制施加在試樣上的真空度，在密度測(cè)量中也會(huì)產(chǎn)生明顯的變化。還有，把試樣提升以接觸塑料紙的速度會(huì)造成樣品或試樣刺穿這種密封材料，從而在液體置換試驗(yàn)過(guò)程中讓水漏進(jìn)試樣中。此外，瀝青在大約150°F軟化。加熱塑料可能軟化表面的瀝青層從而在水置換試驗(yàn)過(guò)程中改變?cè)嚇拥慕M成或條件，這也會(huì)影響繼液體置換密度測(cè)定后進(jìn)行的任何其它后續(xù)試驗(yàn)。
近年來(lái)，聯(lián)邦公路局(FHA)已從事于提高瀝青路面的使用壽命。作為近五年試驗(yàn)的結(jié)果，F(xiàn)HA已推薦使用壓緊的帶有較大尺寸的骨料比例的瀝青混合物。這種較大尺寸的骨料相信能改進(jìn)路面的性能和使用壽命。遺憾的是，由于使用較大的骨料，現(xiàn)在在實(shí)驗(yàn)室制備的或從現(xiàn)場(chǎng)提取的瀝青樣品具有粗大的和多孔性的組成。一般，這種粗大的和多孔性的組合物在空氣中的重量比起飽和的表面干重會(huì)有大于2％的變化。然而，用多孔性試樣是不可能獲得進(jìn)入材料的真實(shí)吸水率的。因?yàn)楫?dāng)放進(jìn)水槽中時(shí)水會(huì)迅速滲入試樣中，而從槽中取出后水又會(huì)從試樣中排出，這就掩蓋了“真實(shí)的”吸水率并且不良地影響了密度測(cè)量結(jié)果。這種變化使得這些試樣不適宜用于未密封的評(píng)估，它強(qiáng)烈需要將這些試樣用密封的水置換法來(lái)評(píng)估。
一種另外的試驗(yàn)，在本領(lǐng)域中的技術(shù)人員稱(chēng)為“Rice試驗(yàn)”或“Rice重力試驗(yàn)”，已被常規(guī)地用來(lái)測(cè)定瀝青或?yàn)r青鋪筑混合物的松散(未壓緊的)試樣的最大理論比重。這一數(shù)值被用來(lái)確立鋪筑混合物組成的內(nèi)在性質(zhì)，它除了其它因素以外，依賴(lài)于所用的骨料和/或?yàn)r青材料的類(lèi)型和數(shù)量，會(huì)隨著試樣而變化。這一預(yù)先壓緊試樣的理論比重值可被用來(lái)評(píng)估這種混合物的適用性，也可用來(lái)分析后續(xù)的壓緊的瀝青材料，以決定是否已獲得適當(dāng)?shù)幕旌衔镌O(shè)計(jì)壓實(shí)水平。
作為一般性描述，在Rice試驗(yàn)方法中，人們先把松散的未壓緊的瀝青試樣放在燒瓶中。然后往燒瓶中充水至預(yù)定的水平以完全覆蓋試樣。把燒瓶抽真空以圖除去試樣中骨料和/或其它材料的氣孔中的所有空氣。一般，約15分鐘后，把燒瓶沉浸并通過(guò)在水罐中置換的水量來(lái)評(píng)估。這種水置換試驗(yàn)用已知的在空氣中的重量和經(jīng)過(guò)分析的試樣在抽真空一步后的重量來(lái)計(jì)算試樣最大的比重。參看例如ASTM D2041。這一操作程序一般約需20-30分鐘。
遺憾的是，Rice方法可能引起相關(guān)的真空系統(tǒng)的性能問(wèn)題。真空系統(tǒng)的性能會(huì)降低，因?yàn)樵诔檎婵詹僮髌陂g，水可能從燒瓶進(jìn)入泵中并降低其操作壽命。此外，用更具吸收性的骨料時(shí)，在最初15分鐘的抽真空操作期間，水可以更容易地被吸入未壓緊的混合物的組分的氣孔中，從而掩蓋了真實(shí)的測(cè)量。遺憾的是，此后必須完成一個(gè)比較冗長(zhǎng)的對(duì)水吸收的校正試驗(yàn)來(lái)抵消由此引起的測(cè)量誤差。這一校正試驗(yàn)方法可能要2-3小時(shí)。此外，在操作中，引入到進(jìn)行分析的試樣上的真空水平對(duì)于試驗(yàn)的測(cè)量是很重要的。然而，由于泵的性能降低，引入到試樣上的真空水平可能會(huì)隨時(shí)間而變化，這將潛在地引起試驗(yàn)的重現(xiàn)性問(wèn)題。
本發(fā)明的目的和概要這樣，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用水置換評(píng)估技術(shù)來(lái)測(cè)定未壓緊的和/或壓緊的材料試樣的比重和/或密度的可靠且容易使用的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種密封材料樣品的改進(jìn)的方法和裝置，在用水置換法測(cè)量這些試樣的比重時(shí)可防止水滲入樣品中，這些材料樣品包括呈現(xiàn)粗糙表面的和多孔性質(zhì)的樣品。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種一致性的和可重復(fù)的密封方法，它可使實(shí)驗(yàn)室勞動(dòng)減至最少并可容易地使用。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是以這樣一種方式來(lái)密封多孔性試樣用于水置換評(píng)估試驗(yàn)，它相對(duì)迅速、可提供準(zhǔn)確的試驗(yàn)測(cè)量值、并且能保存試樣的完整性，使之適宜于密封后的進(jìn)一步試驗(yàn)評(píng)估。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種可靠的和容易使用的方法，通過(guò)水置換評(píng)估技術(shù)來(lái)測(cè)定未壓緊的或松散的瀝青材料試樣的最大比重和/或密度。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種水置換最大比重和/或滲透性試驗(yàn)方法，它在試驗(yàn)的操作過(guò)程中可以減小水抽入真空泵中的可能性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種把正進(jìn)行評(píng)估的試樣從真空裝置轉(zhuǎn)移到試驗(yàn)裝置，同時(shí)試樣仍能維持在密封材料內(nèi)的抽真空狀態(tài)的容易的方法。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種評(píng)估方法來(lái)確定瀝青的可滲透性或孔隙率。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種真空裝置，它被構(gòu)造成能在密封過(guò)程中減小袋子被刺穿的可能性。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種改進(jìn)的方法，適宜在應(yīng)用水置換試驗(yàn)的測(cè)量中確定表觀(guān)的袋密度值。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供用于密度測(cè)量中的改進(jìn)的參照試樣和/或參照的標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)造。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供真空密封系統(tǒng)和方法，它為能減小誤差的最大密度試驗(yàn)處理試樣，這類(lèi)誤差在常規(guī)的Rice試驗(yàn)評(píng)估中用的真空泵和/或振動(dòng)裝置中會(huì)由于操作變化而被引入。
本發(fā)明的這些目的和別的目的是通過(guò)應(yīng)用至少一種預(yù)制的、精密制造的可密封的袋子的方法，包裝的試樣和體系來(lái)提供的，所述袋子被賦予的尺寸和形狀可以在其中容納壓緊的材料試樣。這種預(yù)制的有彈性的袋子被制造成在大小(或尺寸)方面是一致的，并被構(gòu)造成能可靠地置換恒定體積的水，而不依賴(lài)操作者制成試樣的材料形狀。這種方法和包裝好的試樣在密封操作中提供可預(yù)測(cè)性，從而也就提供更可靠的水置換測(cè)量評(píng)估。在操作過(guò)程中，材料樣品試樣被方便地在使用時(shí)放入袋中，然后袋子以控制的方式被迭合在試樣表面上，即通過(guò)操縱袋子成表面迭合的形狀(袋壁基本上與試樣外部周邊表面輪廓迭合)并加以密封。優(yōu)選的是，一臺(tái)帶有預(yù)設(shè)時(shí)間和/或壓力程序的真空裝置被用來(lái)凹陷或縮坍裝有袋子的小室(除去多余的空氣)，然后小室也優(yōu)選可控地以這樣一種方式解除真空(恢復(fù)到大氣壓力)，即往其中逐漸地引入空氣以使袋子對(duì)著試樣凹陷，于是提供了一種相應(yīng)于試樣類(lèi)型的自動(dòng)和一致性密封的試樣構(gòu)造。受控制的進(jìn)氣速率可以防止在袋壁逐漸與樣品側(cè)面迭合時(shí)發(fā)生刺穿(這與突然地進(jìn)氣相反)。有益的是，無(wú)需修剪多余材料，從而使操作者造成的可變性最小。還有，在水置換試驗(yàn)之后，試樣的組成和結(jié)構(gòu)的完整性保持不變從而使試樣可用于進(jìn)一步的評(píng)估。
更具體地說(shuō)，本發(fā)明的第一個(gè)方面是一種在液體置換試驗(yàn)期間，防止液體接觸試樣的致密材料試樣用的試樣樣品構(gòu)造。這種試樣樣品構(gòu)造包括至少一只預(yù)制的有彈性的袋子，它至少有一個(gè)密封的邊和在其中形成的開(kāi)口，并限定了一個(gè)容納腔。這一體系也包括位于預(yù)制的有彈性的袋子腔中的具有外部表面輪廓的材料試樣。這種預(yù)制的袋子具有第一個(gè)非密封的構(gòu)造和第二個(gè)密封的構(gòu)造。在第二個(gè)密封構(gòu)造中，這種預(yù)制的袋子被賦予的形狀基本上與試樣的外部表面輪廓相迭合。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，這種構(gòu)造是由一套體系來(lái)提供，它包括的真空裝置用來(lái)包裝并把袋子迭合到試樣的表面，以及一個(gè)加熱器元件，用于當(dāng)袋子是在真空條件下時(shí)來(lái)密封袋子的開(kāi)口的邊。
本發(fā)明的另一方面是一種為液體置換試驗(yàn)準(zhǔn)備壓緊的試樣的方法。這種方法包括以下步驟，即先提供一只預(yù)制的有彈性的具有預(yù)定尺寸的袋子，袋子具有周邊，周邊的一部分具有在其中的開(kāi)口部分。然后把一種材料樣品放入袋中并密封袋子的開(kāi)口部分。這種方法也包括把材料包裝進(jìn)袋子中的步驟，使得袋子的一部分基本上和裝在其中的材料樣品的外部輪廓迭合，從而形成一個(gè)適宜于液體置換評(píng)估的包裝好的樣品。
本發(fā)明的另外一個(gè)方面是一種密封樣品的裝置。這種裝置包括一只預(yù)制的有彈性的袋子，其確定了一個(gè)盛裝腔，并且具有外部表面輪廓的壓緊的材料試樣被放置在這有彈性的袋子的盛裝腔中。這種袋子具有第一個(gè)非密封的構(gòu)造和第二個(gè)密封的構(gòu)造。在第二個(gè)構(gòu)造中，袋子被賦予的形狀可包裝試樣并基本上與試樣的外部表面輪廓迭合。這種裝置還包括一個(gè)真空裝置，它可以與裝有壓緊的材料試樣的預(yù)制的袋子結(jié)合起來(lái)操作。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，這種裝置包括一個(gè)空氣室，它有一個(gè)可調(diào)節(jié)流量的空氣流動(dòng)通道。在操作中，袋子凹陷并與試樣的外部輪廓迭合的過(guò)程對(duì)應(yīng)于把空氣室抽空后面再向其中引進(jìn)空氣的過(guò)程。
本發(fā)明的另外一個(gè)方面是一種用于水置換密度或比重試驗(yàn)中、供壓緊的材料樣品用的可重復(fù)生產(chǎn)的防穿孔水夾套。這種水夾套包括預(yù)制的有彈性的袋形結(jié)構(gòu)，它具有至少兩個(gè)連接在一起的邊。這種結(jié)構(gòu)被賦予的大小和形狀可在其中容納壓緊的材料樣品。這樣，這種袋狀結(jié)構(gòu)具有第一個(gè)開(kāi)口的構(gòu)造和第二個(gè)密封的構(gòu)造。袋狀結(jié)構(gòu)的中心部分在第二個(gè)密封構(gòu)造中迭合于試樣的輪廓(即袋子的一部分迭合在樣品的外部，同時(shí)遠(yuǎn)離樣品的袋狀結(jié)構(gòu)部分則和對(duì)面的壁表面接觸)。袋狀結(jié)構(gòu)在第一個(gè)場(chǎng)所生產(chǎn)并在遠(yuǎn)離第一個(gè)場(chǎng)所的第二個(gè)場(chǎng)所被完全密封。優(yōu)選的是，這種袋狀結(jié)構(gòu)由帶有單一開(kāi)口邊的預(yù)制的袋子所確定。也優(yōu)選這種袋狀結(jié)構(gòu)被賦予防穿孔的構(gòu)造，諸如帶有加固的區(qū)域、補(bǔ)綴、或雙層袋。
本發(fā)明還有另一方面涉及一種方法，把壓緊的混合物沉浸在液體置換浴中來(lái)測(cè)定樣品的比重。這種方法包括把具有外部表面的材料樣品放入具有至少一個(gè)開(kāi)口邊的袋中，通過(guò)凹陷袋子的一部分以基本上與材料樣品的外部表面相迭合來(lái)包裝樣品的步驟。這種方法還包括密封袋子把材料樣品封入其中并把已密封凹陷的帶有樣品的袋子放進(jìn)液體置換浴中。然后測(cè)量與放入步驟相應(yīng)的被置換的水的體積。優(yōu)選的是，這種方法也包括通過(guò)許多樣品厚度來(lái)確定與具體的袋子類(lèi)型和樣品類(lèi)型有關(guān)的袋子密度值的步驟。這一確定步驟可以通過(guò)用許多具有已知密度(鋁塊)和不同厚度的參照標(biāo)準(zhǔn)確定一種數(shù)學(xué)模型或關(guān)系來(lái)實(shí)施，這種數(shù)學(xué)模型或關(guān)系可以做成計(jì)算機(jī)程序。這種確定的關(guān)系可在工廠(chǎng)進(jìn)行而無(wú)需操作者在實(shí)驗(yàn)室對(duì)每種樣品在試驗(yàn)地點(diǎn)測(cè)定該值。
本發(fā)明的另一方面是多孔試樣用的彈性容器。這種彈性容器包括用第一種材料制做的第一層。第一層包括第一個(gè)周邊部分。彈性容器還包括用第二種材料制做的第二層，它被賦予的形狀能覆蓋住第一層。第二層包括相應(yīng)于第一個(gè)周邊部分的第二個(gè)周邊部分。第一和第二個(gè)周邊部分沿著它的主要部分被連接在一起，從而在它們之間限定了一個(gè)內(nèi)部的可壓縮的腔室和從腔室橫向朝外延伸的邊緣部分。壓緊的材料樣品被安置在腔室中。第一和第二層是由彈性材料形成的，使得腔室具有第一種凹陷的位置和第二種非凹陷的位置，凹陷的位置相應(yīng)于密封腔室位于其中有壓緊的材料樣品。優(yōu)選選擇第一和第二層材料，以提供抗氧防護(hù)和/或防穿孔的材料。
本發(fā)明的另一方面是一種制備用于水置換試驗(yàn)的多孔性試樣的方法。這種方法包括以下步驟，即把具有外部輪廓的多孔試樣放入預(yù)制的袋中，凹陷預(yù)制的袋使之接觸多孔試樣的外部輪廓。密封預(yù)制的袋子使多孔試樣封入其中，從而提供一個(gè)密封好的試樣。
本發(fā)明還有的另一方面涉及一種用于在預(yù)制的袋子中密封材料樣品的方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。這種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品包括計(jì)算機(jī)可讀的存儲(chǔ)介質(zhì)，它具有包含在介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀的程序編碼裝置，這種計(jì)算機(jī)可讀程序編碼裝置包括能接受與鑒定材料樣品有關(guān)的用戶(hù)輸入信息的計(jì)算機(jī)可讀程序編碼裝置，以及把鑒定出的材料樣品與預(yù)定的操作參數(shù)進(jìn)行比較以指導(dǎo)真空裝置與裝有材料樣品的預(yù)制的袋子結(jié)合起來(lái)操作的計(jì)算機(jī)可讀程序編碼裝置。這種產(chǎn)品也包括指導(dǎo)操縱真空裝置按照與已鑒定出的材料樣品相關(guān)的操作參數(shù)進(jìn)行操作，以壓縮預(yù)制的袋子使其基本上與材料樣品的外部形狀相迭合的計(jì)算機(jī)可讀程序編碼裝置。優(yōu)選的是，這種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還包括能接受與鑒定被密封的預(yù)制袋子有關(guān)的用戶(hù)輸入信息的計(jì)算機(jī)可讀程序編碼裝置(即與袋子設(shè)計(jì)參數(shù)諸如大小、材料類(lèi)型等有關(guān)的產(chǎn)品鑒定標(biāo)識(shí)數(shù)碼)。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，這種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品還進(jìn)一步包括能為預(yù)制的袋子提供調(diào)節(jié)數(shù)值，以用于與水置換試驗(yàn)有關(guān)的比重或密度測(cè)量的計(jì)算中的計(jì)算機(jī)可讀程序編碼裝置，以及將打印信息送往打印機(jī)的計(jì)算機(jī)可讀程序編碼裝置。
本發(fā)明的另外一個(gè)方面是在用液體置換試驗(yàn)法確定壓緊的樣品的比重時(shí)提供一種半自動(dòng)系統(tǒng)。這種系統(tǒng)包括一個(gè)真空裝置，它帶有一個(gè)內(nèi)部的真空室和第一臺(tái)被安置與真空裝置組成一體的天平，使它能為裝在其中的密封的樣品提供干重測(cè)量。該系統(tǒng)還包括一個(gè)液體置換浴和第二臺(tái)與液體置換浴結(jié)合起來(lái)操作的天平。該系統(tǒng)還進(jìn)一步包括與第一臺(tái)天平、第二臺(tái)天平以及真空裝置聯(lián)合操作的計(jì)算機(jī)裝置。這種計(jì)算機(jī)裝置包括一個(gè)計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，它具有用第一臺(tái)和第二臺(tái)天平直接輸入計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算壓緊的材料樣品比重的計(jì)算機(jī)可讀程序編碼裝置。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及可供替代的Rice試驗(yàn)評(píng)估。這些方法可分析鋪筑混合物或一種未壓緊的或松散的材料試樣的密度。這些方法包括以下步驟在空氣中測(cè)量未壓緊的材料試樣的重量，并把未壓緊的材料試樣包裝在真空密封袋中，使袋子基本上與裝在其中的試樣相迭合。在空氣中稱(chēng)量帶有裝在其中的材料試樣的密封袋的重量。然后把帶有材料試樣的密封袋沉浸在液體置換浴中。在袋中材料試樣仍沉浸在液體置換浴的條件下往帶有材料試樣的密封袋上引入或插入一個(gè)開(kāi)口。繼形成開(kāi)口一步之后，在試樣(在袋中)仍沉浸于液體置換浴的條件下測(cè)量液體中開(kāi)過(guò)口的袋子的重量。在水基本上充滿(mǎn)袋內(nèi)試樣的空隙之后獲得其重量。未壓緊材料試樣的密度可基于在測(cè)量步驟中所獲得的重量數(shù)據(jù)來(lái)確定。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，其中帶有試樣的密封袋被完全沉浸在液體置換浴中，在切割開(kāi)沉浸的袋子之前先讓天平的讀數(shù)穩(wěn)定。如果在這一步之前袋上已引入孔洞(由于樣品是粗糙的，在操作過(guò)程中可能刺穿袋子，這種情況有時(shí)會(huì)發(fā)生)，則在開(kāi)始的120-240秒鐘期間天平讀數(shù)不會(huì)穩(wěn)定，因?yàn)樗畷?huì)滲入袋中。如果在開(kāi)始的兩分鐘左右天平讀數(shù)穩(wěn)定，則證實(shí)袋子的完整性仍然保持，因而可繼續(xù)下步操作。如果相反，水浸沒(méi)的天平不能穩(wěn)定，則暗示袋子上有漏隙。不能穩(wěn)定讀數(shù)的天平可提醒操作者中斷試驗(yàn)并用新的密封袋(帶有干燥的樣品)重新開(kāi)始試驗(yàn)，或冒放棄數(shù)據(jù)的危險(xiǎn)。
優(yōu)選的是，這種方法還包括在第二個(gè)測(cè)量步驟之前(在包裝步驟期間)分布袋中未壓緊的試樣，使得材料試樣基本上均勻地鋪展在袋子的主要部分中。在一個(gè)實(shí)施方案中，松散的混合物裝在一只副容器中，后者本身被包裝和密封在上述袋中。這種副容器被賦予的構(gòu)造使它在沉浸步驟期間，在袋中引入開(kāi)口之后或密封完整性被破壞之后能讓水進(jìn)入袋中。基于在密度測(cè)定步驟期間測(cè)定的副容器和袋的密度值，這種方法可導(dǎo)致最大理論比重的計(jì)算。
本發(fā)明的另一方面是一種用來(lái)分析含有一種或多種未壓緊的或松散的材料試樣的瀝青鋪筑混合物密度的方法。這種方法包括把瀝青鋪筑混合物材料試樣放入一只副容器中，后者具有至少一個(gè)在其上形成的孔，并把這種鋪筑混合物材料試樣包裝在密封物中，使密封物基本上與在其中裝有材料試樣的副容器相迭合。然后把包裝好的副容器連同裝在其中的鋪筑混合物材料試樣浸在液體置換浴中。在帶有鋪筑混合物材料試樣的副容器浸在液體置換浴中時(shí)，引入一個(gè)開(kāi)口到密封物上，讓液體從液體置換浴進(jìn)入副容器并接觸裝在其中的鋪筑混合物材料試樣。繼引入開(kāi)口步驟之后可得到浸在液體置換浴中時(shí)帶有副容器和鋪筑混合物材料試樣的開(kāi)口后的密封物重量，而鋪筑混合物材料試樣的密度即可通過(guò)修正先前測(cè)定的副容器和密封物的密度來(lái)決定。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，這種密封物是一只袋子，并且材料試樣包括未壓緊的瀝青材料和/或松散的骨料和/或?yàn)r青混合物。
本發(fā)明還有另一方面是提供一種用液體置換浴評(píng)估材料樣品密度的方法。這種方法包括以下步驟在可迭合的密封材料中包封材料樣品；包封好的材料樣品抽真空；把包裝好的材料樣品浸在液體置換浴中，同時(shí)被包裝的材料樣品在密封材料中保持真空狀態(tài)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，這種可迭合的密封材料是一只袋子。特別是對(duì)于含有未壓緊的鋪筑混合物或松散的骨料，還優(yōu)選這種方法也包括在包裝步驟之前把(松散的)材料試樣放入一只副容器中；這種副容器被賦予的形狀和大小使它能在其中裝入材料樣品和/或能減小松散材料由于密封物與材料樣品接觸造成的密實(shí)性。
本發(fā)明的另外一個(gè)方面是用于包括液體置換試驗(yàn)的評(píng)估的可密封、未壓緊的材料試樣。這種密封的材料試樣包括形成一種材料試樣的一定量的未壓緊的材料，該材料試樣選自更大量的混合物，使它對(duì)更大量混合物的組成具有代表性。這種密封的試樣還包括預(yù)制的有彈性的袋子，后者具有密封的邊緣部分以及與它相關(guān)的預(yù)先確定的表觀(guān)密度值。袋子的構(gòu)造和大小使它能容納一定數(shù)量的未壓緊的松散材料試樣。密封在有彈性的袋子中的松散材料試樣的量在袋子接近密封邊緣的區(qū)域沒(méi)有未壓緊的松散材料試樣。這種預(yù)制的袋子的構(gòu)造可密封包裝這種松散材料，使得袋子的外壁基本上能和試樣的外部表面輪廓相迭合并防止浸在液體水浴過(guò)程中有水漏入(在袋子保持密封時(shí))。預(yù)先測(cè)定的表觀(guān)密度值是用來(lái)確定該未壓緊的松散材料試樣的密度。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，在分析過(guò)程中，這種試樣樣品具有第一種密封的構(gòu)造和第二種未密封的構(gòu)造。在密封好的構(gòu)造中，試樣中基本上所有的空氣都被抽空。在袋中造成的空隙是由包含這種試樣的組成的不規(guī)則性(粗糙的、不一致或不平整的輪廓和形狀)和被抽空而凹向試樣的袋子的迭合程度所導(dǎo)致的。第二種未密封的構(gòu)造是在密封的袋子上引入或形成一個(gè)開(kāi)口而確定的(在其上引入開(kāi)口時(shí)，試樣和袋子仍保持完全浸在液體浴中)。在基于液體置換的分析期間，開(kāi)口破壞了裝有瀝青材料試樣的密封包裝袋的完整性，并允許液體通過(guò)開(kāi)口進(jìn)入，從而接觸未壓緊的瀝青材料的所有數(shù)量(并這樣填充了袋中剩余的空隙)。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，這種未壓緊的松散材料試樣包括瀝青和/或許多不同類(lèi)型和大小的骨料組成的鋪筑混合物。
本發(fā)明的另外一方面是用來(lái)在預(yù)制袋中準(zhǔn)備和密封液體浸漬評(píng)估用的未壓緊或壓緊的材料樣品的真空體系。這種真空體系包括一種帶有真空容納腔的真空裝置，它的周邊與底板一起限定了容納區(qū)域。容納區(qū)域被賦予的形狀和大小可容納其中裝有粗大的材料試樣的預(yù)制袋。這種真空裝置包括沿著它的周邊部分位于真空室中的密封壁架。在操作中，密封壁架被構(gòu)造成使它能對(duì)預(yù)制袋的邊加熱并將其密封在一起。這種真空裝置還包括與真空室流體相通的空氣通道和真空泵。這種真空裝置另外還包括位于或安置于底板上的支撐部件(直接或間接地)。這種支撐部件被賦予的形狀和大小使它能裝下預(yù)制袋中的樣品。在操作中，支撐部件被構(gòu)建并安置在真空室內(nèi)，使得它能向密封壁架平移。這樣，支撐部件被安放在真空室內(nèi)或裝在其中，使它基本上能自由地朝著密封裝置或壁架的方向移動(dòng)，以幫助支撐袋中樣品的重量，防止在抽真空或密封過(guò)程中產(chǎn)生刺孔和撕裂。
本方法可容易地用于具有差別(增大的尺寸)的樣品。這使許多不同類(lèi)型和尺寸的壓緊的樣品的實(shí)驗(yàn)室分析變得容易。事實(shí)上，由于用在近代混合物中骨料的大小，希望能增加進(jìn)行評(píng)估的樣品尺寸，無(wú)論該樣品是在實(shí)驗(yàn)室制備的和/或是從現(xiàn)場(chǎng)提取的。典型地，其尺寸從通常大小約100毫米(4英寸)直徑的樣品增大到約150毫米(6英寸)直徑的不同厚度的樣品。
本發(fā)明也提供用許多具有不同大小和/或幾何形狀的不同參照樣品來(lái)測(cè)定表觀(guān)袋(或其它可迭合的密封物)密度的方法，以便提供改進(jìn)的表觀(guān)袋密度參考值(更準(zhǔn)確地反映在樣品測(cè)量過(guò)程中密封物的行為)。這些數(shù)值可以方便地在生產(chǎn)時(shí)就預(yù)先測(cè)定，以節(jié)省在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)場(chǎng)所的勞動(dòng)時(shí)間。然后把這些袋的密度值用來(lái)計(jì)算按本發(fā)明密封袋方法測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)采集的材料試樣的材料密度。例如，本發(fā)明提供實(shí)心參照試樣、在它的表面形成預(yù)定空隙形狀的參照試樣。具有已知空隙含量/厚度的瀝青試樣和包含許多松散的非吸收物品諸如球狀實(shí)心材料球(諸如彈子)的松散參照試樣等。對(duì)于松散的參照混合物，也可以用其上帶有水進(jìn)口構(gòu)造的副空器來(lái)把這種松散混合物裝入袋中(袋子包裝裝有混合物的副容器)。
有益地，本發(fā)明提供一種可靠和容易使用的用水置換評(píng)估技術(shù)來(lái)測(cè)定未壓緊的或松散的瀝青材料試樣的最大比重和/或密度的方法。這種技術(shù)也可用來(lái)評(píng)估瀝青的可滲透性或孔隙率。另外，不像通常的試驗(yàn)技術(shù)，本發(fā)明方法是在不存在水的條件下抽空試樣中的空氣，因此在試驗(yàn)操作步驟中不會(huì)把水抽入真空泵中。
附圖簡(jiǎn)述被并入并作為本說(shuō)明書(shū)的一部分的


了本發(fā)明的實(shí)施方案，并和說(shuō)明書(shū)一起用來(lái)闡明本發(fā)明的原理。
圖1A是按本發(fā)明密封密實(shí)材料樣品防止在液體置換試驗(yàn)期間液體接觸樣品的體系的透視圖。該圖說(shuō)明一種多孔材料樣品在位于真空裝置中的有彈性的預(yù)制袋中，真空裝置帶有內(nèi)腔和內(nèi)部密封裝置，并可按本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案控制真空設(shè)定值和抽真空的速度。
圖1B是類(lèi)似于在圖1A中所示的本發(fā)明一種體系的透視圖。說(shuō)明其中沒(méi)有樣品以顯示一種滑動(dòng)支撐機(jī)械，袋中的樣品在抽真空/密封過(guò)程中放置在它上面。
圖2是位于圖1A裝置中的預(yù)制袋中的樣品的側(cè)視圖。
圖3是按本發(fā)明的真空裝置和密封裝置的供選擇的實(shí)施方案的側(cè)視圖。
圖4A、4B和4C是說(shuō)明本發(fā)明預(yù)制的有彈性的袋子的優(yōu)選實(shí)施方案的平面圖。
圖5A、5B和5C是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明在圖4A、4B和4C中預(yù)制的有彈性的袋子帶有整體加固補(bǔ)綴時(shí)的平面圖。
圖6A、6B和6C是說(shuō)明本發(fā)明整體加固補(bǔ)綴的另一種實(shí)施方案的平面圖。
圖7是說(shuō)明按照本發(fā)明另一種實(shí)施方案在樣品放入預(yù)制袋中之前，位于樣品上方的補(bǔ)充加固補(bǔ)綴的部分分解透視圖。
圖8是表觀(guān)袋密度對(duì)4英寸直徑圓柱體材料參照標(biāo)準(zhǔn)試樣的曲線(xiàn)圖。在操作中，基于相應(yīng)于參照試樣大小(和形狀)、類(lèi)似于要按本發(fā)明進(jìn)行評(píng)估的材料試樣，來(lái)選擇一種用來(lái)包裝材料試樣的預(yù)制的袋子或密封物的合適的表觀(guān)密度值。
圖9A是一種多孔樣品的透視圖。
圖9B是圖9A所示的多孔樣品位于本發(fā)明的預(yù)制袋中的透視圖。
圖9C是圖9B中所示的樣品和袋子的側(cè)視圖，說(shuō)明從袋子開(kāi)口抽出空氣的情形。
圖9D是圖9B中所示的樣品和袋子的側(cè)視圖，說(shuō)明袋子被密封，使得袋子凹陷而與樣品的外部相迭合。
圖9E是圖9D的密封好的樣品的側(cè)視圖，說(shuō)明它在用作水置換評(píng)估的水浴中的使用。
圖9F是繼圖9E中所示的水浴步驟之后多孔樣品的透視圖，說(shuō)明樣品從密封袋中取出之后，樣品的材料組成和結(jié)構(gòu)均保持原樣。
圖10和11是本發(fā)明袋子用的多層袋壁的放大后的部分截面圖。
圖12是具有由可壓縮的彈性袋子提供的表面相迭合的套殼的多孔材料樣品的側(cè)視圖，按本發(fā)明，袋子的一端距樣品的密封邊緣的長(zhǎng)度要比另一端更長(zhǎng)。
圖13是俯視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的具有三個(gè)預(yù)先密封好的邊或側(cè)面的預(yù)制袋。
圖14是俯視圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的具有三個(gè)連接在一起的邊的預(yù)制袋，其中兩個(gè)邊已密封在一起，還有一個(gè)邊由材料層的單折迭線(xiàn)來(lái)提供。
圖14A是具有預(yù)制的擠壓過(guò)的袋子的預(yù)制袋的另一種實(shí)施方案的透視圖，這時(shí)形成圓柱體形的袋子，其中兩個(gè)開(kāi)口端可以在實(shí)驗(yàn)室評(píng)估使用時(shí)連接起來(lái)。
圖15A是一張部件分解透視圖，說(shuō)明按照本發(fā)明通過(guò)沿周邊鋪蓋并密封兩塊材料形成一種有彈性的可壓縮的袋子。
圖15B是本發(fā)明單一材料袋子的透視圖，說(shuō)明其折線(xiàn)。
圖15C是根據(jù)本發(fā)明將樣品密封在多層袋子中的實(shí)施方案的側(cè)視圖。
圖16A-16C是俯視圖，說(shuō)明按照本發(fā)明的預(yù)制袋的供選擇的結(jié)構(gòu)。
圖17是本發(fā)明密封材料樣品的方法的流程圖，它可減小操作者引入的按本發(fā)明密封好的結(jié)構(gòu)方面的變化。
圖18是按本發(fā)明的一種實(shí)施方案的帶有一體化的加壓和加熱控制元件的裝置的定時(shí)圖表。
圖19是說(shuō)明本發(fā)明密封體系的機(jī)器控制的實(shí)施方案的示意圖。
圖20是本發(fā)明另一種實(shí)施方案的示意圖，說(shuō)明一種一體化的天平裝置和反饋系統(tǒng)，其構(gòu)造可向中央處理器單元提供測(cè)量數(shù)據(jù)以便半自動(dòng)地計(jì)算材料樣品的比重。
圖21是實(shí)際袋密度測(cè)定值和許多試樣(包括四種不同的材料類(lèi)型)的芯材密度計(jì)算值的表格顯示，試樣是按本發(fā)明的同樣真空設(shè)定值密封的。
圖22是本發(fā)明為收集和處理原始數(shù)據(jù)以確定芯材密度的適宜數(shù)據(jù)單的表格顯示。
圖23A是一種根據(jù)本發(fā)明密封在袋中的松散材料(優(yōu)選為未壓緊的瀝青)的前視圖。
圖32B是根據(jù)本發(fā)明降低到儲(chǔ)水器中的圖23A的密封試樣的前視圖。
圖23C是按本發(fā)明在圖23A的袋子浸到圖23B所示的儲(chǔ)水器中之后，往它上面做切入或切割口的前視圖。
圖24是按本發(fā)明收集和處理原始數(shù)據(jù)以確定最大理論比重值的示例性表格數(shù)據(jù)單。
圖25A是根據(jù)本發(fā)明用來(lái)裝松散的未壓緊的材料試樣的副容器的側(cè)視圖，它隨后可包裝在密封物中。
圖25B是圖25A的副容器的側(cè)視圖，說(shuō)明已裝有要進(jìn)行分析的松散材料樣品的副容器。
圖25C是根據(jù)本發(fā)明包裝在密封物，顯示為已密封好的袋子中的圖25B的裝有松散材料樣品的副容器的俯視圖。
圖25D是裝有材料試樣的副容器的另一種實(shí)施方案的側(cè)視圖。
圖25E是圖25D所示的實(shí)施方案的側(cè)視圖，這時(shí)蓋子已蓋在副容器上面。
圖25F是圖25E所示的實(shí)施方案的俯視圖，這時(shí)副容器已包裝在密封物中。
圖26是按照本發(fā)明構(gòu)造的基本上是實(shí)心的參照標(biāo)準(zhǔn)的示意說(shuō)明，它帶有預(yù)定的空氣孔隙型式，形成已知的氣孔量。
圖27是按照本發(fā)明由瀝青構(gòu)造的參照標(biāo)準(zhǔn)的示意說(shuō)明。
圖28是按照本發(fā)明含有松散物品的參照標(biāo)準(zhǔn)的示意說(shuō)明。
本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案的詳盡描述現(xiàn)在本發(fā)明將參照附圖作更充分的描述，附圖中顯示了本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方案。但本發(fā)明可以許多不同的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此不應(yīng)認(rèn)為它限制于在此列舉的實(shí)施方案；相反，提供這些實(shí)施方案來(lái)使本公開(kāi)內(nèi)容更為徹底和完全，從而充分地將本發(fā)明的范圍轉(zhuǎn)達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。貫穿始終的是，相同的數(shù)字指相同的組成部件。在附圖中，為清楚起見(jiàn)一些層和區(qū)域可能被夸張。
作為一般地描述，本發(fā)明涉及一種方法、體系、裝置和防水套殼(它優(yōu)選構(gòu)造成預(yù)制袋)，它的作用是密封多孔試樣以防止水的滲入，其密封方法使密封材料對(duì)許多試樣都是一致的，當(dāng)用于液體置換試驗(yàn)中時(shí)置換出恒定體積的液體，從而改進(jìn)過(guò)去在評(píng)估實(shí)施室中使用的依賴(lài)于操作人員的方法。這里所用的術(shù)語(yǔ)“液體”包括水、油、含水混合物，優(yōu)選的是它們的可相互混溶的混合物。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，液體置換試驗(yàn)是水置換試驗(yàn)。
圖1A說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的體系10的一種優(yōu)選的實(shí)施方案，其用來(lái)密封粗大的多孔材料樣品，準(zhǔn)備用于液體置換試驗(yàn)中。如圖所示，體系10包括真空裝置12，它帶有內(nèi)部(可關(guān)閉的)的真空室13，它具有相應(yīng)的上部和下部的凹口13a、13b。真空室13包括上蓋14和底座15，上部凹口13a形成在蓋14中，下部凹口13b形成在底座15中。上部和下部凹口13a、13b被賦予的大小和形狀使它能容納位于預(yù)制袋25中的材料樣品20。在操作中，蓋14與鉸接部分17和有關(guān)底座15的樞軸一起操作，在關(guān)閉時(shí)嚙合底座15并把袋子25和試樣20封閉在真空室13中。優(yōu)選的是，像圖中所示那樣，蓋14包括一個(gè)沿著邊緣位置的密封墊16，使得在使用過(guò)程中裝置12的適當(dāng)密封變得容易。也如圖所示，裝置12包括一個(gè)觀(guān)察口30，它使操作者在使用過(guò)程中可看到內(nèi)容物的狀況。
還可看到，真空裝置12還包括真空泵12a，與真空通道12b流體相通，它延伸到排氣口37。排氣口37與空氣通道12c聯(lián)合操作，并且用諸如閥門(mén)37a作為控制流量的調(diào)節(jié)裝置。真空裝置12優(yōu)選還包括真空壓力調(diào)節(jié)器31、用于加熱器帶36的定時(shí)調(diào)節(jié)器32，以及開(kāi)關(guān)電閘33、停止按鈕34、指示真空室13中實(shí)際真空壓力的真空計(jì)38。
也優(yōu)選體系10包括密封裝置35。如圖所示，在這種實(shí)施方案中，真空裝置12被構(gòu)造成帶有內(nèi)部的密封裝置35。在所舉例說(shuō)明的實(shí)施方案中，密封裝置35表示為一種加熱部件或帶36，與兩個(gè)相對(duì)的袋夾36a、3b6對(duì)齊。密封裝置35安裝在真空室13內(nèi)并包括兩個(gè)相對(duì)的軸向延伸的夾具36a、36b，它們被構(gòu)造成當(dāng)蓋子關(guān)閉在底座15上時(shí)能緊密?chē)Ш?，密封裝置還包括加熱器帶36。內(nèi)部安裝的加熱器帶36可被并入或安放在與相對(duì)的加熱器夾具36a、36b之一或兩者相鄰的地方。另外，密封袋25的邊緣部分的加熱和夾具裝置可構(gòu)造成沿底座14和15的邊緣延伸，使得裝置12能密封袋子的不止一邊(或一邊的一部分)，諸如兩邊、三邊甚至袋子的所有邊，同時(shí)袋子和樣品保持在真空裝置12(未顯示)的真空室13中。
如圖所示，在適當(dāng)位置時(shí)，預(yù)制袋25的前方(開(kāi)口或未密封的部分)懸于下部夾具36b的表面上。在操作中，真空由真空泵12a、真空通道12b和排氣口37施加到真空室13中，直到真空室13達(dá)到合適的真空水平，或者空氣從袋子25中被抽空或迫出。加熱部件36優(yōu)選安放在底部夾具36b中。在真空到達(dá)合適水平以后，把底部夾具36b抬起并將加熱部件36啟動(dòng)。這樣，夾具36a、36b對(duì)袋子的相對(duì)的壁給出擠壓它們的密封力，同時(shí)加熱部件被啟動(dòng)以保證密封住袋子的開(kāi)口邊緣部分，同時(shí)袋子25保持在真空裝置12中(即在由真空室13移出之前)。袋子25被密封后，讓空氣通過(guò)排氣口37進(jìn)入真空室13，這會(huì)迫使密封好的袋子25迭合在樣品20的表面上。優(yōu)選的是，空氣通過(guò)與排氣口37相連的受限制的空氣通道12c進(jìn)入。即排氣口37開(kāi)口由閥門(mén)37a控制，以控制進(jìn)入真空室的空氣流的速度。這種速度控制可幫助控制袋壁迭合到樣品表面時(shí)受的力，從而減小袋壁因突然返回大氣壓力條件而被刺穿的可能性，這可歸因于加速或未受控的放氣速度或與重新引進(jìn)空氣有關(guān)的力。
圖2說(shuō)明帶有材料樣品20和袋25的體系10，袋子位于真空室13中，蓋子14與基底15相對(duì)應(yīng)。一種合適的真空裝置可從密蘇里州Kansas City的Ary Corporation得到。優(yōu)選的是根據(jù)本發(fā)明改裝這種市售裝置以便加上真空和空氣排放控制。一種改裝過(guò)的真空系統(tǒng)被稱(chēng)為CoreLokTM系統(tǒng)，可從北卡羅來(lái)納州的Raleigh的英思創(chuàng)新儀器公司(InstroTek Inc.)獲得。
為減少在密封過(guò)程中袋25被刺穿的可能性，可把袋25中的樣品20安放在一個(gè)支撐部件60上，如圖1B所示。在操作過(guò)程中，在未密封的袋25中的樣品20被安置于放在下面的支撐部件60上。支撐部件60被放置在真空室13中，使它能夠朝向密封裝置35平移。像字母H所指的箭頭所示，支撐部件60可在水平方向平移。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，支撐部件60是一塊不復(fù)雜的支撐平板，它是由低摩擦系數(shù)材料諸如DELRIN樹(shù)脂做成的。在一種實(shí)施方案中，這種支撐部件60為約1/4英寸厚，做成的大小和形狀使它能在它上面支撐真空室13內(nèi)的樣品20。優(yōu)選的是，支撐部件60是約8英寸長(zhǎng)、7英寸寬(足以容納6英寸直徑的樣品，且優(yōu)選的是能提供大于試樣的表面，使操作者容易在上面排列)。如圖所示，墊片材料61可附加在支撐部件60的上部表面，以便為袋子25提供一個(gè)軟墊接觸界面。一種合適的墊片材料的例子是高密度橡膠。這樣，在適當(dāng)位置，樣品25壓向袋壁的一部分，并且袋子和樣品都被放在下面的支撐部件60所支撐。在操作中，在真空室13中，當(dāng)袋子被拉向密封壁架35時(shí)袋子25被拖或拉向裝在其中的樣品的粗糙外表面，在此期間袋子處于被抽空、密封、再重新回復(fù)到周?chē)髿鈼l件中的一種或多種條件下。在這過(guò)程中袋子25由于暴露于外力從而使袋子25在鄰近樣品20的粗糙外部處，當(dāng)袋子對(duì)著其拖拉時(shí)，就潛在地引入被刺穿的機(jī)會(huì)。支撐部件60緩沖了樣品20壓向袋子25時(shí)的重量；并且在它運(yùn)動(dòng)時(shí)也同時(shí)使裝載著樣品20重量的袋子25一起平移，這就減小了作用在袋子上的力和袋子被刺穿的可能性。
雖然支撐部件60被顯示為相對(duì)不復(fù)雜的部件，即一塊可以滑動(dòng)的基本上是平面的支撐板，但本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該理解，按照本發(fā)明有許多供選擇的支撐部件構(gòu)造和機(jī)械連接方法可以應(yīng)用。例如，可以把側(cè)面安裝的可滑動(dòng)的平臺(tái)(類(lèi)似于抽屜)裝置在真空室內(nèi)壁上，從而提供所需的支撐并在過(guò)程中允許作水平運(yùn)動(dòng)來(lái)支撐樣品。另外，滾子或其它旋轉(zhuǎn)或滑動(dòng)表面或組件可以形成或連接在支撐部件60的底部或邊上(未顯示)。支撐部件也可由電動(dòng)機(jī)械滑動(dòng)裝置來(lái)提供，它可由計(jì)算機(jī)可編程控制器來(lái)控制。例如，這種電動(dòng)機(jī)械滑動(dòng)裝置可用電動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)裝置以及控制器來(lái)構(gòu)建，它可在抽空/密封/凹陷的操作步驟期間的適當(dāng)時(shí)間自動(dòng)操作，來(lái)移動(dòng)滑動(dòng)裝置(從而移動(dòng)試樣)(以利于其運(yùn)動(dòng))，以進(jìn)一步減小作用在袋子上的力(特別對(duì)于重的試樣)。
此外，上表面61s可用一些可供選擇的結(jié)構(gòu)來(lái)構(gòu)造。雖然圖示的是兩塊墊條61形成的裝上墊子的頂部表面，但也可用單一墊條或許多墊條或用其它的墊子形狀。另外，頂部表面61s可被構(gòu)造成一條接受通道，其大小相應(yīng)于進(jìn)行評(píng)估的特定樣品(通常這將需要許多這種類(lèi)型的支撐部件，每一個(gè)相應(yīng)于要評(píng)估的樣品大小)。當(dāng)然，應(yīng)該小心防止在其上形成將在操作期間接觸袋子和樣品的任何尖銳邊緣，以減小發(fā)生穿刺的可能性。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中(未顯示)，體系10被構(gòu)造成有一臺(tái)天平被整合進(jìn)真空裝置12的底部基座15中，從而可以自動(dòng)測(cè)量樣品25在空氣中的重量，以減少操作者為確定所評(píng)估的試樣密度所要采取的步驟數(shù)。這種自動(dòng)重量測(cè)量數(shù)據(jù)隨后可送往計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝置或計(jì)算機(jī)程序中，可基于輸入的測(cè)量參數(shù)容易地作密度的半自動(dòng)計(jì)算。當(dāng)然，自動(dòng)輸入空氣中的重量也能減少需要由實(shí)驗(yàn)室操作人員輸入的單獨(dú)的數(shù)據(jù)列表，從而減小操作人員的筆誤。
圖3說(shuō)明另一種(直接拖拉)體系10’，它帶有真空裝置12’以及在操期間處于真空裝置12’外部的袋子和樣品。袋子25的前面部分被安置懸于真空室13’的一部分之上，同時(shí)袋子25的主要部分在操作期間被置于真空裝置12’外部。袋子25可由固定裝置或由實(shí)驗(yàn)室人員手動(dòng)安置在適當(dāng)位置。在任何情況下，為提供適當(dāng)操作，袋子25優(yōu)選保持靜止，同時(shí)真空裝置12’與袋子的前面邊緣嚙合。深度標(biāo)記也可形成或位于袋子25的前面部分的表面上，以幫助操作者經(jīng)過(guò)袋子開(kāi)口的一邊在位置上校準(zhǔn)袋子進(jìn)入真空室中的所希望的深度，以使適當(dāng)?shù)膰Ш献兊萌菀?未顯示)。
如圖3中所顯示的，相對(duì)的上下墊片或密封墊16’使得當(dāng)蓋子和底座14’、15’關(guān)閉時(shí)真空裝置12’的密封變得容易。在這一實(shí)施方案中，密封裝置是橫向延伸的帶狀加熱器36’，它包括上部的夾緊平面36a’和下部夾具支撐平面36b’，其位于裝置12’中但安裝在真空室13’外部(緊靠或鄰近裝置12’的接受邊緣)。這種加熱器的安排允許施加密封的操作基本上與抽真空同時(shí)進(jìn)行，以維持袋子處于其減壓狀態(tài)，或處于它的表面被凹陷或迭合形狀的狀態(tài)(在袋子已暴露于所希望的壓力下經(jīng)過(guò)所希望的一段時(shí)間之后，但在去掉壓力之前或基本上在壓力剛剛?cè)サ糁?。優(yōu)選的工藝時(shí)間和壓力將在下面進(jìn)一步討論。一種合適的真空裝置可從密蘇里州Kansas City的Ary Corporation獲得。
也可使用其它真空體系，例如，用一種直接連接或噴嘴型真空體系。在這種實(shí)施方案中，一臺(tái)真空泵和真空管與噴嘴相通，后者可插入在袋子25中形成的開(kāi)口中，袋子被牢固地夾住周?chē)．?dāng)然，袋子可修改，使袋子的構(gòu)造可容納噴嘴并且使抽真空期間噴嘴和袋子之間的氣密性密封變得容易。例如，袋子的開(kāi)口邊沿袋子的主要部分可以預(yù)先密封，以便在除去空氣步驟中提供一個(gè)容納噴嘴的較小開(kāi)口。在操作中，噴嘴將真空引向袋的腔室并除去其中空氣(未顯示)。這樣，與圖3所示在外部安置的袋子和樣品相似，直接連接的噴嘴可方便地插入袋中以使袋子與樣品的形狀相迭合。然后可使用一種外部的密封裝置，諸如手動(dòng)密封方法或諸如用于商業(yè)食品制造工業(yè)中的那種密封裝置。
圖4A、4B和4C說(shuō)明本發(fā)明預(yù)制的有彈性袋子25的優(yōu)選實(shí)施方案。這種預(yù)制袋25包括兩個(gè)相對(duì)的袋壁26，27，它限定了裝材料樣品20的容納室29。優(yōu)選的是，預(yù)制袋25是在遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)室或評(píng)估場(chǎng)所的生產(chǎn)設(shè)備中制造的，當(dāng)它在評(píng)估場(chǎng)所被接受時(shí)具有三個(gè)連在一起的邊和一個(gè)單獨(dú)的開(kāi)口端。這種預(yù)制的結(jié)構(gòu)提供了準(zhǔn)備使用的袋子25，技術(shù)人員在實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)場(chǎng)所使用它只需最少的準(zhǔn)備時(shí)間。
圖4A-4C說(shuō)明預(yù)制袋25的一種優(yōu)實(shí)施方案，其中兩個(gè)相對(duì)的壁26，27在三個(gè)邊上通過(guò)把相對(duì)的邊26，27在三個(gè)對(duì)應(yīng)的密封邊25b、25c、25d上相連接而接合在一起。這三條邊25b、25c、25d就此提供了一條連續(xù)密封邊的周邊。第四條邊25a留著開(kāi)口從而使材料樣品20可在實(shí)驗(yàn)室或使用場(chǎng)地(遠(yuǎn)離生產(chǎn)場(chǎng)地)放入袋中。圖14說(shuō)明這三條接合在一起的邊25b’、25c、25d可以選擇地連接或形成。如圖所示，第一條連在一起的邊25b’可通過(guò)用折疊的整體來(lái)形成(單張的一種或多種材料層)。當(dāng)然，袋子的整體部分(不需要密封邊)可以其它方式構(gòu)造在袋子上，諸如在對(duì)著開(kāi)口端25a的25c端上。
供選擇地，本發(fā)明的“預(yù)制袋”25可作為預(yù)制的袋狀結(jié)構(gòu)來(lái)提供，它在遠(yuǎn)處的生產(chǎn)場(chǎng)所沿著少于三條邊25b、25c、25d，諸如沿著一條或兩條邊被連接，仍可使修剪的量最小或甚至在評(píng)估時(shí)完全避免了材料修剪這一步驟。當(dāng)兩條邊被連接時(shí)，那么優(yōu)選兩條相對(duì)的邊諸如圖中所示的邊25b，25d，這時(shí)預(yù)制的袋25結(jié)構(gòu)提供帶有腔室29的“袋芯”，它可允許技術(shù)人員把樣品20裝入帶有水夾套的腔室29并加上在評(píng)估場(chǎng)所的一條或兩條補(bǔ)充的或“側(cè)面”的密封步驟，但仍然無(wú)需操作者修剪掉未知數(shù)量的材料，從而不希望地潛在破壞了試驗(yàn)結(jié)果的可靠性。圖15A和15B說(shuō)明兩種優(yōu)選的制作構(gòu)造。圖15A說(shuō)明用兩張分開(kāi)的材料，其中一條或多條邊在生產(chǎn)場(chǎng)所密封。圖15B說(shuō)明一整張預(yù)先剪切好的材料，它可沿折疊線(xiàn)折疊而確定一條連接在一起的邊(以虛線(xiàn)表示)并優(yōu)選在生產(chǎn)場(chǎng)所沿另外兩條邊密封。
圖15C說(shuō)明本發(fā)明帶有水夾套的一種多袋式實(shí)施方案25m。如圖所示，樣品裝在第一個(gè)袋子25ml里面，第一個(gè)袋子位于外面第二個(gè)袋25m2的內(nèi)部。第一個(gè)袋子25ml可以用與第二個(gè)袋子25m2不同的材料來(lái)制成。優(yōu)選的是，里面的或第一個(gè)袋子25ml用一種耐用而有彈性的材料制成以便在它迭合并靠在樣品20的外部輪廓上面時(shí)能耐受穿孔。也優(yōu)選第一個(gè)袋子25ml被賦予的大小和形狀使它能被封閉在第二袋子25m2里面。第一個(gè)袋子25ml不需要分開(kāi)密封，或?qū)嶋H上如圖所示，完全不需密封。
在一種實(shí)施方案中，如圖4B中所闡明的那樣，兩個(gè)相對(duì)的袋壁26，27’中至少有一個(gè)內(nèi)表面包含一系列在它上面形成的空氣通道28。優(yōu)選的是，這些空氣通道28與袋壁26，27’中的一個(gè)共同延伸?？諝馔ǖ?8被賦予這樣的形狀，即當(dāng)腔室29收縮以靠在內(nèi)部裝著的樣品20的外表面上時(shí)，空氣能更容易地從袋中逸出，從而使袋的表面迭合凹陷在樣品的外表面變得容易(圖9D)。圖4C說(shuō)明這些空氣通道28可以在袋壁26’，27’二者的內(nèi)表面上形成?？諝馔ǖ?8可以一些合適的構(gòu)造形成，但優(yōu)選被構(gòu)造成與袋子25的開(kāi)口邊緣部分相互連接。優(yōu)選帶有空氣通道28的袋子25與使用直接抽真空的裝置(諸如圖3中所示)以外部裝袋的方式使用，而不帶空氣通道28的袋子25(諸如在圖4A、5A和6A中所示的那些)則與圖1A和1B所示的真空裝置一起使用。兩種型式的袋子25都可以與如上所述的直接連接或噴嘴型真空體系一起使用。
在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，材料樣品20是一種通常帶有相互連通的孔隙的多孔的壓緊的材料樣品，諸如壓緊的土壤、混凝土、骨料和瀝青試樣。這樣，本發(fā)明的密度測(cè)量方法優(yōu)選用來(lái)分析壓緊的材料樣品，它包含單獨(dú)的或結(jié)合在一起的一種或多種壓緊的土壤、混凝土、骨料(構(gòu)散的和/或壓緊的)，以及壓緊的瀝青和/或?yàn)r青材料試樣。典型地，這種壓緊的材料樣品20是從道路路面提取或在實(shí)驗(yàn)室用混合的材料試樣模制而成的圓柱形延伸的密實(shí)芯狀物。上述混合材料代表現(xiàn)場(chǎng)使用的材料，按此，這種類(lèi)型的芯材包括粗制或粗糙的外部表面。當(dāng)然，樣品并不僅限于以上的所討論的這些。進(jìn)一步，材料樣品20可以是一塊鋁塊，它一般具有平滑的表面和已知的密度。按此，鋁塊可用作標(biāo)準(zhǔn)參照物并可用來(lái)確定每種類(lèi)型或尺寸的袋25的標(biāo)準(zhǔn)密度。當(dāng)然，其它固體材料和構(gòu)造也可用來(lái)作為已知的標(biāo)準(zhǔn)參照物。
優(yōu)選的，這種壓緊的材料樣品20具有4或6英寸的寬度或直徑，并且厚度在約1-6英寸數(shù)量級(jí)。因?yàn)檫@種壓緊的材料樣品20通常以標(biāo)準(zhǔn)尺寸形成，一套袋25尺寸可方便地被提供來(lái)讓技術(shù)人員從一些預(yù)先形成的尺寸中選擇一種。這種選好的特定袋子被賦予的形狀和尺寸正好可包容特定尺寸(或包括這種尺寸的尺寸范圍)的材料樣品20和/或分析樣品的多孔性和粗糙性。
優(yōu)選的是，圓柱體狀模制的或現(xiàn)場(chǎng)獲得的樣品20的直徑(或鋸下的樣品長(zhǎng)度)至少應(yīng)等于其中使用的骨料最大尺寸的大約四倍。也優(yōu)選樣品20的厚度至少是其中使用的骨料最大尺寸的1.5倍。例如，對(duì)于許多取自道路的壓緊的混合物，推薦樣品20被構(gòu)造成約150毫米(6英寸直徑)的樣品20，具有至少約兩英寸的厚度。
對(duì)于具有粗糙外表面的樣品，預(yù)制袋25優(yōu)選構(gòu)成能耐受穿孔的，因?yàn)樵诿芊膺^(guò)程中袋25會(huì)凹陷而接觸和迭合到材料樣品的外表面上。因此本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案是一種耐穿孔的袋子，它可以迭合到樣品的外表面上。這種穿孔耐受性可通過(guò)下列措施中的一種或多種來(lái)提供選擇材料(類(lèi)型、尺寸和厚度)；多層材料的使用；使用許多數(shù)量的袋子；以及在高接觸力區(qū)域使用加固的補(bǔ)綴。優(yōu)選的是，穿孔耐受性也可通過(guò)這樣一種方法來(lái)提供，該方法可在排放口37控制進(jìn)入和/或抽出真空室13的空氣速度，這種方法足以減緩密封后空氣突然返回進(jìn)入真空室13的速度。
圖5A、5B和5C說(shuō)明帶有至少一塊整合的加固補(bǔ)綴45的預(yù)制袋25’。優(yōu)選的是，這種加固的補(bǔ)綴45是形成在第一和第二個(gè)袋壁26，27的相對(duì)的內(nèi)表面上。進(jìn)一步優(yōu)選的是加固的補(bǔ)綴45被構(gòu)造成相應(yīng)于材料樣品上下表面的形狀。由于許多用于建筑中的瀝青材料樣品是圓柱形的，因此優(yōu)選對(duì)于這種應(yīng)用，加固的補(bǔ)綴45被構(gòu)造成基本上是圓形并位于袋25上，使得當(dāng)材料樣品20被放入其中時(shí)補(bǔ)綴正好覆蓋在樣品上。當(dāng)然，加固的補(bǔ)綴形狀優(yōu)選的是對(duì)應(yīng)于進(jìn)行分析的特定樣品。此外，其它結(jié)構(gòu)的側(cè)面加固的補(bǔ)綴也可以使用并且優(yōu)選的是其尺寸與進(jìn)行分析的特定樣品的厚度和側(cè)面形狀相對(duì)應(yīng)。
圖6A、6B和6C說(shuō)明帶有本發(fā)明的一體化加固補(bǔ)綴的另外一些實(shí)施方案的預(yù)制25”。如圖所示，預(yù)制袋25”至少在袋壁26，27中的一個(gè)壁上帶有位于中心的圓形補(bǔ)綴45，以及許多周?chē)募庸萄a(bǔ)綴46a，46b，46c，46d位于袋上或形成于袋中，以便為預(yù)制袋25”的預(yù)定區(qū)域提供額外的強(qiáng)度。優(yōu)選的是，周?chē)庸痰难a(bǔ)綴46a、46b、46c、46d安置在袋壁26，27上，使它們?cè)诖?5凹陷并迭合到樣品的外形上時(shí)能夠和樣品20的邊的一部分交迭(圖9D)。當(dāng)然，在本發(fā)明范圍內(nèi)也可使用其它的加固補(bǔ)綴結(jié)構(gòu)，并且本發(fā)明不想被這里圖示的示例性加固構(gòu)造所限制。例如，圓形補(bǔ)綴可用于樣品的頂端和底部，也可對(duì)樣品使用圓柱形或線(xiàn)型包裹的補(bǔ)綴來(lái)沿著樣品的側(cè)壁包裹。在這個(gè)例子中，在封入袋中之前基本上所有外表面都有加固的補(bǔ)綴。
圖7說(shuō)明補(bǔ)充的加固補(bǔ)綴49的其它實(shí)施方案。如圖所示，這些補(bǔ)充的加固補(bǔ)綴49基本上是平的圓形補(bǔ)綴，在樣品20被放入預(yù)制袋25的腔室29中之前，它們位于樣品本身的頂部和底部的外表面20a、20b上面。當(dāng)然，單一的補(bǔ)充補(bǔ)綴或補(bǔ)綴的一部分也可用于相應(yīng)的選擇好的單一表面或單一表面的一部分。此外，小量的粘合劑，或優(yōu)選是單一側(cè)面用的粘合劑材料可在放入樣品期間用來(lái)把樣品表面和補(bǔ)充的補(bǔ)綴49連接在適當(dāng)?shù)奈恢蒙稀Ｔ诓僮髦?，?dāng)袋25的袋壁26，27因凹陷而接觸樣品暴露的粗糙頂部和底部表面20a、20b時(shí)，補(bǔ)充的加固補(bǔ)綴49的作用很像整體化的加固補(bǔ)綴45的作用，即防止袋壁26，27由于與粗糙的外部表面接觸而發(fā)生穿孔。此外，這種補(bǔ)充的加固補(bǔ)綴49可被構(gòu)造成覆蓋材料樣品20的側(cè)面以及頂部和/或底部表面，并且是在樣品20放入預(yù)制袋25之前就預(yù)先施用到樣品上。
圖9A-9F示意性地說(shuō)明了本發(fā)明的密封方法。圖9A說(shuō)明將在液體置換試驗(yàn)中分析的樣品20。如圖9B所示，樣品20被放入其中形成一個(gè)開(kāi)口25o的預(yù)制袋25中。優(yōu)選的是，如圖所示，開(kāi)口25o是由重疊的第一和第二個(gè)袋壁26，27的未連接的部份或邊所確定。如圖9C所示，袋25被構(gòu)造成能限定一條經(jīng)開(kāi)口25o與壓力降低對(duì)應(yīng)的流體(即氣體)排出通道100。壓力降低可用一些方法來(lái)提供，諸如通過(guò)安置一個(gè)真空或壓力源，與流體排出通道100流體相通或在袋外面提供一個(gè)壓差。當(dāng)使用圖1A的真空裝置12時(shí)，袋子安放在真空室13中，使袋子的開(kāi)口25o伸展穿過(guò)密封元件36。選擇好真空壓力(優(yōu)選的是如下面將進(jìn)一步討論的自動(dòng)或半自動(dòng)方式)，指定密封時(shí)間(含真空應(yīng)答延遲時(shí)間)，關(guān)閉蓋子14，經(jīng)開(kāi)/關(guān)電鍵33啟動(dòng)真空裝置12。一旦真空室13中的壓力達(dá)到所希望的水平，即啟動(dòng)加熱元件36，于是袋25o的出入口或開(kāi)口即被密封。然后讓空氣以受控制的速度進(jìn)入真空室13，這將導(dǎo)致袋子朝已密封的樣品凹陷。圖18說(shuō)明一種按本發(fā)明優(yōu)選的壓力定時(shí)圖表(抽真空、密封和放氣)。優(yōu)選放氣時(shí)間大于約30秒，更優(yōu)選約35秒。
在蓋子14被打開(kāi)之后，或優(yōu)選在受控放進(jìn)空氣期間，真空室被暴露于大氣的或周?chē)膲毫ο?，如圖9D所示，產(chǎn)生表面基本上迭合的被袋密封的樣品125。這種被袋密封的樣品容易操作、耐穿孔、并被構(gòu)造成能防止水對(duì)多孔試樣比重測(cè)量的影響。在操作中，空氣壓力迫使袋25迭合或壓在樣品的外部輪廓或表面上，即把袋子凹陷到樣品的頂部和底部表面以及側(cè)面20a、20b、20c上。也如圖所示，本發(fā)明的這種方法優(yōu)選也可引起第一和第二個(gè)袋壁26，27的部份水平排列并凹陷而產(chǎn)生離開(kāi)樣品20的扁平端部25f。這種可以重現(xiàn)的形狀有益地使這種密封方法能以這樣一種方式對(duì)許多樣品產(chǎn)生水的夾套，它可以提供基本恒定的水置換體積，而不必考慮操作人員對(duì)材料的應(yīng)用(修剪、伸展等)。應(yīng)該理解在密封之前排除袋中的空氣(基本上所有空氣)是優(yōu)選的，而簡(jiǎn)單地把材料層26、27壓在一起則不是優(yōu)選的。
圖9E說(shuō)明已密封的樣品125被放置在水浴90中進(jìn)行水置換試驗(yàn)評(píng)估。致密多孔樣品的堆積比重或密度通過(guò)水置換計(jì)算現(xiàn)在已能可靠地測(cè)定。圖9F說(shuō)明樣品在除去袋子之后(可簡(jiǎn)單地通過(guò)破壞密封并從袋中移出樣品)結(jié)構(gòu)上保持原樣。有益地，這種樣品仍可進(jìn)行另外的評(píng)估。
優(yōu)選的是，在操作中，真空裝置10、10’在相應(yīng)于受到密封的特定樣品以及和它一起使用的袋子的類(lèi)型的預(yù)設(shè)真空壓力和時(shí)間條件下操作。例如，裝置10、10’可構(gòu)造成能接受操作人員輸入的有關(guān)樣品的尺寸、形狀、密度、材料組成以及預(yù)制袋類(lèi)型的一種或多種的信息(通常用一個(gè)產(chǎn)品確認(rèn)數(shù)字就足夠了，因?yàn)樗鼘⒔缍ú牧项?lèi)型、尺寸、標(biāo)準(zhǔn)密度校正因子等)。典型地，在實(shí)驗(yàn)室中被評(píng)估或被加工的樣品20是以一些標(biāo)準(zhǔn)的形狀和材料混合物當(dāng)中的一種提供的；允許在實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)所預(yù)先測(cè)定和預(yù)先程序化提前設(shè)定的壓力操作參數(shù)，以便進(jìn)行自動(dòng)化操作。期望標(biāo)準(zhǔn)的真空設(shè)定值可被接受用于本發(fā)明方法，涵蓋范圍寬廣的材料樣品，包括不同厚度和質(zhì)地的樣品。這種真空設(shè)定值可能需要定期調(diào)整以求得最佳性能，以便解決由于真空泵的老化和使用可能隨時(shí)間而發(fā)生的設(shè)備漂移等問(wèn)題。
優(yōu)選用來(lái)把袋25迭合到樣品外表面輪廓上的真空壓力值依賴(lài)于具體的樣品20。然而已經(jīng)發(fā)現(xiàn)單一的真空壓力和/或受控的放氣速度對(duì)于一種具體袋子來(lái)說(shuō)可以適用于一些樣品類(lèi)型和尺寸。一種優(yōu)選的袋子是用金屬茂催化反應(yīng)生產(chǎn)的聚合物材料(優(yōu)選為聚烯烴)。在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，袋子材料是由聚乙烯形成的，其中包含至少約20％的尼龍(這種聚乙烯/尼龍的結(jié)合在一些領(lǐng)域被稱(chēng)為“聚尼龍”)。尺寸方面，對(duì)于相對(duì)較大的樣品，優(yōu)選的實(shí)施方案賦予袋子壁厚約6密耳，袋寬×長(zhǎng)約16×16英寸或10×16英寸。優(yōu)選的真空設(shè)定值為約20毫米汞柱，更優(yōu)選在25毫米汞柱或以上，還更優(yōu)選約28毫米汞柱或以上。也優(yōu)選放空時(shí)間(達(dá)到大氣壓條件所需時(shí)間)設(shè)定為至少約30秒，更優(yōu)選至少約35秒。這些參數(shù)已經(jīng)證實(shí)適合于從建筑現(xiàn)場(chǎng)取來(lái)的壓緊的材料試樣，即粗糙、多孔的6英寸直徑的壓緊的瀝青芯樣。事實(shí)上，認(rèn)為這種真空壓力對(duì)許多種袋子材料是合適的。優(yōu)選的真空校準(zhǔn)方法可以調(diào)節(jié)用來(lái)密封壓緊的樣品20的真空壓力和/或放空速度，使其相應(yīng)于一種或多種袋密度(它可依賴(lài)于材料類(lèi)型、厚度和袋的尺寸而變化)和放在預(yù)制袋中的材料樣品20的類(lèi)型。真空壓力和抽真空、放空時(shí)間也可依賴(lài)于材料組成或用來(lái)形成袋壁的壁厚度或?qū)訑?shù)和/或袋子數(shù)目而變化。
圖17說(shuō)明本發(fā)明方法、裝置(體系)和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖。應(yīng)該理解流程圖的每個(gè)框圖，以及流程圖中一些框圖的組合，可通過(guò)計(jì)算機(jī)程序指令來(lái)實(shí)施。這些計(jì)算機(jī)程序指令可以被裝載在計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置中，以產(chǎn)生這樣的機(jī)器，使得在計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置中執(zhí)行的指令產(chǎn)生為實(shí)施在流程圖中的一個(gè)或一些流程框圖指定的功能的裝置。這些計(jì)算機(jī)程序指令也可被儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)的可讀存儲(chǔ)器中，它可操縱計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置以特定的方式起作用，使儲(chǔ)存在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生一種制造的物品，包括實(shí)施在流程圖的一個(gè)或一些框圖中指定的功能的指令裝置。這種計(jì)算機(jī)程序指令也可以裝載在計(jì)算機(jī)或其它可編程數(shù)據(jù)處理裝置中來(lái)產(chǎn)生一系列在計(jì)算機(jī)或其它可編程裝置中進(jìn)行的步驟，以產(chǎn)生一種計(jì)算機(jī)實(shí)施的工藝，使得在計(jì)算機(jī)或其它可編程裝置上執(zhí)行的指令產(chǎn)生一些步驟，來(lái)實(shí)施在流程圖的一個(gè)或多個(gè)框圖中指定的功能。
因此，流程圖說(shuō)明的程序框圖支持完成指定功能的裝置和完成這種指定功能的程序指令裝置的組合。應(yīng)該理解，流程圖說(shuō)明的每個(gè)框圖以及流程說(shuō)明中一些框圖的結(jié)合可以由基于特定目的硬件的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來(lái)實(shí)施，后者完成指定的功能或步驟，或由特定目的硬件和計(jì)算機(jī)指令的結(jié)合來(lái)實(shí)施。
如圖17中所示，操作人員認(rèn)定要進(jìn)行評(píng)估的樣品并由預(yù)先決定的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分類(lèi)(框圖300)。例如，樣品可按它的表面粗糙度、尺寸(寬度和/或厚度)、構(gòu)造、材料組成或近似組合或堆積密度中的一項(xiàng)或多項(xiàng)來(lái)分類(lèi)。優(yōu)選的是，真空裝置12優(yōu)選可與計(jì)算機(jī)控制輸入聯(lián)合操作(圖19)，該輸入控制真空泵12a的操作真空以及放空速度。進(jìn)一步，計(jì)算機(jī)具有計(jì)算機(jī)程序編碼裝置，它被構(gòu)造成可接受用戶(hù)輸入，讓操作者選擇具有那些已認(rèn)定的標(biāo)準(zhǔn)的樣品類(lèi)型，即樣品類(lèi)型I、II、III等(框圖301)。任選地，如圖19中所示，與真空裝置12結(jié)合操作的計(jì)算機(jī)400可構(gòu)造成以這樣一種方式顯示計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的圖像或數(shù)字圖形代表的樣品類(lèi)型401，即讓用戶(hù)容易地選擇按照本發(fā)明密封的樣品類(lèi)型401。程序塊302進(jìn)一步說(shuō)明用戶(hù)可輸入獨(dú)立于芯樣尺寸的樣品厚度(典型地，標(biāo)準(zhǔn)化的芯樣在建筑工業(yè)中為4英寸或6英寸直徑的)。在任何情況下，操作者應(yīng)選擇相應(yīng)于認(rèn)定標(biāo)準(zhǔn)的樣品類(lèi)型。也如圖19所示，這種體系或方法優(yōu)選包括打印機(jī)405，它可自動(dòng)為操作者計(jì)算測(cè)量結(jié)果。
操作人員也可鑒定所用袋子的類(lèi)型(框圖310)。例如，操作人員可按照預(yù)定的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)或產(chǎn)品識(shí)別碼來(lái)鑒定或分類(lèi)預(yù)制袋的類(lèi)型，產(chǎn)品識(shí)別碼是與諸如它的密度(程序塊309)、大小(尺寸、厚度)、材料、加固的補(bǔ)綴形狀、空氣通道或袋子構(gòu)造等特性中的一種或多種相關(guān)的。另外，操作人員可以?xún)H僅輸入產(chǎn)品識(shí)別數(shù)，計(jì)算機(jī)程序就可以使其與已確立的制造標(biāo)準(zhǔn)，即袋子類(lèi)型I、II、III相連系或經(jīng)圖19所示的袋子類(lèi)型402的目測(cè)顯示來(lái)選擇它。在任何有關(guān)樣品鑒定的情況下，這種方法優(yōu)選的是讓用戶(hù)輸入所用的袋子類(lèi)型(框圖311)。因?yàn)閮?yōu)選的真空壓力和時(shí)間是按相應(yīng)的一些標(biāo)準(zhǔn)諸如樣品厚度或類(lèi)型，或袋子類(lèi)型或構(gòu)造中的一種或多種來(lái)鑒定和預(yù)先編程的，因此這種計(jì)算機(jī)程序制品可以為特定的操作程序計(jì)算最佳的真空壓力和時(shí)間(框圖315)。事實(shí)上，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，操作壓力和時(shí)間是自動(dòng)地操縱真空裝置來(lái)自動(dòng)控制該裝置的操作參數(shù)，從而使操作人員的人為誤差或變化的機(jī)會(huì)減至最小。
優(yōu)選的是，這種方法和/或計(jì)算機(jī)程序制品也被構(gòu)造成能預(yù)設(shè)密封或加熱時(shí)間以便(半自動(dòng))或自動(dòng)地在壓力施用期間的合適位置和合適時(shí)間控制密封步驟，并且對(duì)于一種特定的袋子為評(píng)估過(guò)程提供重現(xiàn)性和一致性(框圖325)。也優(yōu)選(對(duì)諸如顯示在圖1A、1B中的腔室型真空體系)這種方法能控制空氣的進(jìn)氣速度和/或時(shí)間(空氣返回到真空室中)(框圖326)。即對(duì)于特定類(lèi)型的樣品20和袋子25，這種方法和自動(dòng)(或半自動(dòng))操作控制提供一種密封好的樣品125，它對(duì)于許多密封好的樣品基本上具有同樣的形狀，因此這種方法優(yōu)選的是為比重測(cè)定提供合適的參考調(diào)節(jié)值(諸如計(jì)算或測(cè)量的袋密度值)來(lái)抵消袋子對(duì)測(cè)量的影響(框圖327)。優(yōu)選的是，這種方法能按照可能存在于試驗(yàn)場(chǎng)所的高度變化來(lái)調(diào)節(jié)袋子的參考調(diào)節(jié)值(框圖328)。因此，本發(fā)明的這種方法和袋子在液體置換試驗(yàn)中置換出恒定體積的水或液體以與已知比重的調(diào)節(jié)值對(duì)應(yīng)，從而使由于用袋子來(lái)密封樣品造成的試驗(yàn)差異減至最小。優(yōu)選的是，試驗(yàn)結(jié)果然后輸出到顯示監(jiān)測(cè)器或打印機(jī)上。試驗(yàn)結(jié)果可包括樣品的試驗(yàn)信息諸如比重、孔隙率、密度、試樣類(lèi)型、袋子類(lèi)型、試驗(yàn)數(shù)據(jù)以及其它有關(guān)的信息。
圖20說(shuō)明按照本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施方案的一種優(yōu)選的基本可控的自動(dòng)測(cè)量體系。像上面討論的那樣，真空系統(tǒng)10”包括一臺(tái)集成到真空室13內(nèi)部的天平130，來(lái)測(cè)量在空氣中的重量(一旦放空過(guò)程已經(jīng)完成，真空室內(nèi)處于周?chē)髿鈼l件下)。這一測(cè)量值然后被傳達(dá)到CPU諸如一臺(tái)計(jì)算機(jī)400，它在上面討論過(guò)的密度計(jì)算中包括這一數(shù)值。也像圖中所示那樣，優(yōu)選水浴與天平230結(jié)合操作，后者是連接到CPU 400上的。這一測(cè)量值的直接輸入可進(jìn)一步自動(dòng)化試驗(yàn)操作程序并減少誤差。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，天平130在結(jié)構(gòu)上可與水浴相結(jié)合以提供單一的天平，既可用于真空測(cè)量，也可用于水浴測(cè)量(由虛線(xiàn)131指示)。例如，一個(gè)天平臺(tái)可由天平懸浮進(jìn)入水浴中，平臺(tái)被構(gòu)造成能容納試樣并因而自動(dòng)地將這一步的測(cè)量重量提供給CPU(未顯示)。如圖所示，CPU可處理測(cè)量數(shù)據(jù)并且計(jì)算和輸出樣品的比重或密度(框圖401)。輸出可以是一臺(tái)打印機(jī)、一臺(tái)顯示器、甚或是基于編碼序號(hào)報(bào)告試驗(yàn)結(jié)果給用戶(hù)臺(tái)式計(jì)算機(jī)的電子信息(提供更快的試驗(yàn)結(jié)果)。
為了測(cè)定袋子的調(diào)節(jié)因子，可使用一種試驗(yàn)參考標(biāo)準(zhǔn)，諸如常規(guī)的鋁校準(zhǔn)圓柱體。其它測(cè)定包裝密封物或袋子表觀(guān)密度的方法將在下面進(jìn)一步討論。對(duì)于常規(guī)的操作程序，就像本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員已知的那樣，預(yù)制袋25的比重調(diào)節(jié)因子可通過(guò)測(cè)定在液體置換試驗(yàn)中單獨(dú)的鋁圓柱以及按本發(fā)明方法密封的該鋁圓柱體之差值來(lái)提供。置換的水的體積差別是由于袋子25的體積。多孔樣品的體積和重量的知識(shí)于是允許計(jì)算這種多孔性試樣的比重。最初測(cè)定的袋單獨(dú)置換的體積于是提供了可用作測(cè)定許多按本發(fā)明方法密封的樣品的比重計(jì)算中的可靠的調(diào)節(jié)因子。
更具體地說(shuō)，圓柱體形鋁校正標(biāo)準(zhǔn)物在預(yù)定溫度(25℃+/-1℃)下的比重(Gal)是通過(guò)先測(cè)定在空氣中和在水下的質(zhì)量來(lái)決定的。比重可用下式表示。
Gal＝Aal/(Aal-Bal)，其中Aal是鋁圓柱體在空氣中的干質(zhì)量(克)，Bal是鋁在水下的質(zhì)量(克)。
其次，鋁圓柱體被干燥并像這里描述的那樣被密封在預(yù)制袋25中。測(cè)定額外置換的水的體積。當(dāng)然，這一過(guò)程也可通過(guò)把鋁密封在袋中，測(cè)定鋁和袋子沉浸在水下的重量，然后除去袋子單獨(dú)沉浸鋁圓柱體以獲得鋁單獨(dú)沉浸時(shí)的重量來(lái)完成。在任何情況下，在后續(xù)分析期間，這一過(guò)程確定的校正值(量)應(yīng)從用類(lèi)似的預(yù)制袋構(gòu)造或類(lèi)型密封的每個(gè)樣品的體積中扣除，只留下樣品單獨(dú)置換的水的數(shù)值。
供選擇地，可測(cè)定干燥的密封圓柱體質(zhì)量以及密封圓柱體在水下的質(zhì)量。預(yù)制袋25的“表觀(guān)”比重在25℃溫度下的值由下式?jīng)Q定Dal-Aal[Dal-Eal-(AalGal)]]]>其中Dal是密封樣品以克計(jì)的干質(zhì)量，Eal是密封樣品在水下以克計(jì)的質(zhì)量。本發(fā)明的密封樣品125的堆積比重然后由下式?jīng)Q定堆積比重等于A(yíng)(D-E-(D-AF))]]>其中A是干樣品在空氣中的重量(克)，D是密封好的樣品的干重(克)，E是密封好的樣品在水下的重量(克)，F(xiàn)是在25℃時(shí)測(cè)定的預(yù)制袋的“表觀(guān)”比重。這樣，樣品的密度即可被計(jì)算為堆積比重值乘以水(或使用的其它液體)在25℃時(shí)的密度所得的值。
在另一種實(shí)施方案中，袋子的實(shí)際密度可通過(guò)測(cè)量袋的寬度、長(zhǎng)度和厚度以確立袋的體積，然后獲得袋子的重量(例如經(jīng)天平稱(chēng)量)，再?gòu)臄?shù)學(xué)上計(jì)算袋子的密度。
本發(fā)明認(rèn)識(shí)到正確和準(zhǔn)確測(cè)定袋密度對(duì)于獲得可靠的測(cè)量值是特別重要的，因?yàn)檫@一數(shù)值要用于按本發(fā)明的密封袋液體置換方法評(píng)估材料密度的計(jì)算中。在A(yíng)STM D1188中所述的也在上面描述過(guò)的普通方法，使用單一已知的參照標(biāo)準(zhǔn)(典型地是由圓柱體形狀的實(shí)心鋁芯材料制成的)來(lái)計(jì)算密封材料的密度。如上面提到的，參照標(biāo)準(zhǔn)的密度可由水置換試驗(yàn)獲得，并且一旦參照的和稱(chēng)量的材料一起被水置換即可推出密封材料(或袋子)的密度。
然而，僅僅用一種參照試樣不可能準(zhǔn)確地提供“真實(shí)的”表觀(guān)密度值。例如，如果參照物的幾何結(jié)構(gòu)、形狀或大小與進(jìn)行分析的樣品材料不同，則用前者獲得的表觀(guān)密度值就不可能準(zhǔn)確地代表后者。這樣，兩者之間的差值就可能令人不希望地影響用來(lái)計(jì)算密封物或袋的密度的、基于液體置換的試樣密度結(jié)果。雖然如果密封物或袋子對(duì)所有不同的材料試樣能基本同樣地迭合時(shí)用一種參照標(biāo)準(zhǔn)可能是足夠的，但如果試樣形狀、大小或幾何結(jié)構(gòu)變化很大，則情況恐怕不會(huì)這樣。這樣，優(yōu)選的是選擇用來(lái)計(jì)算密封材料密度的參照標(biāo)準(zhǔn)，使它和待試驗(yàn)或分析的試樣在幾何結(jié)構(gòu)和/或大小方面是相似的。
進(jìn)一步，特別是對(duì)于用真空密封操作程序制備的樣品，也優(yōu)選把參照試樣構(gòu)造成帶有殘余孔隙(即相對(duì)于固體/平滑周邊的表面，帶有表面凹坑或凹槽)以便讓密封材料或袋子能與用在測(cè)定密封物或袋子密度中的參照試樣緊密地迭合。這就是說(shuō)，瀝青試樣或從現(xiàn)場(chǎng)獲得的樣品以及實(shí)驗(yàn)室中制備的試樣可以有不同的尺寸。典型地，這些試樣的形狀一般是圓柱形的，雖然它們可能有不同的直徑和厚度。有時(shí)也可能分析具有不同尺寸的方形或其它形狀試樣的密度。瀝青試樣被設(shè)計(jì)成具有所需的孔隙水平?？紫赌軈f(xié)助適當(dāng)?shù)呐判棺饔茫⒃诂F(xiàn)場(chǎng)緊壓過(guò)程和暴露于交通運(yùn)輸條件時(shí)允許液體瀝青和骨料的運(yùn)動(dòng)。試樣中的殘余孔隙也能幫助袋子在這里描述的真空密封過(guò)程中基本上凹陷并迭合到試樣的輪廓上。遺憾的是，使用一種如上所述的單一的固體連續(xù)外表面參照試樣(只能代表一種具有一種直徑和/或厚度或長(zhǎng)度的圓柱體形狀)來(lái)確定表觀(guān)袋密度值可能是成問(wèn)題的，因?yàn)樗鼘?duì)不同幾何條件/形狀的瀝青試樣可能不具有代表性，從而負(fù)面地影響樣品的密度測(cè)定。
因此，優(yōu)選的測(cè)定表觀(guān)袋密度的方法應(yīng)該是使用與待試驗(yàn)或待分析的樣品非常相似的標(biāo)準(zhǔn)或參照試樣。進(jìn)一步，對(duì)于真空密封包裝操作程序，優(yōu)選參照試樣被構(gòu)造成其上帶有殘余孔隙，后者可能彼此相連，也可能不相連，用來(lái)確定密封物的表觀(guān)密度值(允許密封材料凹陷并貼身地粘合在參照試樣上，從而表現(xiàn)得更像實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)試樣或?qū)嶒?yàn)室試樣)。
這里所用的術(shù)語(yǔ)“表觀(guān)袋密度”是用一種已知的或標(biāo)準(zhǔn)化的參照試樣經(jīng)水置換方法測(cè)定的袋密度。術(shù)語(yǔ)“殘余孔隙”代表構(gòu)造在參照試樣或試驗(yàn)試樣中的空氣孔隙的量。術(shù)語(yǔ)“參照試樣”是指一種能用作參照物來(lái)測(cè)定包裝的密封物或袋材料的表觀(guān)密度的試樣。這種參照試樣必須能經(jīng)受水置換評(píng)估而不會(huì)吸水，或供選擇地，它的體積測(cè)量必須能用普通的、為本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員熟知的方法來(lái)確定(諸如基于尺寸計(jì)算其體積)。
這樣，本發(fā)明的優(yōu)選通過(guò)用一個(gè)數(shù)值來(lái)決定包裝好的密封物或袋子的表觀(guān)密度，該數(shù)值是相應(yīng)一種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)確定的，后者類(lèi)似、或相似于試樣，更優(yōu)選在形狀和厚度兩方面都比較緊密地類(lèi)似于待分析或待試驗(yàn)的試樣。如上所述，對(duì)于真空密封的壓緊的樣品分析，進(jìn)一步優(yōu)選參照試樣也被構(gòu)造成帶有殘余的孔隙，來(lái)盡力仿效存在于試驗(yàn)試樣中的孔隙，和/或讓包裝好的密封物或袋材料緊密地粘合在參照試樣周?chē)?，其過(guò)程像這里所描述的那樣。應(yīng)該注意，雖然優(yōu)選使用可密封的袋子，但本發(fā)明為提供表觀(guān)密度測(cè)定的改進(jìn)方法和試驗(yàn)參照試樣并不限于此。這樣，術(shù)語(yǔ)“包裝的密封物”優(yōu)選意指可迭合或彈性的可密封的袋子。但也包括其它密封材料，后者被構(gòu)造成可以包裝進(jìn)行分析的材料試樣。
一般地描述，在測(cè)定密封物或袋子表觀(guān)密度時(shí)，第一步是選擇一種已知的參照標(biāo)準(zhǔn)試樣或用水置換一種參照試樣，然后像上面一般描述的那樣計(jì)算其密度。然后確立涵蓋各種各樣代表典型樣品幾何構(gòu)造、厚度和直徑的參照試樣的一套預(yù)先測(cè)定的表觀(guān)密度值。對(duì)用來(lái)分析瀝青樣品的密封物或袋子，也可確立涵蓋各種各樣孔隙、幾何構(gòu)造和尺寸的一套類(lèi)似的表觀(guān)密度值。此外，本發(fā)明也為甚至是松散的樣品混合物(后者將在下面進(jìn)一步討論)提供表觀(guān)密度值的范圍。在任何情況下，一批確立的表觀(guān)密度值可被用來(lái)定義一個(gè)表觀(guān)密度值范圍，后者可以電子方式提供一種帶有輸入數(shù)據(jù)的計(jì)算機(jī)可讀程序或計(jì)算機(jī)可讀的“檢查”圖表，或一個(gè)方程式，或?yàn)椴僮魅藛T作為實(shí)驗(yàn)室提供的或測(cè)定的“組合”數(shù)，使得與進(jìn)行分析的樣品結(jié)合使用時(shí)容易決定適當(dāng)?shù)拿芏戎怠?br> 優(yōu)選的是，各種各樣的表觀(guān)密度值是在制造場(chǎng)所被確立并被提供用在試驗(yàn)裝置中。試驗(yàn)裝置的操作者只需稱(chēng)量袋子來(lái)決定它是否在預(yù)定范圍之內(nèi)。例如，為每一批貨或甚至為每批驗(yàn)收的袋子指定一個(gè)特定的供應(yīng)商(用一定的材料、厚度、大小和可控的生產(chǎn)工藝)，即可建立各類(lèi)表觀(guān)密度值。操作者在試驗(yàn)場(chǎng)所只需稱(chēng)量袋子以證實(shí)它是否在公差范圍內(nèi)，諸如袋重是在限定重的大約+/-1.0克以?xún)?nèi)。一旦證實(shí)，操作者即可依靠預(yù)定的一套表觀(guān)密度值(或如果在容許范圍之外則廢棄這袋子)，查找與實(shí)際樣品類(lèi)似的參照標(biāo)準(zhǔn)(或?qū)悠奉?lèi)型輸入計(jì)算機(jī)中)，并收到相應(yīng)于這一樣品的表觀(guān)密度值。類(lèi)似地，對(duì)于非袋形密封物，表觀(guān)密度值范圍可針對(duì)特定驗(yàn)收的供應(yīng)商來(lái)確立，或通過(guò)檢查每批/生產(chǎn)批量，以及那些可在計(jì)算機(jī)可讀格式中提供的值來(lái)確立。
在任何情況下，為確立合適范圍的表觀(guān)密度值，要用許多已知密度的參照試樣，或者為選好的參照標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算或測(cè)定每一種的密度。許多參照試樣這樣來(lái)選擇，使它們對(duì)現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室制備的樣品是有代表性的，以具有與待分析樣品類(lèi)似的幾何構(gòu)造。
一旦參照試樣的密度被計(jì)算出來(lái)，表觀(guān)袋密度或密封物密度即可被決定(當(dāng)然，第二項(xiàng)數(shù)值可以首先確定)。為計(jì)算具有特定樣品幾何構(gòu)造的密封物或優(yōu)選的是袋子的表觀(guān)密度值，有代表性的參照試樣被包裝在密封物中，或更優(yōu)選被真空密封在如這里描述的袋子中。包裝好的密封參照試樣再被水置換，基于參照標(biāo)準(zhǔn)的密度值即可計(jì)算出密封物或袋子的表觀(guān)密度。即基于參照標(biāo)準(zhǔn)在帶有密封物和不帶密封物時(shí)計(jì)算的密度，即可通過(guò)數(shù)學(xué)方程式?jīng)Q定袋子或密封物的表觀(guān)袋密度，該數(shù)學(xué)方程式是為計(jì)算用單一參照標(biāo)準(zhǔn)時(shí)的表觀(guān)密度值。
在一種實(shí)施方案中，許多固體參照試樣，其中每一種都具有連續(xù)的外表面，被用來(lái)決定表觀(guān)密度值的相關(guān)范圍。優(yōu)選的是，如上所述，使用各種各樣的固體參照標(biāo)準(zhǔn)，每種都具有能代表典型樣品的不同大小和幾何構(gòu)造。例如，為分析4.0英寸直徑的瀝青樣品，得到許多實(shí)心(有連續(xù)的外表面)4.0英寸直徑的鋁圓柱體，其厚度在約1.0英寸至約5.0英寸范圍內(nèi)。然后，對(duì)每個(gè)鋁參照試樣計(jì)算表觀(guān)袋密度。實(shí)驗(yàn)室操作人員當(dāng)試驗(yàn)4.0英寸的材料樣品時(shí)，先決定樣品的厚度，然后選擇為相應(yīng)于該樣品的參照標(biāo)準(zhǔn)厚度提供的表觀(guān)袋密度值。下表I提供了不同厚度的4.0英寸直徑的參照物的典型表觀(guān)密度值。
表I
如上所述，為計(jì)算樣品密度，操作人員可選擇相應(yīng)于樣品厚度的適當(dāng)表觀(guān)密度值。對(duì)于其它構(gòu)造，諸如6.0英寸直徑的圓柱形或其它形狀的試樣，也可確立類(lèi)似的表(諸如經(jīng)由計(jì)算機(jī)可讀程序或基于操作人員可計(jì)算的方程式)。
另外，一種數(shù)學(xué)關(guān)系可被用來(lái)在輸入厚度(以及形狀、大小等)特性的基礎(chǔ)上確立表觀(guān)袋密度。這樣，對(duì)于一種4.0英寸直徑的圓柱形樣品，操作人員可輸入厚度值，然后獲得一些有代表性的試樣。例如，這種數(shù)學(xué)關(guān)系可以在寬廣的厚度范圍內(nèi)是指數(shù)型的(諸如在0.5-6.0英寸范圍內(nèi))，如圖8中所示；在較小的厚度范圍內(nèi)(諸如2-3英寸范圍內(nèi))是線(xiàn)性的。這樣，可建立一個(gè)或多個(gè)方程式并用來(lái)計(jì)算經(jīng)受分析的樣品的表觀(guān)密度值。例如，對(duì)于寬厚度范圍諸如厚度范圍為1-6英寸的樣品，可用方程式AD＝Eexp(-FX)，其中“AD”是表觀(guān)密度，“X”是試樣厚度，“E”和“F”是由計(jì)算方法在用不同厚度的參照試樣校正期間得到的常數(shù)。對(duì)于較小的厚度范圍，諸如在約1-3英寸之間，則用一種線(xiàn)性方程是合適的。例如，方程式AD＝A+BX可用來(lái)計(jì)算表觀(guān)密度(“AD”)，其中A是截距，B是直線(xiàn)的斜率。這樣，一個(gè)指數(shù)方程式可供在寬的厚度范圍情況下使用，兩種或多種線(xiàn)性方程式可供在較小厚度范圍內(nèi)使用。在另一種供選擇的實(shí)施方案中，一個(gè)或多個(gè)“平均”或“中值”的表觀(guān)密度值可被確立用于特定幾何結(jié)構(gòu)的一種或多種厚度范圍內(nèi)，并且該值可用于與這種幾何構(gòu)造和厚度范圍對(duì)應(yīng)的所有樣品。
在任何情況下，像上面說(shuō)明的表觀(guān)密度的計(jì)算以及適合于經(jīng)受評(píng)估的樣品的根據(jù)幾何構(gòu)造選擇的值可用手工方法完成或用計(jì)算機(jī)可讀裝置完成，無(wú)論這計(jì)算機(jī)是放在系統(tǒng)中或是真空裝置中或是在一臺(tái)能獨(dú)立操作的計(jì)算單元，或其它外部計(jì)算機(jī)中。
在另一種表觀(guān)密度測(cè)定的實(shí)施方案中(它特別適合于瀝青試樣)，本發(fā)明使用被構(gòu)造成帶有空氣孔隙的參照試樣。如該技術(shù)專(zhuān)業(yè)人員所知，瀝青樣品被構(gòu)造成或一般設(shè)計(jì)成含有大約4％的空氣孔隙。當(dāng)用真空密封瀝青試樣時(shí)，密封物或袋子緊密地迭合在試樣周?chē)?朝試樣凹陷)。這至少部分地是由于下列事實(shí)，即在抽真空之后貼近袋子中試樣的任何殘留空氣可能逃逸或進(jìn)入試樣或樣品的孔隙中。相反，在試樣中沒(méi)有孔隙的情況下，空氣可能會(huì)影響袋子迭合到試樣上的緊密程度。這樣，為了更有代表性地模擬密封的瀝青試樣的條件，優(yōu)選使用具有已知數(shù)量的孔隙的參照試樣，這些孔隙可能相互連通，也可能不相連通。
一種合適的參照試樣200的實(shí)例被構(gòu)造成帶有空氣孔隙200v，如圖26所示。在這個(gè)實(shí)施方案中，一種已知直徑和厚度并帶有空氣孔隙200v的鋁圓柱體可通過(guò)在參照?qǐng)A柱體的外表面鉆孔(或陷窩)來(lái)形成。為了在水置換試驗(yàn)中的密度測(cè)定，優(yōu)選把空氣孔隙安排在一個(gè)表面上(這一面在液體浴中定向時(shí)將成為上部表面)，使得在液體置換試驗(yàn)期間這些空氣孔隙能留住水，并因此準(zhǔn)確地弄清楚在參照試樣中吸收的水。如上所述的帶有和不帶密封物或袋子的液體置換試驗(yàn)可以進(jìn)行表觀(guān)袋密度的計(jì)算。當(dāng)然，空孔隙200v可被引入到多于一個(gè)表面上，如果密度是通過(guò)其它普通方法測(cè)定，諸如通過(guò)計(jì)算固體圓柱體的尺寸來(lái)計(jì)算試樣體積的方法。
優(yōu)選的是，陷窩或孔隙200v是形成在參照試樣200的外表面內(nèi)，其深度應(yīng)足以模擬空氣孔隙。同時(shí)也不是太寬以致阻止密封物或袋25在抽真空期間因袋壁被拉入由過(guò)寬或過(guò)大的空氣孔隙所造成的洞穴中而變形。更優(yōu)選孔隙200v或陷窩以約1/8英寸(3.2毫米)或更小的直徑形成(即鉆孔或鑄造)在圓柱體中。這樣，為提供遠(yuǎn)高于約3.2％的氣孔量，陷窩或孔隙200v可能必需引入到多于一個(gè)表面上。也優(yōu)選與孔隙相關(guān)的任何尖銳或粗糙的邊緣被銼平或切成圓角，以防止在抽真空或操作期間發(fā)生穿孔。雖然圖26中所示孔隙圖案一般是對(duì)稱(chēng)的并且互不連通，但本發(fā)明并不限于此，因?yàn)槠渌鼒D案也可用來(lái)模擬空氣孔隙含量。下表II說(shuō)明對(duì)于厚度在1-5英寸范圍內(nèi)，其上形成不同含量的空氣孔隙(0.5-3.2％)的6.0英寸直徑鋁圓柱體樣品的典型表觀(guān)袋密度值。至于上述的實(shí)施方案，類(lèi)似的數(shù)據(jù)可被開(kāi)發(fā)出來(lái)用于其它樣品幾何構(gòu)造的和/或直徑的圓柱體，諸如4.0英寸直徑的圓柱。
表II
為計(jì)算樣品密度，可基于最相似的樣品厚度和樣品空氣孔隙含量(經(jīng)受分析的瀝青樣品的空氣孔隙含量通常被設(shè)計(jì)在瀝青組成中，或通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)/應(yīng)用預(yù)先測(cè)定)的參數(shù)從表中選擇合適的表觀(guān)密度值。像前面那樣，也可以基于輸入樣品厚度和空氣孔隙含量來(lái)確立一種數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)表示表觀(guān)袋密度的值。也像在上面的實(shí)施方案中討論過(guò)的那樣，可確立一個(gè)平均值或中值，用于所有具有典型厚度和空氣孔隙含量的樣品。
還有另一種實(shí)施方案，表觀(guān)袋密度或密封物密度可基于一種已知其密度和空氣孔隙含量的瀝青參照試樣來(lái)測(cè)定。例如，瀝青參照試樣200’可像圖27所示的那樣制備，并被封裝或真空密封在如上所述的袋中。一旦瀝青參照試樣200’被密封，參照試樣和袋子的密度可通過(guò)上面描述的水置換試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。參照試樣200’的密度可用其它普通方法來(lái)計(jì)算，諸如測(cè)量參照試樣的尺寸來(lái)計(jì)算其體積并獲得試樣的重量以提供其質(zhì)量，或者如果試樣被設(shè)計(jì)成緊密結(jié)合(密級(jí)配的)的非吸收性混合物，則可通過(guò)水置換方法。密度由質(zhì)量對(duì)體積的比率來(lái)決定。這樣，利用通過(guò)普通方法獲得的密度和真空密封后的密度，即可計(jì)算袋子的表觀(guān)密度。這一表觀(guān)袋密度可以用來(lái)測(cè)量通過(guò)使用本發(fā)明的包裝或真空密封制備方法的未知瀝青樣品的密度。像前面那樣，當(dāng)需要時(shí)可以用一種或多種參照試樣，這依賴(lài)于特定應(yīng)用、瀝青混合物設(shè)計(jì)、瀝青混合物的樣品厚度、孔隙結(jié)構(gòu)、及其它已知的有關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)這些因素中的一種或多種。
對(duì)于松散的混合物樣品，本發(fā)明提供一種如圖28所示的參照試樣200”構(gòu)造，它對(duì)松散的混合物是有代表性的，并且它能為這些松散的混合物提供改進(jìn)的表觀(guān)袋密度值。這種表觀(guān)密度測(cè)定方法特別適宜于被密封在密封物或袋中的松散混合物樣品，后者隨后在帶有試樣的袋子一旦沉浸到液體置換浴中時(shí)被打開(kāi)，讓水進(jìn)入其中(將在以后的申請(qǐng)書(shū)中討論)。像下面將更具體地討論那樣，在最大比重或滲透性的測(cè)量過(guò)程中，帶有松散樣品的袋子被真空密封，沉浸在液體置換浴中，然后被打開(kāi)讓水進(jìn)入其中。因?yàn)樗谶@一過(guò)程中充滿(mǎn)袋子，所以袋子對(duì)在槽中置換出的水的體積的貢獻(xiàn)可能會(huì)不同于圍繞試樣完全密封并將試樣裝于其中保持密封的完整性的未遭損害的袋子的貢獻(xiàn)。這樣，優(yōu)選用水下開(kāi)袋的條件來(lái)測(cè)定表觀(guān)袋密度。
為了用水下(或液體下)開(kāi)袋條件測(cè)定表觀(guān)袋密度，用許多松散的物品200m1-200mn作為參照試樣200”來(lái)模擬松散的樣品。優(yōu)選松散的物品是非吸收性的并被構(gòu)造成有平滑的輪廓以防止在密封或操作期間發(fā)生密封物或袋子的穿孔。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，大理石被用作松散的參照試樣200”。在操作中，許多大理石的密度用如上所述的水置換評(píng)估法測(cè)定。這些大理石然后被干燥并放入袋25中，隨后被真空密封，也像上述那樣。密封好的袋子被沉浸到液體置換浴90中并在袋上引入開(kāi)口226讓水進(jìn)入其中。在天平讀數(shù)穩(wěn)定以后(重量讀數(shù)會(huì)波動(dòng)，直到水充滿(mǎn)袋子為止)，即獲得裝有松散的參照試樣200”被水充滿(mǎn)的沉浸的袋子重量?；谶@一重量和在空氣中稱(chēng)得的重量，即可確定袋子和大理石的結(jié)合密度。考慮上面計(jì)算的松散大理石的密度和大理石與袋子在水中打開(kāi)測(cè)得的結(jié)合密度，即可決定表觀(guān)袋密度。也可用金屬物體或其它非吸收性的材料物品。
在一種實(shí)施方案中，用一種副容器25sub來(lái)裝進(jìn)行分析的松散的樣品20和松散的大理石或物品200”、如圖25A-25C以及圖25D-25F中所示，用來(lái)確定表觀(guān)袋密度值。像下面將進(jìn)一步討論的那樣，副容器25sub被構(gòu)造成能將松散的樣品20裝在袋25中(袋25包住副容器25sub，后者裝有松散的樣品混合物)并且被構(gòu)造成帶有一系列的孔225，使得一旦袋子的完整性遭受破壞可讓水進(jìn)入其中。副容器25sub的密度可通過(guò)上述普通方法來(lái)計(jì)算，因此它對(duì)于結(jié)合在一起的袋、參照試樣和副容器的密度的貢獻(xiàn)可從中抵消。如果用一種非吸收性的材料來(lái)形成副容器25sub，則可用液體置換試驗(yàn)來(lái)確定它的密度。在密封松散的混合物期間，如果不用副容器25sub，則由袋25迭合到混合物20上時(shí)所誘發(fā)的壓力可能引起依賴(lài)于混合物組成的壓緊程度的變化。混合物20過(guò)度壓緊會(huì)導(dǎo)致試樣20內(nèi)空氣孔隙數(shù)量增加，它轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)又會(huì)導(dǎo)致較高的體積讀數(shù)和不可靠的最大密度結(jié)果。有益地，副容器25sub可以使更有重現(xiàn)性的密封物形狀和試驗(yàn)結(jié)果變得容易。
優(yōu)選的是，對(duì)于在水中打開(kāi)密封物或袋子的試驗(yàn)。表觀(guān)密度值用這種方法來(lái)決定。如上所述，對(duì)于不同大小的物品或大理石或不同數(shù)量的大理石或物品，可按照經(jīng)受分析的骨料或松散樣品確定另外的表觀(guān)密度值。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)到優(yōu)選的真空操作，在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，對(duì)于給定的真空操作時(shí)間，在預(yù)制袋比重(對(duì)于不同大小和厚度的袋子)以及一定范圍的不同標(biāo)準(zhǔn)參照材料厚度之間建立了一種關(guān)系。例如，對(duì)于一種具有直徑6英寸(150毫米)、厚度范圍約1-6英寸的鋁參照材料，測(cè)定預(yù)制袋25的表現(xiàn)比重。對(duì)其它壓緊的材料樣品尺寸或形狀，諸如對(duì)4英寸(100毫米)直徑的芯材，可確立類(lèi)似的關(guān)系。
優(yōu)選的是，在第一使用地點(diǎn)、更優(yōu)選在原始裝備制造廠(chǎng)商(OEM)處預(yù)先決定許多不同樣品構(gòu)造的表觀(guān)袋密度對(duì)樣品厚度的關(guān)系(即校正評(píng)估因子)，依賴(lài)于所涉及的變量它可能會(huì)顯示不同的數(shù)學(xué)模型。這兩種方法，即工廠(chǎng)或第一使用地點(diǎn)校正關(guān)系模型可以免去實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員在每種壓緊的材料樣品20測(cè)量之前進(jìn)行鋁標(biāo)準(zhǔn)化袋密度試驗(yàn)的需要。也優(yōu)選試驗(yàn)位置的提升在確立這種校正因子時(shí)應(yīng)加以考慮，因?yàn)樵谶M(jìn)行試驗(yàn)時(shí)這種關(guān)系可能會(huì)被位置提升所影響。進(jìn)一步，優(yōu)選的是設(shè)定真空水平和放氣速度，使得位置提升的正常變化不會(huì)影響密度測(cè)量。對(duì)一定范圍內(nèi)各種樣品尺寸和形狀的壓緊的樣品，袋密度關(guān)系可以產(chǎn)生可靠的校正因子，后者可應(yīng)用于計(jì)算機(jī)檢查表或計(jì)算機(jī)程序，用來(lái)基于用戶(hù)所輸入的有關(guān)在評(píng)估中的壓緊材料樣品20的構(gòu)造自動(dòng)調(diào)節(jié)樣品密度的計(jì)算。進(jìn)一步，相信真空設(shè)定和對(duì)一種樣品大小和厚度的密度關(guān)系應(yīng)該基本上與用來(lái)形成這種壓緊的材料組合物的材料類(lèi)型無(wú)關(guān)。
如上面討論的那樣，優(yōu)選這種袋子是精密制造的，即其尺寸和形狀被適當(dāng)控制，使在堆積比重或密度測(cè)定中的變化最小。像這里所使用的，術(shù)語(yǔ)“高度精密”或“精密”制造是指生產(chǎn)袋子使得對(duì)于特定的類(lèi)型來(lái)說(shuō)，它們?cè)诮y(tǒng)計(jì)學(xué)上有代表性的總體中只有最小的變化。像這樣，優(yōu)選用來(lái)生產(chǎn)袋子的公差對(duì)厚度尺寸大約至少為+/-0.0002英寸，其它方面的尺寸為+/-1-5英寸。換言之，優(yōu)選每種產(chǎn)品類(lèi)型材料厚度的公差在大批量生產(chǎn)中是可預(yù)見(jiàn)地和可靠地具有重現(xiàn)性。也優(yōu)選這種袋子按六sigma制造標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)以減小特別是在厚度尺寸方面的工藝變化。
如圖10和11所示，袋壁26，27中的一面或多面可以由多于一層材料形成。圖10說(shuō)明一種三層構(gòu)造26m，27m，它有三個(gè)分開(kāi)的材料層分別為26m1、26m2、26m3和27m1、27m2，27m3(這些層可以由同樣的材料或彼此不同的材料形成)。圖11說(shuō)明一種雙層構(gòu)造26m’，27m’，由層26m1’，26m2’，以及27m1’，27m2’組成。多層構(gòu)造26m，26m’，27m，27m’可用來(lái)代替上述的加固補(bǔ)綴45，49，或者與上述補(bǔ)綴共同使用。雖然為了清楚說(shuō)明，始終用矩形袋子，但本發(fā)明并不限于此。事實(shí)上，許多其它形狀和構(gòu)造也可用于本發(fā)明中。例如，但不限于，圖16A、16B和16C分別說(shuō)明另外一些預(yù)制袋225、225’、225”的形狀和構(gòu)造。
在密封粗糙構(gòu)造類(lèi)型的壓緊材料樣品20時(shí)，選擇密封樣品的袋子優(yōu)選能滿(mǎn)足兩項(xiàng)功能參數(shù)。更具體地說(shuō)，用于這種袋子的材料優(yōu)選進(jìn)行選擇使其足夠強(qiáng)和/或堅(jiān)固，以便具有穿孔耐受性，并且也使其足夠柔軟，以便按這里所說(shuō)的工藝能迭合到粗糙樣品表面的不規(guī)則輪廓上。像上面討論的，在密封工藝過(guò)程中，袋壁凹陷并基本上迭合到樣品20的外部。容易與樣品輪廓迭合將提供一種可預(yù)見(jiàn)和可重復(fù)的密封形狀，它又轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)允許置換出恒定的水體積和為比重分析提供恒定可靠的調(diào)節(jié)因子。
也優(yōu)選袋25被這樣來(lái)構(gòu)造，即對(duì)于經(jīng)受評(píng)估的材料樣品20，袋25的寬度(即沿一邊的開(kāi)口)至少約為壓緊的材料樣品20的直徑或?qū)挾鹊膬杀丁Ａ硗膺€優(yōu)選袋子的最大寬度應(yīng)小于壓緊的材料樣品20的直徑或?qū)挾鹊拇蠹s三倍，以減少過(guò)量的密封物(袋)材料，后者可潛在地導(dǎo)致測(cè)量的不準(zhǔn)確性，因?yàn)橐粋€(gè)或多個(gè)空氣氣泡會(huì)被多余的材料或延伸部分所夾陷，這在真空操作過(guò)程中可能發(fā)生并在水置換評(píng)估期間導(dǎo)致重量測(cè)量的短期漂移。
也優(yōu)選袋子的大小被這樣構(gòu)造，使它與經(jīng)受評(píng)估的樣品尺寸密切相關(guān)，以減少用于過(guò)量材料的數(shù)量，從而減少其中夾陷殘余空氣的可能性。
合適的袋子材料包括、但不限于，彈性體和塑料材料和聚合物。這里為了本發(fā)明目的，術(shù)語(yǔ)“聚合物”被廣義地認(rèn)為是包括均聚物、共聚物、三元共聚物等。類(lèi)似地，術(shù)語(yǔ)“它的摻合物和混合物”既包括不混溶的也包括可混溶的摻合物和混合物。合適的材料實(shí)例包括、但不限于，聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯)，聚苯乙烯類(lèi)，聚甲基丙烯酸酯類(lèi)，聚乙烯基類(lèi)，聚二烯類(lèi)，聚酯類(lèi)，聚碳酸酯類(lèi)，聚酰胺類(lèi)，聚酰亞胺類(lèi)，聚腈類(lèi)、纖維素、Tyvak和纖維素衍生物以及它們的摻合物和混合物。兩種優(yōu)選的袋子材料已在前面提到。
圖21是按本發(fā)明的測(cè)量參數(shù)表。圖21的預(yù)部提供與兩種已知其密度的標(biāo)準(zhǔn)鋁有關(guān)的數(shù)據(jù)。由試驗(yàn)的這一部分測(cè)定的袋密度值被平均，用于隨后的瀝青芯樣的密度測(cè)定，結(jié)果給出在表的下部。表的下部是按本發(fā)明用來(lái)測(cè)定芯材密度的結(jié)果或計(jì)算和測(cè)量的列表。
圖22是適宜于按本發(fā)明方法測(cè)定壓緊樣品的芯材密度的數(shù)據(jù)輸入單的樣板。如圖所示，每一欄有一個(gè)“α”標(biāo)志，它在隨后的程序中可用其它值作數(shù)學(xué)運(yùn)算以最終提供芯材密度(標(biāo)志為表底部的“p”-程序或“p”-欄)或袋密度(標(biāo)志為表頂部的“I”欄)。因此，圖22說(shuō)明了一種優(yōu)選的按本發(fā)明測(cè)定芯材密度和/或袋密度的計(jì)算方法和方法步驟。
以下實(shí)施例是打算提供參數(shù)列表，它能使本發(fā)明的密封方法變得容易。許多袋/樣品參數(shù)可被認(rèn)定并且相應(yīng)的操作參數(shù)(真空壓力設(shè)定，時(shí)間等)可以被自動(dòng)地經(jīng)由有關(guān)的數(shù)據(jù)庫(kù)輸入密封系統(tǒng)中，以便限制在實(shí)驗(yàn)室場(chǎng)所的操作人員所需采取的步驟數(shù)量。
實(shí)施例I4英寸直徑芯材(細(xì)的骨料組合物)
實(shí)施例24英寸直徑芯材(粗骨料組合物)
如果密封的樣品125(圖12)在水置換評(píng)估之前被儲(chǔ)存，特別是要儲(chǔ)存較長(zhǎng)時(shí)間，優(yōu)選選擇材料來(lái)提供一種防氧阻擋層以使氧到室29或樣品的多孔通道的遷移減至最小。因?yàn)橛袎毫Σ?，空氣可能在長(zhǎng)時(shí)間后穿過(guò)袋壁進(jìn)入密封的樣品125。這種防氧阻擋層可通過(guò)使材料的一面或多面壁有足夠的厚度，來(lái)防止氧氣通過(guò)它遷入；用多層材料，或用一種材料形成能防止氧通過(guò)它遷入的壁。能防止氧遷入的材料實(shí)例包括、但不限于，金屬化的袋子和尼龍袋。
現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖23A-23C，將說(shuō)明本發(fā)明的另一種實(shí)施方案。這種實(shí)施方案包括水置換分析方法，它可用來(lái)替代上面討論的Rice比重試驗(yàn)方法。通常，依賴(lài)于泵的服務(wù)時(shí)間、設(shè)備配置和/或在Rice試驗(yàn)期間所用的振動(dòng)技術(shù)，Rice試驗(yàn)的結(jié)果可能在不同實(shí)驗(yàn)室會(huì)有不同。相反，本發(fā)明提出的方法和體系，作為Rice試驗(yàn)的替代，可以減少不同實(shí)驗(yàn)室測(cè)量結(jié)果的變化并在實(shí)驗(yàn)室之間提供一致性。此外，在抽真空過(guò)程中無(wú)需振動(dòng)和攪拌。如果23A所示，材料樣品20是一種材料試樣，它包括一種或多種未壓緊或松散的骨料，未壓緊或松散的瀝青材料以及未壓緊或松散的土壤材料或它們的混合物。這種材料試樣也可以是原始的骨料(尚未暴露于液體瀝青)。在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，這種材料試樣是一種瀝青鋪筑混合物。像對(duì)本專(zhuān)業(yè)員很明顯的那樣，這種瀝青鋪筑混合物典型地包含一些骨料(不同大小和形狀)的摻合物以及一定量的柏油或?yàn)r青或其它成分，它們被混合在一起。當(dāng)獲得一種適當(dāng)尺寸的試樣時(shí)，這種試樣可能含有松散的個(gè)別骨料以及混合的瀝青鋪筑混合物的結(jié)塊。這樣，在獲得所希望數(shù)量的材料試樣20的期間或之后，試樣可能需要被分散或破碎以使混合物散開(kāi)或“去結(jié)塊”，特別是要破碎較大尺寸的結(jié)塊。這可用一些方法來(lái)完成，優(yōu)選的是用手做，即輕輕把混合物(或混合物中所希望的那一部分)對(duì)著一個(gè)表面(在桌面上)投擲或落下，或通過(guò)搓碎、磨擦、切碎或另外的處理這種試樣的方法。在爐中的平底盤(pán)中溫?zé)徇@種鋪筑混合物能使分散變得容易，但再次要小心減少重新加熱對(duì)后續(xù)的干燥操作的影響(可結(jié)合這些動(dòng)作使基本上成為單一的同時(shí)進(jìn)行的操作)。參看，例如，ASTM D 2041，第179頁(yè)。
在任何情況下，材料試樣20被加熱，并用普通操作程序獲得干燥的試樣重量。一般地說(shuō)，普通操作程序要求在檢條件下在爐中干燥這種鋪筑混合物。干燥的試樣重量被記錄或輸入計(jì)算機(jī)，或者由用戶(hù)，或者自動(dòng)地輸入，如果天平被安裝成可將測(cè)量的重量值直接輸入與它聯(lián)合操作的計(jì)算機(jī)的話(huà)。然后讓試樣冷卻。優(yōu)選的是，試樣被冷卻到大約110°F(或更低)，隨后被安排到如圖23A所示的可密封的袋子25中。
也優(yōu)選使用足夠數(shù)量的材料試樣以便提供一種供分析用的有代表性的試樣。優(yōu)選的是，依賴(lài)于特定的州、聯(lián)邦、或國(guó)家的技術(shù)要求，試樣量大約500-2500克。
冷卻后，試樣20隨即被鋪展在可密封的袋子25中。袋子25可以是任何一種尺寸。例如，對(duì)于試樣大小在約1000-1500克之間，可用10英寸×14英寸的袋子，而14×14英寸的袋子可用于約1500-2500克的試樣。合適的被稱(chēng)為CoreLokTM的袋子可以從北卡羅來(lái)納州Raleigh的英思創(chuàng)新儀器公司買(mǎi)到。
經(jīng)受分析的材料試樣20最好是至少在某種程度上均勻地分布在袋子25內(nèi)，同時(shí)鄰近袋子的一條邊留下空余的空間225(即沒(méi)有試樣材料的空間)。這一空間225應(yīng)位于下面將進(jìn)一步討論的工藝中較后部分在袋25上引入或插入一個(gè)開(kāi)口226(圖23C)或切口的位置。優(yōu)選的是，試樣20基本上均勻分布在袋25的主要部分，留下鄰近密封邊25a的部分空著。優(yōu)選的是，材料試樣被安放在袋25中，使空余的空間225至少包括袋子鄰近密封邊25a一端的上部?jī)捎⒋?。這兩英寸能允許袋子密封時(shí)由外部周邊朝里延伸約1英寸，并仍能留下開(kāi)放的從試樣算起至少約一英寸的自由空間。當(dāng)然，依賴(lài)于袋子25的尺寸和材料的量也可用更大的自由空間。這種分布能使抽真空過(guò)程中從袋和骨料和/或(優(yōu)選瀝青)材料(以及從它們的孔隙)中除去空氣變得容易。
如上面對(duì)其它材料樣品20討論的那樣，在袋子25中的松散的材料試樣20如圖1A所示地位于真空裝置12的真空室13中。袋子的開(kāi)口邊與密封裝置35對(duì)齊，使得袋25可在操作過(guò)程中的合適時(shí)間被密封。合適的真空設(shè)定、速度和時(shí)間被選定來(lái)抽空袋子并重新引入空氣到真空室13。即在袋子和包裝在其中的材料試樣一起被抽空和密封之后，空氣被重新引入來(lái)凹陷袋子到試樣上。例如，對(duì)于典型的試樣，可以使用約為28-30毫米汞柱，優(yōu)選約29毫米汞柱的壓力。真空被啟動(dòng)約45秒至約一分鐘。真空泵/室操作是從袋和試樣中除去空氣。放氣時(shí)間約1.5分鐘，用來(lái)控制空氣重新進(jìn)入真空室13以使其中壓力逐漸恢復(fù)到大氣條件并使密封袋25朝著材料試樣20凹陷。在這種構(gòu)造中，袋子會(huì)沿著試樣糙或粗糙的表面迭合。然而，由于試樣組分或組成可變的輪廓，將會(huì)有塑料袋的跨接著并在試樣和袋子之間產(chǎn)生孔隙。這些孔隙是處于真空之下，因而其中基本不含空氣。密封好的材料試樣20在袋中被稱(chēng)重。重量被記錄，類(lèi)似于上面提到過(guò)的干燥試樣重量。
然后，如圖23B所示，在袋25中的密封試樣被沉浸在水浴90中，其深度應(yīng)足以保證整個(gè)袋子20及其內(nèi)容物被浸沒(méi)。像進(jìn)行普通的水置換試驗(yàn)?zāi)菢樱〉臏囟仁且阎摹Ｔ诟哂诨虻陀跇?biāo)準(zhǔn)溫度下在水浴中進(jìn)行的質(zhì)量測(cè)定可能需要調(diào)節(jié)或修正，以反映所用的實(shí)際浴溫(計(jì)算用的標(biāo)準(zhǔn)浴溫通常為25℃土1℃)。
優(yōu)選的是，如圖23B所示，用一個(gè)托架190來(lái)放置在水浴90中的密封試樣。典型地，托架190已經(jīng)被安放在水浴90中。當(dāng)然，托架190可以和密封袋試樣一起懸著。懸掛的托架190優(yōu)選的是可與天平230’結(jié)合起來(lái)操作，如圖23C所示意那樣。如圖所示，天平230’可被構(gòu)造成能稱(chēng)量浴中的試樣，無(wú)論它是從上方懸掛，還是其它水浴/天平構(gòu)造；這樣可用來(lái)測(cè)量試樣在水浴中的體積。
在一個(gè)示例性的供選擇的構(gòu)造中，已知體積的水可在一只校正過(guò)的容器中在天平230的頂部稱(chēng)量。一旦容器中水的重量被測(cè)量，即可倒空裝水容器并把試樣放入容器中。然后，帶有試樣的容器典型地被充滿(mǎn)到一個(gè)設(shè)定并校正過(guò)的水平(在試樣的上面)。測(cè)量這時(shí)的重量即可測(cè)量出試樣體積。也可以引入一定量的水到一只有刻度并校準(zhǔn)過(guò)的容器中，在把試樣放進(jìn)這容器之后測(cè)量容器中水位的變化。
托架190被構(gòu)造成帶有骨架或網(wǎng)格(讓水基本上可自由地進(jìn)入其中)并且沒(méi)有尖銳的邊緣和材料，特別是在袋子接觸的表面上。當(dāng)需要時(shí)，依賴(lài)天平230’，托架190、水浴90的構(gòu)造，托架190的重量可被包括，以便在對(duì)把袋裝在其中進(jìn)行質(zhì)量測(cè)量時(shí)加以抵消。
然后，如圖23C所示，在袋子被沉浸以后，開(kāi)口226被插入袋25的空余空間225部份。優(yōu)選用一種尖銳的工具諸如解剖刀或小刀、刮臉刀片、剪刀等在密封點(diǎn)25a的下面來(lái)切開(kāi)或刺穿袋子，讓水進(jìn)入袋25中。在插入開(kāi)口時(shí)應(yīng)小心，不要移出或攪動(dòng)袋中的試樣，也別使開(kāi)口太靠近試樣，以減少試樣的任何組分從開(kāi)口處漏出的可能性。開(kāi)口226的大小優(yōu)選的是約2-6英寸長(zhǎng)，更優(yōu)選約4英寸長(zhǎng)。開(kāi)口226優(yōu)選位于袋子的密封邊25a以下約1-4英寸處并在材料試樣以上至少約1-4英寸處。開(kāi)口226的大小會(huì)影響水進(jìn)入并充滿(mǎn)袋子的時(shí)間，這時(shí)基本上所有的孔隙空間的被充滿(mǎn)。典型地，對(duì)于一個(gè)4英寸的開(kāi)口226，約在5-9分鐘之內(nèi)袋子25被充滿(mǎn)并獲得水置換測(cè)量結(jié)果。當(dāng)然，雖然不是優(yōu)選，也可以用許多較小的開(kāi)口。假定試樣是在真空下的袋中，則引入開(kāi)口將使水沖進(jìn)試樣和袋子的所有存在的孔隙中。等天平讀數(shù)穩(wěn)定之后，置換的水的體積是由于袋中的固體材料。這轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)又允許在對(duì)袋密度做適當(dāng)修正之后計(jì)算材料的最大密度。
在操作中，水進(jìn)入并充滿(mǎn)袋25和在袋25以及在材料試樣中的所有孔隙空間中。試樣的最大體積從水浴90中置換水。水運(yùn)動(dòng)到袋25中可能引起相關(guān)的天平230’讀數(shù)的波動(dòng)。因此，一旦天平230’的讀數(shù)穩(wěn)定，即可獲得試樣在水中的重量并如上所說(shuō)記錄下來(lái)(密度計(jì)算可校正袋子的重量)。當(dāng)放在水中并且密封的袋子被打開(kāi)時(shí)，在用瀝青涂布的骨料上的表面張力可能在為達(dá)到天平讀數(shù)穩(wěn)定所需的短的試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)起到防止水透入骨料中的作用。試樣密度是基于數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)決定的，它包括(a)試樣單獨(dú)在空氣中的干重，(b)密度在袋中的試樣在空氣中的干重，(c)袋(已打開(kāi))和試樣沉浸在水中的重量(在天平讀數(shù)已如上所述達(dá)到穩(wěn)定以后)。袋子的表觀(guān)密度可從材料試樣的計(jì)算密度中抵消。表觀(guān)袋密度可在遠(yuǎn)離實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)設(shè)備的生產(chǎn)場(chǎng)所測(cè)定。袋密度優(yōu)選的是對(duì)每生產(chǎn)批次或裝運(yùn)批次(對(duì)每種不同尺寸的袋子)進(jìn)行測(cè)定，因?yàn)榇觾?yōu)選精密生產(chǎn)以減少它們的變化性。當(dāng)然，袋子也可以各別進(jìn)行測(cè)量。這種試驗(yàn)可提供可重復(fù)的最大比重測(cè)量。
在袋25上形成開(kāi)口以后，操作者可以，如果希望，在袋子仍浸沒(méi)在水中時(shí)，把他的手或一種裝置插入水浴90中并輕輕地?cái)D壓、攪動(dòng)、搖動(dòng)和/或振動(dòng)袋25以利于釋出由于袋25的放氣和/或由于被夾在試樣20中的試樣顆粒間釋出的氣泡等產(chǎn)生的任何潛在的氣泡。
供選擇地，密封的試樣20可被獨(dú)立地沉入水浴90中而無(wú)需托架190的幫助。操作者可把開(kāi)口226插入袋中同時(shí)使袋浸沒(méi)在浴中。水浴90可被構(gòu)造成可與一自動(dòng)化輕攪動(dòng)裝置結(jié)合操作，該裝置可預(yù)先設(shè)定以所希望的頻率和/或速度及時(shí)間旋轉(zhuǎn)或平移。像以前那樣，一旦相關(guān)天平讀數(shù)穩(wěn)定，即可獲得水中重量的測(cè)量值。對(duì)水中的每個(gè)重量值，像用普通操作程序那樣，應(yīng)維持液體浴溫在已知的溫度，從而基于用同樣方法得到的測(cè)量值的計(jì)算在超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)(典型地為25°+/-1℃)時(shí)可對(duì)溫度進(jìn)行校正。
在試樣或袋子的操作過(guò)程中，諸如當(dāng)把粗糙的混合物在袋中鋪展開(kāi)時(shí)，可以在袋子被沉浸到水中以前就在它上面造成了(典型地是小的)孔洞。遺憾的是，這些孔洞會(huì)讓空氣進(jìn)入袋中，當(dāng)沉浸或放進(jìn)液體槽中和在袋上切割開(kāi)口以前，天平讀數(shù)會(huì)連續(xù)變化，一般是慢慢在天平上指示朝上運(yùn)動(dòng)的重量值(相應(yīng)于水進(jìn)入袋中)。這樣，如果是由于袋子的完整性受到破壞而使水進(jìn)入其中，天平讀數(shù)將不會(huì)穩(wěn)定，直到水或液體充滿(mǎn)(沉浸的)袋中以后。在袋中不當(dāng)心造成的孔洞會(huì)把誤差引進(jìn)試驗(yàn)的測(cè)量結(jié)果中(甚至能破壞從空氣和把試樣密封到袋中來(lái)評(píng)估試樣的目的)。一般，如果在袋中有孔洞存在，在把袋子沉浸后的開(kāi)頭兩到三分鐘左右時(shí)間內(nèi)它將使天平不能穩(wěn)定。本發(fā)明認(rèn)識(shí)到這一操作瞬變條件并用它來(lái)提醒操作者潛在的問(wèn)題。
因此，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，其中裝有試樣的密封袋被完全浸沒(méi)到液體置換浴中，并且在袋子被切開(kāi)之前、同時(shí)袋子被保持沉浸或浸沒(méi)在液體中時(shí)讓天平讀數(shù)穩(wěn)定。如果在這一步之前不當(dāng)心地在袋上引入了孔洞(有時(shí)是因?yàn)闃悠反植诓⑶以谌缟纤龅牟僮髌陂g把袋子刺穿而發(fā)生的)，則天平讀數(shù)在開(kāi)始幾分鐘內(nèi)不會(huì)穩(wěn)定，因?yàn)樗畷?huì)滲入袋中直到袋子被充滿(mǎn)后才會(huì)穩(wěn)定。如果天平讀數(shù)在開(kāi)始兩三分鐘左右時(shí)間內(nèi)即可穩(wěn)定，這就計(jì)實(shí)袋子仍維持著完整性，于是操作程序可以繼續(xù)。如果相反，在袋子被放入(浸沒(méi))到槽中后，天平在預(yù)定時(shí)間(典型地是多于二至四分鐘)不能穩(wěn)定讀數(shù)。就表明袋中存在漏洞。不能穩(wěn)定讀數(shù)的天平提醒操作人員中止試驗(yàn)并用新的密封袋重新開(kāi)始試驗(yàn)(小心保證樣品是干燥的)，否則將損害數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)。
這種不能穩(wěn)定讀數(shù)的檢測(cè)可以基于操作人員的目測(cè)或基于計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)反饋系統(tǒng)，當(dāng)天平重量讀數(shù)在袋子被浸沒(méi)以后和在袋子上引入所需的開(kāi)口以前連續(xù)波動(dòng)超過(guò)確定的限度和/或超過(guò)預(yù)定的時(shí)間時(shí)，該系統(tǒng)即提供控制作用來(lái)阻止繼續(xù)試驗(yàn)而無(wú)需操作人員的過(guò)度操勞。像這樣，結(jié)果可被打印出來(lái)并包括證實(shí)袋子完整性在試驗(yàn)操作程序期間操作人員準(zhǔn)備引入開(kāi)口之前，未遭受破壞的試驗(yàn)分析。
本發(fā)明的水置換試驗(yàn)然后要求用材料或混合物的干重、干燥的密封重量以及在開(kāi)口的袋中沉浸在液體中的重量確立的值來(lái)計(jì)算材料或混合物的最大比重。這種方法可被用來(lái)袋替Rice比重試驗(yàn)并需要約5-9分鐘完成(除去分散、爐中干燥試樣和干重稱(chēng)量步驟，并且依賴(lài)于，除其它以外，開(kāi)口的大小、試樣的大小和袋子的大小)。
在另一個(gè)實(shí)施方案中，如圖25A-25C所示，一種副容器25sub被構(gòu)造成能在其中容納松散的或未壓緊的試樣或樣品20。如圖所示，構(gòu)造帶有許多孔225的副容器25sub，在操作中，當(dāng)密封袋被打開(kāi)并仍然像上面討論的那樣浸沒(méi)在液體置換槽中時(shí)，這些孔可讓液體進(jìn)入其中。即如圖25C所示，袋子25包裝著副容器25sub，其中裝有松散的樣品混合物20。優(yōu)選的是，孔225的大小在像上面討論那樣浸沒(méi)時(shí)能讓液體進(jìn)入其中并阻止松散的混合物移出副容器?？?25可被安排在單一表面或表面的一部分上或安排在所有表面上(頂部一底部和側(cè)面)，孔的數(shù)目(和大小)將影響試驗(yàn)期間水充滿(mǎn)袋子所需的時(shí)間。副容器25sub可如圖25A所示包括一個(gè)可打開(kāi)的蓋子225l，它能在分析期間讓副容器25sub容易裝料和關(guān)閉。當(dāng)然，別的進(jìn)樣方法諸如，但不限于，帶樞軸的門(mén)、可滑動(dòng)的窗口等也可用來(lái)為副容器25sub裝料。
在操作中，在松散或未壓緊的樣品或試樣被放進(jìn)副容器25sub中以后，密封物被安放在副容器25sub上面。優(yōu)選的是，如圖25C所示，把副容器25sub放入袋25中。裝著副容器25sub(其中裝有材料樣品20)的袋25像上面討論的那樣被真空密封。然后袋壁朝著其中的松散的樣品和副容器25sub凹陷并封裝它們。因?yàn)榇踊蛎芊馕锸浅比萜?5sub凹陷，因此優(yōu)選副容器25sub被構(gòu)造成具有平滑的輪廓。雖然在圖25A中顯示的一般是圓柱體形狀，但這種副容器25sub可以具有許多合適的形狀，諸如，但不限于，矩形，方形，圓盤(pán)形、環(huán)形、球形、橢圓形等(參看，例如圖25D-25F)。優(yōu)選避免有尖的邊緣或者它的邊做成圓角形，以防止在真空密封操作或處理中發(fā)生穿孔。此外，副容器25sub優(yōu)選在結(jié)構(gòu)上是自承式的(在抽真空期間當(dāng)袋或密封物覆蓋它時(shí)能維持它的形狀)并能用許多合適材料來(lái)形成，優(yōu)選用非吸收性材料諸如復(fù)合材料、聚氯乙烯(“PVC”)、金屬等來(lái)形成。這種副容器25sub也可用穿過(guò)它的一個(gè)或多個(gè)開(kāi)口的固體容器壁來(lái)形成，或由一種像篩網(wǎng)的物體形成，篩網(wǎng)的選擇應(yīng)能限制或防止松散或未壓緊的試樣通過(guò)篩網(wǎng)移出。如圖所示，材料樣品20的尺寸應(yīng)能基本充滿(mǎn)副容器25sub。在操作中，材料樣品20基本充滿(mǎn)副容器25sub可以使密封試樣沉浸到液體置換浴中的操作變得容易并且減少真空密封的樣品浮到液體浴頂部的可能性。供選擇地，或者除了這種在大小方面的相對(duì)一致性以外，重量或質(zhì)量物可以加到副容器25sub的底部(或整合于其中)，以對(duì)抗浮力并幫助密封樣品的浸沒(méi)。
圖25D-25F說(shuō)明副容器25sub的其它實(shí)施方案。如圖所示，副容器25sub被構(gòu)造成碗狀225b，帶有蓋子225l，后者被做成能覆蓋碗體225b的頂部并封閉它。如圖25D中所示，樣品20的大小優(yōu)選能基本充滿(mǎn)碗225b。雖然并不需要選擇試樣使其基本充滿(mǎn)碗225b，但如上面討論過(guò)的那樣，在操作中，以充滿(mǎn)的方式裝填材料試樣或樣品20可以使密封的或封裝好的試樣沉浸到液體浴中的操作變得容易。
如圖25D中所示，副容器25sub的蓋子225l的大小應(yīng)貼身地緊靠著副容器25sub的頂部并優(yōu)選的是通過(guò)合適的連接方法穩(wěn)妥地連接在碗225b的頂部。合適連接方法的例子包括、但不限于，粘合、螺紋(絲扣)構(gòu)造。摩擦嚙合型構(gòu)造等。優(yōu)選的是，這種組裝好的副容器25sub的外形或輪廓使它能在抽真空或操作期間防止密封物被穿孔的可能性(即帶有圓角或圓形邊的平滑輪廓)。
用于液體置換評(píng)估的構(gòu)造的一個(gè)實(shí)例是帶有尼龍蓋225l的3夸脫不銹鋼碗225b，其大小可容納松散的試樣20至圖25D中一般所示的水平。碗225b和蓋子225l包含許多開(kāi)口225，能讓水滲入碗中并幫助殘留的空氣逸出碗外。這種副容器205sub的重量和大小被構(gòu)造成可包含足夠試樣20的重量以便能在液體置換分析期間完全把密封的副容器浸沒(méi)到水槽中。如上所述，應(yīng)小心減少碗中的自由空間以減少副容器25sub和試樣20在水置換密度分析中上浮的機(jī)會(huì)。如果發(fā)生上浮，優(yōu)選把副容器25sub在袋25被切開(kāi)之前和之后用物理方法固定在水下，讓水的重量充分地浸沒(méi)其中裝有試樣的副容器。試樣可以在含有試樣20的副容器25sub充分浸沒(méi)之后進(jìn)行分析。
優(yōu)選的是，在密封物或袋25被引入切口之后，為使水慢慢滲入副容器25sub變得容易，人們可切開(kāi)袋子25并且不使切口打開(kāi)(切開(kāi)的邊緣保持靠近另一邊)。這樣可讓水以比較慢的方式進(jìn)入副容器25sub，使任何殘留的空氣孔隙被排出。如果水快速?gòu)耐饷鏇_入，空氣可能潛在地被留在副容器25sub中。這種慢慢或滲入水的方式在不用攪拌時(shí)可能是重要的。
如上面所討論的，計(jì)算副容器25sub的密度，從而使它對(duì)結(jié)合在一起的袋子、參照試樣和副容器25sub的密度的影響可從中扣除。
圖24說(shuō)明一張典型的數(shù)據(jù)收集表單，其可用來(lái)按照本發(fā)明確定試樣的密度(典型地被稱(chēng)作“試樣芯樣密度”)。當(dāng)然，代替數(shù)據(jù)表單，這些數(shù)字可輸入計(jì)算機(jī)中由計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行自動(dòng)計(jì)算。此外，一臺(tái)或多臺(tái)天平可以與計(jì)算機(jī)結(jié)合操作，以便把測(cè)量值直接傳達(dá)給計(jì)算機(jī)。在任何情況下，如圖所示，獲得一個(gè)試樣并為它確立一個(gè)標(biāo)識(shí)數(shù)(如試樣A所示)。在試樣被分散后，如果需要，可用爐子干燥。試樣在空氣中的干重即可獲得(標(biāo)記為參數(shù)“A”)。然后把試樣密封在袋25中并測(cè)量密封在袋中的試樣重量(標(biāo)記為參數(shù)“B”)。然后把密封在袋中的試樣沉浸在水浴中并把袋子切開(kāi)允許水進(jìn)入其中同時(shí)袋子的保持在水下。這樣即獲得在水中在切開(kāi)的袋中的試樣重量(標(biāo)記為參數(shù)“C”)。通過(guò)求出空氣中重量和水中重量之差(B-C)并除以0.997(水在25℃時(shí)的密度)計(jì)算出被標(biāo)記為參數(shù)“D”的值。然后通過(guò)密封后在空氣中的重量和試樣在空氣中的重量之差(B-A)再除以表觀(guān)袋密度(這里顯示是用小號(hào)袋子編碼)計(jì)算出被標(biāo)記為參數(shù)“E”的值。優(yōu)選表觀(guān)袋密度值為每個(gè)生產(chǎn)批次和/或每個(gè)裝載批次的各種尺寸的袋子都提供出來(lái)，如數(shù)據(jù)表單底部所注明的那樣。校正參數(shù)F被取作確定的參數(shù)D和E的差值(D-E)。芯材密度參數(shù)“G”可基于芯材在空氣中的重量以及校正后的試樣重量通過(guò)關(guān)系式“A/F”來(lái)決定。由這一數(shù)值按通常的計(jì)算方法即可確定最大理論比重。
此外，本發(fā)明方法可用來(lái)確立瀝青試樣的壓緊百分?jǐn)?shù)。例如，獲得未壓緊的瀝青鋪筑混合物材料試樣并如上所述確定理論最大比重和密度后可提供出基線(xiàn)值。為了討論，典型的最大比重可描述為大約150磅/立方英尺。隨后可用一種壓緊的瀝青材料試樣，優(yōu)選在現(xiàn)場(chǎng)壓緊的，進(jìn)行一個(gè)液體置換試驗(yàn)。這第二次液體置換分析可用CorelokTM袋子和真空體系按照上述壓緊的材料的堆積比重所用試驗(yàn)方法來(lái)實(shí)施。為了討論，典型的壓緊值可被描述為145磅/立方英尺。壓緊的堆積比重測(cè)量值與理論最大比重和密度的測(cè)量值之比就提供了壓緊％。對(duì)于這里的例子，壓緊百分?jǐn)?shù)為(145/150)×100或96.67％。
此外，本發(fā)明認(rèn)識(shí)到未壓緊的混合物的空氣孔隙含量和瀝青的滲透性之間有一種相關(guān)性，并利用這種相關(guān)性來(lái)獲得瀝青滲透性測(cè)量值。“滲透性”可被描述為液體通過(guò)材料試樣滲透的速率。類(lèi)似于上述最大比重度驗(yàn)方法，滲透性測(cè)量可基于浸沒(méi)在水槽中的在密封袋中的干燥試樣的浸沒(méi)重量與浸沒(méi)的密封試樣被打開(kāi)、讓水進(jìn)入試樣中存在的所有孔隙后的浸沒(méi)重量的差值或比較值。由二者的差值衍生的密度測(cè)量是試樣孔隙體積的有代表性的測(cè)量，該試樣孔隙體積可與壓緊的材料的滲透性相關(guān)連。
總之，本發(fā)明允許提供可靠的方法來(lái)密封多孔的未壓緊或壓緊的材料樣品，它可用水或液體置換試驗(yàn)來(lái)提供準(zhǔn)確的密度測(cè)量結(jié)果。有益地，本發(fā)明的裝置、系統(tǒng)和方法通過(guò)使該方法基本上不依賴(lài)于操作人員對(duì)材料的修剪和習(xí)慣性操作，能減少由于操作人員造成的變化。這種密封方法對(duì)所有樣品都是一致的，并且類(lèi)似的袋子被構(gòu)造成可置換出相同體積的水。進(jìn)一步，密封好的試樣可容易地從密封袋中取出，樣品可經(jīng)受進(jìn)一步的評(píng)估。因?yàn)樗牟牧闲再|(zhì)保持原樣。還有，本發(fā)明能用于許多樣品復(fù)合的混合物而無(wú)需在實(shí)驗(yàn)室為每種評(píng)估的壓緊樣品做標(biāo)準(zhǔn)的參照模塊密度校正因子。
以上是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，不應(yīng)被當(dāng)作對(duì)本發(fā)明的限制。雖然已經(jīng)描述了本發(fā)明的一些示例性實(shí)施方案，但本專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員會(huì)容易地理解到在這些示例性實(shí)施方案中可以作許多修改而在實(shí)質(zhì)上不偏離本發(fā)明的新技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)。因此，所有這類(lèi)修改應(yīng)被包括在權(quán)利要求中所限定的本發(fā)明范圍之內(nèi)。在權(quán)利要求中，裝置加功能的條款打算用來(lái)涵蓋這里描述的結(jié)構(gòu)是為實(shí)施列舉的功能用的，并且不僅是結(jié)構(gòu)的等效物，而且是等效的結(jié)構(gòu)。這樣，應(yīng)該理解以上所述是對(duì)本發(fā)明的說(shuō)明，不應(yīng)認(rèn)為是僅限于具體公開(kāi)的實(shí)施方案，并且對(duì)公開(kāi)的實(shí)施方案以及其它實(shí)施方案的修改應(yīng)包括在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。本發(fā)明被以下的權(quán)利要求以及被包括在權(quán)利要求中的等效物所限定。
權(quán)利要求
1.一種把壓緊的混合物沉浸在液體置換浴中來(lái)測(cè)定樣品比重的方法，該方法包含以下步驟把具有外部表面的材料樣品放入至少有一邊開(kāi)口的袋子中；通過(guò)凹陷袋子的一部分使之基本與上述材料樣品外表面相迭合來(lái)包裝該材料樣品；密封袋子，將上述材料樣品封入其中；把密封凹陷的樣品放進(jìn)液體置換浴中；和測(cè)量與所說(shuō)的放入步驟相關(guān)的置換的水的體積。
2.權(quán)利要求1的方法，其還包括這樣的步驟，即調(diào)節(jié)與樣品分離的袋子所置換的液體的體積，從而提供一個(gè)調(diào)節(jié)因子，所述調(diào)節(jié)因子被用于與上述材料樣品有關(guān)的比重的測(cè)定中。
3.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的方法步驟被重復(fù)用于許多樣品。
4.權(quán)利要求2的方法，它還包括這樣的步驟，即在分離材料樣品時(shí)用一種具有已知密度的參照標(biāo)準(zhǔn)來(lái)弄清被袋子置換的液體體積，從而提供一種標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)節(jié)因子，所術(shù)因子被用來(lái)測(cè)定與多種材料樣品和相應(yīng)的許多袋子有關(guān)的比重測(cè)定。
5.權(quán)利要求1的方法，其中材料樣品具有粗糙外表面的形狀。
6.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的袋子包含一種有彈性和耐穿孔的材料。
7.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的方法還包括以下步驟把袋子放入真空室中；在所說(shuō)的密封步驟之前把所說(shuō)的真空室抽真空；在所說(shuō)的密封步驟之后提高所說(shuō)的真空室的壓力，從而迫使所說(shuō)的袋子凹陷，使袋子的一部分與放在袋子中的材料樣品的外部輪廓相迭合。
8.權(quán)利要求7的方法，其中所說(shuō)的提高壓力的步驟按照相應(yīng)于一種或多種樣品大小和形狀以預(yù)先設(shè)定的速率來(lái)實(shí)施。
9.一種用于權(quán)利要求1、21和37的方法中的袋子，它包含第一種材料的第一層，所說(shuō)的第一層包含第一個(gè)周邊部分；和其形狀能覆蓋住所說(shuō)的第一層的由第二種材料組成的第二層，所說(shuō)的第二層包含相應(yīng)于所說(shuō)的第一個(gè)周邊部分的第二個(gè)周邊部分，其中所說(shuō)的第一和第二個(gè)周邊部份沿著它們的主要部份結(jié)合在一起，確定了在它們之間的內(nèi)部可壓縮的腔室以及由所說(shuō)的腔室向外橫向延展的邊緣；其中所說(shuō)的第一層和第二層是由彈性材料形成的，使得所說(shuō)的腔室具有第一個(gè)凹陷位置和第二個(gè)未凹陷的位置，所說(shuō)的凹陷位置相應(yīng)于所說(shuō)的被密封的腔室，所說(shuō)的壓緊的材料樣品放在該腔室中。
10.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的試樣是一種有吸收性的壓緊的瀝青試樣。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的試樣包括壓緊的土壤。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的試樣包括混凝土。
13.權(quán)利要求1的方法，其中所說(shuō)的試樣包括骨料。
14.權(quán)利要求1的方法，其還包括以下步驟，即在所說(shuō)的密封步驟和所說(shuō)的測(cè)量步驟之后從密封的袋子中移出多孔試樣，其中所說(shuō)的密封步驟保護(hù)了該多孔試樣的完整性，使得在所說(shuō)的移出步驟之后該試樣對(duì)后續(xù)的材料評(píng)估是可用的。
15.一種用來(lái)在預(yù)制的袋子中制備和密封未壓緊的或壓緊的材料樣品供液體沉浸評(píng)估的真空系統(tǒng)，它包含帶有真空容納室的真空裝置，該室具有由底板限定的內(nèi)部容納區(qū)域的周邊，其中所說(shuō)的容納區(qū)域所具有的形狀和大小可以容納要在其中放置有粗糙材料試樣的預(yù)制容納的袋子，其中所說(shuō)的真空裝置包含沿著它的周邊部份位于所說(shuō)的真空室中的密封壁架，在操作中，其中所說(shuō)的密封壁架被構(gòu)造成能對(duì)預(yù)制的袋子的邊加熱并把該邊密封在一起；與所說(shuō)的真空室流體相通的空氣通道；與所說(shuō)的真空室流體相通的真空泵；和位于所說(shuō)的底板上的支撐部件，所說(shuō)的支撐部件的形狀和大小可以托住在預(yù)制的袋子中的樣品，其中在操作中，所說(shuō)的支撐部件被構(gòu)造成在所說(shuō)的真空室中能向所說(shuō)的密封壁架平移。
16.權(quán)利要求15的真空體系，其中所說(shuō)的支撐部件直接安置在所說(shuō)的真空室底板上。
17.權(quán)利要求15的真空體系，其中所說(shuō)的支撐部件被安置在所說(shuō)的真空室中，使得它基本上可以自由地水平平移，來(lái)響應(yīng)由所說(shuō)的密封壁架施加到袋子上的力。
18.權(quán)利要求15的真空體系，結(jié)合含有有輪廓的材料試樣位于其中的預(yù)制的彈性袋子，其中所說(shuō)的預(yù)制的袋子具有第一種未密封的構(gòu)造和第二種密封后的構(gòu)造，并且其中在所說(shuō)的第二種密封后的構(gòu)造中，所說(shuō)的預(yù)制的袋子的形狀可包裝并且基本上可與所說(shuō)試樣的外形相迭合。
19.權(quán)利要求18的真空體系，其中所說(shuō)的真空裝置包括流速可調(diào)節(jié)的放空口，它可結(jié)合所說(shuō)的空氣通道操作，并且其中所說(shuō)的預(yù)制袋凹陷以迭合所說(shuō)試樣外形，這是對(duì)控制地往所說(shuō)的放空口中引入空氣的響應(yīng)。
20.權(quán)利要求19的裝置，其還包括控制器和計(jì)算機(jī)程序編碼，用來(lái)以預(yù)先設(shè)定的時(shí)間和壓力來(lái)操作所說(shuō)的真空，所設(shè)定的時(shí)間和壓力相應(yīng)于一種或多種袋子類(lèi)型和被封入的試樣類(lèi)型。
21.一種用液體置換浴來(lái)評(píng)估材料樣品的密度的方法，它包括以下步驟在一種可迭合的密封材料中包裝材料樣品；把包裝好的材料樣品抽真空；密封包裝好的材料樣品并保持該材料樣品處于抽真空的狀態(tài)；和把包裝好的材料樣品沉浸在液體置換浴中，同時(shí)包裝好的材料樣品在密封材料中保持抽真空狀態(tài)。
22.權(quán)利要求21的方法，其中可迭合的密封材料是預(yù)制的袋子。
23.權(quán)利要求22的方法，其中所說(shuō)的預(yù)制的袋子包括具有相應(yīng)周邊的重疊的壁，其中所說(shuō)的重疊的壁沿著周邊的主要部份連接而限定了向外延伸的邊緣部份。
24.權(quán)利要求21的方法，其還包括在所述包裝步驟之前把材料樣品放入副容器中的步驟，其中所說(shuō)的副容器被賦予的形狀和大小可在其中裝入上述材料樣品。
25.權(quán)利要求21的方法，其還包括破壞包裝好的材料樣品的抽真空狀態(tài)的步驟，這時(shí)包裝好的材料樣品被保持沉浸在液體置換浴中。
26.權(quán)利要求21的方法，其中所說(shuō)的袋子是在生產(chǎn)場(chǎng)所生產(chǎn)的，并且所說(shuō)的裝袋和密封步驟是在遠(yuǎn)離生產(chǎn)場(chǎng)所的第二個(gè)場(chǎng)所完成的。
27.權(quán)利要求22的方法，其中所說(shuō)的包裝和抽真空步驟包括以下步驟把所說(shuō)的其中帶有所述樣品的袋子放進(jìn)真空室中；在所說(shuō)的密封步驟之前把所說(shuō)的真空室抽真空；和繼所說(shuō)的密封步驟之后把所說(shuō)的真空室放氣以使其中的壓力恢復(fù)到周?chē)髿獾膲毫?，其中所說(shuō)的迭合步驟是對(duì)于所說(shuō)的放氣步驟的響應(yīng)。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所說(shuō)的放氣步驟是在控制空氣流速的條件下完成的，以防止空氣突然地進(jìn)入所說(shuō)的真空室中。
29.權(quán)利要求21的方法，其中所說(shuō)的材料樣品包含壓緊的土壤、混凝土、壓緊的骨料、壓緊的瀝青、壓緊的瀝青材料以及實(shí)心芯材中的至少一種。
30.權(quán)利要求24的方法，其中所說(shuō)的副容器被賦予的形狀可讓液體在所說(shuō)的破壞真空步驟的過(guò)程中進(jìn)入其中。
31.權(quán)利要求21的方法，其中所說(shuō)的材料樣品包含松散的骨料和未壓緊的鋪路瀝青材料中的至少一種。
32.權(quán)利要求25的方法，其還包括在所說(shuō)的破壞真空步驟之后攪拌包裝好的材料樣品的步驟。
33.一種測(cè)定密封物表觀(guān)密度的方法，該密封物是用來(lái)包裝權(quán)利要求1和21方法中的材料樣品作液體置換評(píng)估的，包括以下步驟提供多種尺寸范圍和幾何形狀的許多材料參照試樣；獲得一種用來(lái)包裝要經(jīng)受液體置換評(píng)估的材料樣品的密封物；和為該密封物確定許多表觀(guān)密度值，即為在所說(shuō)的提供參照試樣步驟中確定的許多參照試樣的每一種確立一種表觀(guān)密度值。
34.權(quán)利要求33的方法，其還包括以下步驟準(zhǔn)備具有一定形狀和大小的瀝青材料樣品供密度評(píng)估，包括把該樣品包裝到密封物中；由所說(shuō)的確定表觀(guān)密度值步驟中決定的表觀(guān)密度值中選擇一種表觀(guān)密度值，其中所選擇的表觀(guān)密度值與所選擇的參照試樣相對(duì)應(yīng)；和用在所說(shuō)的選擇步驟中確認(rèn)的表觀(guān)密度值計(jì)算材料樣品的材料密度。
35.權(quán)利要求33的方法，其中許多材料樣品中包括在其至少一個(gè)外表面上形成空氣間隙的材料樣品。
36.權(quán)利要求35的方法，其中許多材料樣品中包括至少一種這樣的材料樣品，它含有許多松散的非吸收性的物品。
37.一種把已抽真空的材料樣品從真空裝置中轉(zhuǎn)移到液體置換浴的方法，它包括以下步驟把含有未壓緊的、壓緊的或松散的瀝青材料混合物、土壤試樣，骨料和混凝土中的至少一種的材料試樣放入可凹陷的袋中；把帶有材料試樣的袋子放入真空裝置中；把其中裝有材料試樣的袋子抽真空；密封袋子來(lái)包裝，并使包裝在袋中的材料試樣維持在抽真空狀態(tài)；由真空裝置中移出該密封的材料樣品；和把裝有材料樣品的密封袋子轉(zhuǎn)移到液體置換浴中。
38.一種分析未壓緊或松散材料的密度的方法，它包括以下步驟在空氣中測(cè)量未壓緊材料試樣的重量；把未壓緊的材料試樣包裝在真空密封的袋子中，使該袋子基本上與裝在其中的材料試樣相迭合；在空氣中測(cè)量帶有材料試樣的密封袋的重量；把帶有材料試樣的密封袋沉浸于液體置換浴中；當(dāng)材料試樣沉浸地液體置換浴中時(shí)，在帶有材料試樣的密封袋上引入一個(gè)開(kāi)口；在所說(shuō)的開(kāi)口步驟之后測(cè)量沉浸在液體置換浴中的已開(kāi)口的袋子的重量；和基于在所說(shuō)的測(cè)量步驟中獲得的重量數(shù)據(jù)來(lái)確定未壓緊的材料試樣的密度。
39.權(quán)利要求37的方法，其還包括這樣的步驟，即在第二個(gè)測(cè)量步驟之前分配袋中的未壓緊試樣，使得包裝的材料試樣基本上均勻地鋪開(kāi)在袋子的主要部份。
40.權(quán)利要求37的方法，其中與袋子分開(kāi)的材料試樣的重量在約500-2500克之間。
41.權(quán)利要求37的方法，其中所說(shuō)的液體置換浴與天平來(lái)聯(lián)合操作，并且其中所說(shuō)的方法進(jìn)一步包括這樣的步驟，即在所說(shuō)的沉浸步驟之后、在所說(shuō)的引入開(kāi)口步驟進(jìn)行測(cè)定之前等候一段預(yù)定的時(shí)間，如果天平讀數(shù)在此期間穩(wěn)定即可證實(shí)密封袋的完整性。
42.權(quán)利要求37的方法，其中材料試樣包括未壓緊的瀝青材料、松散的瀝青和松散的骨料中的一種或多種。
43.權(quán)利要求37的方法，其還包括在所說(shuō)的引入開(kāi)口步驟之后攪拌袋中試樣的步驟。
44.一種分析鋪路瀝青混合物的密度的方法，該瀝青混合物中包含一種或多種未壓緊的或松散的材料試樣，該方法包括以下步驟把鋪路瀝青混合物材料試樣放入一只副容器中，后者具有至少一個(gè)在其中形成的孔；把該鋪路混合物材料試樣包裝在密封物中，使密封物基本上與其中裝有材料試樣的副容器相迭合；把包裝好的帶有鋪路混合物材料試樣的副容器沉浸到液體置換浴中；在包裝好的副容器被沉浸時(shí)在密封物上引入一個(gè)開(kāi)口；讓液體從液體置換浴中進(jìn)入副容器并接觸裝在其中的鋪路混合物材料試樣，這時(shí)帶有鋪路混合物材料試樣的副容器仍保持沉浸在液體置換浴中；繼所說(shuō)的引入開(kāi)口的步驟之后，測(cè)量仍沉浸在液體置換浴中的帶有副容器和鋪路混合物材料試樣的已開(kāi)口的密封物的重量；和確定上述鋪路混合物材料試樣的密度。
45.權(quán)利要求44的方法，其中所說(shuō)的密封物是一只袋子。
46.權(quán)利要求44的方法，其中的材料試樣包含未壓緊的瀝青材料。
47.權(quán)利要求44的方法，其中的材料試樣包含一種或多種松散的骨料和瀝青。
48.一種按照權(quán)利要求44的分析密度的方法，它進(jìn)一步包括以下步驟獲得一種材料參照試樣，它包含許多非吸收性的松散物品；把上述材料參照試樣放入一只副容器中，后者具有至少一個(gè)在其中形成的孔；抽真空并把材料試樣包裝于密封物中，使得密封物在密封條件下基本上與在其中裝有材料試樣的副容器相迭合；把包裝好的帶有材料試樣的副容器沉浸在液體置換浴中；在密封物上開(kāi)口以破壞該密封物的密封構(gòu)造；讓液體從液體置換浴進(jìn)入上述副容器中并與裝在其中的材料試樣接觸，這時(shí)帶有鋪路混合物材料試樣的副容器仍被浸沒(méi)在液體置換浴中；繼所說(shuō)的引入開(kāi)口的步驟之后，測(cè)量已開(kāi)口的帶有副容器和材料試樣的密封物的重量，這時(shí)密封物仍浸沒(méi)在液體置換浴中；和基于在所說(shuō)的測(cè)量步驟中獲得的參照試樣、副容器和密封物結(jié)合在一起的重量來(lái)確定密封物的表觀(guān)密度值。
49.權(quán)利要求48的方法，其中所說(shuō)的副容器有足夠的剛性，在所說(shuō)的包裝步驟中可維持它的形狀。
全文摘要
把預(yù)制的耐水彈性袋子用于具有粗糙外部表面的多孔材料樣品,以便在水置換試驗(yàn)中提供更為一致的測(cè)量結(jié)果。構(gòu)造這種預(yù)制的袋子,以便凹下并基本上與材料樣品的外表面相迭合,從而提供從樣品延展開(kāi)的平面凹陷部份。這種預(yù)制的袋子是精密制造的,將每種袋子用于對(duì)應(yīng)的樣品,使得當(dāng)它用于許多樣品的水置換試驗(yàn)中時(shí)能一致地置換出相同體積的水。當(dāng)獲得樣品體積時(shí),袋子的體積即可計(jì)算。密封樣品的方法包括把該樣品放入預(yù)制袋中并凹陷和密封這只袋子,使得樣品的外表面和袋子相迭合。這種體系包括預(yù)制袋,它被制成可以容納放入其中的材料樣品;一種用于除去袋中空氣的抽真空裝置以及用于密封袋子的密封裝置。這種體系可用來(lái)測(cè)定壓緊的和/或未壓緊的材料的密度。這種方法和體系可用來(lái)代替“Rice試驗(yàn)”以測(cè)定未壓緊的或松散的樣品,諸如瀝青鋪筑混合物的最大比重。測(cè)定表觀(guān)袋密度的方法和所使用的有關(guān)的參照試樣構(gòu)造可用來(lái)為進(jìn)行分析的材料樣品的密度計(jì)算提供改進(jìn)的精度。
文檔編號(hào)G01N9/02GK1370275SQ00811946
公開(kāi)日2002年9月18日 申請(qǐng)日期2000年6月22日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月25日
發(fā)明者A·雷吉曼, L·H·詹姆斯 申請(qǐng)人:英思創(chuàng)新儀器公司