[實(shí)用新型]一種用于瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201120163334.2
• 申請日: 2011-05-20
• 公開（公告）號: CN202066761U
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李祖仲;陳拴發(fā);房建宏;熊銳;岳丹;姚運(yùn)仕;苑瑞星
• 申請（專利權(quán)）人: 長安大學(xué)
• 主分類號: G01N3/26
• 分類號: G01N3/26;G01N3/28
• 代理公司: 西安恒泰知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 王彩花

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及公路工程瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)研究領(lǐng)域，特別涉及一種用于瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)

瀝青混合料鋪筑而成的道面具有平整、抗滑、舒適、減震等良好的使用性能和機(jī)械化施工程度高、工期短、養(yǎng)護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于公路路面和機(jī)場道面。瀝青混合料是一種具有粘彈流變特性的復(fù)合材料，它是由瀝青、粗集料、細(xì)集料和礦粉以及外摻劑所組成。由于組成材料源產(chǎn)地、顆粒形貌、質(zhì)量的差異及配合比的不同，并結(jié)合路面結(jié)構(gòu)與功能需求，可形成不同的混合料組成類型，表現(xiàn)出不同的力學(xué)特性。

瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度????????????????????????????????????????????????，主要取決于粘聚力和內(nèi)摩擦角兩個重要參數(shù)。根據(jù)瀝青混合料的不同材料組成，可形成三類結(jié)構(gòu)：（a）懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)，此類混合料密實(shí)度較大，各級集料為次級集料隔開，集料之間不能相互靠攏形成骨架，粘聚力較高，但摩阻角較低，抗剪能力差；（b）骨架空隙結(jié)構(gòu)，此類混合料粗集料比例較高，細(xì)集料較少，粗集料可以形成骨架，又由于細(xì)集料少不足于填充骨架之間的空隙，混合料內(nèi)摩阻角較大，但粘聚力較低，抗剪性能較好。（c）密實(shí)—骨架結(jié)構(gòu)，此類混合料既有較多的粗集料形成空間骨架，又有相當(dāng)數(shù)量的細(xì)集料可填密骨架空隙，混合料不但粘聚力較高，而且內(nèi)摩阻角也較大，抗剪能力最優(yōu)。

受交通荷載反復(fù)作用，瀝青混合料的抗剪性能對道面的使用壽命影響極其重要，特別是在高溫氣候條件下，往往由于瀝青混合料抗剪性能的不足，導(dǎo)致路面出現(xiàn)車轍、擁包、推移等病害，嚴(yán)重影響了瀝青路面或機(jī)場道面的服務(wù)質(zhì)量及使用壽命。

自20世紀(jì)30年代起，國內(nèi)外道路工程界對瀝青路面或?yàn)r青混合料抗剪強(qiáng)度的研究一直十分活躍，開發(fā)了相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法，V.A.Endersby首先提出如何制備在三軸試驗(yàn)條件下的瀝青混凝土試件，并提出了具體的試驗(yàn)方法；L.W.Nijboer利用由三軸測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行混合料設(shè)計(jì)，為了使設(shè)計(jì)更加完善，他利用Prandtl公式對塑性條件下的混合料進(jìn)行了評估；V.R.Smith闡述了道路的剪切受力狀態(tài)，并且給出了三軸試驗(yàn)方法所采用的類型，加載速度和溫度對試件的抗剪能力影響，提出了瀝青混合料的破壞標(biāo)準(zhǔn)和混合料應(yīng)該滿足的物理性能，并給出了在不同荷載條件下混合料應(yīng)達(dá)到的抗剪要求。

Norman?W.Mcleod把輪胎的接地分布壓力圖融入對路面的力學(xué)分析中，根據(jù)輪胎的接地壓力分布的不均勻特性，提出了不同的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，得到了基于直線包絡(luò)線下的路面抗剪的設(shè)計(jì)諾模圖；Edward?S.Barber給出了路面在水平剪應(yīng)力和垂直荷載同時作用條件下道路的受力狀態(tài)，并且指出，道路設(shè)計(jì)中必須考慮水平剪應(yīng)力的作用，在水平力和垂直荷載共同作用下，路面結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的剪應(yīng)力大大增加；Kiryukhin提出了利用抗剪特性和控制裂縫進(jìn)行路面設(shè)計(jì)的方法，但并沒有提出具體的試驗(yàn)方法和可操作的控制標(biāo)準(zhǔn)。

在國內(nèi)，同濟(jì)大學(xué)學(xué)者分析了當(dāng)前瀝青路面出現(xiàn)的諸多病害原因，得出道路的損害與混合料抗剪性能不足息息相關(guān)，采用單軸貫入試驗(yàn)方法，給出了求解單軸貫入試驗(yàn)中剪應(yīng)力的強(qiáng)度參數(shù)，通過無側(cè)限抗壓試驗(yàn)，借助于三軸試驗(yàn)原理，總結(jié)出求解和值的方法；長安大學(xué)公路學(xué)者開發(fā)了瀝青路面層間直接剪試驗(yàn)裝置，根據(jù)國內(nèi)外研究成果和大量的試驗(yàn)結(jié)果確定了直接剪切試驗(yàn)條件及參數(shù)，檢驗(yàn)混合料層間抗剪性能。

盡管國內(nèi)外學(xué)者從理論和試驗(yàn)的角度對瀝青混合料及瀝青路面層間問題進(jìn)行了較深入地研究，但瀝青路面的車轍及耐久性問題仍未得到徹底解決，依然是瀝青路面主要病害之一，嚴(yán)重制約了瀝青混合料推廣應(yīng)用及公路交通建設(shè)可持續(xù)發(fā)展。綜上所述，已有的剪切試驗(yàn)方法并不能準(zhǔn)確地反映瀝青混合料的路面力學(xué)行為。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于從瀝青混合料抗剪強(qiáng)度形成機(jī)理出發(fā)，分析影響其抗剪性能的內(nèi)因與外因，提供一種用于瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)裝置，該裝置可進(jìn)行可控條件下的瀝青混合料扭轉(zhuǎn)剪切破壞試驗(yàn)、扭轉(zhuǎn)剪切蠕變試驗(yàn)、重復(fù)扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)、混合料層間扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)，能夠準(zhǔn)確評價瀝青混合料的抗剪性能及層間粘結(jié)性能。

為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種用于瀝青路面材料與結(jié)構(gòu)的扭轉(zhuǎn)剪切試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括機(jī)座，設(shè)置在機(jī)座上的反力架，設(shè)置在反力架底部的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的蝸桿輸入端連接壓力電機(jī)，蝸輪輸出端連接用于夾持試件的下支撐板，下支撐板上設(shè)置有壓力傳感器；所述反力架頂部設(shè)置有扭矩電機(jī)，扭矩電機(jī)輸出軸向下依次連接盤式扭矩傳感器和用于夾持試件的上支撐板。