[發明專利]瀝青混合料圓柱體試件多軸加載試驗裝置及其試驗方法

有效

• 申請號: 201410174119.0
• 申請日: 2014-04-28
• 公開（公告）號: CN103940674A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 葛折圣;李輝;王洋洋;舒立恒
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/20;G01N3/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及測試道路材料力學性能的技術領域，尤其是指一種瀝青混合料圓柱體試件多軸加載試驗裝置及其試驗方法。

背景技術

目前最新版的《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTG?E20-2011)中瀝青混合料的試驗方法主要包括：單軸壓縮、單軸拉伸、小梁彎曲和劈裂試驗等。試驗過程中，瀝青混合料試件處于單軸或雙軸應力狀態。而實際瀝青路面中，瀝青混合料處于多軸受力狀態，承受壓縮、拉伸、剪切的交互作用。因此，現有瀝青混合料的試驗裝置與方法無法模擬實際瀝青路面材料的多軸受力狀態。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提供一種瀝青混合料圓柱體試件多軸加載試驗裝置及其試驗方法，能模擬車輪荷載對實際路面材料的作用力，使得試件處于多軸受力狀態，承受壓縮、拉伸、剪切的交互作用。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案其瀝青混合料圓柱體試件多軸加載試驗裝置，包括有水平軸、水平加載板、水平導桿、水平加載油缸、橡膠輪胎、液壓馬達、鉛垂方向加載裝置以及機架，其中，所述水平軸的一端通過軸承聯結在機架的第一端板上，其另一端通過軸承聯結在水平加載板上，可自由轉動；所述瀝青混合料圓柱體試件固定在水平軸上，并可隨水平軸轉動，其軸線與水平軸的軸線在同一方向上；所述水平加載板滑動安裝在固定于機架上的水平導桿上，可沿水平導桿做水平方向運動，并可由水平加載油缸對其加載，使其對水平軸上的瀝青混合料圓柱體試件施加水平方向拉伸或壓縮荷載；所述水平導桿的軸線與水平軸的軸線在同一方向上；所述橡膠輪胎設置在水平軸的上方，可接觸水平軸上的瀝青混合料圓柱體試件的外表面，由液壓馬達驅動通過摩擦力推動瀝青混合料圓柱體試件隨水平軸轉動；所述鉛垂方向加載裝置設置在橡膠輪胎的上方，可對所述橡膠輪胎施加鉛垂方向荷載，從而實現對水平軸上的瀝青混合料圓柱體試件施加鉛垂方向荷載。

所述機架包括有第一端板、第二端板、第三端板、頂板、底板，其中，所述第一端板、第二端板、第三端板豎直擺放，并在水平軸的軸線方向上依次間隔排開；所述第一端板和第二端板之間連接有頂板和底板，并組合形成有一容置空間，所述水平軸、橡膠輪胎、液壓馬達分別置于該容置空間內，且所述水平軸的一端通過軸承聯結在第一端板上，其另一端穿過第二端板后通過軸承聯結在豎直的水平加載板上；所述鉛垂方向加載裝置的下部穿過頂板來對橡膠輪胎施加鉛垂方向荷載；所述第二端板和第三端板之間連接有上下對置的水平導桿，所述水平加載板滑動安裝在該上下對置的水平導桿上，并由固定在第二端板和第三端板上的多個水平加載油缸對其加載。

所述瀝青混合料圓柱體試件的直徑D為100mm～200mm，其長度L為直徑D的1.0～4.0倍。

所述橡膠輪胎的直徑為瀝青混合料圓柱體試件直徑的0.5～4倍，輪胎壓力為0.5～1.5MPa，胎面寬度為5～50mm。

所述瀝青混合料圓柱體試件的兩端分別通過抱箍固定在水平軸上。

所述橡膠輪胎為充氣的橡膠輪胎。

所述水平加載板的兩端通過采用水平限位套管滑動安裝在上下對置的水平導桿上，以使其能在水平導桿上做水平方向運動。

所述第二端板上安裝有供水平軸穿過的水平限位套管；所述頂板上安裝有供鉛垂方向加載裝置下部穿過的鉛垂方向限位套管。

所述瀝青混合料圓柱體試件采用擊實法、靜壓法或旋轉壓實法制作；或是采用在輪碾法制作的板塊狀試件中鉆取的圓柱體試件；或是采用在路面中鉆取圓柱體的芯樣。

本發明所述瀝青混合料圓柱體試件多軸加載試驗裝置的試驗方法，包括以下步驟：

1)測定瀝青混合料圓柱體試件所能承受的最大拉伸或壓縮荷載，試驗溫度為0℃～30℃，采用與多軸加載試驗相同直徑和長度的瀝青混合料圓柱體試件，測定其能承受的最大拉伸和壓縮荷載M；

2)在水平軸上安裝瀝青混合料圓柱體試件，采用與步驟1)相同的試驗溫度，將試驗室的環境溫度控制在試驗溫度±0.1℃范圍內，加載前，保溫時間為90min～120min；

3)通過水平加載油缸對水平加載板加載，從而通過水平軸對瀝青混合料圓柱體試件施加水平方向拉伸或壓縮荷載Q，Q的取值為M的0.1～0.8倍；

4)通過鉛垂方向加載裝置在橡膠輪胎上施加鉛垂方向荷載P，從而使施加的鉛垂方向荷載P能夠作用在瀝青混合料圓柱體試件的中部，P的取值為Q的0.1～0.7倍；

5)啟動液壓馬達，使橡膠輪胎隨水平軸單向旋轉，轉速為1r/s～100r/s；