[發明專利]瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置及計算方法

有效

• 申請號: 201510056603.8
• 申請日: 2015-02-04
• 公開（公告）號: CN104729452B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 耿立濤;穆明浩;張永順;任瑞波;李兵;畢玉峰;徐茜;李春珍;劉新強;馬川義;孫繼展;姜萌萌;葉慶凡;崔紀鵬;董麗娜
• 申請（專利權）人: 山東建筑大學;山東高速建設材料有限公司;海北藏族自治州交通工程建設質量監督站
• 主分類號: G01B21/32
• 分類號: G01B21/32;G01N3/06;G01N3/28
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所37218
• 代理人: 張貴賓

技術領域

本發明屬于道路工程技術領域，涉及瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置及計算方法。

背景技術

車轍是瀝青路面的最主要病害形式之一，對路面建成運營期間的行車安全性、舒適性、以及美觀性等方面具有重要影響，車轍病害的維修處理也占據相當大比例的道路養護維修費用支出，達50％以上。在我國，瀝青路面普遍采用半剛性基層瀝青路面，路面車轍會否產生、嚴重程度如何與鋪筑瀝青路面所用的瀝青混合料的抗永久變形能力密切相關。瀝青混合料抗永久變形能力的強弱對于瀝青路面抵抗車轍病害具有至關重要的作用。

為獲得抗車轍能力良好的瀝青混合料，研究者開發了大量的試驗評價方法，傳統的如馬歇爾試驗方法、輪轍試驗方法、靜載蠕變試驗方法，新型的如重復加載蠕變試驗方法，等等。這些方法中，傳統的評價方法由于測試過程與路面車轍產生的實際狀態不對應，僅能橫向比較不同瀝青混合料抵抗車轍變形的能力，但無法描述路面結構在車輛荷載作用下車轍病害的產生機理及發展規律。

重復加載蠕變試驗方法由美國公路合作研究組織(NCHRP)開發，該方法在圓柱形瀝青混合料試件上施加重復動態荷載，以此模擬實際路面中車輛荷載對瀝青路面的重復作用，通過測定瀝青混合料的軸向(豎向)變形，以瀝青混合料的最小軸向應變率對應的荷載作用次數(稱為流動數)描述瀝青混合料的抗車轍能力。重復加載蠕變試驗方法可在標準的測試裝置(瀝青混合料簡單性能測試系統，Simple performance Tester，SPT)上完成，可設定不同的溫度、圍壓、荷載水平等測試條件，由于試驗過程與路面實際狀態相符、測試數據精度高、評價結果合理等優點，在世界范圍內得到了廣泛認可，國內有關研究機構也配比了相當數量的測試設備。

然而，目前在SPT上開展的重復蠕變試驗，其標準測試裝置僅能獲得重復荷載作用下瀝青混合料的軸向(豎向)變形，無法獲取試驗過程中瀝青混合料的徑向(橫向)變形，對于瀝青混合料材料設計的指導意義不足，也無法為瀝青混合料的永久變形機理與發展規律研究提供更多有效的信息。例如，科研人員所關心的試驗過程中，瀝青混合料是否會發生體積壓縮或體積膨脹？若發生，出現在何種階段？這需要獲悉軸向和徑向變形的綜合數據才能確定。這一缺陷限制了對瀝青混合料剪切流動變形機理分析的深入研究。

針對該測試方法的缺陷，Nelson Gibson等人進行了改進工作，采用數字成像技術，在SPT上進行重復蠕變試驗的同時，利用高清數字攝像機對徑向變形進行成像，進而利用MATLAB軟件編程將數字照片轉化為變形數據，由此獲得瀝青混合料三維的應變數據。該方法技術可行，但存在如下主要缺點：(1)數字成像系統昂貴，且由于試件環境倉玻璃罩的光學折射與散射，需要配備特制的成像背景及光源，否則無法獲取有效的數字照片，該設施對試驗環境的要求也較高；(2)該方法無法實現軸向變形與徑向變形的同步(實時)采集，需要后期的大量人工處理，工作量大；(3)設備安裝位置、投射角度等均需固定，需要配備處理數字照片的專用計算機，占用空間且周轉不便。

發明內容

本發明的目的在提供瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置，解決了目前標準測試裝置僅能獲得重復荷載作用下瀝青混合料的軸向(豎向)變形，無法獲取試驗過程中瀝青混合料的徑向(橫向)變形的問題。

本發明的目的還在于提供徑向應變的計算方法。

本發明瀝青混合料蠕變試驗徑向應變實時測試裝置采用的技術方案是包括用AB膠粘接在試件表面的數對測點釘，每一對測點釘徑向放置，傳感器固定夾具套在測點釘上，兩個傳感器固定夾具之間夾持LVDT傳感器。

進一步，所述試件為直徑100mm，高150mm的標準瀝青混合料試件。

進一步，所述測點釘為正六棱柱形，直徑10mm，高15mm。

進一步，所述傳感器固定夾具由兩個V型固定結構和兩個連接彈簧構成，兩個V型固定結構的V型開口相對交叉放置，構成中部為一個正六棱形口、V型兩翼兩端相交叉的形狀，交叉處可轉動連接，交叉的兩端相對側上設有孔洞，彈簧的兩端分別安裝在孔洞中，V型固定結構的V型頂部設有半球形凹槽。

進一步，所述LVDT傳感器選用標準LVDT傳感器，長20mm，鋼管封裝。