[發(fā)明專利]路面材料拉伸、壓縮、劈裂回彈模量同步測試方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611015061.0
• 申請(qǐng)日: 2016-11-17
• 公開（公告）號(hào): CN106706422B
• 公開（公告）日: 2019-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂松濤;鄭健龍;李亦鵬;樊喜雁
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長沙理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N3/08
• 分類號(hào): G01N3/08;G01N3/20
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 黃浩威

本發(fā)明公開了一種路面材料拉伸、壓縮、劈裂回彈模量同步測試方法及裝置。利用MTS多功能材料測試系統(tǒng)對(duì)試件進(jìn)行劈裂加載試驗(yàn)，推導(dǎo)出路面材料試件在劈裂加載時(shí)的拉伸模量與壓縮模量計(jì)算公式；在試件前后的水平徑向和豎直徑向的中心分別貼上電阻應(yīng)變片，測得試件中心位置的平均拉應(yīng)變和平均壓應(yīng)變后，利用位移傳感器測得試件水平徑向的變形，代入公式即可得到材料的劈裂模量、拉伸模量和壓縮模量測試結(jié)果。利用本發(fā)明通過一次試驗(yàn)即可同時(shí)測得材料的三種模量，提高了路面材料模量測試的精確度及試驗(yàn)效率，降低了室內(nèi)試驗(yàn)測試的成本，并可為考慮材料拉、壓模量差異的耐久性路面科學(xué)設(shè)計(jì)提供準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)參數(shù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及道路工程領(lǐng)域路用材料模量室內(nèi)測試技術(shù)方法，尤其涉及半剛性基層材料和瀝青混合料的拉伸、壓縮、劈裂回彈模量測試裝置及方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段我國瀝青路面設(shè)計(jì)方法采用結(jié)構(gòu)層材料各向同性假設(shè)的彈性層狀體系理論，在路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)簡單采用無側(cè)限抗壓回彈模量作為設(shè)計(jì)參數(shù)。然而經(jīng)大量試驗(yàn)證明，路用半剛性基層材料和瀝青混合料均表現(xiàn)出拉、壓模量不等的各向異性性質(zhì)，且一般抗壓模量遠(yuǎn)大于抗拉模量。在路面結(jié)構(gòu)層的實(shí)際受力中，一般同時(shí)存在拉應(yīng)力區(qū)與壓應(yīng)力區(qū)，尤其是采用水泥穩(wěn)定碎石材料的半剛性基層，一般處于上部受壓、下部受拉的應(yīng)力狀態(tài)。因此在進(jìn)行路面力學(xué)計(jì)算時(shí)簡單地采用較大的抗壓回彈模量作為材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)，將導(dǎo)致高估路面材料的力學(xué)性能，從而使得設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果存在較大誤差，偏于不安全，嚴(yán)重影響實(shí)際路面的使用性能與使用壽命。

現(xiàn)行規(guī)范中采用瀝青混合料抗壓回彈模量，且要求按此模量計(jì)算得出的層底拉應(yīng)力應(yīng)小于或等于容許拉應(yīng)力，而該容許拉應(yīng)力則是通過瀝青混合料劈裂試驗(yàn)測得的劈裂強(qiáng)度除以抗拉強(qiáng)度結(jié)構(gòu)系數(shù)而得；所以，抗壓回彈模量與劈裂強(qiáng)度這兩個(gè)參數(shù)的選取就存在不對(duì)應(yīng)關(guān)系，這也是當(dāng)前瀝青路面設(shè)計(jì)規(guī)范中的一個(gè)不足之處，需進(jìn)行適當(dāng)修改或完善。

現(xiàn)行路面材料試驗(yàn)規(guī)程中材料模量的測試方法，主要有抗壓回彈模量測試，劈裂回彈模量測試，彎拉回彈模量測試。抗壓回彈模量測試主要分為頂面法或承載板法，兩者均是在無側(cè)限單向受壓狀態(tài)下進(jìn)行試驗(yàn)；彎拉回彈模量試驗(yàn)，雖然考慮到了路面結(jié)構(gòu)層材料實(shí)際處于上部受壓、下部受拉的應(yīng)力狀態(tài)，但模量計(jì)算的理論是基于混合料拉、壓模量相同的假設(shè)，且沒有考慮剪切作用對(duì)撓度的影響，導(dǎo)致計(jì)算出的彎拉模量誤差較大，不能準(zhǔn)確地反應(yīng)材料的真實(shí)力學(xué)性能；劈裂回彈模量是一種間接拉伸試驗(yàn)，其應(yīng)力狀態(tài)與路面結(jié)構(gòu)層真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)較為接近。

因此，本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有瀝青路面設(shè)計(jì)的缺陷和試驗(yàn)規(guī)程的不足，考慮材料拉、壓模量不同的本構(gòu)關(guān)系，進(jìn)而為開展精準(zhǔn)化的路面力學(xué)分析提供了參數(shù)依據(jù)；這對(duì)節(jié)約路面材料室內(nèi)試驗(yàn)成本，提高路面材料模量測試的準(zhǔn)確性及試驗(yàn)效率，以及提高瀝青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精度具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)行路面材料試驗(yàn)規(guī)程中材料模量的測試方法均是以拉、壓模量相同的各向同性假設(shè)為前提的，帶來與實(shí)際的材料特性存在較大出入的問題，本發(fā)明旨在提供一種可在路面材料真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)下同時(shí)測量材料靜態(tài)或動(dòng)態(tài)拉伸模量、壓縮模量、劈裂模量的同步測試裝置及測試方法，以期獲得路面材料真實(shí)應(yīng)力狀態(tài)下的拉伸模量、壓縮模量、劈裂模量，從而更好地指導(dǎo)工程實(shí)踐，提高我國路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的精度。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

路面材料拉伸、壓縮、劈裂回彈模量同步測試方法，包括如下步驟：

S1制成試件后，確定好試件正面的水平徑向位置，以及背面的豎直徑向位置，并做好標(biāo)記；然后在試件正面的水平徑向位置和背面的豎直徑向位置分別貼上相應(yīng)方向的應(yīng)變片，其中每個(gè)應(yīng)變片的中點(diǎn)均要與所在面的中心重合；將應(yīng)變片連接到應(yīng)變采集儀；

S2將按照步驟S1準(zhǔn)備好的試件放在MTS多功能材料測試系統(tǒng)的劈裂試驗(yàn)支座上，并調(diào)整使劈裂試驗(yàn)的壓頭與試件初步接觸；