[發明專利]一種考慮局部軸向壓力的瀝青混合料水平抗剪性能試驗裝置及方法

有效

• 申請號: 201710338055.7
• 申請日: 2017-05-15
• 公開（公告）號: CN107219131B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 馬濤;房占永;丁珣昊;胡鵬森;馬康;鄧交龍
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 王安琪

技術領域

本發明涉及公路工程技術領域，尤其是一種考慮局部軸向壓力的瀝青混合料水平抗剪性能試驗裝置及方法。

背景技術

隨著我國道路建設的快速發展，瀝青路面以其表面平整、噪聲小、無接縫、行車舒適、建設快、維修簡便等優點而被人們廣泛接受，但瀝青路面對溫度的適應性較差，高溫或低溫時都容易出現路面病害，且隨著早期修筑的瀝青路面使用性能的下降，我國逐步進入了養護與修建并重的時代。

目前，我國修筑的瀝青路面大多采用半剛性基層，基層較面層剛度大，當夏季溫度較高時，瀝青混凝土路面在車輪荷載的反復作用下，面層的瀝青混合料會因抗剪強度不足，而產生流動變形，進而累積形成車轍。正是由于這一原因，目前的抗剪切性能檢測試驗大多專注于瀝青混合料的豎向抗剪性能的評價，以預防車轍的產生。但車輛在向前行駛的過程中，不僅對瀝青路面有豎向的剪切作用，在平行路面方向也有剪切力的作用，特別是在啟動、剎車以及上下坡的過程中。瀝青路面水平抗剪能力不足，易造成路面混合料的推擠和擁包，進而產生更嚴重的路面病害，對行車不利，也增加了養護維修費用。

就目前的瀝青混合料抗剪性能試驗，大多是對碾壓面施加荷載進行的豎向抗剪性能檢測而忽略了瀝青混合料水平抗剪性能的測定，或者說沒有明確進行瀝青混合料在水平力作用下抗剪性能的評定，且很多試驗方法需要昂貴的成套設備，操作復雜，如Superpave簡單剪切試驗、三軸壓縮試驗、直接剪切試驗、旋轉剪切試驗等；其他方法雖試驗設備相對簡易，如斜剪試驗和同軸剪切試驗等，但對瀝青混合料試件的形狀及尺寸要求特殊，不適用于現場的取芯檢測；而單軸貫入試驗，試件中應力狀態分布復雜，計算困難，且剛性壓頭的荷載分布與輪胎的非均勻荷載作用相差較大，不利于實際應用。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，提供一種考慮局部軸向壓力的瀝青混合料水平抗剪性能試驗裝置及方法，能夠有效模擬輪載作用下路面結構中瀝青混合料的受力形式，通過改變局部軸向壓力的大小來研究不同壓力作用下對瀝青混合料抗剪性能的影響。

為解決上述技術問題，本發明提供一種考慮局部軸向壓力的瀝青混合料水平抗剪性能試驗裝置，包括：瀝青混合料圓柱體試件1、圓形鋼墊塊2、鋼套筒3、半圓環形壓頭4、凹形底座5、螺栓6和剪式千斤頂7；瀝青混合料圓柱體試件1直徑與鋼套筒3的內徑一致，且沿軸線方向水平置于兩鋼套筒3中央；兩個鋼套筒3用螺栓6固定于凹形底座5之上；左右兩圓形鋼墊塊2中心與試件中心對齊，瀝青混合料圓柱體試件1、圓形鋼墊塊2、鋼套筒3同軸；剪式千斤頂7用螺栓固定于凹形底座5之上，通過圓形鋼墊塊2對瀝青混合料圓柱體試件1施加局部軸向壓力；半圓環形壓頭4放于瀝青混合料圓柱體試件1中間，與左右等距，半圓環形壓頭4內半徑與瀝青混合料圓柱體試件1半徑一致，萬能材料試驗機的荷載通過半圓環形壓頭4均勻傳遞，施加到瀝青混合料圓柱體試件1上。

優選的，瀝青混合料圓柱體試件1的尺寸為：直徑100mm，高100～160mm。

優選的，圓形鋼墊塊2直徑為40～60mm；鋼套筒3內徑100mm，寬30～50mm；半圓環形壓頭4內半徑50mm，寬30～50mm。

優選的，軸向局部壓力大小為0.7Mpa。

相應的，一種考慮局部軸向壓力的瀝青混合料水平抗剪性能試驗方法，包括如下步驟：

(1)根據所要檢測的瀝青混合料的級配組成與油石比，旋轉壓實成型φ150mm×100～160mm瀝青混合料試件，并通過切割得到固定尺寸的瀝青混合料圓柱體試件1，平行試驗試件個數不少于3個；

(2)將試驗裝置，即兩塊圓形鋼墊塊2、兩個鋼套筒3、一個半圓環形壓頭4，與試件一起放入目標溫度的環境箱內保溫不低于5小時，且不超過12小時；

(3)取出試件、圓形鋼墊塊、鋼套筒和壓頭；在鋼套筒3內壁涂抹隔離劑，將圓柱體試件裝入鋼套筒3中，使兩鋼套筒3位于試件兩側，并用螺栓6將其固定在放置于試驗臺上的凹形底座5上；試件兩側各放一個圓形鋼墊塊2，鋼墊塊2中心對準試件中間位置，用固定于凹形底座5上的剪式千斤頂7對鋼墊塊施加軸向力至目標值，圓形鋼墊塊2處的壓力傳感器實時顯示壓力大小；然后將半圓環形壓頭4對準試件的中間放置；啟動萬能材料試驗機，在規定的試驗溫度下以一定速率通過半圓環形壓頭4對試件施加荷載；

(4)在加載過程中，數據采集系統自動測定并繪制記錄荷載-變形曲線，根據荷載-變形曲線所讀取的峰值荷載q，用公式計算得到瀝青混合料的抗剪強度τ，r為瀝青混合料圓柱體試件半徑。