[發明專利]三向滑動式瀝青路面材料三軸試驗裝置及方法

在審

• 申請號: 202011219159.4
• 申請日: 2020-11-04
• 公開（公告）號: CN112326437A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 潘勤學;周懷德;鄭健龍;呂松濤;宋小金;鄭策策;岳德方
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: G01N3/10
• 分類號: G01N3/10;G01N3/02
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 謝浪

本發明公開了一種三向滑動式瀝青路面材料三軸試驗裝置及方法，包括用于容納試件的方形加載腔，所述方形加載腔由六塊滑動搭接的剛性加載板圍成，每塊所述剛性加載板上均滑動設有加載活塞，所述滑動加載活塞由上下兩層滾珠、用于分隔與包裹滾珠的高強鎢鋼板以及加載活塞組成，所述滾珠用于傳荷及實現加載板平面內任意滑動，所述加載活塞用于向所述剛性加載板施加載荷。本裝置不僅通過滑動加載板設計實現了加載板任意方向的自由滑動，消除了傳統的立方體試件在轉角處出現的角隅效應，而且通過在加載板間設置燕尾孔、托板實現了加載板與試件緊密相貼。可對路面材料三維復雜受力狀態下的強度、模量以及泊松比進行準確測試。

技術領域

本發明屬于路面材料力學性能測試技術領域，尤其涉及一種三向滑動式瀝青路面材料三軸試驗裝置及方法。

背景技術

近年來，隨著交通量以及重載交通的大幅增加，要求對路面材料力學特性的研究進一步深入。在交通荷載的作用下，路面不是單純的處于一種單向受力狀態，《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》以及《公路工程無機結合料穩定材料試驗規程》等相關路面試驗規范中現有路面材料力學性能測試試驗：如單軸壓縮試驗、彎拉試驗以及劈裂試驗等只是處于簡單受力狀態，而常規三軸試驗采用圍壓加載，中主應力以及小主應力不獨立，此外常規三軸試驗在試驗時試件由橡膠膜密封，因此無法對試件施加拉伸應力，因此這些試驗并不能反映路面復雜應力狀態下的力學特性，無法模擬路面材料實際工況下的三向受力狀態。

真三軸實驗裝置是研究路面材料在三向不等應力狀態時力學性質的有效方法。現有的真三軸裝置大致可以分為三類，即剛性加載模式、柔性加載模式、剛柔混合加載模式。現有單純的剛性加載模式與柔性加載模式及大部分剛柔混合加載的真三軸儀均存在著加載板或柔性加載囊間的相互影響；對于現有使用剛性加載模式的真三軸儀，為了解決剛性加載相互影響的問題，在剛性加載板間預留空隙，進而導致試驗時出現角隅效應；大多數現有三軸儀采用剛柔復合加載形式，其并不能做到三向完全獨立加載，且柔性加載端不能施加拉應力，導致其并不能達到三向全應力狀態組合。

專利CN110987644A公開了一種采用三向滑動的剛性加載真三軸儀，對于此種類型真三軸儀而言，為了保證懸空加載板不會隨意滑落，試件安放時需采用臨時支撐裝置，操作過程繁瑣，支撐裝置所需空間較大，并且其需要施加不超過5KN的預應力提供足夠的摩阻力使得加載板不隨意滑動后才能去掉臨時支撐裝置進行試驗，這顯然不適用于強度、模量遠低于巖石的瀝青路面材料試驗。

同時專利CN110608942A公開了專利CN110987644A提到的真三軸儀的滑動傳力機構，其采用相互垂直的雙層滾排來傳遞荷載以及減小加載板與加載活塞間的摩擦，但是實際上設備同時施加三向應力時，加載板不會按照正交滾排的兩個方向進行滑動，由此也會產生較大的附加應力，雖然對巖石試件影響較小，但不適用于瀝青路面材料試驗。此外瀝青路面結構某些點位存在著受拉的情況，試驗時必須要對受拉加以考慮。但由于此真三軸儀主要用于巖土方向的研究，并未考慮如何施加拉應力，若一個或兩個方向施加拉應力時，會導致施加拉應力的加載板與施加壓應力的加載板的相互托頂。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種三向滑動式瀝青路面材料三軸試驗裝置及方法，旨在解決現有采用三向滑動剛性加載板的裝置試件安放不便，需要臨時支撐裝置托頂加載板，同時要施加較大預壓應力才能使得加載板與試件之間不會隨意滑動，導致其不適用于瀝青路面材料測試的問題。

為實現上述目的，本申請采用如下技術方案：

三向滑動式瀝青路面材料三軸試驗裝置，包括用于容納試件的方形加載腔，所述方形加載腔由六塊滑動搭接的剛性加載板圍成，每塊所述剛性加載板上均滑動設有加載活塞，所述加載活塞用于向所述剛性加載板施加載荷；其中，

六塊所述剛性加載板分別為左加載板、右加載板、前加載板、后加載板、上加載板和下加載板，所述左加載板和前加載板的底端與所述下加載板的上端面滑動抵接，所述右加載板和后加載板的頂端與所述上加載板的下端面滑動抵接；