專利名稱：一種研究瀝青混合料剪切性能的試驗方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于公路工程浙青路面的抗剪性研究技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種研究浙青混合料剪切性能的試驗方法及裝置。
背景技術(shù)：
隨著交通量的快速增長，車輛超載嚴(yán)重，軸載不斷增加，一些大城市主干道的交叉口區(qū)域浙青路面產(chǎn)生嚴(yán)重的擁包，推擠和車轍等病害，基本上每兩年就要洗刨一次重新罩面，新面層經(jīng)歷了一，兩個夏天以后，擁包，車轍問題依然非常的嚴(yán)重，浙青路面的抗剪性能研究引起了越來越多的關(guān)注，特別是在夏季高溫季節(jié)，路面強度降低，在車輪的水平和垂直荷載的綜合作用下，較小的剪應(yīng)力作用也容易使浙青面層產(chǎn)生剪切破壞，然而在浙青混合料的設(shè)計過程中忽略了對材料抗剪性能的檢驗，這也是導(dǎo)致浙青路面早期損壞發(fā)生的重要原因之目前國內(nèi)外常見的浙青混合料剪切試驗方法主要有以下幾種三軸試驗它源于對土力學(xué)的研究，對混合料的粘結(jié)力C和內(nèi)摩擦角Φ進行測定， 以此計算混合料的抗剪強度τ，但是其試驗操作復(fù)雜，應(yīng)用較少。Superpave剪切試驗由美國戰(zhàn)略公路計劃研究提出(SHRP 1994)，可以進行多種形式的試驗，主要進行恒高度重復(fù)剪切試驗(RSCH)和恒高度頻率掃描試驗(FSCH)。試件被膠結(jié)在兩鋼板之間，在試件的頂面和底面施加外力。RSCH試驗機理是在保持試件高度不變的前提下，采用半正弦剪切應(yīng)力對試件進行重復(fù)剪切。試驗得到浙青混合料不同剪切次數(shù)下的剪切變形，按計算公式可得到浙青混合料的永久剪切應(yīng)變等參數(shù)。但Superpave剪切試驗儀價格昂貴，不適于我國國情，更不適于在工地試驗室推廣應(yīng)用。同軸剪切試驗同軸剪切試驗方法由馮俊嶺等研究并提出同軸剪切試驗的試件是把外徑Φ 150mm,內(nèi)徑Φ 55mm，高50mm的中空圓柱體試件用環(huán)氧樹脂粘貼在鋼筒和鋼柱之間，軸向荷載通過鋼柱作用于中空圓柱體試件內(nèi)壁，同時試件的外側(cè)面受限，使試件產(chǎn)生剪切破壞，通過三維有限元建模，計算確定同軸剪切試驗剪切強度系數(shù)，從而可以直接確定浙青混合料抗剪強度。與三軸試驗的結(jié)果對比表明，同軸剪切試驗測定浙青混合料的抗剪強度精度較好但粒徑大的骨料會對試驗結(jié)果有較大影響。該方法目前應(yīng)用較少。旋轉(zhuǎn)剪切試驗:Murat Guler等通過研究，在旋轉(zhuǎn)壓實儀上安裝了一套系統(tǒng)，用于測試浙青混合料壓實過程中的剪切應(yīng)力，并開發(fā)了旋轉(zhuǎn)剪切壓實儀(GTM)，用于浙青混合料設(shè)計。該方法在國內(nèi)有應(yīng)用，但因設(shè)備價格昂貴，目前沒有得到廣泛應(yīng)用。因此，如何在浙青混合料設(shè)計過程中提出一種有效快捷并且經(jīng)濟的剪切試驗方法來評價其抗剪性能，是當(dāng)前急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種研究浙青混合料剪切性能的試驗方法及裝置，通過該裝置可以獲得和浙青混合料的抗剪性能有較好對應(yīng)關(guān)系的試驗指標(biāo)，并且試驗參數(shù)易確定，具有較好的工程應(yīng)用前景，為浙青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計提供可靠的試驗依據(jù)。 其技術(shù)方案為 一種研究浙青混合料剪切性能的試驗裝置，包括MTS試驗機1，試驗壓頭2，裝試件的圓環(huán)3，試件4和力學(xué)傳感器5，力學(xué)傳感器5固定在整個裝置的最下部，可以測得作用荷載的大小，力學(xué)傳感器5的上方即為裝試件的圓環(huán)3，MTS材料試驗機1的試驗壓頭2位于試件4的上部，向下對與試件4的接觸面施加垂直荷載。進一步優(yōu)選，所述裝試件的圓環(huán)3為兩個具有相同直徑和相同高度的空心圓柱體。進一步優(yōu)選，所述兩個相互對應(yīng)的圓環(huán)之間留有58mm的距離。本發(fā)明所述試驗裝置基于MTS810材料試驗機來進行的，試驗中荷載的大小和速率，應(yīng)力和應(yīng)變的控制模式以及數(shù)據(jù)的采集模式都是通過MTS試驗機來實現(xiàn)的。本試驗裝置為一個附屬設(shè)備，它包含兩個具有相同直徑和相同高度的空心圓柱體。實驗時兩個空心圓環(huán)相互對向放置并且在同一個水平面上。兩個相互對應(yīng)的圓環(huán)之間留有58mm的距離，這個缺口就是垂直荷載與試件的接觸面。在荷載下方兩個圓環(huán)可以沿同一平面移動，因此在試件的中間就會產(chǎn)生均布的剪切應(yīng)力。圓環(huán)的直徑和高度可以按照浙青混合料試件的尺寸來加工。整個裝置的最下部是固定的力學(xué)傳感器，可以測得作用荷載的大小。本附屬設(shè)施放于傳感器之上，試件上方是MTS材料試驗機的壓頭，向下對與試件的接觸面施加垂直荷載。這樣通過MTS系統(tǒng)的計算機，就可以得到壓頭對剪切試件施加的荷載大小值。本發(fā)明的有益效果(1)本發(fā)明裝置具有與路面結(jié)構(gòu)的受力具有相似性，試件的受力狀態(tài)與路面結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)相似。(2)本試驗裝置所測得的試件的破損過程能夠反映該類材料強度產(chǎn)生的本質(zhì)特點，能夠反映其損壞的機理。(3)本發(fā)明除能夠測得浙青混合料的抗剪性能外，還能夠評價浙青和集料的性能。(4)本發(fā)明試驗裝置操作過程簡單，試驗參數(shù)容易確定。


圖1為本發(fā)明試驗裝置側(cè)面圖；圖2為本發(fā)明試驗裝置正面圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)地說明。參照圖1、圖2，一種研究浙青混合料剪切性能的試驗裝置，包括MTS試驗機1，試驗壓頭2，裝試件的圓環(huán)3，試件4和力學(xué)傳感器5，力學(xué)傳感器5固定在整個裝置的最下部，可以測得作用荷載的大小。力學(xué)傳感器5的上方即為裝試件的圓環(huán)3，MTS材料試驗機1的試驗壓頭2位于試件4的上部，向下對與試件4的接觸面施加垂直荷載。進一步優(yōu)選，所述裝試件的圓環(huán)3為兩個具有相同直徑和相同高度的空心圓柱
4體。進一步優(yōu)選，所述兩個相互對應(yīng)的圓環(huán)之間留有58mm的距離。一種研究浙青混合料剪切性能的試驗方法，試件4不需要切邊，在試驗進行前試件需要在25°C的溫度環(huán)境下適應(yīng)池，推薦在氣囊或水浴中。如果使用水浴的話就要把試件放在密封的袋子里防潮。然后將試件4放入裝試件的圓環(huán)3里并利用兩個圓環(huán)之間的缺口來調(diào)節(jié)試件與荷載壓頭的接觸面。運行MTS試驗機1采用50. 8mm/min的加載速率對試件 4進行垂直加載，直至試件4產(chǎn)生破壞。試驗過程中試件4的位移方向要與剪切方向一致。 然后使用MTS試驗機采集數(shù)據(jù)并通過公式(1)來計算剪切強度
權(quán)利要求
1.一種研究浙青混合料剪切性能的試驗裝置，其特征在于，包括MTS試驗機(1)，試驗壓頭O)，裝試件的圓環(huán)(3)，試件(4)和力學(xué)傳感器(5)，力學(xué)傳感器(5)固定在所述裝置的最下部，力學(xué)傳感器(5)的上方為裝試件的圓環(huán)(3)，MTS材料試驗機(1)的試驗壓頭O) 位于試件的上部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的研究浙青混合料剪切性能的試驗裝置，其特征在于，所述裝試件的圓環(huán)(3)為兩個具有相同直徑和相同高度的空心圓柱體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的研究浙青混合料剪切性能的試驗裝置，其特征在于，所述兩個相互對應(yīng)的圓環(huán)之間留有58mm的距離。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種研究瀝青混合料剪切性能的試驗裝置，包括MTS試驗機(1)，試驗壓頭(2)，裝試件的圓環(huán)(3)，試件(4)和力學(xué)傳感器(5)，力學(xué)傳感器(5)位于裝置的下部。同時提供了一種研究瀝青混合料剪切性能的試驗方法，本發(fā)明操作過程簡單，試驗參數(shù)容易確定，適用于公路工程瀝青路面的抗剪性研究技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號G01N3/24GK102507342SQ20111037736
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月24日
發(fā)明者尤占平, 張琛, 汪海年, 郝培文, 馬骉 申請人:長安大學(xué)