一種瀝青路面材料開裂試驗(yàn)裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于公路工程瀝青路面抗裂性【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種瀝青路面材料開裂試驗(yàn)裝置。該瀝青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，包括：瀝青混合料試件、平行夾具、U型夾具、以及設(shè)置在瀝青混合料試件表面的夾式引伸計(jì)，所述平行夾具的一端固定在瀝青混合料試件的上部，另一端固定有上套筒；所述U型夾具的開口端固定在瀝青混合料試件的下部，所述U型夾具在遠(yuǎn)離開口的一端固定有下套筒；所述夾式引伸計(jì)的信號(hào)輸出端電連接有微處理器。
【專利說(shuō)明】一種瀝青路面材料開裂試驗(yàn)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于公路工程浙青路面抗裂性【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國(guó)，浙青路面是高等級(jí)公路中最主要的路面結(jié)構(gòu)形式。與水泥混凝土路面相比，浙青路面以其良好的舒適性和使用性能受到世界各國(guó)的青睞。近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，國(guó)家不斷加大對(duì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投資，截至2012年底，我國(guó)公路總里程達(dá)到410萬(wàn)公里，其中高速公路里程9.56萬(wàn)公里。按遠(yuǎn)景規(guī)劃，至2020年，我國(guó)高速公路總里程將達(dá)到12萬(wàn)公里。
[0003]目前，我國(guó)高等級(jí)公路90%以上采用半剛性基層浙青路面，半剛性基層浙青路面具有強(qiáng)度高、板體性好、平整度優(yōu)良及較好的抗疲勞性能等優(yōu)點(diǎn)，但半剛性基層材料以水泥穩(wěn)定集料、石灰、粉煤灰穩(wěn)定集料為主要材料，這些半剛性材料呈現(xiàn)出較大的脆性，其干縮和溫縮特性明顯，抗沖刷性較弱，這就導(dǎo)致半剛性基層在車輛荷載和環(huán)境因素共同作用下易開裂，在浙青面層層底引發(fā)裂縫源，裂縫逐漸在浙青面層中延伸、擴(kuò)展，最終形成反射裂縫。此外，上世紀(jì)八十年代中期至九十年代末，為了響應(yīng)交通部水泥混凝土推廣計(jì)劃，我國(guó)修筑了大量水泥混凝土路面，但就目前水泥混凝土路面使用狀況而言，也存在不少問題，尤其是一些早期修建的水泥混凝土路面不同程度地出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)性破壞和功能性缺陷，亟須加鋪改造。加鋪浙青混凝土面層是較好的路面恢復(fù)形式，然而舊水泥混凝土路面接縫或裂縫處浙青加鋪層易產(chǎn)生反射裂縫。由此可見，反射裂縫依然是我國(guó)現(xiàn)有浙青路面主要病害之一，大量反射裂縫的存在，不僅使道路行駛質(zhì)量下降，而且破壞了路面的整體性和連續(xù)性，在一定程度上削弱了路面結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。更為嚴(yán)重的是雨雪水沿反射裂縫浸入路面內(nèi)部，甚至路基，在行車荷載及環(huán)境因素反復(fù)作用下，易造成基層沖刷、土基軟化、路面沉陷等病害，將嚴(yán)重縮短浙青路面的使用壽命，增加路面的養(yǎng)護(hù)成本。因此，解決好反射裂縫問題，對(duì)于提高浙青路面的耐久性、節(jié)約養(yǎng)護(hù)費(fèi)用、推動(dòng)公路交通建設(shè)可持續(xù)發(fā)展將具有重要意義。
[0004]如何延緩或抑制半剛性基層浙青路面和水泥路面浙青加鋪層反射裂縫是道路工程界面臨的技術(shù)難題。已有研究大都把理論分析與工程實(shí)際聯(lián)系起來(lái)，開發(fā)了相應(yīng)的試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法。在理論研究方面，70年代，Yamada Y等人對(duì)裂縫尖端的奇異性進(jìn)行了數(shù)值模擬，2002年，孫雅珍、趙穎華采用有限元分析方法模擬了裂縫的擴(kuò)展過(guò)程；另外在室內(nèi)抗裂實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)方面，加拿大渥太華學(xué)者A.Shalaby采用重復(fù)液壓加載裝置對(duì)現(xiàn)場(chǎng)攤鋪、碾壓后的浙青混凝土切塊進(jìn)行了重復(fù)拉伸疲勞試驗(yàn)；奧地利維也納大學(xué)E.K.Tschegg等人采用劈裂試驗(yàn)來(lái)評(píng)定層間粘結(jié)強(qiáng)度和浙青混合料斷裂能。然而，已有理論分析模型過(guò)于簡(jiǎn)單，引發(fā)反射裂縫的端部應(yīng)力場(chǎng)異常復(fù)雜，理論分析與工程實(shí)際有一定差距，現(xiàn)有的試驗(yàn)方法僅分析了浙青混合料或夾層材料對(duì)路面結(jié)構(gòu)抗裂性的影響，以及反射裂縫的擴(kuò)展規(guī)律，并未徹底揭示浙青混合料或抗裂材料在荷載及環(huán)境因素作用下的開裂、損傷、疲勞等機(jī)理，不能反映浙青面層材料、防裂材料及不同基層裂縫工況下路面結(jié)構(gòu)的抗裂性能。實(shí)用新型內(nèi)容
[0005]本實(shí)用新型的目的在于提出一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置。該浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置能夠有效地模擬浙青路面材料開裂過(guò)程。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0007]一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，包括:浙青混合料試件、平行夾具、U型夾具、以及設(shè)置在浙青混合料試件表面的夾式引伸計(jì)，所述平行夾具的一端固定在浙青混合料試件的上部，另一端固定有上套筒；所述U型夾具的開口端固定在浙青混合料試件的下部，所述U型夾具在遠(yuǎn)離開口的一端固定有下套筒；所述夾式引伸計(jì)的信號(hào)輸出端電連接有微處理器。
[0008]本實(shí)用新型的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于:
[0009]所述一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，還包括頂部套筒、底座、上套筒連接插銷、以及下套筒連接插銷；所述上套筒通過(guò)上套筒連接插銷與頂部套筒連接，所述下套筒通過(guò)下套筒連接插銷與底座連接。
[0010]所述一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，還包括上套筒固定螺栓和浙青混合料試件固定螺栓；所述平行夾具通過(guò)上套筒固定螺栓與上套筒固定，所述平行夾具通過(guò)浙青混合料試件固定螺栓固定在浙青混合料試件的上部。
[0011 ] 所述一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，還包括U型夾具左銷釘和U型夾具右銷釘，所述U型夾具的開口端通過(guò)U型夾具左銷釘以及U型夾具右銷釘固定在浙青混合料試件的下部。
[0012]所述微處理器的信號(hào)輸出端電連接有顯示屏。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果為:模擬浙青路面材料開裂過(guò)程，在有裂縫缺陷存在的條件下，能夠分析浙青路面反射裂縫的形成、擴(kuò)展機(jī)理以及拉伸過(guò)程中的力學(xué)響應(yīng)，進(jìn)一步探索反射裂縫的形成機(jī)理；通過(guò)改變裂縫寬度和不同種類的灌縫材料，可較真實(shí)地模擬不同裂縫工況下路面裂縫的實(shí)際情況，便于優(yōu)選浙青路面層材料和設(shè)置有效的防裂層。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的主視示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的第一立體示意圖；
[0016]圖3為實(shí)用新型的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的第二立體示意圖；
[0017]圖4為本實(shí)用新型的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的夾式引伸計(jì)電路連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0019]參照?qǐng)D1，為本實(shí)用新型的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的主視示意圖；參照?qǐng)D2，為本實(shí)用新型的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的第一立體示意圖；參照?qǐng)D3，為本實(shí)用新型的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的第二立體示意圖。該浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置主要用于測(cè)試浙青混合料試件9的抗裂性能。浙青混合料試件9呈圓餅形狀，該浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置還設(shè)置有平行夾具4和U型夾具11，平行夾具4和U型夾具11分別位于浙青混合料試件9的兩端(均設(shè)置在浙青混合料試件9的圓形端面上)，用于對(duì)浙青混合料試件9進(jìn)行拉伸，而在浙青混合料試件9的側(cè)面上設(shè)置有夾式引伸計(jì)18，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)浙青混合料試件9的張拉位移。
[0020]本實(shí)用新型實(shí)施例中，該浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置還包括上套筒3，上套筒3呈圓柱形，其直徑與浙青混合料試件9的厚度相配合。在平行夾具4由兩塊平行的夾片組成，該平行夾具4通過(guò)上套筒固定螺栓5與上套筒3固定，該平行夾具4通過(guò)浙青混合料試件固定螺栓7固定在浙青混合料試件9的上部。
[0021]本實(shí)用新型實(shí)施例中，該浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置還包括下套筒12，下套筒12呈圓柱形。該U型夾具11的開口端通過(guò)U型夾具左銷釘8以及U型夾具右銷釘10固定在浙青混合料試件9的下部。U型夾具11在遠(yuǎn)離開口的一端與下套筒12固定。
[0022]本實(shí)用新型實(shí)施例中，該浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置還包括頂部套筒1、底座14、上套筒連接插銷2、以及下套筒連接插銷13。其中，頂部套筒I呈圓筒形，頂部套筒I與上套筒3套接后通過(guò)上套筒連接插銷2固定；底座14呈圓筒形，底座14與下套筒12套接后通過(guò)下套筒連接插銷13固定。
[0023]本實(shí)用新型實(shí)施例中，參照?qǐng)D4，為本實(shí)用新型的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的夾式引伸計(jì)電路連接示意圖。該夾式引伸計(jì)18的信號(hào)輸出端電連接微處理器。具體來(lái)說(shuō)，夾式引伸計(jì)18包括懸臂、端片、位移傳感器17、放大器和記錄器。其中，端片粘結(jié)在浙青混合料試件9的端面上，用于量測(cè)浙青混合料試件9的張拉位移變化，懸臂的一端連接端片，另一端連接位移傳感器17。位移傳感器17的信號(hào)輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)線電連接信號(hào)放大器，信號(hào)放大器的信號(hào)輸出端分別電連接記錄器和微處理器。記錄器用于記錄浙青混合料試件9的張拉位移，微處理器用于接收浙青混合料試件9的張拉位移數(shù)據(jù)，并對(duì)該張拉位移數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理。該微處理器的信號(hào)輸出端電連接有顯示屏，微處理器用于將相應(yīng)的數(shù)據(jù)發(fā)送至顯示屏。本實(shí)用新型實(shí)施例中，顯示屏為L(zhǎng)ED顯示屏，用于實(shí)時(shí)顯示相應(yīng)信息。
[0024]本實(shí)用新型實(shí)施例中，該浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置在工作時(shí)，需要首先將下套筒12固定(可以固定在底座14上，也可以固定在其他裝置上)，然后向上拉伸頂部套筒I或上套筒3，夾式引伸計(jì)18實(shí)時(shí)測(cè)量浙青混合料試件9的張拉位移數(shù)據(jù)，通過(guò)記錄拉伸力以及與之對(duì)應(yīng)的浙青混合料試件9的張拉位移數(shù)據(jù)，來(lái)對(duì)浙青混合料試件的抗裂性能進(jìn)行研究。
[0025]本實(shí)用新型實(shí)施例中，還可以采取多種拉伸裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)浙青混合料試件9的拉伸?，F(xiàn)分別說(shuō)明如下:1)采用MTS-810材料試驗(yàn)系統(tǒng)，這時(shí)，底座14為MTS810材料試驗(yàn)系統(tǒng)的底座，頂部套筒I為MTS-810材料試驗(yàn)系統(tǒng)的頂端的套筒，微處理器的信號(hào)輸出端電連接MTS-810材料試驗(yàn)系統(tǒng)的控制端，微處理器向MTS810材料試驗(yàn)系統(tǒng)發(fā)出控制信號(hào)，用于控制浙青混合料試件9的拉伸荷載(即MTS-810材料試驗(yàn)系統(tǒng)作用在浙青混合料試件9上的拉伸力)。微處理器在收到浙青混合料試件9的張拉位移數(shù)據(jù)之后，進(jìn)行分析和處理，并將處理后的結(jié)果發(fā)送至LED顯示屏。2)采用拉伸機(jī)(由微處理器進(jìn)行控制的拉伸機(jī))，拉伸機(jī)用于對(duì)上套筒3進(jìn)行拉伸，從而使浙青混合料試件9產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的張拉位移。例如，上套筒3的上端固定在拉伸機(jī)上，本實(shí)用新型的浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置的微處理器的信號(hào)輸出端電連接拉伸機(jī)的控制端，用于控制拉伸機(jī)的牽引力。[0026]下面以MTS810材料試驗(yàn)系統(tǒng)為例，對(duì)本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明:
[0027]首先進(jìn)行試件準(zhǔn)備，采用如下四種試件:AC_05型浙青混合料試件(通常為浙青砂混合料)、AC-13型浙青混合料試件(通常用于浙青上面層)、AC-20型浙青混合料試件(通常用于浙青下面層)、以及改性浙青應(yīng)力吸收層(層間抗裂層)試件，這四種浙青混合料均通過(guò)旋轉(zhuǎn)壓實(shí)儀成型，每個(gè)試件直徑為150mm，厚度約為115mm~120mm，每個(gè)試件切割成兩個(gè)厚度為50皿1±2皿1的圓柱體，按照設(shè)計(jì)要求，以特種玻塑鉆閥經(jīng)搖臂鉆床在試件上鉆出直徑為15.5mm±0.5mm的孔三個(gè)，確?？椎膸缀纬叽缇_和表面光滑，采用旋轉(zhuǎn)帶鋸加工切縫至圓心，縫寬約為1mm~4皿1。此外，為便于觀測(cè)裂縫擴(kuò)展，在每個(gè)試件前后表面(指圓形端面)需刷涂薄層顏料。
[0028]然后采用采用多酚型環(huán)氧樹脂固化膠將夾式引伸計(jì)18的端片粘附于每個(gè)試件裂縫端口，并固化24小時(shí)；將每個(gè)試件置于-10°C的環(huán)境中，對(duì)應(yīng)的放置時(shí)間要超過(guò)4小時(shí)(例如，采用可控溫度范圍為-30°C~30°C的環(huán)境箱，將環(huán)境箱試驗(yàn)溫度設(shè)為-10°C，然后將每個(gè)試件置于環(huán)境箱中)。對(duì)于任一個(gè)試件來(lái)說(shuō)，根據(jù)前述說(shuō)明，將該試件(浙青混合料試件)安裝在本實(shí)用新型的浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置上，然后通過(guò)微處理器設(shè)定加載速度/加載頻率、振幅對(duì)浙青混合料試件進(jìn)行拉伸破壞或拉伸疲勞試驗(yàn)，實(shí)時(shí)采集張拉位移、拉伸破壞荷載，計(jì)算斷裂能，直至試件斷裂。下面是這四種試件的拉伸破壞試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
[0029]表1路面材料拉伸破壞試驗(yàn)數(shù)據(jù)
[0030]
【權(quán)利要求】
1.一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，其特征在于，包括:浙青混合料試件(9)、平行夾具(4)、U型夾具(11)、以及設(shè)置在浙青混合料試件(9)表面的夾式引伸計(jì)(18)，所述平行夾具(4)的一端固定在浙青混合料試件(9)的上部，另一端固定有上套筒(3);所述U型夾具(11)的開口端固定在浙青混合料試件(9)的下部，所述U型夾具(11)在遠(yuǎn)離開口的一端固定有下套筒(12);所述夾式引伸計(jì)(18)的信號(hào)輸出端電連接有微處理器。
2.如權(quán)利要求1所述的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括頂部套筒(I)、底座(14)、上套筒連接插銷(2)、以及下套筒連接插銷(13);所述上套筒(3)通過(guò)上套筒連接插銷(2 )與頂部套筒(I)連接，所述下套筒(12 )通過(guò)下套筒連接插銷(13 )與底座(14)連接。
3.如權(quán)利要求1所述的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括上套筒固定螺栓(5)和浙青混合料試件固定螺栓(7);所述平行夾具(4)通過(guò)上套筒固定螺栓(5)與上套筒(3 )固定，所述平行夾具(4 )通過(guò)浙青混合料試件固定螺栓(7 )固定在浙青混合料試件(9)的上部。
4.如權(quán)利要求1所述的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，其特征在于，還包括U型夾具左銷釘(8)和U型夾具右銷釘(10)，所述U型夾具(11)的開口端通過(guò)U型夾具左銷釘(8)以及U型夾具右銷釘(10)固定在浙青混合料試件(9)的下部。
5.如權(quán)利要求1所述的一種浙青路面材料開裂試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述微處理器的信號(hào)輸出端電連接有顯示屏。
【文檔編號(hào)】G01N33/42GK203606361SQ201320803615
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】陳 全, 楊旭東, 李祖仲, 彭春祿, 彭丹丹, 秦鉅澤, 王挺, 陳志鵬, 孫國(guó)強(qiáng), 劉思哲, 盧天翔 申請(qǐng)人:廣西柳桂高速公路運(yùn)營(yíng)有限責(zé)任公司, 長(zhǎng)安大學(xué)