本發(fā)明涉及評價舊路瀝青路面的測試
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種瀝青路面各層動態(tài)檢測方法及粘扣裝置。
背景技術(shù)：
：截至2015年底，我國高等級公路建設(shè)里程已經(jīng)超越美國，躍居世界第一。隨著我國路網(wǎng)的日益完善，伴隨著的問題也日益突出，高速公路通車年限的不斷增長，交通量持續(xù)增加，連年的重復(fù)荷載加上氣候、環(huán)境等因素的改變,使得瀝青路面的實(shí)際工作受力狀態(tài)以及材料性質(zhì)等存在較大的差異，無法用現(xiàn)行的靜態(tài)力學(xué)體系進(jìn)行分析評價。通過調(diào)研已有動態(tài)性能測試方法發(fā)現(xiàn)，動態(tài)模量作為路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要參數(shù)研究較多，而對舊路瀝青路面進(jìn)行材料動態(tài)性能的研究，以及確定材料的動態(tài)參數(shù)研究較少，且沒有相應(yīng)測試方法可以利用。為了使我國瀝青路面的現(xiàn)狀分析參數(shù)更能反映路面結(jié)構(gòu)的實(shí)際工作狀況并與路面性能發(fā)展相吻合，有必要系統(tǒng)地對在役瀝青路面材料動態(tài)性能進(jìn)行研究。瀝青路面因其特殊的層狀體系結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致各層所受的環(huán)境、水文等因素造成的影響有所差別，加上受力狀況、材料性能各異，所以分層評價舊路瀝青路面的力學(xué)結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀，為路面長期養(yǎng)護(hù)規(guī)劃以及結(jié)構(gòu)長期保存提供技術(shù)支撐顯得尤為重要。目前，由于簡單性能試驗(yàn)儀(SPT)產(chǎn)品的限制僅僅能夠?qū)?5cm以上厚度的瀝青路面進(jìn)行檢測，但是現(xiàn)有公路的瀝青路面如果要分為三層結(jié)構(gòu)的話，都不到15cm，這將造成瀝青路南無法進(jìn)行分層，對各層分別進(jìn)行精準(zhǔn)的檢測。有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種瀝青路面各層動態(tài)檢測方法及粘扣結(jié)構(gòu)，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價值。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠準(zhǔn)確、簡便地實(shí)測舊路瀝青路面各層的動態(tài)模量，填補(bǔ)了分層評價舊瀝青路面動態(tài)參數(shù)的空白的瀝青路面各層動態(tài)檢測方法及粘扣裝置。本發(fā)明瀝青路面各層動態(tài)檢測方法，采用簡單性能試驗(yàn)儀(SPT)進(jìn)行檢測，檢測方法包括：獲取預(yù)定直徑的試件，對所述試件進(jìn)行分層截取得到上面層芯樣、中面層芯樣、下面層芯樣；在所述的芯樣上、下表面分別設(shè)置上墊塊、下墊塊，所述的上墊塊、下墊塊均為金屬塊；將所述的芯樣置于預(yù)定測試溫度的環(huán)境箱中，恒溫4至5小時直至所述的芯樣內(nèi)部達(dá)到預(yù)定測試溫度；在所述芯樣的圓柱面上設(shè)置6個粘扣裝置，粘扣裝置在芯樣的圓柱面上呈等間距設(shè)置的三排設(shè)置，每排包括兩個軸對稱設(shè)置的粘扣裝置；在各排的兩個粘扣裝置之間各安裝一個位移傳感器；其中，所述粘扣裝置由第一粘扣和第二粘扣組成，所述第一粘扣由一橫塊和一豎塊相互連接組成，所述橫塊的一端面與所述芯樣連接，另一端面與所述豎塊連接，所述第二粘扣為一立方體的塊狀結(jié)構(gòu)，所述第二粘扣連接在所述豎塊上；將芯樣置于加載板上進(jìn)行加載測試，對芯樣施加偏移正弦波或半正失波軸向壓應(yīng)力測試荷載，并量測試件可恢復(fù)的軸向應(yīng)變，計(jì)算試件在線黏彈性范圍內(nèi)的單軸壓縮動態(tài)模量；重復(fù)上述操作，對芯樣進(jìn)行不同預(yù)定溫度的測試。進(jìn)一步地，所述第一粘扣為L型結(jié)構(gòu)或T型結(jié)構(gòu)；同一排的兩個第二粘扣之間的中心距離不小于70mm。進(jìn)一步地，在5℃、20℃、35℃及50℃溫度下采用0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、25Hz的加載頻率，對各層芯樣施加偏移正弦波或半正失波軸向壓應(yīng)力，量測試件可恢復(fù)的軸向應(yīng)變，計(jì)算在役瀝青路面各層在線黏彈性范圍內(nèi)的單軸壓縮動態(tài)模量；采集最后5個波形的荷載及變形曲線，記錄并計(jì)算測試施加荷載、試件軸向可恢復(fù)變形、動態(tài)模量及相位角。進(jìn)一步地，所述金屬墊塊和所述芯樣之間設(shè)有聚四氟乙烯紙；所述粘扣裝置設(shè)置在芯樣圓柱面上，至上表面的距離為芯樣高度1/6與至下表面的距離為芯樣高度1/6之間的位置上。進(jìn)一步地，在加載測試之前，將上墊塊與上加載板接觸，調(diào)節(jié)位移傳感器并清零，施加測試荷載，以5％的接觸荷載對試件進(jìn)行預(yù)壓，持續(xù)10s；在加載測試前，先對芯樣進(jìn)行加載預(yù)處理，對試件施加偏移正弦波或半正失波軸向壓應(yīng)力測試荷載，頻率為25Hz，200個循環(huán)。進(jìn)一步地，上面層為厚度尺寸在3cm-15cm范圍內(nèi)的各種瀝青材料，中面層為厚度尺寸在5cm-15cm范圍內(nèi)的各種瀝青材料；下面層為厚度尺寸在6cm-15cm范圍內(nèi)的各種瀝青材料。進(jìn)一步地，所述上面層芯樣為厚度尺寸4cm的瀝青上面層；所述中面層芯樣為厚度尺寸6cm的瀝青中面層；所述下面層為厚度尺寸8cm的瀝青下面層。本發(fā)明粘扣裝置，其為上述的瀝青路面瀝青路面各層動態(tài)檢測方法中使用的粘扣裝置，所述粘扣裝置由第一粘扣和第二粘扣組成，所述第一粘扣由一橫塊和一豎塊相互連接組成，所述橫塊的一端面與所述芯樣連接，另一端面與所述豎塊連接，所述第二粘扣為一立方體的塊狀結(jié)構(gòu)，所述第二粘扣連接在所述豎塊上。進(jìn)一步地，所述橫塊和所述豎塊為一體結(jié)構(gòu)，所述第二粘扣通過膠水粘貼在所述豎塊上。進(jìn)一步地，所述橫塊與芯樣粘貼的端面為圓弧面結(jié)構(gòu)。借由上述方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、設(shè)備改造成本較小，不需額外購買設(shè)備或者對測試機(jī)進(jìn)行改造，只需對粘扣進(jìn)行改造便可開展在役瀝青路面分層動態(tài)模量的測試。2、能較好的模擬現(xiàn)有瀝青路面所承受的實(shí)際受力狀況，對研究舊路瀝青路面的動態(tài)參數(shù)十分必要。3、突破了簡單性能測試機(jī)(SPT)測動態(tài)模量的芯樣尺寸限制，將原本要求15cm以上的芯樣尺寸擴(kuò)展到3cm-15cm。4、可以有效評價在役瀝青路面各層材料性質(zhì)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度現(xiàn)狀，為路面養(yǎng)護(hù)規(guī)劃提供有價值的參數(shù)。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。附圖說明圖1是本發(fā)明瀝青路面各層動態(tài)檢測方法及粘扣裝置芯樣被夾持的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明瀝青路面各層動態(tài)檢測方法及粘扣裝置的三排粘扣裝置連接在芯樣上的俯視圖；圖3是本發(fā)明瀝青路面各層動態(tài)檢測方法及粘扣裝置的L型粘扣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是圖3的左視圖；圖5是圖3的俯視圖；圖6是本發(fā)明瀝青路面各層動態(tài)檢測方法及粘扣裝置的T型粘扣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明提供了一種瀝青路面各層動態(tài)檢測方法，通過SPT對在役瀝青路面各種材料的上面層、中面層以及下面層進(jìn)行動態(tài)模量測試，其中所述上面層為厚度尺寸在3cm-15cm范圍內(nèi)的各種瀝青材料，特別針對典型瀝青路面結(jié)構(gòu)中的4cm改性瀝青上面層；中面層為厚度尺寸在5cm-15cm范圍內(nèi)的各種瀝青材料，特別針對典型瀝青路面結(jié)構(gòu)中的6cm改性瀝青中面層；下面層為厚度尺寸在6cm-15cm范圍內(nèi)的各種瀝青材料，特別針對典型瀝青路面結(jié)構(gòu)中的8cm普通瀝青下面層。所述瀝青材料為普通瀝青、改性瀝青、橡膠瀝青等混合料(包括SMA、AC、Supave、AK、OGFC、ATB、PA等，以及各種再生面層、銑刨加鋪面層等)。本發(fā)明瀝青路面各層動態(tài)檢測方法，采用簡單性能試驗(yàn)儀(SPT)進(jìn)行檢測，包括：獲取預(yù)定直徑的試件，對所述試件進(jìn)行分層截取得到上面層芯樣、中面層芯樣、下面層芯樣；在所述的芯樣1上、下表面分別設(shè)置上墊塊、下墊塊3，所述的上墊塊、下墊塊均為金屬塊；將所述的芯樣置于預(yù)定測試溫度的環(huán)境箱中，恒溫4至5小時直至所述的芯樣內(nèi)部達(dá)到預(yù)定測試溫度；在所述芯樣的圓柱面上設(shè)置6個粘扣裝置2，粘扣裝置在芯樣的圓柱面上呈等間距設(shè)置的三排設(shè)置，每排包括兩個軸對稱設(shè)置的粘扣裝置；在各排的兩個粘扣裝置之間各安裝一個位移傳感器；其中，所述粘扣裝置由第一粘扣和第二粘扣組成，所述第一粘扣由一橫塊21和一豎塊22相互連接組成，所述橫塊的一端面與所述芯樣連接，另一端面與所述豎塊連接，所述第二粘扣23為一立方體的塊狀結(jié)構(gòu)，所述第二粘扣連接在所述豎塊上；將芯樣置于加載板上進(jìn)行加載測試，對芯樣施加偏移正弦波或半正失波軸向壓應(yīng)力測試荷載，并量測試件可恢復(fù)的軸向應(yīng)變，計(jì)算試件在線黏彈性范圍內(nèi)的單軸壓縮動態(tài)模量；重復(fù)上述操作，對芯樣進(jìn)行不同預(yù)定溫度的測試。實(shí)施例1本實(shí)施例瀝青路面各層動態(tài)檢測方法，包括以下步驟：(1)試件準(zhǔn)備：在路上鉆芯取150mm直徑的試件，在室內(nèi)鉆取直徑為100的芯樣，然后用雙面鋸截取每一層混合料，并存放于5～27℃環(huán)境下，時間不宜超過兩周；(2)貼粘扣：首先人工將6個L形定制好的粘扣(見附圖3)貼在芯樣周圍，沿圓周等間距安放3排6個(即每2排相距120°)。用貼粘扣的專用設(shè)備將第二粘扣固定在6個第一粘扣上，再位移傳感器安置于每排粘扣之間，使其與試件端面垂直，調(diào)節(jié)位移傳感器，使其測量范圍可以測量試件中部的壓縮變形；(3)將金屬下墊塊放置于加載板的中心位置，鋪一層聚四氟乙烯紙(為減小金屬墊塊與芯樣之間的摩阻力，從而減小端部效應(yīng))，然后將切割好的在役瀝青路面層放在上面，再鋪一層聚四氟乙烯，作用同上，然后將上墊塊放置于芯樣之上，保證芯樣處于中心位置；(4)將試件放入規(guī)定測試溫度±0.5℃的環(huán)境箱中，恒溫4～5h直至試件內(nèi)部達(dá)到測試溫度；(5)當(dāng)試件內(nèi)外的溫度達(dá)到測試溫度以后，就可以開始進(jìn)行加載測試。將上墊塊與上加載板輕微接觸，調(diào)節(jié)位移傳感器并清零，施加測試荷載，以5％的接觸荷載對試件進(jìn)行預(yù)壓，持續(xù)10s，使試件與上下加載板接觸良好；(6)對試件施加偏移正弦波或半正失波軸向壓應(yīng)力測試荷載，在設(shè)定溫度下從由高頻至低頻，即25Hz～0.1Hz重復(fù)加載進(jìn)行測試。在測試之前，先對試件進(jìn)行加載預(yù)處理，預(yù)處理的方法是對試件施加偏移正弦波或半正失波軸向壓應(yīng)力測試荷載，頻率為25Hz，200個循環(huán)。測試采集最后5個波形的荷載及變形曲線，記錄并計(jì)算測試施加荷載、試件軸向可恢復(fù)變形、動態(tài)模量及相位角；(7)對該試件進(jìn)行下一個溫度測試，溫度選擇從5～50℃由低溫到高溫進(jìn)行。當(dāng)試件在各設(shè)定溫度下各頻率的測試?yán)塾?jì)塑性變形超過1500μm時，該試件予以廢棄。對某條高速公路的車轍病害處、正常斷面輪跡帶處以及路肩處鉆取路面芯樣，總共三個芯樣，混合料類型均為改性瀝青AC-20，通車年限已超過10年，且中面層從通車至今未受到任何處治對，現(xiàn)對其動態(tài)模量進(jìn)行測試，具體操作步驟如下：1.將鉆芯機(jī)與路面芯樣固定好，確保鉆芯機(jī)鉆頭與芯樣截面相垂直，打開鉆芯機(jī)鉆機(jī)取出直徑為100mm的試件，沖洗干凈，用水彩筆標(biāo)記出各層之間的接觸面，最后用雙刀鋸截出6cm中面層，芯樣取出后，測量試件的直徑。在試件的中部和距上下表面1/3試件高度的3個位置測定其直徑，每個位置兩側(cè)兩次，每側(cè)一次后，將試件旋轉(zhuǎn)90°再測一次，然后計(jì)算6個直徑測量值的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。如果標(biāo)準(zhǔn)差大于2.5mm，則舍棄該試件。對于直徑符合要求的試件，平均值將作為試件的直徑用于后續(xù)計(jì)算，準(zhǔn)確至0.1mm，芯樣需在溫度為5～27℃環(huán)境下保存，存放時芯樣不可堆疊；2.將6個第一粘扣(見附圖1至2)手工貼在芯樣周圍，第一粘扣的位置沿圓周等間距安放3排6個(即每2排相距120°)，再給第一粘扣外側(cè)涂上專用的膠水，將第二粘扣放置在貼粘扣機(jī)的凹槽中，啟動粘扣設(shè)備，則貼粘扣專用設(shè)備將第二粘扣固定在6個第一粘扣上，待膠水充分發(fā)揮作用以后，將夾子夾在自帶粘扣之上，再將位移傳感器安置于每排粘扣夾子之間，使其與試件端面垂直，調(diào)節(jié)位移傳感器，使其測量范圍可以測量試件中部的壓縮變形；3.將試件放入規(guī)定測試溫度5±0.5℃的環(huán)境箱中，環(huán)境箱要求控溫范圍在-10～60℃，控溫準(zhǔn)確度超過±0.5℃，且具有一定的容量，將芯樣放置在環(huán)境溫箱中4～5h直至試件內(nèi)部達(dá)到測試溫度；4.本發(fā)明實(shí)例采用澳大利亞IPC公司生產(chǎn)的AMPT測試儀(一種SPT設(shè)備)對芯樣的動態(tài)模量進(jìn)行實(shí)測，將定制的直徑100mm金屬下墊塊放置于AMPT加載板的中心位置，在金屬墊塊上鋪一層聚四氟乙烯紙(為減小金屬墊塊與芯樣之間的摩阻力，從而減小端部效應(yīng))，然后將上面貼好粘扣的6cm中面層芯樣放置于聚四氟乙烯紙之上，再鋪一層聚四氟乙烯，作用同上，然后將上墊塊放置于芯樣之上，保證芯樣處于加載板的中心位置；5.打開AMPT設(shè)備，溫度設(shè)定為5℃，當(dāng)試件內(nèi)外的溫度達(dá)到測試溫度以后，就可以開始進(jìn)行加載測試，將上墊塊與上加載板輕微接觸，調(diào)節(jié)位移傳感器并清零，施加測試荷載，以5％的接觸荷載對試件進(jìn)行預(yù)壓，持續(xù)10s，使試件與上下加載板接觸良好；6.對芯樣施加偏移正弦波或半正失波軸向壓應(yīng)力測試荷載，溫度5℃條件下由編好的程序從高頻至低頻，即25Hz～0.1Hz重復(fù)加載進(jìn)行測試，頻率分別為25Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.5Hz、0.1Hz，圍壓為0kPa，每個頻率下重復(fù)加載次數(shù)見下表。在測試之前，先對試件進(jìn)行加載預(yù)處理，預(yù)處理的方法是對試件施加偏移正弦波或半正失波軸向壓應(yīng)力測試荷載，頻率為25Hz，200個循環(huán)。測試采集系統(tǒng)采用微機(jī)控制，能測量并記錄試件在每個加載循環(huán)中所承受的軸向荷載和產(chǎn)生的軸向變形，測量最后5個波形的荷載及變形曲線，記錄并計(jì)算測試施加荷載、試件軸向可恢復(fù)變形、動態(tài)模量及相位角；頻率(Hz)重復(fù)次數(shù)(次)頻率(Hz)重復(fù)次數(shù)(次)25200125102000.52551000.1157.將芯樣取出，將溫箱溫度調(diào)至20℃，再將取出芯樣放置于溫箱中4～5h，直至試件內(nèi)部達(dá)到測試溫度20℃，重復(fù)上述步驟4、5、6，再對該試件進(jìn)行下一個溫度測試，直到4個溫度測試完成；重復(fù)上述步驟，對3個芯樣采用同樣的測試操作，量測各測試條件下最后5次加載循環(huán)中荷載的平均幅值Pi和可恢復(fù)軸向變形平均幅值，及同一加載循環(huán)下變形峰值與荷載峰值的平均滯后時間t，然后計(jì)算芯樣中面層的動態(tài)模量及相位角。中面層動態(tài)模量結(jié)果由上述動態(tài)模量實(shí)測數(shù)據(jù)結(jié)果可以看出，相同溫度、相同頻率下動態(tài)模量值順序?yàn)槁芳纾菊嗝孳囖H處＞車轍病害處，說明車轍病害處的高溫穩(wěn)定性確實(shí)低于路肩正常水平，測試數(shù)據(jù)有較好的區(qū)分度，能區(qū)分各個路段的高溫性能如何。該測試方案操作簡單，可用原本設(shè)備進(jìn)行測試，節(jié)約了開發(fā)測試的設(shè)備成本，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，且最終得到的數(shù)據(jù)有較好的區(qū)分度，可作為非常有價值的動態(tài)參數(shù)，對未來分層評價在役瀝青路面所處現(xiàn)狀提供技術(shù)支撐。實(shí)施例2本實(shí)施例粘扣裝置，其為上述實(shí)施例1中所述的瀝青路面瀝青路面各層動態(tài)檢測方法中使用的粘扣裝置，所述粘扣裝置由第一粘扣和第二粘扣組成，所述第一粘扣由一橫塊和一豎塊相互連接組成，所述橫塊的一端面與所述芯樣連接，另一端面與所述豎塊連接，所述第二粘扣為一立方體的塊狀結(jié)構(gòu)，所述第二粘扣連接在所述豎塊上。本實(shí)施例的粘扣裝置呈L型結(jié)構(gòu)，參見圖3至5所示。本實(shí)施例中，所述立方體粘扣通過膠水粘貼在所述豎塊上。所述橫塊和所述豎塊為一體結(jié)構(gòu)。使用時，將6個第一粘扣手工貼在芯樣周圍，第一粘扣的位置沿圓周等間距安放3排6個(即每2排相距120°)，再給第一粘扣外側(cè)涂上專用的膠水，將第二粘扣放置在貼粘扣機(jī)的凹槽中，啟動粘扣設(shè)備，則貼粘扣專用設(shè)備將第二粘扣固定在6個第一粘扣上，待膠水充分發(fā)揮作用以后，將夾子夾在自帶粘扣之上，再將位移傳感器安置于每排粘扣夾子之間，使其與試件端面垂直，調(diào)節(jié)位移傳感器，使其測量范圍可以測量試件中部的壓縮變形。實(shí)施例3本實(shí)施例粘扣裝置，與上述實(shí)施例2的不同之處僅在于所述粘扣裝置呈T型結(jié)構(gòu)，參見圖6。上述各實(shí)施例中，所述粘扣裝置設(shè)置在芯樣圓柱面上，至上表面的距離為芯樣高度1/6與至下表面的距離為芯樣高度1/6之間的位置上。上述各實(shí)施例中，為了更好地實(shí)現(xiàn)橫塊與芯樣的連接，所述橫塊與芯樣粘貼的端面為圓弧面結(jié)構(gòu)，所述圓弧面的結(jié)構(gòu)與所述的芯樣的圓弧面相適配。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，并不用于限制本發(fā)明，應(yīng)當(dāng)指出，對于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3