一種道路材料全齡期收縮變形測試裝置及使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于道路工程材料性能測試領(lǐng)域，涉及一種道路材料全齡期收縮變形測試 裝置及使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 大量工程實踐表明，很多路面的破壞都是源于路面裂縫的產(chǎn)生，路面裂縫產(chǎn)生后， 在車輛荷載及環(huán)境因素共同作用下，路面裂縫部位進一步發(fā)展為龜裂、破碎等病害，這些病 害不僅降低了路面的平整度、影響行車舒適性及路面美觀，而且減弱了路面的防水能力。例 如，由于半剛性基層材料抗裂性能不足所引起的瀝青路面反射裂縫、水泥混凝土早齡期的 干縮裂縫。由于半剛性基層材料對溫濕度變化敏感性大，致使基層在鋪筑建設(shè)期間易產(chǎn)生 收縮裂縫。施工期間，由于溫濕度的過量變化，水泥穩(wěn)定碎石基層將會產(chǎn)生間隔為6~10m的 橫向收縮裂縫;運營期間，在車輛荷載作用下，基層裂縫處所對應(yīng)的面層底部將產(chǎn)生應(yīng)力集 中，引起相應(yīng)的瀝青面層開裂，形成反射裂縫。而對于水泥混凝土路面，在混凝土澆筑之后， 表面水分散失快、收縮變形大，而內(nèi)部濕度變化小，收縮也小，因而表面的收縮變形將受到 內(nèi)部混凝土或地基、墊層的約束，產(chǎn)生干縮裂縫，特別是在高溫季節(jié)施工的混凝土路面，干 縮裂縫破壞對路面的影響不容忽視。
[0003] 對于道路材料的收縮性能試驗，當前，國內(nèi)外研究人員常用的試驗方法主要有臥 式或立式千分表法、電阻應(yīng)變片法兩種。由于剛成型后的半剛性基層材料或水泥混凝土材 料早齡期試件的強度弱、含水量大、表面空隙多，臥式或立式千分表法和電阻應(yīng)變片法這兩 種測試方法均是測量試件脫模、養(yǎng)護一定齡期后試件的收縮變形，而對于試件成型之初到 養(yǎng)護結(jié)束，這段時間內(nèi)的干縮變形的大小至今仍不清楚，其對收縮開裂的影響如何也無從 評價。同時，由于早齡期的半剛性基層或水泥混凝土材料強度低，對應(yīng)力、應(yīng)變的變化較為 敏感，早期收縮容易誘發(fā)裂紋的產(chǎn)生。然而，目前對于道路材料早齡期收縮變形測試的研究 甚少，相關(guān)測試裝置鮮有報道。
[0004] 因此亟需設(shè)計一種道路材料全齡期收縮變形測試裝置以便對道路材料全齡期內(nèi) 的抗裂性能進行評價。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷而提供一種測試道路材料全齡 期收縮變形的裝置及使用方法，主要是使用帶數(shù)顯的激光位移傳感器同時對多個試件進行 全齡期的收縮變形的非接觸測量。
[0006] 本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)： 一種道路材料全齡期收縮變形測試裝置，包括底座1、支架2、豎向?qū)к?、第一螺釘4、豎 向滑塊5、導軌鉗制器6、角鐵固定裝置7、第二螺釘8、第三螺釘9、水平導軌10、水平滑塊11、 固定板12、第四螺釘13、第五螺釘14、帶數(shù)顯的激光位移傳感器15、激光靶單元和模具單元， 所述兩個支架2焊接于底座1兩端中部，所述兩個豎向?qū)к?分別通過螺釘4固定于兩個支架 2內(nèi)側(cè)，所述兩個豎向滑塊5分別位于兩個豎向?qū)к?上，且可沿豎向?qū)к?上下滑動，所述導 軌鉗制器6可將豎向滑塊5定位于豎向?qū)к?上;所述兩個角鐵固定裝置7分別通過第二螺釘 8固定于兩個豎向滑塊5上，所述水平導軌10兩端分別通過第三螺釘9固定于兩個角鐵固定 裝置7上，所述水平滑塊11位于水平導軌10之上，且可沿水平導軌10左右滑動，所述固定板 12通過第四螺釘13固定于水平滑塊11之上，所述帶數(shù)顯的激光位移傳感器15通過第五螺釘 14固定于固定板12上;所述激光靶單元包括激光靶16,所述兩個激光靶16位于試件21頂部 的兩端，測試時，帶數(shù)顯的激光位移傳感器15發(fā)射的激光束(29)照射到激光靶16上;所述模 具單元包括側(cè)板18、端板19、螺栓20、螺母22、銷釘23、側(cè)板預(yù)留孔24、墊塊25和墊塊預(yù)留孔 26,所述兩個側(cè)板18和兩個端板19通過螺栓20和螺母22連接組成一個長方形槽，所述長方 形槽內(nèi)用于放置試件21，所述銷釘23在半剛性基層材料試件靜壓成型后，穿插于側(cè)板預(yù)留 孔24和墊塊預(yù)留孔26內(nèi)，將墊塊25固定在長方形槽內(nèi)；所述若干組模具單元沿擋板(28)縱 向放置于底座1上。
[0007] 本發(fā)明中，所述長方形槽內(nèi)側(cè)和墊塊25的表面均粘貼有聚四氟乙烯薄板27。
[0008] 本發(fā)明提出的道路材料全齡期收縮變形測試裝置的使用方法，具體步驟如下： (A) 制備半剛性基層材料試件使用的模具單元:先在側(cè)板18和端板19所組成的長方形 槽的內(nèi)側(cè)和墊塊25的表面粘貼一層聚四氟乙烯薄板27,接著按照公路工程無機結(jié)合料穩(wěn)定 材料試驗規(guī)程的要求，通過靜壓成型道路半剛性基層材料試件，然后將銷釘23穿插在側(cè)板 預(yù)留孔24和墊塊預(yù)留孔26內(nèi)，將墊塊25固定在長方形槽內(nèi)； (B) 制備水泥混凝土試件使用的模具單元:將銷釘23穿插在側(cè)板預(yù)留孔24和墊塊預(yù)留 孔26內(nèi)，將墊塊25固定在長方形槽的底部，然后在模具單元內(nèi)部內(nèi)襯一層塑料薄膜，按照相 關(guān)規(guī)范要求進行水泥混凝土試件成型； (C) 將成型后的試件21連同步驟（A)或步驟（B)的模具單元安放于底座1之上，然后根 據(jù)帶數(shù)顯的激光位移傳感器15的測量范圍將兩個激光靶16置于試件21頂部的兩端，同時記 錄兩個激光靶16之間的距離； (D) 根據(jù)激光靶16的激光靶靶心17位置，上下移動豎向滑塊5,使數(shù)顯的激光位移傳感 器15發(fā)射的激光束29剛好打在激光靶靶心17處，通過導軌鉗制器6將豎向滑塊5固定； (E) 移動水平滑塊(11)，根據(jù)需要測試不同時刻、不同試件21上兩個激光靶16的位移變 化量4?、r并計算不同時刻的收縮應(yīng)變；
[0009] 相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及效果： (1)本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)道路工程材料(半剛性基層材料、水泥混凝土材料）自試件成型之 后全齡期收縮變形的測量，得到道路工程材料全齡期的收縮變形曲線，從而實現(xiàn)對不同道 路材料基于全齡期的抗裂性能評價。（2)本發(fā)明采用帶數(shù)顯的激光位移傳感器可實現(xiàn)半剛 性基層材料收縮變形的非接觸測量。（3)本發(fā)明測試過程中，將帶數(shù)顯的激光位移傳感器固 定在線形導軌的滑塊上一起隨滑塊沿導軌運動，可實現(xiàn)對多個試件的收縮變形進行測量， 同時線形導軌可保證高精度的直線運動。（4)測試過程中，在不同時刻，對于同一試件，由于 激光束均打在激光靶的靶心處，可保證測試結(jié)果的精度。
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明測試過程結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為本發(fā)明測試過程的俯視圖； 圖3為本發(fā)明測試前的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4為本發(fā)明半剛性基層材料模具單元的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5為本發(fā)明半剛性基層材料試件靜壓成型后的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖6為本發(fā)明半剛性基層材料試件靜壓成型后A-A截面示意圖； 圖中標號：1底座、2支架、3豎向?qū)к墶?第一螺釘、5豎向滑塊、6導軌鉗制器、7角鐵固定 裝置、8第二螺釘、9第三螺釘、10水平導軌、11水平滑塊、12固定板、13第四螺釘、14第五螺 釘、15帶數(shù)顯的激光位移傳感器、16激光靶、17激光靶靶心、18側(cè)板、19端板、20螺栓、21試 件、22螺母、23銷釘、24側(cè)板預(yù)留孔、25墊塊、26墊塊預(yù)留孔、27聚四氟乙烯薄板、28擋板、29 激光束。
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖和實施例進一步對本發(fā)明進