專利名稱：一種瀝青混合料高溫間接拉伸強度測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及道路工程間接拉伸強度測定領(lǐng)域，尤其是涉及一種適用于瀝青混合料的高溫 間接拉伸強度測定方法。
背景技術(shù)：
在道路工程中，瀝青混合料的間接拉伸強度是公路路面結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要指標(biāo)之一?，F(xiàn)有 的瀝青混合料間接拉伸強度測試手段主要包括(1)梁彎曲試驗；(2)劈裂試驗。《公路工程 瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTJ052-2000)規(guī)定采用劈裂試驗的方法測定瀝青混合料的 間接拉伸強度，試驗溫度不得高于30。C。
近年來，高溫間接拉伸強度作為一種準(zhǔn)確的、簡單性能測試指標(biāo)，被用以評價瀝青混合 料的高溫抗車轍能力
因為梁彎曲試驗和劈裂試驗荷載施加方向與瀝青混合料自重方向相同，且當(dāng)試驗溫度大 于30。C時，瀝青混合料高溫間接拉伸強度較小，采用上述方法進(jìn)行瀝青混合料高溫間接拉伸 強度測定，其結(jié)果容易受到試件本身重量的影響，用現(xiàn)有的方法進(jìn)行瀝青混合料高溫間接拉 伸強度測定精度難以保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種新的試驗方法和 儀器。在該方法中，試件為圓環(huán)形，對試件內(nèi)壁施加均布徑向壓力使其拉伸變形和破壞(附 圖l)。在徑向壓力作用下，試件沿半徑方向在試件內(nèi)壁產(chǎn)生相同拉應(yīng)力，在拉應(yīng)力作用下， 根據(jù)試樣本身的不均勻性會在試件最薄弱處產(chǎn)生破裂面(附圖2)。
測試原理如下根據(jù)彈性力學(xué)理論，內(nèi)半徑為a，外半徑為b的圓環(huán)在外壁無約束，且
僅受內(nèi)壓力《。作用時，圓環(huán)內(nèi)部徑向正應(yīng)力<formula>formula see original document page 3</formula>總是壓應(yīng)力，環(huán)向正應(yīng)力<formula>formula see original document page 3</formula>總是拉應(yīng)力,拉應(yīng)力在圓環(huán)試件內(nèi)壁最大。且|(^|>|<7,|。考慮到瀝青混合 / (6 -a )
料間接拉伸強度遠(yuǎn)小于其抗壓強度，因此圓環(huán)的破壞只可能是首先出現(xiàn)在內(nèi)壁的拉伸破壞。
當(dāng)&足夠大時，圓環(huán)內(nèi)壁拉應(yīng)力o^達(dá)到材料的抗拉強度cr,，內(nèi)壁出現(xiàn)裂紋；由于裂紋尖端
的應(yīng)力集中，裂紋迅速擴(kuò)展而使試樣拉斷破壞。因此可以認(rèn)為，圓環(huán)拉斷破壞吋的最大內(nèi)壓
力9。皿所對應(yīng)的內(nèi)壁環(huán)向拉應(yīng)力 ^自就是試樣的拉伸破壞強度A。
整個試驗裝置(見附圖3)由試件成型與托放裝置、加載裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三部分組 成。試驗主要流程包括首先將環(huán)狀被測試件1放置在位于底座2與上蓋板3之間的環(huán)狀試件托盤7上，啟動液壓伺服系統(tǒng)17帶動活塞19在液壓油缸18內(nèi)向上運動，同時通過與液壓 油缸18連通的彈性封閉腔體為環(huán)狀被測試件1提供試驗所需液壓環(huán)境，即在環(huán)狀被測試件1 內(nèi)壁施加徑向且均勻的內(nèi)壓力。根據(jù)彈性力學(xué)知識，在環(huán)狀被測試件l的外表面自由而其內(nèi)
壁受均勻內(nèi)壓作用時，其所受的徑向正應(yīng)力Or始終為壓應(yīng)力，環(huán)向正應(yīng)力O e始終為拉應(yīng)力， 且拉應(yīng)力o 0的最大值發(fā)生在環(huán)狀被測試件1的內(nèi)壁上。又由于道路工程材料的抗拉強度遠(yuǎn)小
于其抗壓強度，因此環(huán)狀被測試件1的破壞只可能首先出現(xiàn)在其內(nèi)壁的拉伸破壞上，即環(huán)狀
被測試件1的內(nèi)壁最早因拉伸而被破壞。在試驗過程中，實時通過壓力傳感器15與位移傳感 器20對彈性封閉腔體內(nèi)部液體壓力與液壓油缸18所用活塞19的位移進(jìn)行檢測，通過壓力傳 感器15與位移傳感器20所采集的壓力信號與位移信號，能準(zhǔn)確反映出環(huán)狀被測試件1在試 驗過程中所受的內(nèi)壓變化以及因施力所造成的彈性封閉腔體內(nèi)腔的容積變化情況。壓力傳感 器15與位移傳感器20同時將所采集到的信號傳至數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)16，數(shù)據(jù)采集與處理 系統(tǒng)16對所采集的數(shù)據(jù)相應(yīng)進(jìn)行分析處理同時相應(yīng)控制液壓伺服系統(tǒng)17動作。當(dāng)環(huán)狀被測
試件1的內(nèi)壓足夠大，而其內(nèi)壁所受的拉應(yīng)力O 0達(dá)到材料的抗拉強度所能承受的拉應(yīng)力Ot
時，內(nèi)壁就會出現(xiàn)裂紋，通過此時即裂紋出現(xiàn)時所檢測到的內(nèi)壓力《。，就可以計算出環(huán)狀被
測試件1的抗拉強度。加載系統(tǒng)最大荷載IOT，加載速率為l~50mm/min無級變速，在整個 實驗過程中設(shè)置在上蓋板3外側(cè)、底座2上方的恒溫箱23將試驗溫度維持在恒定溫度上，實 踐中可以根據(jù)不同需要將溫度在31°C-60°C之間相應(yīng)進(jìn)行選擇調(diào)整。
本發(fā)明所述的環(huán)形試件，采用靜壓法成型試件，也可從輪碾機、旋轉(zhuǎn)擊實或馬歇爾擊實 成型試件上用鉆芯機鉆取并切割成型。也可從瀝青路面工程現(xiàn)場鉆取試樣后兩端修整成型。
本發(fā)明的優(yōu)點是較之現(xiàn)有測試方法，所施加荷載方向與試件自重方向垂直，可以克服 試件自重對測試結(jié)果的影響；且在測試過程中,環(huán)狀試件的每個斷面的受力情況都相同，因此 在本測試中，從環(huán)狀試件內(nèi)壁對試件進(jìn)行均勻施力，試件自動從最薄弱的斷面破壞，這使得 瀝青混合料的非均勻性得到了考慮，與其它的測試方法相比具有明顯的優(yōu)越性。
具體實施例方式
實施實例
選用石灰?guī)r集料，克拉瑪依90號瀝青。采用AC-13級配中值。采用靜壓法成型試件， 制成的試件尺寸為內(nèi)半徑a-25mm,外半徑b=75mm,高h(yuǎn)-50mm。每個試件采用1678克集 料，油石比分別采用3.5%、 4.5%、 5.5%， 6.5%。
試件尺寸&=25，， b^75mm，產(chǎn)25mm代入o 9的表達(dá)式，即可得到圓環(huán)內(nèi)壁最大拉應(yīng)
力的表達(dá)式o產(chǎn)1.25^。將試件置于60。C恒溫水浴箱中1小時，分別取出，放置在位于底座 與上蓋板之間的環(huán)狀試件托盤上，恒溫箱溫度設(shè)置為60°C，油缸加載速率為50mm/min，測 得最大內(nèi)壓力^_ ，分別計算出60°C下不同油石比AC-13瀝青混合料抗拉強度如表1所示。表一 不同油石比下AC-13瀝青混合料抗拉強度
油石比抗拉強度(kPa)
3.5%56. 34
4.5%53. 28
5.5%45. 76
6.5%30.2

圖1為環(huán)狀被測試件的受力狀態(tài)示意圖。
圖2為環(huán)狀被測試件平視的受力狀態(tài)示意圖。 圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。 附圖標(biāo)記說明
l一環(huán)狀被測試件；
4一活動蓋板；
7—試件托盤；
10—環(huán)形橡膠塞二；
13—三向接頭；
16—數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)；
19—活塞；
22—頂板支架；
2—底座；
5—支撐柱；
8—螺釘；
11—橡膠膜；
14一液壓管；
17—液壓伺服系統(tǒng);
20~位移傳感器；
23—恒溫箱。
3—上蓋板； 6—螺栓；
9一環(huán)形橡膠塞一; 12—0型圈； 15—壓力傳感器； 18—液壓油缸； 21—支撐桿；
權(quán)利要求
1.一種瀝青混合料高溫間接拉伸強度測定方法，其特征在于高溫條件下，瀝青混合料試件為圓環(huán)形，對試件內(nèi)壁施加均布徑向壓力使圓環(huán)形試件拉伸變形和破壞。
2. 按照權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于所述環(huán)形試件，可采用靜壓法成型試 件，也可從輪碾機、旋轉(zhuǎn)擊實或馬歇爾擊實成型試件上用鉆芯機鉆取并切割成型。也可從瀝 青路面工程現(xiàn)場鉆取試樣后兩端修整成型。
3. 按照權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于所述高溫條件為31°C-60°C。
4. 按照權(quán)利要求1所述的測定方法，其特征在于瀝青混合料指石油瀝青、乳化瀝青或 泡沫瀝青等與集料的混合物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種瀝青混合料高溫間接拉伸強度測定方法，目的在于提出一種測定過程中可以克服試件自重對測試結(jié)果影響；且考慮瀝青混合料非均勻性的測定方法。本發(fā)明所述的測定方法中，瀝青混合料試件為圓環(huán)形，在試件內(nèi)壁施加均布徑向壓力。在徑向壓力作用下，沿半徑方向在試件內(nèi)壁產(chǎn)生拉應(yīng)力，在拉應(yīng)力作用下，在試件最薄弱處產(chǎn)生破裂面。本發(fā)明所述的測定方法中的環(huán)形試件，可采用靜壓法成型試件，也可從輪碾機、旋轉(zhuǎn)擊實或馬歇爾擊實成型試件上用鉆芯機鉆取并切割成型。也可從瀝青路面工程現(xiàn)場鉆取試樣后兩端修整成型。本發(fā)明所述的測定方法中的試驗裝置由試件成型與托放裝置、加載裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。
文檔編號G01N3/10GK101629886SQ20091002088
公開日2010年1月20日 申請日期2009年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月13日
發(fā)明者李曉軍, 樊懷仁, 王曉華, 王貴榮 申請人:西安科技大學(xué)