一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種對(duì)瀝青混合料進(jìn)行動(dòng)態(tài)模量室內(nèi)試驗(yàn)的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]瀝青混合料具有典型的粘彈性，其力學(xué)性能受溫度、頻率、荷載水平等的影響。常用的靜態(tài)模量已不足以描述其力學(xué)行為，使用動(dòng)態(tài)模量能夠比較好的描述其動(dòng)力學(xué)特性。盡管目前很多的道路按照現(xiàn)行的規(guī)范和要求進(jìn)行設(shè)計(jì)和施工，仍然容易產(chǎn)生早期破壞，達(dá)不到長(zhǎng)壽命的使用要求，說明了現(xiàn)有設(shè)計(jì)體系的不足。因此有必要對(duì)瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行全面的研究。
[0003]現(xiàn)有常用的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量室內(nèi)試驗(yàn)方法包括單軸壓縮、間接拉伸、四點(diǎn)彎曲等。單軸壓縮方法試件尺寸比較大，不能從路面結(jié)構(gòu)中直接選取，難以直接指導(dǎo)實(shí)體工程，而且受力模式簡(jiǎn)單，與實(shí)際路面的受力情況存在不符；間接拉伸盡管測(cè)量的內(nèi)容豐富，壓條邊緣應(yīng)力集中容易產(chǎn)生局部破壞，且不能在高溫下進(jìn)行試驗(yàn)，操作復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)?zāi)芰τ邢?；四點(diǎn)彎曲方法測(cè)的試件變形值比較穩(wěn)定，但是試驗(yàn)周期長(zhǎng)，受力單一，費(fèi)用較高。因此，有必要開發(fā)一種新的動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，能夠更好地模擬實(shí)際路面結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，并且快捷地對(duì)瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行測(cè)試。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)方法的不足，提供一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)的新方法。該方法包含以下步驟:
步驟1:使用車轍成型儀制作車轍板，從車轍板中切割出固定尺寸的梯形試件；
步驟2:將梯形試件下底固定在底座上，上底固定在護(hù)冠上，一起放置在試驗(yàn)溫度下保溫至少4小時(shí)；
步驟3:取一組(兩根)固定好的試件安裝到加載設(shè)備上，底座固定，護(hù)冠與水平加載桿相連，加載桿對(duì)試件頂部施加不同頻率和應(yīng)變水平的連續(xù)正弦水平荷載；
步驟4:加載過程中，采集相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)，計(jì)算動(dòng)態(tài)模量。
[0005]所述步驟I的瀝青混合料試件為梯形形狀，試件的尺寸根據(jù)混合料級(jí)配進(jìn)行選擇，要求試件最小邊應(yīng)不小于最大公稱粒徑的1.5倍；通過改變梯形試件斜邊的傾角，可以控制試件發(fā)生強(qiáng)度破壞或者疲勞破壞時(shí)的裂縫位置。
[0006]所述步驟2的瀝青混合料試件首先固定在護(hù)冠和底座上，通過使用護(hù)冠和底座有利于快速牢固地將試件固定在設(shè)備上。
[0007]所述步驟3中水平加載桿中部通過傳動(dòng)裝置與加載裝置相連，加載裝置可以提供不同頻率和不同應(yīng)變水平的加載；兩根試件基于水平加載桿對(duì)稱設(shè)置，加載桿兩端與護(hù)冠相連，兩根試件同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，加快了試驗(yàn)進(jìn)度。
[0008]所述步驟4中采用了力和位移傳感器，對(duì)加載過程中兩根試件的應(yīng)力、應(yīng)變分別進(jìn)行米集。
[0009]本發(fā)明作為一套完整的動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，可以進(jìn)行不同溫度、不同頻率和不同應(yīng)變水平下的動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)。
[0010]有益效果:本發(fā)明的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，試件一端固定，一端受到水平荷載作用，試件內(nèi)部處于彎-拉-剪綜合應(yīng)力狀態(tài)，能很好地模擬路面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)受力狀況；同時(shí)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)了梯形試件，有效的解決了試件破壞時(shí)斷裂面的位置問題。原理先進(jìn)，操作簡(jiǎn)單，便于推廣。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1為瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)裝置；
圖2為梯形試件。
[0012]圖中各元件的附圖標(biāo)記說明如下:
1-水平加載桿；2_護(hù)冠；3_梯形試件；4_底座；5_試件上底；6_試件斜邊；7_試件厚度；8-試件下底。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施案例。
[0014]本發(fā)明提供的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，包含以下步驟:
步驟1:使用車轍成型儀制作車轍板，從車轍板中切割出固定尺寸的梯形試件；
步驟2:將一組(兩根)梯形試件下底固定在底座上，上底固定在護(hù)冠上，一起放置在試驗(yàn)溫度下保溫至少4小時(shí)；
步驟3:將固定好的試件、底座和護(hù)冠一起安裝到加載設(shè)備上，底座固定，水平加載桿與護(hù)冠相連，對(duì)試件頂部施加不同頻率和應(yīng)變水平的連續(xù)正弦水平荷載；
步驟4:采用了力和位移傳感器，對(duì)加載過程中兩根試件的應(yīng)力、應(yīng)變分別進(jìn)行采集。
[0015]1.試件的準(zhǔn)備
按照所選用的瀝青混合料級(jí)配和油石比，在室內(nèi)使用車轍成型儀成型車轍板。根據(jù)級(jí)配粒徑的大小，確定試件尺寸，要求試件最小邊應(yīng)不小于最大公稱粒徑的1.5倍，對(duì)車轍板進(jìn)行切割，得到所需尺寸的試件。要求尺寸感度為0.1mm，質(zhì)量感度為0.1g ;每一試件的密度與同一批次所有試件的平均密度偏差不超過10%，否則作廢。切好的試件水平放置，溫度不超過30°C。本案例選用的試件尺寸為:上底25mm，下底60mm，高250mm，厚25mm，斜邊傾角為86° ο
[0016]試件在試驗(yàn)過程中可能發(fā)生強(qiáng)度破壞或者疲勞破壞，如果使用矩形試件，試件的最大彎拉應(yīng)力出現(xiàn)在試件底部，試件將從底部發(fā)生破壞，從而難以判斷到底是試件底部固定不穩(wěn)還是試件本身發(fā)生破壞所造成的。試件選用梯形，可以避免這個(gè)問題，通過改變梯形的斜邊傾角可以控制試件內(nèi)部最大彎拉應(yīng)力的位置，即發(fā)生強(qiáng)度破壞或者疲勞破壞的位置。本案例中梯形試件的斜邊傾角約為86°。通過力學(xué)計(jì)算可以確定，試件發(fā)生強(qiáng)度破壞或者疲勞破壞時(shí)，試件斷裂位置約為試件高度20%處。
[0017]2.試件的保溫取一組(兩根)梯形試件，下底固定在底座上，上底固定在護(hù)冠上，一起放置在試驗(yàn)溫度下保溫至少4小時(shí)。
[0018]3.動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)
將保溫好的試件取出，底座固定在設(shè)備上，護(hù)冠固定在水平加載桿上，在規(guī)定溫度下對(duì)試件頂部施加連續(xù)正弦水平荷載，記錄相應(yīng)時(shí)間內(nèi)的應(yīng)力和應(yīng)變值。試驗(yàn)過程中可以根據(jù)需要進(jìn)行不同頻率和不同應(yīng)變水平的動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)。
[0019]4.動(dòng)態(tài)模量計(jì)算
設(shè)施加的正弦應(yīng)力幅值為σ。，產(chǎn)生的正弦應(yīng)變幅值為ε。，動(dòng)態(tài)模量計(jì)算公式為:
IE*/=O 0/ε 0 O
[0020]本發(fā)明公開的一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，試件一端固定，一端受到水平荷載作用，試件內(nèi)部處于彎-拉-剪綜合應(yīng)力狀態(tài)，更加符合路面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)受力狀況，原理先進(jìn)，操作簡(jiǎn)單，便于推廣。
[0021]本文應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理和操作流程進(jìn)行了闡述和說明，以上案例只是用于幫助闡明本發(fā)明的核心思想和方法，本發(fā)明應(yīng)用范圍包含但不僅僅局限于此個(gè)案。在不脫離本原理的前提下的對(duì)本發(fā)明的改進(jìn)和修飾，也落入本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量室內(nèi)試驗(yàn)方法，其特征在于，該方法包含了以下步驟: 步驟1:使用車轍成型儀制作車轍板，從車轍板中切割出固定尺寸的梯形試件； 步驟2:將梯形試件下底固定在底座上，上底固定在護(hù)冠上，一起放置在試驗(yàn)溫度下保溫至少4小時(shí)； 步驟3:取一組(兩根)固定好的試件安裝到加載設(shè)備上，底座固定，護(hù)冠與水平加載桿相連，加載桿對(duì)試件頂部施加不同頻率和應(yīng)變水平的連續(xù)正弦水平荷載； 步驟4:加載過程中，采集相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)，計(jì)算動(dòng)態(tài)模量。2.權(quán)利要求1所述的一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟I的瀝青混合料試件為梯形形狀，試件的尺寸根據(jù)混合料級(jí)配進(jìn)行選擇，要求試件最小邊應(yīng)不小于最大公稱粒徑的1.5倍；梯形試件斜邊的傾角決定了試件發(fā)生強(qiáng)度破壞或者疲勞破壞時(shí)的裂縫位置。3.權(quán)利要求1所述的一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟2的瀝青混合料試件首先固定在護(hù)冠和底座上，通過使用護(hù)冠和底座有利于快速牢固地將試件固定在設(shè)備上。4.權(quán)利要求1所述的一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，其特征在于，所述步驟3中水平加載桿中部通過傳動(dòng)裝置與加載裝置相連，加載裝置可以提供不同頻率和不同應(yīng)變水平的加載；兩根試件基于水平加載桿對(duì)稱設(shè)置，加載桿兩端與護(hù)冠相連，兩根試件同時(shí)進(jìn)行試驗(yàn)，加快了試驗(yàn)進(jìn)度。5.權(quán)利要求1所述的一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，其特征在于，步驟4中采用了力和位移傳感器，對(duì)加載過程中兩根試件的應(yīng)力、應(yīng)變分別進(jìn)行采集。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量的室內(nèi)試驗(yàn)方法，該方法包含以下步驟：步驟1：使用車轍成型儀制作車轍板，從車轍板中切割出固定尺寸的梯形試件；步驟2：將梯形試件下底固定在底座上，上底固定在護(hù)冠上，一起放置在試驗(yàn)溫度下保溫至少4小時(shí)；步驟3：取一組(兩根)固定好的試件安裝到加載設(shè)備上，底座固定，護(hù)冠與水平加載桿相連，加載桿對(duì)試件頂部施加不同頻率和應(yīng)變水平的連續(xù)正弦水平荷載；步驟4：加載過程中，采集相應(yīng)的應(yīng)力、應(yīng)變參數(shù)，計(jì)算動(dòng)態(tài)模量。本發(fā)明使用梯形試件，在端部施加單點(diǎn)荷載，試件內(nèi)部產(chǎn)生彎-拉-剪綜合應(yīng)力，能有效模擬路面結(jié)構(gòu)的現(xiàn)實(shí)受力情況，原理先進(jìn)，操作簡(jiǎn)單，便于推廣。
【IPC分類】G01N3/32
【公開號(hào)】CN105203414
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510613074
【發(fā)明人】劉朝暉, 黃優(yōu), 王旭東, 李盛, 曹前, 周興業(yè)
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué), 交通運(yùn)輸部公路科學(xué)研究院
【公開日】2015年12月30日
【申請(qǐng)日】2015年9月24日