一種瀝青混合料拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路工程領(lǐng)域，具體涉及一種測(cè)試瀝青混合料在拉伸狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)模量的試驗(yàn)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]瀝青路面的材料參數(shù)是瀝青路面設(shè)計(jì)的一個(gè)重要因素，我國(guó)目前的瀝青路面設(shè)計(jì)主要采用靜力學(xué)設(shè)計(jì)。然而，瀝青路面結(jié)構(gòu)在使用過程中受到來自車輛、氣候、人文等因素不斷變化的作用。其實(shí)際工作狀態(tài)無論是力學(xué)模型還是材料性質(zhì)都與現(xiàn)行的靜力學(xué)體系有著較大差距。交通部瀝青路面設(shè)計(jì)指標(biāo)與參數(shù)的研究總報(bào)告中提出應(yīng)系統(tǒng)地進(jìn)行材料動(dòng)態(tài)性能研究和動(dòng)態(tài)參數(shù)試驗(yàn)，逐漸用動(dòng)態(tài)參數(shù)取代靜態(tài)參數(shù)。在此背景下，近年來國(guó)內(nèi)對(duì)瀝青路面設(shè)計(jì)材料動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)參數(shù)的研究越來越多，研究者對(duì)瀝青混合料的動(dòng)態(tài)模量變化規(guī)律及其主曲線進(jìn)行了一系列的研究，取得了一定成果。我國(guó)《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》(JTG E20-2011)參照美國(guó)ASTM D3497、AASHTO TP62-03標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)，結(jié)合我國(guó)實(shí)際試驗(yàn)狀況編寫了“瀝青混合料單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)”(T0738-2011)，用于測(cè)定瀝青混合料在線粘彈性范圍內(nèi)的單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量。
[0003]然后現(xiàn)有的規(guī)范及試驗(yàn)方法均是對(duì)材料壓縮狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行試驗(yàn)，而瀝青路面在使用過程中，部分路面材料將承受拉應(yīng)力，從而導(dǎo)致裂縫病害的產(chǎn)生。瀝青混合料在受壓狀態(tài)下的強(qiáng)度，由瀝青膠結(jié)料的粘結(jié)強(qiáng)度以及集料之間的內(nèi)摩阻力共同提供；而受拉狀態(tài)下的強(qiáng)度，則主要取決于瀝青膠結(jié)料的粘結(jié)強(qiáng)度。因此僅僅研究壓縮狀態(tài)，難以全面描述瀝青混合料在動(dòng)態(tài)荷載作用下的力學(xué)特征。因此，設(shè)計(jì)發(fā)明一種試驗(yàn)方法和裝置，對(duì)拉伸狀態(tài)下的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行測(cè)定和研究，有利于全面描述瀝青混合料的動(dòng)態(tài)力學(xué)特征，對(duì)于瀝青混合料力學(xué)本構(gòu)模型的建立，數(shù)值仿真的研究，病害機(jī)理的分析等科研及工程領(lǐng)域，均具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于設(shè)計(jì)開發(fā)一種可以測(cè)定拉伸狀態(tài)下瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量的試驗(yàn)裝置，用于研究瀝青混合料拉伸狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。
[0005]根據(jù)加載設(shè)備施加壓力的性能優(yōu)于施加拉力的性能這一特點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一套試驗(yàn)裝置，能夠?qū)⒓虞d設(shè)備提供的豎直向下的壓力轉(zhuǎn)化為對(duì)瀝青混合料圓柱形試件的拉伸力。通過采用與“瀝青混合料單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)”(T0738-2011)中相同的加載方式，便能夠?qū)⑺┘拥膲毫D(zhuǎn)化為拉伸力，從而測(cè)定瀝青混合料拉伸狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)模量。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]—種瀝青混合料拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)裝置，包括基座和加載支架，所述的基座為剛性框架結(jié)構(gòu)，所述的基座從下到上依次為底座、底座立柱和水平橫梁；所述的底座固定于水平試驗(yàn)工作臺(tái)上，所述的底座立柱設(shè)在底座上，所述的水平橫梁固定在底座立柱的上端；所述的加載支架的支架立柱豎向穿過所述的水平橫梁并與水平橫梁可滑動(dòng)配合；在所述的水平橫梁的下部固定有第一法蘭盤；在加載支架的支架立柱的下端固定有第二法蘭盤；將瀝青混合料圓柱形試件的上端固定有第一錨固法蘭盤，下端固定有第二錨固法蘭盤；將第一錨固法蘭盤錨固于第一法蘭盤的下端，第二錨固法蘭盤錨固于第二法蘭盤的上端；當(dāng)下壓加載支架時(shí)，所述的第一法蘭盤和第二法蘭盤相互遠(yuǎn)離，使得瀝青混合料圓柱形試件被拉伸。
[0008]進(jìn)一步的，所述的第一錨固法蘭盤通過螺栓錨固于第一法蘭盤的下端，所述的第二錨固法蘭盤通過螺栓錨固于第二法蘭盤的上端。
[0009]其中，所述的底座為一個(gè)直徑為330mm圓環(huán)。
[0010]進(jìn)一步的，在底座的兩側(cè)設(shè)置限位孔，用于利用螺栓將底座固定于水平試驗(yàn)工作臺(tái)上。
[0011]在底座上設(shè)置三根底座立柱，底座立柱在底座上分別相隔120°夾角布置。
[0012]在水平橫梁上設(shè)置圓孔，用于加載支架的支架立柱穿過。
[0013]其中，所述的瀝青混合料圓柱形試件為采用旋轉(zhuǎn)壓實(shí)成型150mm直徑的圓柱體，然后利用鉆芯切割方法獲得直徑100mm，高度150mm的圓柱形試件。
[0014]優(yōu)選的，瀝青混合料圓柱形試件的兩端均是利用粘結(jié)膠結(jié)料固定于第一錨固法蘭盤和第二錨固法蘭盤上的。
[0015]為了達(dá)到拉壓轉(zhuǎn)換的效果，本發(fā)明的試驗(yàn)裝置設(shè)置了兩個(gè)主要構(gòu)件，分別是底座與加載支架。底座固定居于試驗(yàn)工作平臺(tái)之上，通過底座立柱與水平橫梁將圓形的第一法蘭盤固定于某一高度；將瀝青混合料圓柱形試件的上端利用粘結(jié)膠結(jié)料固定于第一錨固法蘭盤上，并將該第一錨固法蘭盤與底座上的第一法蘭盤利用螺栓相互錨固，形成整體；試件的下端同樣利用膠結(jié)料固定于第二錨固法蘭盤上，第二錨固法蘭盤與加載支架中的第二法蘭盤錨固成整體。
[0016]加載設(shè)備將壓力施加于加載支架上，從而將向下的力傳遞至瀝青混合料圓柱形試件的下端；試件上端由于與裝置底座形成整體，固定不動(dòng)，受到向上的反作用力；因此試件在荷載作用下呈現(xiàn)出拉伸狀態(tài)，從而可以進(jìn)一步的利用傳感器測(cè)定瀝青混合料試件在拉伸狀態(tài)下的力學(xué)行為，研究其拉伸動(dòng)態(tài)模量。
[0017]現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中的瀝青混合料動(dòng)態(tài)模量是在單軸壓縮狀態(tài)下進(jìn)行測(cè)試的，難以反映材料拉伸狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)模量。本發(fā)明的設(shè)計(jì)理念是設(shè)計(jì)一種與單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)兼容性較好的，能夠通用試驗(yàn)方法和加載設(shè)備的單軸拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)。
[0018]本發(fā)明的設(shè)計(jì)思路是使用相同的加載設(shè)備，將單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)中采用的豎直向下的動(dòng)態(tài)荷載轉(zhuǎn)化為對(duì)瀝青混合料試件的拉伸力。試驗(yàn)過程中，除了本發(fā)明所設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置外，包括加載設(shè)備、傳感器、加載力的設(shè)置、試驗(yàn)方法、試件類型等均可以與單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)保持完全一致。
[0019]有益效果:
[0020]本發(fā)明的試驗(yàn)裝置能夠?qū)⒓虞d設(shè)備的施加的豎向向下的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)瀝青混合料試件的拉伸力，從而對(duì)瀝青混合料的拉伸動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行測(cè)試。利用該試驗(yàn)裝置，結(jié)合已有單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)方法，可以全面測(cè)定瀝青混合料在拉壓狀態(tài)下的動(dòng)態(tài)模量，從而為全面評(píng)價(jià)瀝青混合料的力學(xué)性能奠定基礎(chǔ)。同時(shí)，對(duì)于建立材料力學(xué)本構(gòu)模型并進(jìn)行仿真分析，研究瀝青混合料在實(shí)際路面中的力學(xué)響應(yīng)與破壞機(jī)理，具有十分重要的作用。
[0021]利用本發(fā)明的特殊試驗(yàn)裝置，能夠在完全通用現(xiàn)有單軸壓縮動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)的加載設(shè)備、成型模具、試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上，將豎直向下的加載力轉(zhuǎn)化為對(duì)瀝青混合料試件的拉伸力，從而對(duì)瀝青混合料的拉伸動(dòng)態(tài)模量進(jìn)行測(cè)試?；谠撛囼?yàn)裝置，可以掌握瀝青混合料在拉伸狀態(tài)下的實(shí)測(cè)動(dòng)態(tài)模量，從而為瀝青混合料在路面應(yīng)用中的應(yīng)力狀態(tài)分析，疲勞破壞機(jī)理研究奠定試驗(yàn)基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0022]圖1:瀝青混合料拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)裝置的總體示意圖。
[0023]圖2:瀝青混合料拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)裝置的前視圖。
[0024]圖3:瀝青混合料拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)裝置的俯視圖。
[0025]圖4:瀝青混合料拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)裝置的仰視圖。
[0026]圖5:瀝青混合料拉伸動(dòng)態(tài)模量試驗(yàn)