CN104833576A - 测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法，它涉及一种拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法，具体涉及一种测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法。本发明为了解决现有测定集料-沥青胶浆界面曲折破坏强度的试验装置及方法不能能很好地预测和评价集料-沥青胶浆界面破坏强度的问题。本发明的试验基板是水平设置的长方形板体，两个第一立板竖直并排设置在试验基板一端的上表面上，两个第二立板竖直并排设置在试验基板另一端的上表面上，试验件设置在试验基板上表面的中部，所述膜厚调控机构设置在两个第一立板的外侧，且所述膜厚调控机构夹住试验件。本发明用于路桥建设领域。

Description

测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法

技术领域

本发明涉及一种拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法，具体涉及一种测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法，属于路桥建设领域。

背景技术

沥青混合料是由沥青胶浆、集料以及随机分布的空隙所组成的混合物。对于沥青路面中出现的车辙、裂缝、松散和泛油等病害，工程上多关注沥青混合料宏观尺度上的统计平均性质，如马歇尔稳定度、流值、动稳定度、劈裂强度等，均采用室内小尺寸试件来模拟实际工况下混合料的力学行为，进而评定其路用性能。然而按照复合材料力学理论，结合材料在受到外界荷载时，失效点总倾向于在界面结合处或其附近。这是因为集料-沥青胶浆界面附近不仅存在大小不一的空隙，导致结合强度的下降，而且因为界面的存在而引发应力集中并产生残余应力等，使集料-沥青胶浆界面附近的材料产生较高的应力水平，因此沥青混合料的结构强度和寿命一般取决于界面的强度寿命特性。简单的室内小尺寸构件力学性能评价及基于连续介质框架的理论计算已经无法从本质上解释其力学行为及损伤机理。沥青胶浆是以填料(矿粉)为分散相分散在沥青介质中的一种微分散系，胶浆理论认为沥青胶浆是沥青混合料中最重要的一级分散系。而沥青混合料的力学性能不仅受到与沥青胶浆直接相关的包括填料(矿粉)的矿物组成、填料的级配的影响还包括集料(细集料和粗集料)与沥青胶浆的结合性能。然而，由于工艺等因素导致胶浆与集料间存在种种缺陷，根据“木桶效应”，集料-沥青胶浆界面性能在很大程度上决定了沥青混合料的高温稳定性、低温变形能力以及长期耐久性。当前集料-沥青交互作用理论以列宾捷尔等人的理论最为成熟，认为沥青与集料交互作用后，沥青在集料表面产生化学组分的重新排列，在集料表面形成一层厚度为δ₀的扩散溶剂化膜。在此膜厚度以内的沥青称为“结构沥青”，其粘度较高，具有较高的粘结力；在此膜厚度以外的沥青称为“自由沥青”，其粘度较低，使粘结力降低。集料之间接触处由结构沥青连接时，沥青具有较大的粘度和较大的扩散溶剂化膜的接触面积，集料间可获得较大的粘结力；反之，若集料之间接触处由自由沥青连接，则具有较小的粘结力。当以沥青胶浆为研究对象时，矿粉表面最外缘裹附结构沥青与集料接触时，两者结合较好，矿粉表面最外缘裹附自由沥青时，两者则容易分离。实际行车荷载中，沥青混合料受力模式比较复杂，不仅包括拉剪混合作用，还包括变频率的重复荷载作用，集料-沥青胶浆界面的力学行为则更复杂。分析集料-沥青胶浆之间力学行为时，研究者都对其进行简化，只考虑了正应力和剪应力的静态作用，而且是通过直拉和直剪分别得到允许正应力和允许剪应力，这样并不能很好地预测和评价集料-沥青胶浆界面破坏强度，因此如何更准确更接近实际地评价集料-沥青胶浆界面强度成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明为解决现有测定集料-沥青胶浆界面曲折破坏强度的试验装置及方法不能能很好地预测和评价集料-沥青胶浆界面破坏强度的问题，进而提出测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置及方法。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明包括试验基板、膜厚调控机构、两个第一立板和两个第二立板，试验基板是水平设置的长方形板体，两个第一立板竖直并排设置在试验基板一端的上表面上，两个第二立板竖直并排设置在试验基板另一端的上表面上，试验件设置在试验基板上表面的中部，所述膜厚调控机构设置在两个第一立板的外侧，且所述膜厚调控机构夹住试验件。

本发明所述方法的具体步骤如下：

步骤一、制备试样：

步骤一(一)、根据《公路沥青路面施工技术规范》中规定配置沥青胶浆，沥青胶浆中矿粉与沥青的质量比分别为0.9:1,、1:1、1.1:1；

步骤一(二)、将沥青加入到搅拌用的金属容器中，用垫有石棉网的电炉子对其进行加热，并用控温器控温160℃，待温度升高到160℃左右时，将部分矿粉缓缓加入到盛有沥青的金属容器里，边加热边用工具进行搅拌，一般用玻璃棒或者勺子，此时用高速剪切乳化机所配备的剪切转子的速度控制在1500rpm；

步骤一(三)、用玻璃棒或勺子搅拌沥青，慢慢向金属容器中加入矿粉，并继续搅拌，矿粉加入金属容器的时间不超过五分钟；

步骤一(四)、持续搅拌三分钟，直至沥青和矿粉完全融合，完成制氧制备。

步骤二、制备试验件：

步骤二(一)、在试验基板上涂抹凡士林，将半圆石料用环氧树脂与石料夹具粘接在一起，然后将石料夹具90°螺孔固定于试验基板上；

步骤二(二)、将膜厚调控机构放置在试验基板上，将厚度小于0.05mm的油性纸窄带放于石料界面中心，用于引入界面裂纹；

步骤二(三)、保持石料平面距离为10mm，将加热的沥青胶浆徐徐加到圆盘之间的槽中，到1/3高度位置停止，通过调节螺栓调节固定卡板与移动卡板之间的距离，使石料间的沥青胶浆膜达到试验膜厚；

步骤二(四)、在室温条件冷却时间不少于1.5小时，然后用热刮刀挂除高出圆盘的沥青胶浆，使沥青胶浆面与圆盘面齐平，沥青胶浆的刮法应自圆盘的中心刮向两端，且表面应刮得平滑；

步骤二(五)、抽出油性纸并检查沥青胶浆薄膜外缘是否出现较大凸出或较大凹入，若出现较大凸出，可将凸出沥青胶浆小心刮除，若出现较大凹入，需清洗石料表面重新制样；

步骤三、开始试验：

步骤三(一)、将试验件固定于试验基板上，并对试验基板及试验件保温不少于一小时，试验温度为10℃、20℃和30℃；

步骤三(二)、将试验基板的固定螺栓卸下，启动外部牵拉设备，并对试验件所受到的载荷与变形进行实时监测，直至试验件发生曲折破坏，记录下试验件破坏时所能承受的极限载荷值与最大变形量，得到集料-沥青胶浆T-S曲线，T表示拉力，S表示位移曲线，T最大值即为此角度下的最大应力强度；

步骤三(三)清洗试验试件，重复试验试件制备步骤，变换石料种类、测试角度和粉胶比分别测得不同集料-沥青胶浆组合在不同受拉方向的最大应力强度；

步骤四：建立集料-沥青胶浆界面评价准则：

步骤四(一)、建立集料-沥青胶浆的界面化模型，定义应力强度因子：

${\mathrm{\σ}}_y+{\mathrm{i\τ}}_{xy}{|}_{\mathrm{\θ}=0}=\frac{K_1+{\mathrm{iK}}_2}{\sqrt{2\mathrm{\π}r}}{\left(\frac{r}{ha}\right)}^{i\mathrm{\ϵ}}---(1-1),$

公式(1-1)中K₁表示断裂力学中裂纹为张开裂纹的应力强度因子，K₂表示断裂力学中裂纹为剪开裂纹的应力强度因子，r表示以裂尖为坐标原点时，采用角坐标时的半径取值，σ_y表示以边界元法求得的接近裂尖处的y向正应力，τ_xy表示以边界元法求得的接近裂尖处的xy面的剪应力，ε表示裂尖处的应变，h取值为0.28或2，a表示试验时给定裂缝长度的一半；

步骤四(二)、通过步骤三得到集料-沥青胶浆界面不同最大应力强度，进而利用边界元法，对各试件进行弹性分析得到集料-沥青胶浆界面裂缝处的受力特性，最终结合数值外插法求得对应于破坏荷载的应力强度因子；

步骤四(三)、建立基于界面力学的破坏准则：

$\frac{K_1^2}{K_{1c}^2}+\frac{K_2^2}{K_{2c}^2}+\frac{{\mathrm{fK}}_1^2}{K_{2c}^2}=1---(1-2),$

$f=\frac{\frac{2\left({\mathrm{\κ}}_1-1\right)-{\mathrm{\ρ}}_1}{{\mathrm{\μ}}_1}{e}^{-2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}+\frac{2\left({\mathrm{\κ}}_2-1\right)-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\μ}}_2}{e}^{2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}+\[\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_2}\]\left(e^{2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}+e^{-2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}\right)-2}{\[\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_2}\]\left(e^{2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}+e^{-2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}\right)+2}---(1-3),$

公式(1-2)、(1-3)、(1-4)、(1-5)中K₁表示断裂力学中裂纹为张开裂纹的应力强度因子，K₂表示断裂力学中裂纹为剪开裂纹的应力强度因子，K_1c表示界面抵抗玻剥离的能力，K_2c表示界面抵抗剪切的能力，μ₁表示沥青胶浆剪切弹性模量，μ₂表示石料剪切弹性模量，v₁表示沥青胶浆泊松比，v₂表示石料泊松比，k₁表示沥青胶浆卡帕参数，平面应变时，k₁＝3-4v₁，平面应力时，k₁＝(3-v₁)/(1+v₁)，k₂表示石料卡帕参数，平面应变时，k₂＝3-4v₂，平面应力时，k₂＝(3-v₂)/(1+v₂)，ε表示裂尖处的应变；

步骤四(四)、通过试验和边界元法得到应力强度因子，将其描点并与公式(1-2)进行对比，进而评价任意角度的界面强度，当公式(1-2)左边小于1时，集料-沥青胶浆界面没有失效，当公式(1-2)左边大于1时，集料-沥青胶浆界面失效。

本发明的有益效果是：①本发明解决了之前直拉和直剪的问题，能够获得集料-沥青胶浆界面体系在拉剪混合模态作用下界面曲折破坏时的极限应力强度。之前只能测得集料-沥青胶浆界面的抗剥离能力和抗剪切能力，两种受力状态之间并没有联系，而本发明通过改变应力施加方向和集料-沥青胶浆界面方向之间的角度来测得不同施加方向的极限应力强度，亦或是拉应力和剪应力不同组合下集料-沥青胶浆界面破坏时的拉伸方向。②基于界面力学理论并借助边界元工具提出一种更全面的集料-沥青胶浆界面破坏准则，得到不同集料、不同沥青胶浆组合的界面强度，此准则可以评价任意拉伸方向的界面破坏强度，因此对于数值模拟来说有很大的应用前景。③沥青混合料多尺度域的研究中界面作为薄弱环节是研究的重点，因此如何评价集料-沥青胶浆界面强度成为关键，实际应用中可根据需要选择不同集料、不同沥青胶浆组合下的界面强度准则。沥青混合料设计很少从微观角度考虑其设计指标，后续可以建立集料-沥青胶浆界面强度与沥青混合料强度之间的联系，对沥青混合料的设计进行强有力的指导。

附图说明

图1是本发明所述装置的结构示意图，图2是集料-沥青胶浆界面模型。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置包括试验基板1、膜厚调控机构、两个第一立板2和两个第二立板3，试验基板1是水平设置的长方形板体，两个第一立板2竖直并排设置在试验基板1一端的上表面上，两个第二立板3竖直并排设置在试验基板1另一端的上表面上，试验件4设置在试验基板1上表面的中部，所述膜厚调控机构设置在两个第一立板2的外侧，且所述膜厚调控机构夹住试验件4。

本实施方式中试验件4为石料夹具、石料(选石灰岩、玄武岩、花岗岩)和沥青胶浆制成的石料-沥青胶浆-石料“三明治”界面圆盘结构，为使试件试验时受力良好，石料外缘与石料夹具通过聚氨酯粘结，然后通过石料夹具与牵拉装置连接并受力(如图2)。石料夹具组成的圆盘结构外径为90mm，内径为50mm，为满足试件沿不同角度受力要求，在石料夹具边缘按15°间隔钻有螺孔，螺孔直径为6mm，螺孔圆心距圆盘外侧直径距离为7mm，试验时将其固定于试验基板。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置的膜厚调控机构包括标尺5、固定卡板6、移动卡板7、滑套8、固定板9、调节板10和调节螺栓11，固定卡板6的上端与标尺5的左端固定连接，移动卡板7的上端与滑套8连接，滑套8套装在标尺5上，固定板8的下端固定在标尺5的左端上，调节板10的下端与滑套8固定连接，调节螺栓11的左端穿过固定板9上螺孔与调节板10连接，试验件4夹装在固定卡板6与移动卡板7之间。

本实施方式技术效果是：如此设置，能够准确制备不同膜厚的沥青胶浆膜，膜厚调控机构由精度为0.01mm的游标卡尺改造而成，本实施方式能够有效的减少人为用力过猛对界面造成的损伤，并且卡尺基板可固定于试验基板1上，目的在于能够使卡尺的测量爪与试验试件的外缘准确相切，进而使得试件制作时，沥青胶浆膜厚受到石料表面均匀力的挤压。

其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、制备试样：

步骤一(一)、根据《公路沥青路面施工技术规范》中规定配置沥青胶浆，沥青胶浆中矿粉与沥青的质量比分别为0.9:1,、1:1、1.1:1；

步骤一(二)、将沥青加入到搅拌用的金属容器中，用垫有石棉网的电炉子对其进行加热，并用控温器控温160℃，待温度升高到160℃左右时，将部分矿粉缓缓加入到盛有沥青的金属容器里，边加热边用工具进行搅拌，一般用玻璃棒或者勺子，此时用高速剪切乳化机所配备的剪切转子的速度控制在1500rpm；

步骤一(三)、用玻璃棒或勺子搅拌沥青，慢慢向金属容器中加入矿粉，并继续搅拌，矿粉加入金属容器的时间不超过五分钟；

步骤一(四)、持续搅拌三分钟，直至沥青和矿粉完全融合，完成制氧制备。

步骤二、制备试验件4：

步骤二(一)、在试验基板1上涂抹凡士林，将半圆石料用环氧树脂与石料夹具粘接在一起，然后将石料夹具90°螺孔固定于试验基板1上；

步骤二(二)、将膜厚调控机构放置在试验基板1上，将厚度小于0.05mm的油性纸窄带放于石料界面中心，用于引入界面裂纹；

步骤二(三)、保持石料平面距离为10mm，将加热的沥青胶浆徐徐加到圆盘之间的槽中，到1/3高度位置停止，通过调节螺栓11调节固定卡板6与移动卡板7之间的距离，使石料间的沥青胶浆膜达到试验膜厚；

步骤二(四)、在室温条件冷却时间不少于1.5小时，然后用热刮刀挂除高出圆盘的沥青胶浆，使沥青胶浆面与圆盘面齐平，沥青胶浆的刮法应自圆盘的中心刮向两端，且表面应刮得平滑；

步骤二(五)、抽出油性纸并检查沥青胶浆薄膜外缘是否出现较大凸出或较大凹入，若出现较大凸出，可将凸出沥青胶浆小心刮除，若出现较大凹入，需清洗石料表面重新制样；

步骤三、开始试验：

步骤三(一)、将试验件4固定于试验基板1上，并对试验基板1及试验件4保温不少于一小时，试验温度为10℃、20℃和30℃；

步骤三(二)、将试验基板1的固定螺栓卸下，启动外部牵拉设备，并对试验件4所受到的载荷与变形进行实时监测，直至试验件4发生曲折破坏，记录下试验件4破坏时所能承受的极限载荷值与最大变形量，得到集料-沥青胶浆T-S曲线，T表示拉力，S表示位移曲线，T最大值即为此角度下的最大应力强度；

步骤三(三)清洗试验试件4，重复试验试件4制备步骤，变换石料种类、测试角度和粉胶比分别测得不同集料-沥青胶浆组合在不同受拉方向的最大应力强度；

步骤四：建立集料-沥青胶浆界面评价准则：

步骤四(一)、建立集料-沥青胶浆的界面化模型，定义应力强度因子：

${\mathrm{\σ}}_y+{\mathrm{i\τ}}_{xy}{|}_{\mathrm{\θ}=0}=\frac{K_1+{\mathrm{iK}}_2}{\sqrt{2\mathrm{\π}r}}{\left(\frac{r}{ha}\right)}^{i\mathrm{\ϵ}}---(1-1),$

公式(1-1)中K₁表示断裂力学中裂纹为张开裂纹的应力强度因子，K₂表示断裂力学中裂纹为剪开裂纹的应力强度因子，r表示以裂尖为坐标原点时，采用角坐标时的半径取值，σ_y表示以边界元法求得的接近裂尖处的y向正应力，τ_xy表示以边界元法求得的接近裂尖处的xy面的剪应力，ε表示裂尖处的应变，h取值为0.28或2，a表示试验时给定裂缝长度的一半；

步骤四(二)、通过步骤三得到集料-沥青胶浆界面不同最大应力强度，进而利用边界元法，对各试件进行弹性分析得到集料-沥青胶浆界面裂缝处的受力特性，最终结合数值外插法求得对应于破坏荷载的应力强度因子；

步骤四(三)、建立基于界面力学的破坏准则：

$\frac{K_1^2}{K_{1c}^2}+\frac{K_2^2}{K_{2c}^2}+\frac{{\mathrm{fK}}_1^2}{K_{2c}^2}=1---(1-2),$

$f=\frac{\frac{2\left({\mathrm{\κ}}_1-1\right)-{\mathrm{\ρ}}_1}{{\mathrm{\μ}}_1}{e}^{-2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}+\frac{2\left({\mathrm{\κ}}_2-1\right)-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\μ}}_2}{e}^{2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}+\[\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_2}\]\left(e^{2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}+e^{-2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}\right)-2}{\[\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_2}\]\left(e^{2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}+e^{-2\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}}\right)+2}---(1-3),$

公式(1-2)、(1-3)、(1-4)、(1-5)中K₁表示断裂力学中裂纹为张开裂纹的应力强度因子，K₂表示断裂力学中裂纹为剪开裂纹的应力强度因子，K_1c表示界面抵抗玻剥离的能力，K_2c表示界面抵抗剪切的能力，μ₁表示沥青胶浆剪切弹性模量，μ₂表示石料剪切弹性模量，v₁表示沥青胶浆泊松比，v₂表示石料泊松比，k₁表示沥青胶浆卡帕参数，平面应变时，k₁＝3-4v₁，平面应力时_，k₁＝(3-v₁)/(1+v₁)，k₂表示石料卡帕参数，平面应变时，k₂＝3-4v₂，平面应力时，k₂＝(3-v₂)/(1+v₂)，ε表示裂尖处的应变；

步骤四(四)、通过试验和边界元法得到应力强度因子，将其描点并与公式(1-2)进行对比，进而评价任意角度的界面强度，当公式(1-2)左边小于1时，集料-沥青胶浆界面没有失效，当公式(1-2)左边大于1时，集料-沥青胶浆界面失效。

本实施方式中数值外插法有两种：

应力法：利用裂尖前沿应力的数值解，公式为

$K_1=\underset{r\→0}{\lim }\sqrt{2\mathrm{\π}r}\[{\mathrm{\σ}}_y\cos Q+{\mathrm{\τ}}_{xy}\sin Q\]---(1-6),$

$K_2=\underset{r\→0}{\lim }\sqrt{2\mathrm{\π}r}\[{\mathrm{\τ}}_{xy}\cos Q-{\mathrm{\σ}}_y\sin Q\]---(1-7),$

Q＝εln(r/(ha))  (1-8)，

公式(1-6)、(1-7)、(1-8)中K₁表示断裂力学中裂纹为张开型裂纹的应力强度因子，K₂表示断裂力学中裂纹为剪开型裂纹的应力强度因子，ε表示以边界元法求得的接近裂尖处的应变值，r表示以裂尖为坐标原点时，采用坐标时的半径取值，τ_xy表示以边界元法求得的接近裂尖处的xy面的剪应力，σ_y表示以边界元法求得的接近裂尖处的y向正应力，h取值为0.28或2，a表示试验时给定裂缝长度的一半。

位移法：利用裂尖附近开口位移的数值解，公式为

$K_1=C\underset{r\→0}{\lim }\sqrt{\frac{2\mathrm{\π}}{r}}\[{\mathrm{\δ}}_y\left(\cos Q+2\mathrm{\ϵ}\sin Q\right)+{\mathrm{\δ}}_x\left(\sin Q-2\mathrm{\ϵ}\cos Q\right)\]---(1-9),$

$K_2=C\underset{r\→0}{\lim }\sqrt{\frac{2\mathrm{\π}}{r}}\[{\mathrm{\δ}}_x\left(\cos Q+2\mathrm{\ϵ}\sin Q\right)-{\mathrm{\δ}}_y\left(\sin Q-2\mathrm{\ϵ}\cos Q\right)\]---(1-10),$

$C=\frac{2\cosh \left(\mathrm{\ϵ}\mathrm{\π}\right)}{\left({\mathrm{\κ}}_1+1\right)/{\mathrm{\μ}}_1+\left({\mathrm{\κ}}_2+1\right)/{\mathrm{\μ}}_2}---(1-11),$

公式(1-9)、(1-10)、(1-11)中k₁表示沥青胶浆卡帕参数，平面应变时，k₁＝3-4v₁，平面应力时，k₁＝(3-v₁)/(1+v₁)，k₂表示石料卡帕参数，平面应变时，k₂＝3-4v₂，平面应力时，k₂＝(3-v₂)/(1+v₂)，v₁表示沥青胶浆泊松比，v₂表示石料泊松比，μ₁表示沥青胶浆剪切弹性模量，μ₂表示石料的剪切弹性模量，δ_x表示以边界元法求得的接近裂尖处的x方向位移，δ_y表示以边界元法求得的接近裂尖处的y方向位移。

Claims (3)

1.测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置，其特征在于：所述测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置包括试验基板(1)、膜厚调控机构、两个第一立板(2)和两个第二立板(3)，试验基板(1)是水平设置的长方形板体，两个第一立板(2)竖直并排设置在试验基板(1)一端的上表面上，两个第二立板(3)竖直并排设置在试验基板(1)另一端的上表面上，试验件(4)设置在试验基板(1)上表面的中部，所述膜厚调控机构设置在两个第一立板(2)的外侧，且所述膜厚调控机构夹住试验件(4)。

2.根据权利要求1所述测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的试验装置，其特征在于：所述膜厚调控机构包括标尺(5)、固定卡板(6)、移动卡板(7)、滑套(8)、固定板(9)、调节板(10)和调节螺栓(11)，固定卡板(6)的上端与标尺(5)的左端固定连接，移动卡板(7)的上端与滑套(8)连接，滑套(8)套装在标尺(5)上，固定板(8)的下端固定在标尺(5)的左端上，调节板(10)的下端与滑套(8)固定连接，调节螺栓(11)的左端穿过固定板(9)上螺孔与调节板(10)连接，试验件4夹装在固定卡板(6)与移动卡板(7)之间。

3.一种利用权利要求1所述试验装置测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的方法，其特征在于：所述测定集料-沥青胶浆界面在拉剪混合模态下曲折破坏强度的方法是通过如下步骤实现的：

步骤一、制备试样：

步骤一(一)、根据《公路沥青路面施工技术规范》中规定配置沥青胶浆，沥青胶浆中矿粉与沥青的质量比分别为0.9:1,、1:1、1.1:1；

步骤一(二)、将沥青加入到搅拌用的金属容器中，用垫有石棉网的电炉子对其进行加热，并用控温器控温160℃，待温度升高到160℃左右时，将部分矿粉缓缓加入到盛有沥青的金属容器里，边加热边用工具进行搅拌，一般用玻璃棒或者勺子，此时用高速剪切乳化机所配备的剪切转子的速度控制在1500rpm；

步骤一(三)、用玻璃棒或勺子搅拌沥青，慢慢向金属容器中加入矿粉，并继续搅拌，矿粉加入金属容器的时间不超过五分钟；

步骤一(四)、持续搅拌三分钟，直至沥青和矿粉完全融合，完成制氧制备。

步骤二、制备试验件(4)：

步骤二(一)、在试验基板(1)上涂抹凡士林，将半圆石料用环氧树脂与石料夹具粘接在一起，然后将石料夹具90°螺孔固定于试验基板(1)上；

步骤二(二)、将膜厚调控机构放置在试验基板(1)上，将厚度小于0.05mm的油性纸窄带放于石料界面中心，用于引入界面裂纹；

步骤二(三)、保持石料平面距离为10mm，将加热的沥青胶浆徐徐加到圆盘之间的槽中，到1/3高度位置停止，通过调节螺栓(11)调节固定卡板(6)与移动卡板(7)之间的距离，使石料间的沥青胶浆膜达到试验膜厚；

步骤二(四)、在室温条件冷却时间不少于1.5小时，然后用热刮刀挂除高出圆盘的沥青胶浆，使沥青胶浆面与圆盘面齐平，沥青胶浆的刮法应自圆盘的中心刮向两端，且表面应刮得平滑；

步骤二(五)、抽出油性纸并检查沥青胶浆薄膜外缘是否出现较大凸出或较大凹入，若出现较大凸出，可将凸出沥青胶浆小心刮除，若出现较大凹入，需清洗石料表面重新制样；

步骤三、开始试验：

步骤三(一)、将试验件(4)固定于试验基板(1)上，并对试验基板(1)及试验件(4)保温不少于一小时，试验温度为10℃、20℃和30℃；

步骤三(二)、将试验基板(1)的固定螺栓卸下，启动外部牵拉设备，并对试验件(4)所受到的载荷与变形进行实时监测，直至试验件(4)发生曲折破坏，记录下试验件(4)破坏时所能承受的极限载荷值与最大变形量，得到集料-沥青胶浆T-S曲线，T表示拉力，S表示位移曲线，T最大值即为此角度下的最大应力强度；

步骤三(三)清洗试验试件(4)，重复试验试件(4)制备步骤，变换石料种类、测试角度和粉胶比分别测得不同集料-沥青胶浆组合在不同受拉方向的最大应力强度；

步骤四：建立集料-沥青胶浆界面评价准则：

步骤四(一)、建立集料-沥青胶浆的界面化模型，定义应力强度因子：

${\mathrm{\σ}}_y+i{\mathrm{\τ}}_{\mathrm{xy}}{|}_{\mathrm{\θ}=0}=\frac{K_1+i{K}_2}{\sqrt{2\mathrm{\πr}}}{\left(\frac{r}{\mathrm{ha}}\right)}^{\mathrm{i\ϵ}}---(1-1),$

公式(1-1)中K₁表示断裂力学中裂纹为张开裂纹的应力强度因子，K₂表示断裂力学中裂纹为剪开裂纹的应力强度因子，r表示以裂尖为坐标原点时，采用角坐标时的半径取值，σ_y表示以边界元法求得的接近裂尖处的y向正应力，τ_xy表示以边界元法求得的接近裂尖处的xy面的剪应力，ε表示裂尖处的应变，h取值为0.28或2，a表示试验时给定裂缝长度的一半；

步骤四(二)、通过步骤三得到集料-沥青胶浆界面不同最大应力强度，进而利用边界元法，对各试件进行弹性分析得到集料-沥青胶浆界面裂缝处的受力特性，最终结合数值外插法求得对应于破坏荷载的应力强度因子；

步骤四(三)、建立基于界面力学的破坏准则：

$\frac{K_1^2}{K_{1c}^2}+\frac{K_2^2}{K_{2c}^2}+\frac{f{K}_1^2}{K_{2c}^2}=1---(1-2),$

$f=\frac{\frac{2({\mathrm{\κ}}_1-1)-{\mathrm{\ρ}}_1}{{\mathrm{\μ}}_1}{e}^{-2\mathrm{\ϵ\π}}+\frac{2({\mathrm{\κ}}_2-1)-{\mathrm{\ρ}}_2}{{\mathrm{\μ}}_2}{e}^{2\mathrm{\ϵ\π}}+[\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_2}](e^{2\mathrm{\ϵ\π}}+e^{-2\mathrm{\ϵ\π}})-2}{[\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_1}+\frac{1}{{\mathrm{\μ}}_2}](e^{2\mathrm{\ϵ\π}}+e^{-2\mathrm{\ϵ\π}})+2}---(1-3),$

公式(1-2)、(1-3)、(1-4)、(1-5)中K₁表示断裂力学中裂纹为张开裂纹的应力强度因子，K₂表示断裂力学中裂纹为剪开裂纹的应力强度因子，K_1c表示界面抵抗玻剥离的能力，K_2c表示界面抵抗剪切的能力，μ₁表示沥青胶浆剪切弹性模量，μ₂表示石料剪切弹性模量，v₁表示沥青胶浆泊松比，v₂表示石料泊松比，k₁表示沥青胶浆卡帕参数，平面应变时，k₁＝3-4v₁，平面应力时，k₁＝(3-v₁)/(1+v₁)，k₂表示石料卡帕参数，平面应变时，k₂＝3-4v₂，平面应力时，k₂＝(3-v₂)/(1+v₂)，ε表示裂尖处的应变；

步骤四(四)、通过试验和边界元法得到应力强度因子，将其描点并与公式(1-2)进行对比，进而评价任意角度的界面强度，当公式(1-2)左边小于1时，集料-沥青胶浆界面没有失效，当公式(1-2)左边大于1时，集料-沥青胶浆界面失效。