CN105203414A - 一种沥青混合料动态模量试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种沥青混合料动态模量的室内试验方法，该方法包含以下步骤：步骤1：使用车辙成型仪制作车辙板，从车辙板中切割出固定尺寸的梯形试件；步骤2：将梯形试件下底固定在底座上，上底固定在护冠上，一起放置在试验温度下保温至少4小时；步骤3：取一组(两根)固定好的试件安装到加载设备上，底座固定，护冠与水平加载杆相连，加载杆对试件顶部施加不同频率和应变水平的连续正弦水平荷载；步骤4：加载过程中，采集相应的应力、应变参数，计算动态模量。本发明使用梯形试件，在端部施加单点荷载，试件内部产生弯-拉-剪综合应力，能有效模拟路面结构的现实受力情况，原理先进，操作简单，便于推广。

Description

一种沥青混合料动态模量试验方法

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，涉及一种对沥青混合料进行动态模量室内试验的新方法。

背景技术

沥青混合料具有典型的粘弹性，其力学性能受温度、频率、荷载水平等的影响。常用的静态模量已不足以描述其力学行为，使用动态模量能够比较好的描述其动力学特性。尽管目前很多的道路按照现行的规范和要求进行设计和施工，仍然容易产生早期破坏，达不到长寿命的使用要求，说明了现有设计体系的不足。因此有必要对沥青混合料的动态模量进行全面的研究。

现有常用的沥青混合料动态模量室内试验方法包括单轴压缩、间接拉伸、四点弯曲等。单轴压缩方法试件尺寸比较大，不能从路面结构中直接选取，难以直接指导实体工程，而且受力模式简单，与实际路面的受力情况存在不符；间接拉伸尽管测量的内容丰富，压条边缘应力集中容易产生局部破坏，且不能在高温下进行试验，操作复杂，实验能力有限；四点弯曲方法测的试件变形值比较稳定，但是试验周期长，受力单一，费用较高。因此，有必要开发一种新的动态模量试验方法，能够更好地模拟实际路面结构受力状态，并且快捷地对沥青混合料动态模量进行测试。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术方法的不足，提供一种沥青混合料动态模量试验的新方法。该方法包含以下步骤：

步骤1：使用车辙成型仪制作车辙板，从车辙板中切割出固定尺寸的梯形试件；

步骤2：将梯形试件下底固定在底座上，上底固定在护冠上，一起放置在试验温度下保温至少4小时；

步骤3：取一组(两根)固定好的试件安装到加载设备上，底座固定，护冠与水平加载杆相连，加载杆对试件顶部施加不同频率和应变水平的连续正弦水平荷载；

步骤4：加载过程中，采集相应的应力、应变参数，计算动态模量。

所述步骤1的沥青混合料试件为梯形形状，试件的尺寸根据混合料级配进行选择，要求试件最小边应不小于最大公称粒径的1.5倍；通过改变梯形试件斜边的倾角，可以控制试件发生强度破坏或者疲劳破坏时的裂缝位置。

所述步骤2的沥青混合料试件首先固定在护冠和底座上，通过使用护冠和底座有利于快速牢固地将试件固定在设备上。

所述步骤3中水平加载杆中部通过传动装置与加载装置相连，加载装置可以提供不同频率和不同应变水平的加载；两根试件基于水平加载杆对称设置，加载杆两端与护冠相连，两根试件同时进行试验，加快了试验进度。

所述步骤4中采用了力和位移传感器，对加载过程中两根试件的应力、应变分别进行采集。

本发明作为一套完整的动态模量试验方法，可以进行不同温度、不同频率和不同应变水平下的动态模量试验。

有益效果：本发明的沥青混合料动态模量试验方法，试件一端固定，一端受到水平荷载作用，试件内部处于弯-拉-剪综合应力状态，能很好地模拟路面结构的现实受力状况；同时创造性的设计了梯形试件，有效的解决了试件破坏时断裂面的位置问题。原理先进，操作简单，便于推广。

附图说明

图1为沥青混合料动态模量试验装置；

图2为梯形试件。

图中各元件的附图标记说明如下：

1-水平加载杆；2-护冠；3-梯形试件；4-底座；5-试件上底；6-试件斜边；7-试件厚度；8-试件下底。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施案例。

本发明提供的沥青混合料动态模量试验方法，包含以下步骤：

步骤1：使用车辙成型仪制作车辙板，从车辙板中切割出固定尺寸的梯形试件；

步骤2：将一组(两根)梯形试件下底固定在底座上，上底固定在护冠上，一起放置在试验温度下保温至少4小时；

步骤3：将固定好的试件、底座和护冠一起安装到加载设备上，底座固定，水平加载杆与护冠相连，对试件顶部施加不同频率和应变水平的连续正弦水平荷载；

步骤4：采用了力和位移传感器，对加载过程中两根试件的应力、应变分别进行采集。

1.试件的准备

按照所选用的沥青混合料级配和油石比，在室内使用车辙成型仪成型车辙板。根据级配粒径的大小，确定试件尺寸，要求试件最小边应不小于最大公称粒径的1.5倍，对车辙板进行切割，得到所需尺寸的试件。要求尺寸感度为0.1mm，质量感度为0.1g；每一试件的密度与同一批次所有试件的平均密度偏差不超过10%，否则作废。切好的试件水平放置，温度不超过30℃。本案例选用的试件尺寸为：上底25mm，下底60mm，高250mm，厚25mm，斜边倾角为86°。

试件在试验过程中可能发生强度破坏或者疲劳破坏，如果使用矩形试件，试件的最大弯拉应力出现在试件底部，试件将从底部发生破坏，从而难以判断到底是试件底部固定不稳还是试件本身发生破坏所造成的。试件选用梯形，可以避免这个问题，通过改变梯形的斜边倾角可以控制试件内部最大弯拉应力的位置，即发生强度破坏或者疲劳破坏的位置。本案例中梯形试件的斜边倾角约为86°。通过力学计算可以确定，试件发生强度破坏或者疲劳破坏时，试件断裂位置约为试件高度20%处。

2.试件的保温

取一组(两根)梯形试件，下底固定在底座上，上底固定在护冠上，一起放置在试验温度下保温至少4小时。

3.动态模量试验

将保温好的试件取出，底座固定在设备上，护冠固定在水平加载杆上，在规定温度下对试件顶部施加连续正弦水平荷载，记录相应时间内的应力和应变值。试验过程中可以根据需要进行不同频率和不同应变水平的动态模量试验。

4.动态模量计算

设施加的正弦应力幅值为σ₀，产生的正弦应变幅值为ε₀，动态模量计算公式为：

|E*|=σ₀ /ε₀。

本发明公开的一种沥青混合料动态模量试验方法，试件一端固定，一端受到水平荷载作用，试件内部处于弯-拉-剪综合应力状态，更加符合路面结构的现实受力状况，原理先进，操作简单，便于推广。

本文应用了具体个例对本发明的原理和操作流程进行了阐述和说明，以上案例只是用于帮助阐明本发明的核心思想和方法，本发明应用范围包含但不仅仅局限于此个案。在不脱离本原理的前提下的对本发明的改进和修饰，也落入本发明权利要求的范围内。

Claims (5)

1.一种沥青混合料动态模量室内试验方法，其特征在于，该方法包含了以下步骤：

步骤1：使用车辙成型仪制作车辙板，从车辙板中切割出固定尺寸的梯形试件；

步骤2：将梯形试件下底固定在底座上，上底固定在护冠上，一起放置在试验温度下保温至少4小时；

步骤3：取一组(两根)固定好的试件安装到加载设备上，底座固定，护冠与水平加载杆相连，加载杆对试件顶部施加不同频率和应变水平的连续正弦水平荷载；

步骤4：加载过程中，采集相应的应力、应变参数，计算动态模量。

2.权利要求1所述的一种沥青混合料动态模量试验方法，其特征在于，所述步骤1的沥青混合料试件为梯形形状，试件的尺寸根据混合料级配进行选择，要求试件最小边应不小于最大公称粒径的1.5倍；梯形试件斜边的倾角决定了试件发生强度破坏或者疲劳破坏时的裂缝位置。

3.权利要求1所述的一种沥青混合料动态模量试验方法，其特征在于，所述步骤2的沥青混合料试件首先固定在护冠和底座上，通过使用护冠和底座有利于快速牢固地将试件固定在设备上。

4.权利要求1所述的一种沥青混合料动态模量试验方法，其特征在于，所述步骤3中水平加载杆中部通过传动装置与加载装置相连，加载装置可以提供不同频率和不同应变水平的加载；两根试件基于水平加载杆对称设置，加载杆两端与护冠相连，两根试件同时进行试验，加快了试验进度。

5.权利要求1所述的一种沥青混合料动态模量试验方法，其特征在于，步骤4中采用了力和位移传感器，对加载过程中两根试件的应力、应变分别进行采集。