CN105674906A - 一种道路材料全龄期收缩变形测试装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种道路材料全龄期收缩变形测试装置及使用方法，相比其他道路材料收缩变形试验方法，该实验装置将带数显的激光位移传感器固定在水平导轨的水平滑块上，水平导轨的两端通过角铁固定装置固定在竖向导轨的竖向滑块上，通过移动竖向滑块使带数显的激光位移传感器发出的激光束打在激光靶的靶心，调节导轨钳制器固定竖向滑块，通过移动水平滑块可实现对多个试件全龄期的收缩变形进行测量。与现有的测试技术相比，本发明装置操作方便，测试精度高，能够实现道路材料自成型之后全龄期收缩变形的测量，实用性强。

Description

一种道路材料全龄期收缩变形测试装置及使用方法

技术领域

本发明属于道路工程材料性能测试领域，涉及一种道路材料全龄期收缩变形测试装置及使用方法。

背景技术

大量工程实践表明，很多路面的破坏都是源于路面裂缝的产生，路面裂缝产生后，在车辆荷载及环境因素共同作用下，路面裂缝部位进一步发展为龟裂、破碎等病害，这些病害不仅降低了路面的平整度、影响行车舒适性及路面美观，而且减弱了路面的防水能力。例如，由于半刚性基层材料抗裂性能不足所引起的沥青路面反射裂缝、水泥混凝土早龄期的干缩裂缝。由于半刚性基层材料对温湿度变化敏感性大，致使基层在铺筑建设期间易产生收缩裂缝。施工期间，由于温湿度的过量变化，水泥稳定碎石基层将会产生间隔为6~10m的横向收缩裂缝；运营期间，在车辆荷载作用下，基层裂缝处所对应的面层底部将产生应力集中，引起相应的沥青面层开裂，形成反射裂缝。而对于水泥混凝土路面，在混凝土浇筑之后，表面水分散失快、收缩变形大，而内部湿度变化小，收缩也小，因而表面的收缩变形将受到内部混凝土或地基、垫层的约束，产生干缩裂缝，特别是在高温季节施工的混凝土路面，干缩裂缝破坏对路面的影响不容忽视。

对于道路材料的收缩性能试验，当前，国内外研究人员常用的试验方法主要有卧式或立式千分表法、电阻应变片法两种。由于刚成型后的半刚性基层材料或水泥混凝土材料早龄期试件的强度弱、含水量大、表面空隙多，卧式或立式千分表法和电阻应变片法这两种测试方法均是测量试件脱模、养护一定龄期后试件的收缩变形，而对于试件成型之初到养护结束，这段时间内的干缩变形的大小至今仍不清楚，其对收缩开裂的影响如何也无从评价。同时，由于早龄期的半刚性基层或水泥混凝土材料强度低，对应力、应变的变化较为敏感，早期收缩容易诱发裂纹的产生。然而，目前对于道路材料早龄期收缩变形测试的研究甚少，相关测试装置鲜有报道。

因此亟需设计一种道路材料全龄期收缩变形测试装置以便对道路材料全龄期内的抗裂性能进行评价。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中存在的缺陷而提供一种测试道路材料全龄期收缩变形的装置及使用方法，主要是使用带数显的激光位移传感器同时对多个试件进行全龄期的收缩变形的非接触测量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种道路材料全龄期收缩变形测试装置，包括底座1、支架2、竖向导轨3、第一螺钉4、竖向滑块5、导轨钳制器6、角铁固定装置7、第二螺钉8、第三螺钉9、水平导轨10、水平滑块11、固定板12、第四螺钉13、第五螺钉14、带数显的激光位移传感器15、激光靶单元和模具单元，所述两个支架2焊接于底座1两端中部，所述两个竖向导轨3分别通过螺钉4固定于两个支架2内侧，所述两个竖向滑块5分别位于两个竖向导轨3上，且可沿竖向导轨3上下滑动，所述导轨钳制器6可将竖向滑块5定位于竖向导轨3上；所述两个角铁固定装置7分别通过第二螺钉8固定于两个竖向滑块5上，所述水平导轨10两端分别通过第三螺钉9固定于两个角铁固定装置7上，所述水平滑块11位于水平导轨10之上，且可沿水平导轨10左右滑动，所述固定板12通过第四螺钉13固定于水平滑块11之上，所述带数显的激光位移传感器15通过第五螺钉14固定于固定板12上；所述激光靶单元包括激光靶16，所述两个激光靶16位于试件21顶部的两端，测试时，带数显的激光位移传感器15发射的激光束(29)照射到激光靶16上；所述模具单元包括侧板18、端板19、螺栓20、螺母22、销钉23、侧板预留孔24、垫块25和垫块预留孔26，所述两个侧板18和两个端板19通过螺栓20和螺母22连接组成一个长方形槽，所述长方形槽内用于放置试件21，所述销钉23在半刚性基层材料试件静压成型后，穿插于侧板预留孔24和垫块预留孔26内，将垫块25固定在长方形槽内；所述若干组模具单元沿挡板（28）纵向放置于底座1上。

本发明中，所述长方形槽内侧和垫块25的表面均粘贴有聚四氟乙烯薄板27。

本发明提出的道路材料全龄期收缩变形测试装置的使用方法，具体步骤如下：

（A）制备半刚性基层材料试件使用的模具单元：先在侧板18和端板19所组成的长方形槽的内侧和垫块25的表面粘贴一层聚四氟乙烯薄板27，接着按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程的要求，通过静压成型道路半刚性基层材料试件，然后将销钉23穿插在侧板预留孔24和垫块预留孔26内，将垫块25固定在长方形槽内；

（B）制备水泥混凝土试件使用的模具单元：将销钉23穿插在侧板预留孔24和垫块预留孔26内，将垫块25固定在长方形槽的底部，然后在模具单元内部内衬一层塑料薄膜，按照相关规范要求进行水泥混凝土试件成型；

（C）将成型后的试件21连同步骤（Ａ）或步骤（Ｂ）的模具单元安放于底座1之上，然后根据带数显的激光位移传感器15的测量范围将两个激光靶16置于试件21顶部的两端，同时记录两个激光靶16之间的距离；

（D）根据激光靶16的激光靶靶心17位置，上下移动竖向滑块5，使数显的激光位移传感器15发射的激光束29刚好打在激光靶靶心17处，通过导轨钳制器6将竖向滑块5固定；

（E）移动水平滑块（11），根据需要测试不同时刻、不同试件21上两个激光靶16的位移变化量并计算不同时刻的收缩应变。

相对于现有技术，本发明具有以下优点及效果：

（1）本发明能够实现道路工程材料（半刚性基层材料、水泥混凝土材料）自试件成型之后全龄期收缩变形的测量，得到道路工程材料全龄期的收缩变形曲线，从而实现对不同道路材料基于全龄期的抗裂性能评价。（2）本发明采用带数显的激光位移传感器可实现半刚性基层材料收缩变形的非接触测量。（3）本发明测试过程中，将带数显的激光位移传感器固定在线形导轨的滑块上一起随滑块沿导轨运动，可实现对多个试件的收缩变形进行测量，同时线形导轨可保证高精度的直线运动。（4）测试过程中，在不同时刻，对于同一试件，由于激光束均打在激光靶的靶心处，可保证测试结果的精度。

附图说明

图1为本发明测试过程结构示意图；

图2为本发明测试过程的俯视图；

图3为本发明测试前的结构示意图；

图4为本发明半刚性基层材料模具单元的结构示意图；

图5为本发明半刚性基层材料试件静压成型后的结构示意图；

图6为本发明半刚性基层材料试件静压成型后A—A截面示意图；

图中标号：1底座、2支架、3竖向导轨、4第一螺钉、5竖向滑块、6导轨钳制器、7角铁固定装置、8第二螺钉、9第三螺钉、10水平导轨、11水平滑块、12固定板、13第四螺钉、14第五螺钉、15带数显的激光位移传感器、16激光靶、17激光靶靶心、18侧板、19端板、20螺栓、21试件、22螺母、23销钉、24侧板预留孔、25垫块、26垫块预留孔、27聚四氟乙烯薄板、28挡板、29激光束。

具体实施方式

下面结合附图和实施例进一步对本发明进行详细说明。

实施例1：如图1－图6所示，本发明所采用的一种道路材料全龄期收缩变形测试装置由该装置包括：底座1、支架2、竖向导轨3、第一螺钉4、竖向滑块5、导轨钳制器6、角铁固定装置7、第二螺钉8、第三螺钉9、水平导轨10、水平滑块11、固定板12、第四螺钉13、第五螺钉14、带数显的激光位移传感器15、激光靶单元、模具单元、聚四氟乙烯薄板27、挡板28组成。其中：支架2焊接于底座1两端的中部，竖向导轨3通过螺钉4固定于支架2的内侧，竖向滑块5沿竖向导轨3可以上下滑动，导轨钳制器6可以将竖向滑块5固定于竖向导轨3上，水平导轨10与竖向滑块5通过角铁固定装置7固定在一起，水平滑块11位于水平导轨10之上，带数显的激光位移传感器15通过固定板12固定于水平滑块11上。模具单元包括侧板18、端板19、螺栓20、螺母22、销钉23、侧板预留孔24、垫块25、垫块预留孔26，两块侧板18及端板19螺栓20和螺母22连接组成一个长方形槽。激光靶单元包括激光靶16和激光靶靶心17，所述的激光靶16位于试件21顶部的两端。

本发明的具体步骤如下：

A，对于半刚性基层材料试件的成型：先在侧板18、端板19所组成的长方形槽的内侧和垫块25的表面粘贴一层聚四氟乙烯薄板2７，减小成型后试件收缩变形过程中与模具间的摩擦，然后按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程的要求，通过静压成型道路半刚性基层材料试件，接着将销钉23穿插于侧板预留孔24和垫块预留孔26内，将垫块25固定在长方形槽内，防止试模移动过程中垫块的滑落。

B，对于水泥混凝土试件的成型：先将销钉23穿插在侧板预留孔24和垫块预留孔26内，将垫块25固定在长方形槽的底部，然后在模具单元内部内衬一层塑料薄膜，以减小成型后试件干缩变形过程中与模具间的摩擦，最后按照相关规范要求进行水泥混凝土试件成型。

C，将成型后的若干试件21连同模具单元沿挡板纵向安放于测试装置的底座1之上，然后根据带数显的激光位移传感器15的测量范围将激光靶16置于试件21表面的两端，同时记录两激光靶16之间的距离。

D，根据激光靶16的激光靶靶心17位置上下移动竖向滑块5使数显的激光位移传感器15的激光束29刚好打在激光靶靶心17处，通过导轨钳制器6将竖向滑块5固定。

E，通过移动水平滑块11，根据需要测试不同时刻、不同试件21上激光靶16的位移变化量并计算不同时刻的收缩应变。

Claims (3)

1.一种道路材料全龄期收缩变形测试装置，其特征在于，包括底座（1）、支架（2）、竖向导轨（3）、第一螺钉（4）、竖向滑块（5）、导轨钳制器（6）、角铁固定装置（7）、第二螺钉（8）、第三螺钉（9）、水平导轨（10）、水平滑块（11）、固定板（12）、第四螺钉（13）、第五螺钉（14）、带数显的激光位移传感器（15）、挡板（28）、激光靶单元和模具单元，所述两个支架（2）焊接于底座（1）两端中部，所述两个竖向导轨（3）分别通过螺钉（4）固定于两个支架（2）内侧，所述两个竖向滑块（5）分别位于两个竖向导轨（3）上，且可沿竖向导轨（3）上下滑动，所述导轨钳制器（6）可将竖向滑块（5）定位于竖向导轨（3）上；所述两个角铁固定装置（7）分别通过第二螺钉（8）固定于两个竖向滑块（5）上，所述水平导轨（10）两端分别通过第三螺钉（9）固定于两个角铁固定装置（7）上，所述水平滑块（11）位于水平导轨（10）之上，且可沿水平导轨（10）左右滑动，所述固定板（12）通过第四螺钉（13）固定于水平滑块（11）之上，所述带数显的激光位移传感器（15）通过第五螺钉（14）固定于固定板（12）上；所述激光靶单元包括激光靶（16），所述两个激光靶（16）位于试件（21）顶部的两端，测试时，带数显的激光位移传感器（15）发射的激光束(29)照射到激光靶（16）上；所述模具单元包括侧板（18）、端板（19）、螺栓（20）、螺母（22）、销钉（23）、侧板预留孔（24）、垫块（25）和垫块预留孔（26），所述两个侧板（18）和两个端板（19）通过螺栓（20）和螺母（22）连接组成一个长方形槽，所述长方形槽内用于成型试件（21），所述销钉（23）在半刚性基层材料试件静压成型后，穿插于侧板预留孔（24）和垫块预留孔（26）内，将垫块（25）固定在长方形槽内；所述若干组模具单元沿挡板（28）纵向放置于底座（1）上。

2.根据权利要求１所述的装置，其特征在于所述长方形槽内侧和垫块（25）的表面均粘贴有聚四氟乙烯薄板（27）。

3.一种如权利要求1所述的道路材料全龄期收缩变形测试装置的使用方法，其特征在于，具体步骤如下：

（A）制备半刚性基层材料试件使用的模具单元：先在侧板（18）和端板（19）所组成的长方形槽的内侧和垫块（25）的表面粘贴一层聚四氟乙烯薄板（27），接着按照公路工程无机结合料稳定材料试验规程的要求，通过静压成型道路半刚性基层材料试件，然后将销钉（23）穿插在侧板预留孔（24）和垫块预留孔（26）内，将垫块（25）固定在长方形槽内；

（B）制备水泥混凝土试件使用的模具单元：先将销钉（23）穿插在侧板预留孔（24）和垫块预留孔（26）内，将垫块（25）固定在长方形槽底部，然后在模具单元内部内衬一层塑料薄膜，接着按照相关规范要求进行水泥混凝土试件成型；

（C）将成型后的若干试件（21）连同步骤（Ａ）或步骤（Ｂ）的模具单元沿挡板（28）安放于底座（1）之上，然后根据带数显的激光位移传感器（15）的测量范围将两个激光靶（16）置于试件（21）顶部的两端，同时记录两个激光靶（16）之间的距离；

（D）根据激光靶（16）的激光靶靶心（17）位置，上下移动竖向滑块（5），使数显的激光位移传感器（15）发射的激光束（29）刚好打在激光靶靶心（17）处，通过导轨钳制器（6）将竖向滑块（5）固定；

（E）移动水平滑块（11），根据需要测试不同时刻、不同试件（21）上两个激光靶（16）的位移变化量并计算不同时刻的收缩应变。