CN109490102A - 一种沥青混合料双层剪切试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种沥青混合料双层剪切试验装置，包括用于夹紧沥青混合料试件进行剪切试验的双层剪切夹具；双层剪切夹具包括可移动的中间面板和分别设置于中间面板相对两侧的两侧面板，中间面板分别与两侧面板之间形成用于放置沥青混合料试件的两空腔，双层剪切夹具还包括固定于力学试验机上的底面板和用于引导中间面板运动的两引导机构；双剪切夹具通过对两个对称试件施加剪切力，从而抵消剪切时所产生的横向作用力，提高沥青混合料的剪切试验精度，解决了传统直剪装置剪切因产生的横向作用力造成沥青混合料的剪切试验精度较低的缺陷。
Description
技术领域
本发明涉及沥青混合料测试技术领域，尤其涉及一种沥青混合料双层剪切试验装置。
背景技术
随着交通量增大，轴载加重，高速公路上沥青路面车辙现象越来越普遍。沥青路面的车辙形成是由于沥青混合料挤压密实和剪切变形共同作用的结果。对于压实度不足的路面，初期压密作用较明显；而对于压实度良好或开放交通一段时间后的沥青路面，随着轴载次数的增加，车辙下方的沥青混合料产生等体积剪切流动变形，但由于受到侧向挤压，导致混合料在轴载边缘隆起，形成车辙。
剪切性能是沥青混合料的重要力学指标，与沥青混合料的高温稳定性关系密切。当采用传统的直接剪切装置，由于试件具有一定厚度，剪力作用下将产生一个使试件旋转的力矩，导致剪切平面偏移，影响实验测试结果，同时横向力作用于剪切装置压头，长期疲劳作用下导致压头永久偏离原作用方向，造成沥青混合料高温稳定性的检测有效性较低，使得最终由沥青混合料铺设的沥青路面在高温季节里抵御车辙的实际能力偏离设计值，降低了沥青路面的使用寿命。
设计一种有效快捷且经济实用的沥青混合料剪切试验装置是当前需要解决的问题之一。
发明内容
基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了一种沥青混合料双层剪切试验装置，提高沥青混合料的剪切试验精度。
本发明提出的一种沥青混合料双层剪切试验装置，用于夹紧沥青混合料试件进行剪切试验的双层剪切夹具；双层剪切夹具包括可移动的中间面板和分别设置于中间面板相对两侧的两侧面板，中间面板分别与两侧面板之间形成用于放置沥青混合料试件的两空腔。
进一步地，中间面板在与两侧面板相对面上开设有两圆形凹槽，两圆形凹槽同轴线设置，两侧面板上开设有与圆形凹槽相对应的另一圆形凹槽。
进一步地，中间面板上开设有第一安装孔，两侧面板上开设有与第一安装孔相对的第二安装孔，引导棒穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔。
进一步地，双层剪切夹具还包括固定于力学试验机上的底面板和用于引导，底面板上部另一相对两侧设置可调节的两侧面板，两侧面板与中间面板平行设置。
进一步地，所述两引导机构分别与后面板、前面板通过至少一个螺栓固接，后面板通过至少一个螺栓固定于底面板上，所述前面板通过至少一个螺栓固定于底面板上。
进一步地，中间面板远离底面板的一侧与力学试验机的压头连接，中间面板与压头之间设置有用于检测压头对中间面板施加压力的力学传感器，后面板和前面板远离底面板的一侧分别设置有两位移传感器支架，两位移传感器支架上设置有用于检测中间面板运动位移的两位移传感器。
进一步地，两侧面板包括左侧面板和与左侧面板相对的右侧面板，左侧面板相对两侧设置有左侧立柱，左侧立柱与左侧面板通过至少一个螺栓固接，右侧面板相对两侧设置有右侧立柱，右侧立柱与右侧面板通过至少一个螺栓固接。
进一步地，后面板和前面板的相对位置分别开设有至少一个圆孔，左侧立柱通过螺栓穿过圆孔分别与后面板、前面板连接，右侧立柱通过螺栓穿过圆孔分别与后面板、前面板连接。
进一步地，沥青混合料试件为圆饼状沥青混合料试件，所述空腔相对于中间面板对称，沥青混合料试件放置于所述空腔中，并分别与中间面板、两侧面板同中心轴设置，沥青混合料试件分别与中间面板、两侧面板通过环氧树脂胶结剂胶接。
本发明提供的一种沥青混合料双层剪切试验装置的优点在于：本发明结构中提供的一种沥青混合料双层剪切试验装置，双剪切夹具通过对两个对称试件施加剪切力，从而抵消传统直剪装置剪切是所产生的横向作用力，提高沥青混合料的剪切试验精度；力学传感器、距离传感器的设置，不仅达到实时监测压头对沥青混合料试件所施加的剪切力，而且可以根据控制系统中设定的压力参数对压头进行实时调整，实现沥青混合料的剪切性能测试；两侧板通过侧立柱调节，使得粘接沥青混合料试件后的两侧面板与中间面板平行；位移传感器支架能调整位移传感器的放置位置，以提高位移传感器对中间面板位移的检测精度。
附图说明
图1为本发明的一种沥青混合料用剪切试验装置的装配结构示意图；
图2为本发明的一种沥青混合料用剪切试验装置的分解结构示意图；
图3为本发明的一种沥青混合料双层剪切试验装置的沥青混合料试件加载前示意图；
图4为本发明的一种沥青混合料双层剪切试验装置的沥青混合料试件加载后示意图；
图5为本发明的一种沥青混合料双层剪切试验装置的沥青混合料试件安装结构示意图；
其中，1、位移传感器支架，2、左侧面板，3、中间面板，4、沥青混合料试件，6、后面板，7、右侧立柱，8、螺栓，9、底面板，10、右侧面板，11、引导机构，12、左侧立柱，13、引导棒，14、前面板。
具体实施方式
下面，通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
参照图1至4，本发明提出的一种沥青混合料双层剪切试验装置，用于夹紧沥青混合料试件4进行剪切试验的双层剪切夹具；双层剪切夹具包括可移动的中间面板3和分别设置于中间面板3相对两侧的两侧面板，中间面板3分别与两侧面板之间形成用于放置沥青混合料试件4的两空腔。
中间面板3通过力学试验机驱动移动，通过对两个对称的沥青混合料试件4施加剪切力，从而抵消传统直剪实验过程中是所被动产生的法向力，提高沥青混合料的剪切试验精度。
双层剪切夹具还包括固定于力学试验机上的底面板9和用于引导中间面板3运动的两引导机构11，底面板9上部一相对两侧固定设置后面板6和前面板14，底面板9上部另一相对两侧设置可调节的两侧面板，两侧面板与中间面板3平行设置。所述两引导机构11分别与后面板6、前面板14通过至少一个螺栓固接，中间面板3沿长度方向的两侧设置于所述两引导机构11开设的导轨中，后面板6通过至少一个螺栓固定于底面板9上；所述前面板14通过至少一个螺栓固定于底面板9上，中间面板3的长度方向分别与底面板9、后面板6垂直设置。
固定于底面板9和后面板6上的两引导机构11与中间面板3高度方向平行，中间面板3在竖直方向上的两侧放置于两引导机构11开设的导轨中，中间面板3与导轨竖直方向平行的设置，提高了中间面板3在力学试验机加载下移动的垂直度，而且中间面板3在运动过程中避免了因导轨不平行造成相应的运动阻碍，从而影响沥青混合料试件4的剪切试验的性能测试。
中间面板3与力学试验机的压头相连，力学试验机的压头驱动中间面板3可以上下移动，通过对中间面板施加力或位移，同时对粘接在中间面板两侧的沥青混合料试件施加剪切作用。
中间面板3远离底面板9的一侧与力学试验机的压头连接，中间面板3与压头之间设置有用于检测压头对中间面板3施加压力的力学传感器，后面板6和前面板14远离底面板9的一侧分别设置有两位移传感器支架1，两位移传感器支架1上设置有用于检测中间面板3运动位移的两位移传感器。
为保证两沥青混合料试件4和左侧面板2、右侧面板10在粘接和安装过程中保持位置对称，中间面板3在与两侧面板相对面上开设有两圆形凹槽，两圆形凹槽同轴线设置，两侧面板上开设有与圆形凹槽相对应的另一圆形凹槽， 沥青混合料试件4对称设置于圆形凹槽中，不仅便于两沥青混合料试件4的同轴安装，而且在两侧面板和中间面板3的夹持下，沥青混合料试件4在力学试验机的加载下时，抵消了加载的横向作用力，避免了传统传统直接剪切造成的试件产生旋转的力矩所导致的剪切平面偏移的现象，提高了剪切试验的精度。
力学传感器实时监测压头对中间面板3的施加压力，并将监测数据输送到力学试验机的控制系统中进行分析处理，控制系统输出压力控制信号到压头上，进而不仅达到实时监测压头对沥青混合料试件4所施加的剪切力，而且可以根据控制系统中设定的压力参数对压头进行实时调整。
两位移传感器支架1分别设置于后面板6和前面板14上端，位移传感器支架1能调整位移传感器的放置位置，以提高位移传感器对中间面板3位移的检测精度，同时两位移传感器实时检测中间面板3的实时运动位移，进而确定沥青混合料试件4在一定剪切力下的位移参数，进而得出沥青混合料试件4在一定温度、一定剪切力作用下的剪切试验。
两侧面板包括左侧面板2和与左侧面板2相对的右侧面板10，左侧面板2相对两侧设置有左侧立柱12，左侧立柱12与左侧面板2通过至少一个螺栓固接，右侧面板10相对两侧设置有右侧立柱7，右侧立柱7与右侧面板10通过至少一个螺栓固接。左侧面板2、右侧面板10的位置分别通过左侧立柱12、右侧立柱7实现小幅度调整，以调节沥青混合料试件4因制作过程中产生的误差而导致的试件两面不平行。
后面板6和前面板14的相对位置分别开设有至少一个圆孔，左侧立柱12通过螺栓穿过圆孔分别与后面板6、前面板连接，右侧立柱7通过螺栓穿过圆孔分别与后面板6、前面板14连接。
沥青混合料试件4为圆饼状沥青混合料试件，所述空腔相对于中间面板3对称，沥青混合料试件4放置于所述空腔中，并分别与中间面板3、两侧面板同中心轴设置，沥青混合料试件4分别与中间面板3、两侧面板通过环氧树脂胶结剂胶接。两沥青混合料试件4是规格相同的试件。
中间面板3上开设有第一安装孔，两侧面板上开设有与第一安装孔相对的第二安装孔，引导棒13穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔。
本实施例中采用4个立柱，即两个右侧立柱7和两个左侧立柱12，右侧立柱7包括第一右侧立柱和与所述第一右侧立柱相对设置的第二右侧立柱，左侧立柱12包括第一左侧立柱和和与所述第一左侧立柱相对设置的第二左侧立柱，,后面板6通过3个螺栓固定于第一右侧立柱上，后面板6通过3个螺栓固定于第一左侧立柱上，前面板14通过3个螺栓固定于第二右侧立柱上，前面板14通过3个螺栓固定于第二左侧立柱，所述两引导机构11分别与后面板6、前面板14通过四个螺栓固接，两引导机构11分别通过四个螺栓固定于后面板6和前面板14上。圆形凹槽为深度1mm，直径150mm，沥青混合料试件4采用直径150mm，高度100mm的圆柱形试件。
如图5所示，两沥青混合料试件4的安装过程为：
首先，拆下试验装置的位移传感器支架1，中间面板3，左侧面板2和右侧面板10。
将左侧面板2水平放置，圆形凹槽朝上；在第一个沥青混合料试件两侧均匀涂抹环氧树脂粘结剂，放置于左侧面板2的圆形凹槽内；在左侧面板2所开设的第二安装孔中插入四根引导棒13；安装中间面板3，安装过程中使四根引导棒13穿过中间面板3的开设的第一安装孔；在第二个沥青混合料试件两侧均匀涂抹环氧树脂粘结剂，放置于中间面板3的圆形凹槽内；安装右侧面板10，安装过程中使四根引导棒13通过右侧面板10所开设的第二安装孔；静置直到环氧树脂粘结剂完全固化后取下引导棒13。
可以通过调节左侧面板2、右侧面板10分别固定于左侧立柱12、右侧立柱7的螺栓长度，实现不同规格的沥青混合料试件4使用该装置进行剪切试验，提高了该装置的适用范围。
将中间面板3穿过引导机构11与力学试验机相连；安装左侧面板2和右侧面板10的8颗螺栓，使得两侧面板分别与左侧立柱12、右侧立柱7通过螺栓8固定连接，螺栓全部安置于螺孔内之后再依次拧紧；将中间面板3与力学试验机压头相连；安装位移传感器支架。实现两沥青混合料试件4的安装。
安装中，中间面板3上开设的第一安装孔，两侧面板上开设与第一安装孔相对应的第二安装孔，是为了便于沥青混合料试件安装时具有相应的引导作用，便于实现沥青混合料试件4、中间面板3、两侧面板之间彼此同轴心。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，用于夹紧沥青混合料试件（4）进行剪切试验的双层剪切夹具；
双层剪切夹具包括可移动的中间面板（3）和分别设置于中间面板（3）相对两侧的两侧面板，中间面板（3）分别与两侧面板之间形成用于放置沥青混合料试件（4）的两空腔。
2.根据权利要求1所述的沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，中间面板（3）在与两侧面板相对面上开设有两圆形凹槽，两圆形凹槽同轴线设置，两侧面板上开设有与圆形凹槽相对应的另一圆形凹槽。
3.根据权利要求1所述的沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，中间面板（3）上开设有第一安装孔，两侧面板上开设有与第一安装孔相对的第二安装孔，引导棒（13）穿过所述第一安装孔和所述第二安装孔。
4.根据权利要求1所述的沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，双层剪切夹具还包括固定于力学试验机上的底面板（9）和用于引导中间面板（3）运动的两引导机构（11），底面板（9）上部一相对两侧固定设置后面板（6）和前面板（14），底面板（9）上部另一相对两侧设置可调节的两侧面板，两侧面板与中间面板（3）平行设置。
5.根据权利要求4所述的沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，所述两引导机构（11）分别与后面板（6）、前面板（14）通过至少一个螺栓固接，后面板（6）通过至少一个螺栓固定于底面板（9）上，所述前面板（14）通过至少一个螺栓固定于底面板（9）上。
6.根据权利要求4所述的沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，中间面板（3）远离底面板（9）的一侧与力学试验机的压头连接，中间面板（3）与压头之间设置有用于检测压头对中间面板（3）施加压力的力学传感器，后面板（6）和前面板（14）远离底面板（9）的一侧分别设置有两位移传感器支架（1），两位移传感器支架（1）上设置有用于检测中间面板（3）运动位移的两位移传感器。
7.根据权利要求1-6任一所述的沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，两侧面板包括左侧面板（2）和与左侧面板（2）相对的右侧面板（10），左侧面板（2）相对两侧设置有左侧立柱（12），左侧立柱（12）与左侧面板（2）通过至少一个螺栓固接，右侧面板（10）相对两侧设置有右侧立柱（7），右侧立柱（7）与右侧面板（10）通过至少一个螺栓固接。
8.根据权利要求1-6任一所述的沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，后面板（6）和前面板（14）的相对位置分别开设有至少一个圆孔，左侧立柱（12）通过螺栓穿过圆孔分别与后面板（6）、前面板（14）连接，右侧立柱（7）通过螺栓穿过圆孔分别与后面板（6）、前面板（14）节连接。
9.根据权利要求1-6任一所述的沥青混合料双层剪切试验装置，其特征在于，沥青混合料试件（4）为圆饼状沥青混合料试件，所述空腔相对于中间面板（3）对称，沥青混合料试件（4）放置于所述空腔中，并分别与中间面板（3）、两侧面板同中心轴设置，沥青混合料试件（4）分别与中间面板（3）、两侧面板通过环氧树脂胶结剂胶接。
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