CN109668787B - 一种评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置及方法，实验舱位于环境仓上，且环境仓内设置有转盘，转盘上设置有加热板，第一电机通过传动轴与转盘的底部相连接；实验舱的底部设置有试验平台，传动轴的底端穿过试验平台并竖立设置于试验平台上，夹具活动连接于导轨上，试模夹持于夹具内，待测试件位于试模内，下垫板和上垫板的数量可改变；移动横梁的端部活动连接于传动轴上，加载杆的上端固定于移动横梁上，第二电机固定于移动横梁的下端，第二电机的输出轴与橡胶轮相连接，该装置及方法能够实现连续变温、局部荷载或偏压条件下含有软弱夹层的沥青路面的稳定性测试。
Description
技术领域
本发明涉及一种沥青路面稳定性试验装置及方法，具体涉及一种评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置及方法。
背景技术
施工过程中超压会使混合料沥青胶浆上浮，路面出现泛油和失稳，严重的甚至会导致粗集料棱角破坏，出现“白斑”，旧路局部铣刨重铺、旧路加铺时易出现层间黏结不良或造成路面结构内出现软弱夹层，降低了其使用性能。
现有技术一般通过各类剪切试验装置研究路面的层间稳定性，主要存在以下缺点：(1)缺乏综合评价路面稳定性的试验装置与方法，包括层间稳定性和含有软弱夹层的混合料整体稳定性；(2)不能实现局部荷载或偏压作用下的剪切试验；(3)不能测试在连续变温状态下沥青路面的稳定性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置及方法，该装置及方法能够实现连续变温、局部荷载或偏压条件下含有软弱夹层的沥青路面的稳定性测试。
为达到上述目的，本发明所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置包括实验舱、环境仓、第一电机、传动轴、导轨、夹具、试模、移动横梁、加载杆、第二电机及橡胶轮；
实验舱位于环境仓上，且环境仓内设置有转盘，转盘上设置有加热板，第一电机通过传动轴与转盘的底部相连接；
实验舱的底部设置有试验平台，传动轴的底端穿过试验平台并竖立设置于试验平台上，导轨的端部活动连接于传动轴上，夹具活动连接于导轨上，试模夹持于夹具内，待测试件位于试模内；
移动横梁的端部活动连接于传动轴上，加载杆的上端固定于移动横梁上，第二电机固定于移动横梁的下端，第二电机的输出轴与橡胶轮相连接；
待测试件的各层均内嵌有温度传感器，待测试件的上表面设置有用于检测待测试件表面变形的位移传感器。
试模通过螺钉固定于夹具内；
试模的底部与夹具之间设置有下垫板，试模的顶部与夹具之间设置有上垫板。
位移传感器通过位移传感器夹具固定于待测试件的上表面。
所述位移传感器夹具包括导杆、固定螺栓、伸缩杆、连接杆、球铰及顶板，其中，导杆固定于夹具的上表面，固定螺栓套接于导杆上，连接杆的一端与固定螺栓相连接，位移传感器位于连接杆的另一端，伸缩杆的上端与位移传感器的测试端相连接，顶板通过球铰固定于伸缩杆的下端，且顶板位于待测试件上。
环境仓的底部设置有动力室，第一电机于动力室内。
环境仓上设置有推拉门及触屏显示器，其中，触屏显示器与温度传感器的输出端、位移传感器的输出端、第一电机的控制端及第二电机相连接。
本发明所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法包括以下步骤：
1)采用轮碾法分层成型并组合含有软弱夹层的试件及不含有软弱夹层的试件；
2)打开环境仓，将含有软弱夹层的试件倒置于转盘上，其中，含有软弱夹层的试件的上表面与转盘上的加热板直接接触，然后逐层打孔埋设温度传感器，再预设层间温度梯度，通过加热板对含有软弱夹层的试件进行单向加热，并结合环境仓对试件进行温度控制，当达到设定的层间温度梯度时，取出含有软弱夹层的试件。
3)将含有软弱夹层的试件固定于夹具内，再将夹具通过传动轴下移并固定于试验平台上，然后在含有软弱夹层的试件上表面布设位移传感器；
4)通过传动轴带动移动横梁向下移动，使得橡胶轮对试件进行加载，当橡胶轮对含有软弱夹层的试件的荷载值达到预设荷载值时，通过位移传感器记录当前含有软弱夹层的试件的变形量d1，然后通过第二电机驱动橡胶轮旋转对含有软弱夹层的试件施加水平力，并待含有软弱夹层的试件发生破坏后记录橡胶轮的扭矩峰值M1；
5)将含有软弱夹层的试件更换为不含有软弱夹层的试件，然后重复步骤2)至步骤4)，得到不含有软弱夹层的试件对应的变形量d2及扭矩峰值M2；
6)计算连续变温条件下沥青路面的温度稳定系数α1和力学稳定系数β1，其中，
本发明所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法包括以下步骤：
1)采用轮碾法分层成型并组合含有软弱夹层的试件及不含有软弱夹层的试件；
2)打开环境仓，将含有软弱夹层的试件放置于转盘上，其中，含有软弱夹层的试件的底部与转盘上的加热板直接接触，然后通过环境仓对含有软弱夹层的试件进行加热，当含有软弱夹层的试件达到设定温度时，则将含有软弱夹层的试件从环境仓中取出；
3)将含有软弱夹层的试件固定于夹具内，再将夹具通过传动轴下移并固定于试验平台上，然后在含有软弱夹层的试件上表面布设位移传感器；
4)通过传动轴带动移动横梁向下移动，使得橡胶轮对试件进行加载，当橡胶轮对含有软弱夹层的试件的荷载值达到预设荷载值时，通过位移传感器记录当前含有软弱夹层的试件的变形量d3，然后通过第二电机驱动橡胶轮旋转对含有软弱夹层的试件施加水平力，并待含有软弱夹层的试件发生破坏后记录橡胶轮的扭矩峰值M3；
5)将含有软弱夹层的试件更换为不含有软弱夹层的试件，然后重复步骤2)至步骤4)，得到不含有软弱夹层的试件对应的变形量d4及扭矩峰值M4；
6)计算等温条件下下沥青路面的温度稳定系数α2和力学稳定系数β2，其中，
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置及方法在具体操作时，通过将试件倒置于转盘上，使得试件的上表面与转盘上的加热板直接接触，通过逐层打孔埋设温度传感器，使得加热板对试件进行单向加热，并结合环境仓对试件进行温度控制，从而实现试件的连续变温，通过改变下垫板和上垫板的数量实现是否偏压，在试验时，当橡胶轮对试件的荷载值达到预设荷载值时，通过位移传感器记录当前试件的变形量，然后再通过驱动橡胶轮旋转对试件施加水平力，待试件发生破坏后记录橡胶轮的扭矩峰值，再根据测量得到的扭矩峰值及变形量计算沥青路面的温度稳定系数和力学稳定系数，以实现在局部荷载或偏压条件下含有软弱夹层的沥青路面的稳定性测试，弥补了现有方法在此方面的不足。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中环境仓1内的结构示意图；
图3为本发明中夹具17、试模15及试件的位置关系图；
图4为本发明中导轨16的结构示意图；
图5为本发明中试模15与上垫板6及下垫板4的位置关系图；
图6为本发明中位移传感器夹具12的结构示意图。
其中，1为环境仓、2为推拉门、3为试验平台、4为下垫板、5为温度传感器、6为上垫板、7为传动轴、8为实验舱、9为移动横梁、10为加载杆、11为橡胶轮、12为位移传感器夹具、13为螺钉、14为待测试件、15为试模、16为导轨、17为夹具、18为触屏显示器、19为动力室、20为加热板、21为转盘、22为导杆、23为固定螺栓、24为位移传感器、25为伸缩杆、26为顶板、27为球铰。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1、图2、图3、图4及图5，本发明所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置包括实验舱8、环境仓1、第一电机、传动轴7、导轨16、夹具17、试模15、移动横梁9、加载杆10、第二电机及橡胶轮11；实验舱8位于环境仓1上，且环境仓1内设置有转盘21，转盘21上设置有加热板20，第一电机通过传动轴7与转盘21的底部相连接；实验舱8的底部设置有试验平台3，传动轴7的底端穿过试验平台3并竖立设置于试验平台3上，导轨16的端部活动连接于传动轴7上，夹具17活动连接于导轨16上，试模15夹持于夹具17内，待测试件14位于试模15内；移动横梁9的端部活动连接于传动轴7上，加载杆10的上端固定于移动横梁9上，第二电机固定于移动横梁9的下端，第二电机的输出轴与橡胶轮11相连接；待测试件14的各层均内嵌有温度传感器5，待测试件14的上表面设置有用于检测待测试件14表面变形的位移传感器24。
试模15通过螺钉13固定于夹具17内；试模15的底部与夹具17之间设置有下垫板4，试模15的顶部与夹具17之间设置有上垫板6。
参考图6，位移传感器24通过位移传感器夹具12固定于待测试件14的上表面，位移传感器夹具12包括导杆22、固定螺栓23、伸缩杆25、连接杆、球铰27及顶板26，其中，导杆22固定于夹具17的上表面，固定螺栓23套接于导杆22上，连接杆的一端与固定螺栓23相连接，位移传感器24位于连接杆的另一端，伸缩杆25的上端与位移传感器24的测试端相连接，顶板26通过球铰27固定于伸缩杆25的下端，且顶板26位于待测试件14上。
环境仓1的底部设置有动力室19，第一电机位于动力室19内；环境仓1上设置有推拉门2及触屏显示器18，其中，触屏显示器18与温度传感器5的输出端、位移传感器24的输出端、第一电机的控制端及第二电机相连接。
实施例一
本发明所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法包括以下步骤：
1)采用轮碾法分层成型并组合含有软弱夹层的试件及不含有软弱夹层的试件，其中，含有软弱夹层的试件可通过超压、铣刨重铺或旧路加铺人为制造软弱夹层；
2)打开环境仓1，将含有软弱夹层的试件倒置于转盘21上，其中，含有软弱夹层的试件的上表面与转盘21上的加热板20直接接触，然后逐层打孔埋设温度传感器5，再预设层间温度梯度，通过加热板20对含有软弱夹层的试件进行单向加热，并结合环境仓(1)对试件进行温度控制，当达到设定的层间温度梯度时，取出含有软弱夹层的试件。
3)将含有软弱夹层的试件固定于夹具17内，再将夹具17通过传动轴7下移并固定于试验平台3上，然后在含有软弱夹层的试件上表面布设位移传感器24；
4)通过传动轴7带动移动横梁9向下移动，使得橡胶轮11对试件进行加载，当橡胶轮11对含有软弱夹层的试件的荷载值达到预设荷载值时，通过位移传感器24记录当前含有软弱夹层的试件的变形量d1，然后通过第二电机驱动橡胶轮11旋转对含有软弱夹层的试件施加水平力，并待含有软弱夹层的试件发生破坏后记录橡胶轮11的扭矩峰值M1；
5)将含有软弱夹层的试件更换为不含有软弱夹层的试件，然后重复步骤2)至步骤4)，得到不含有软弱夹层的试件对应的变形量d2及扭矩峰值M2；
6)计算连续变温条件下沥青路面的温度稳定系数α1和力学稳定系数β1，其中，
实施例二
本发明所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法包括以下步骤：
1)采用轮碾法分层成型并组合含有软弱夹层的试件及不含有软弱夹层的试件，其中，含有软弱夹层的试件可通过超压、铣刨重铺或旧路加铺人为制造软弱夹层；
2)打开环境仓1，将含有软弱夹层的试件放置于转盘21上，其中，含有软弱夹层的试件的底部与转盘21上的加热板20直接接触，然后通过环境仓1对含有软弱夹层的试件进行加热，当含有软弱夹层的试件达到设定温度时，则将含有软弱夹层的试件从环境仓1中取出；
3)将含有软弱夹层的试件固定于夹具17内，再将夹具17通过传动轴7下移并固定于试验平台3上，然后在含有软弱夹层的试件上表面布设位移传感器24；
4)通过传动轴7带动移动横梁9向下移动，使得橡胶轮11对试件进行加载，当橡胶轮11对含有软弱夹层的试件的荷载值达到预设荷载值时，通过位移传感器24记录当前含有软弱夹层的试件的变形量d3，然后通过第二电机驱动橡胶轮11旋转对含有软弱夹层的试件施加水平力，并待含有软弱夹层的试件发生破坏后记录橡胶轮11的扭矩峰值M3；
5)将含有软弱夹层的试件更换为不含有软弱夹层的试件，然后重复步骤2)至步骤4)，得到不含有软弱夹层的试件对应的变形量d4及扭矩峰值M4；
6)计算等温条件下下沥青路面的温度稳定系数α2和力学稳定系数β2，其中，
需要说明的是，与常规试件相比，含有软弱夹层的试件含有一层软弱夹层，软弱夹层可通过超压使混合料沥青胶浆上浮或部分集料棱角破损，也可通过铣刨重铺、旧路加铺人为制造软弱夹层。
Claims (6)
1.一种评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法，其特征在于，基于评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置，所述评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验装置包括实验舱(8)、环境仓(1)、第一电机、传动轴(7)、导轨(16)、夹具(17)、试模(15)、移动横梁(9)、加载杆(10)、第二电机及橡胶轮(11)；
实验舱(8)位于环境仓(1)上，且环境仓(1)内设置有转盘(21)，转盘(21)上设置有加热板(20)，第一电机通过传动轴(7)与转盘(21)的底部相连接；
实验舱(8)的底部设置有试验平台(3)，传动轴(7)的下端穿过试验平台(3)并竖立设置于试验平台(3)上，导轨(16)的端部活动连接于传动轴(7)上，夹具(17)活动连接于导轨(16)上，试模(15)夹持于夹具(17)内，待测试件(14)位于试模(15)内；
移动横梁(9)的端部活动连接于传动轴(7)上，加载杆(10)的上端固定于移动横梁(9)上，第二电机固定于移动横梁(9)的下端，第二电机的输出轴与橡胶轮(11)相连接；
待测试件(14)的各层均内嵌有温度传感器(5)，待测试件(14)的上表面设置有用于检测待测试件(14)表面变形的位移传感器(24)；
包括以下步骤：
1)采用轮碾法分层成型并组合含有软弱夹层的试件及不含有软弱夹层的试件；
2)打开环境仓(1)，将含有软弱夹层的试件倒置于转盘(21)上，其中，含有软弱夹层的试件的上表面与转盘(21)上的加热板(20)直接接触，然后逐层打孔埋设温度传感器(5)，再预设层间温度梯度，通过加热板(20)对含有软弱夹层的试件进行单向加热，并结合环境仓(1)对试件进行温度控制，当达到设定的层间温度梯度时，取出含有软弱夹层的试件；
3)将含有软弱夹层的试件固定于夹具(17)内，再将夹具(17)通过传动轴(7)下移并固定于试验平台(3)上，然后在含有软弱夹层的试件上表面布设位移传感器(24)；
4)通过传动轴(7)带动移动横梁(9)向下移动，使得橡胶轮(11)对试件进行加载，当橡胶轮(11)对含有软弱夹层的试件的荷载值达到预设荷载值时，通过位移传感器(24)记录当前含有软弱夹层的试件的变形量d1，然后通过第二电机驱动橡胶轮(11)旋转对含有软弱夹层的试件施加水平力，并待含有软弱夹层的试件发生破坏后记录橡胶轮(11)的扭矩峰值M1；
5)将含有软弱夹层的试件更换为不含有软弱夹层的试件，然后重复步骤2)至步骤4)，得到不含有软弱夹层的试件对应的变形量d2及扭矩峰值M2；
6)计算连续变温条件下沥青路面的温度稳定系数α1和力学稳定系数β1，其中，
2.根据权利要求1所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法，其特征在于，试模(15)通过螺钉(13)固定于夹具(17)内；
试模(15)的底部与夹具(17)之间设置有下垫板(4)，试模(15)的顶部与夹具(17)之间设置有上垫板(6)。
3.根据权利要求1所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法，其特征在于，位移传感器(24)通过位移传感器夹具(12)固定于待测试件(14)的上表面。
4.根据权利要求3所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法，其特征在于，所述位移传感器夹具(12)包括导杆(22)、固定螺栓(23)、伸缩杆(25)、连接杆、球铰(27)及顶板(26)，其中，导杆(22)固定于夹具(17)的上表面，固定螺栓(23)套接于导杆(22)上，连接杆的一端与固定螺栓(23)相连接，位移传感器(24)位于连接杆的另一端，伸缩杆(25)的上端与位移传感器(24)的测试端相连接，顶板(26)通过球铰(27)固定于伸缩杆(25)的下端，且顶板(26)位于待测试件(14)上。
5.根据权利要求1所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法，其特征在于，环境仓(1)的底部设置有动力室(19)，第一电机位于动力室(19)内。
6.根据权利要求1所述的评价含有软弱夹层的沥青路面稳定性试验方法，其特征在于，环境仓(1)上设置有推拉门(2)及触屏显示器(18)，其中，触屏显示器(18)与温度传感器(5)的输出端、位移传感器(24)的输出端及第一电机的控制端相连接。
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