CN109690284A - 用于测试路面样本的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于测试路面样本(201、301、401)对车辙形成的易感性的车辙测试设备(200、300、400)，具有：样本保持器(203、303、403)，该样本保持器用于支撑要测试的样本(201、301、401)；车轮(202)；以及传感器(230、231、330、430、433)。样本保持器(203、303、403)被设置为从下方支撑样本(201、301、401)，并且支撑样本(201、301、401)的两个相对端。样本保持器(203、303、403)被设置为允许样本201、301、401沿横向于在相对端之间延伸的方向的侧向LD变形。车轮(202)被设置为沿在相对端之间延伸的方向沿着样本(201、301、401)的至少一部分移动。传感器(230、231、330、430、433)确定样本(201、301、401)在侧向LD上的变形。

Description

用于测试路面样本的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于测试路面样本的设备和方法。具体地，本发明涉及用于测试路面样本对车辙形成的易感性的设备和方法。
背景技术
车辙形成被归类为柔性路面设计中的一种主要结构劣化准则[参考文献1]。病害可以主要分成三种机制：一维变形、机械变形以及侧向流动或塑性移动。塑性变形是由不足剪切强度引起的主要类型的永久变形。严重的车辙形成是该机制的结果[参考文献2]。
对于沥青材料行为的现有测试是简单性能测试(SPT)[参考文献3和4]。SPT使用重复和/或静态蠕变测试来测量剪切变形。重复载荷施加下的沥青材料响应产生永久变形曲线，该永久变形曲线可以分成被称为初级地带、次级地带以及三级地带的三个主要地带。通常，永久变形在初级地带中以降低的速率累积。降低的速率在次级地带中达到恒定值，并且在三级地带的开始处迅速增大[参考文献4]。次级地带与三级地带之间的拐点被称为变形对圈数(number of cycle)曲线上的流动数量或变形对时间关系上的流动时间。三级拐点具有两个显著特性。第一，永久变形速率在三级拐点之后经受急剧增大。第二，它在指示纯剪切(塑性)变形的恒定体积下发生。
SPT测试具有若干缺点。它们耗时，并且它们需要复杂的测试设备。另外，SPT测试不适于质量控制和质量保证(QC/QA)。主要缺点是测试加载顺序都不接近于实际交通加载。因此，已经用不那么复杂的测试机制开发其他类型的测试设备，这些机制更佳地表示可以用于路面施工的QC/QA的实际交通加载[参考文献5]。
可以用于更佳模拟移动交通车轮的动作的测试是车轮跟踪器测试[参考文献6和7]。
图1例示了传统车轮跟踪器测试设置。沥青样本101被保持在移动台上的样本保持器103中，该移动台在竖向装载的车轮102下方往复移动。样本由在样本所有四侧处的固定支架110、111、120、121由样本保持器完全约束；即，样本被完全约束。随着车辙深度在样本中发展而测量样本的竖向位移。测试在达到最大圈数时或在达到最大车辙深度时(无论哪个首先发生)结束。
传统车轮跟踪器测试的显著缺点是它很少到达三级地带。结果也难以分析。
表1示出了通过发明人使用图1的设备进行的传统车轮跟踪器测试的结果。准备具有不同粘结剂类型(60/70和80/100)、不同骨料级配(最大标称尺寸，14mm和20mm)以及不同空隙含量(在从4.3％至7.7％的范围内)的六个样本。测试在高温(50℃或60℃二者之一)下进行50000圈(cycle)，并且记录总永久竖向变形。
表1-传统完全约束车轮跟踪器测试结果
表1示出了不管骨料级配、粘结剂类型或测试温度如何，在50℃和60℃下在50000圈之后累积的总永久变形非常小且不显著不同。因此，使用传统完全约束的测试设置不太可能达到用于车辙形成的三级阶段。因为样本之间的车辙形成深度差如此小以至不可以对被测试混合料的抗永久变形性准确排序，所以用于完全约束样本的车轮跟踪器测试结果难以分析。
基于表1所示的测试结果，人可能错误地推断主要混合料参数和测试条件的变化对被测试的混合料的永久变形没有显著影响。由样本保持器的壁引起的不实约束应力使得最终永久变形远小于在更真实约束条件下可以实现的最终永久变形。研究员已经用车轮跟踪器测试发现该缺点[参考文献11和12]。
本发明的至少优选实施方式的目的是提供更佳模拟实际约束应力且能够确定三级地带剪切破坏的车辙测试设备和/或方法。本发明的至少优选实施方式的另外或另选目的是向公众至少提供有用选择。
在对说明书、其他外部文献或其他信息源进行参考的该说明书中，这通常是为了提供用于讨论本发明的特征的语境的目的。除非另外特别陈述，否则对这种外部文献或这种信息源的参考不被解释为这种文献或这种信息源在任意管辖权中是现有技术或形成现有技术中的公知一般知识的一部分的承认。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种用于测试路面样本对车辙形成的易感性的车辙测试设备，设备包括：样本保持器，该样本保持器用于支撑要测试的样本，样本保持器被设置为从下方支撑样本，并且支撑样本的两个相对端，样本保持器被设置为允许样本沿横向于在相对端之间延伸的方向的侧向变形；车轮，该车轮被设置为沿在相对端之间延伸的方向沿着样本的至少一部分移动；以及传感器，该传感器确定样本在侧向上的变形。
在实施方式中，样本保持器被设置为使得样本的两个侧面在测试期间实质上不被支撑。侧面可以平行于车轮的移动方向，或者可以与平行偏移。样本和样本保持器可以为任意合适的形状，诸如正方形、矩形、圆形或任意其他合适的形状。
在实施方式中，样本保持器包括支撑样本的第一侧面的第一可移动支撑构件，第一可移动支撑构件被设置为允许样本在侧向上的变形。在实施方式中，样本保持器包括支撑样本的第二相对侧面的固定支撑构件。
在实施方式中，样本保持器包括支撑样本的第二相对侧面的第二可移动支撑构件，第二可移动支撑构件被设置为允许样本在侧向上的变形。
在实施方式中，设备包括第二传感器，该第二传感器与第二侧面关联，确定样本在侧向上的变形。
在实施方式中，至少一个传感器包括刻度盘(dial)测试指示器。
在实施方式中，至少一个传感器包括线性可变差动变压器。
在实施方式中，样本保持器包括支撑样本的第一端的第一端可移动支撑构件，第一端可移动支撑构件被设置为允许样本在相对端之间延伸的方向上的变形。在实施方式中，样本保持器包括支撑样本的第二相对端的固定端支撑构件。另选地，样本保持器可以包括支撑样本的第二相对端的第二端可移动支撑构件，第二端可移动支撑构件被设置为允许样本在相对端之间延伸的方向上的变形。
在实施方式中，可移动支撑构件的位置被控制为在测试期间向样本的侧和/或端提供实质上恒定的压力。
在实施方式中，设备包括传感器，该传感器确定样本在一方向上的变形，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交，即，大体向下的方向。在实施方式中，传感器包括线性可变差动变压器。
在实施方式中，设备包括处理器，该处理器被配置为提供在侧向和/或一方向上的变形的图形表示，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交(即，向下方向)。在实施方式中，图形表示示出在侧向上的永久变形的变化率。
在实施方式中，图形表示示出在一方向上的永久变形(即，如果从下方支撑样本的样本保持器的底座为水平的，则该永久变形为向下竖向变形)的变化率，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。在实施方式中，图形表示示出两个方向上的永久变形以相同速率进展的圈数。
在实施方式中，设备包括处理器，该处理器被配置为确定在侧向和/或一方向上的变形的程度，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。在实施方式中，处理器被配置为确定侧向上的永久变形的变化率。在实施方式中，处理器被配置为确定在一方向上的永久变形的变化率，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交，即，向下的方向。在实施方式中，处理器被配置为确定两个方向上的永久变形以相同速率进展的圈数。
在实施方式中，处理器被配置为基于所确定的在侧向上的永久变形确定或估计在一方向上的永久变形，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。
在实施方式中，侧向与在相对端之间延伸的方向实质上正交。
该设备可以包括用于样本的温度控制环境。温度控制环境可以包括温度柜。
根据本发明的第二方面，提供了一种测试路面样本对车辙形成的易感性的方法，方法包括以下步骤：在样本保持器中支撑路面样本，样本保持器被设置为从下方支撑样本，并且支撑样本的两个相对端，样本保持器被设置为允许样本沿横向于在相对端之间延伸的方向的侧向变形；使车轮沿在相对端之间延伸的方向沿着样本的至少一部分移动；以及测量样本在侧向上的变形。
在实施方式中，所述支撑路面样本包括使样本的侧面实质上不被支撑。
在实施方式中，方法包括以下步骤：用第一可移动支撑构件支撑样本的第一侧面，其中，第一可移动支撑构件被设置为允许样本在侧向上的变形。在实施方式中，方法包括以下步骤：用固定支撑构件支撑样本的第二相对侧面。在实施方式中，方法包括以下步骤：用第二可移动支撑构件支撑样本的第二相对侧面，其中，第二可移动支撑构件被设置为允许样本在侧向上的变形。
在实施方式中，方法包括以下步骤：用刻度盘测试指示器测量样本的侧面的侧向变形。
在实施方式中，方法包括以下步骤：用线性可变差动变压器测量样本的侧面的侧向变形。
在实施方式中，方法包括以下步骤：用第一端可移动支撑构件支撑样本的第一端，第一端可移动支撑构件被设置为允许样本在相对端之间延伸的方向上的变形。在实施方式中，方法包括以下步骤：用固定端支撑构件支撑样本的第二相对端。另选地，方法可以包括以下步骤：用第二端可移动支撑构件支撑样本的第二相对端，第二端可移动支撑构件被设置为允许样本在相对端之间延伸的方向上的变形。
在实施方式中，方法包括以下步骤：控制可移动支撑构件的位置，以在测试期间向样本的侧和/或端提供实质上恒定的压力。
在实施方式中，方法包括以下步骤：测量样本在一方向上的变形，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交，即，向下的方向。在实施方式中，方法包括以下步骤：用线性可变差动变压器测量样本的变形。
在实施方式中，方法包括以下步骤：使用处理器来提供在侧向和/或一方向上的变形的图形表示，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交(即，向下方向)。
在实施方式中，图形表示示出在侧向上的永久变形的变化率。在实施方式中，图形表示示出在一方向上的永久变形的变化率，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。
在实施方式中，图形表示示出两个方向上的永久变形以相同速率进展的圈数。
在实施方式中，方法包括以下步骤：使用处理器来确定在侧向和/或一方向上的变形的程度，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。在实施方式中，处理器被配置为确定侧向上的永久变形的变化率。在实施方式中，处理器被配置为确定在一方向上的永久变形的变化率，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。在实施方式中，处理器被配置为确定两个方向上的永久变形以相同速率进展的圈数。
在实施方式中，方法包括以下步骤：基于所确定的侧向上的永久变形确定或估计在一方向上的永久变形，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。
在实施方式中，方法包括：侧向与在相对端之间延伸的方向实质上正交。
在实施方式中，方法包括以下步骤：将样本放置于用于测试的温度控制环境中。温度控制环境可以包括温度柜。
在实施方式中，方法使用如关于以上的第一方面概述的设备来执行。
如在该说明书和权利要求中使用的术语“包括”意指“至少部分由……构成”。在解释包括术语“包括”的该说明书和权利要求中的陈述时，各陈述中除了前面是该术语的特征之外的其他特征也可以存在。诸如“包括”和“被包括”的相关术语以类似的方式来解释。
意图是对这里公开的数字范围(例如，1至10)的参考也包含对该范围内的所有有理数(例如，1、1.1、2、3、3.9、4、5、6、6.5、7、8、9以及10)以及该范围内的有理数的任意范围(例如，2至8、1.5至5.5以及3.1至4.7)的参考，因此，借此清楚公开在这里清楚公开的所有范围的所有子范围。这些仅是具体预期的内容的示例，并且认为以类似方式在本申请中清楚陈述所列举的最低值与最高值之间的数值的所有可能组合。
对于与本发明有关的本领域技术人员，构造的许多变化和本发明的广泛不同实施方式和应用将在不偏离如在所附权利要求中限定的本发明的范围的情况下不言自明。这里的公开和描述仅是例示性的，并且不旨在在任何意义上限制。在这里提及在与本发明有关的领域中具有已知等同物的具体整体的情况下，认为这种已知等同物在这里被包含为犹如独立阐述。
如这里使用的，名词后面的术语“(s)”意指该名词的复数和/或单数形式。
如这里使用的，术语“和/或”意指“和”或“或”，或者其中，语境允许这两者。
本发明存在于前述内容中，而且设想下文仅给出示例的结构。
如在本说明书中关于处理器使用的术语“部件”、“模块”、“系统”、“接口”等通常旨在指计算机有关实体、硬件、硬件和软件的组合、软件或执行中的软件。例如，部件可以但不限于是运行在处理器上的进程、处理器、对象、可执行文件、执行线程、程序和/或计算机。用例示的方式，运行在控制器上的应用和控制器这两者可以是部件。一个或多个部件可以驻存在进程和/或执行线程内，并且部件可以被局部化在一个计算机上和/或分布在两个或更多个计算机之间。
如在本说明书中关于数据或信号传递使用的术语“连接到”包括所有直接或间接类型的通信，包括有线和无线、经由蜂窝网络、经由数据总线、或任意其他计算机结构。设想它们可以是被连接整体之间的介入元件。诸如“与……通信”、“接合到”以及“附接到”的变体以类似的方式来解释。诸如“连接”和“与……连接”的相关术语以相同的方式来解释。
附图说明
现在将仅用示例的方式并且参照附图来描述本发明，附图中：
图1示出了现有技术车轮跟踪器设备；
图2示出了具有不受约束的侧面的第一实施方式车辙测试设备的示意图；
图3示出了图2的车辙测试设备；
图4示出了图2和图3的设备的处理器和测试方法的示意图；
图5示出了标准轴载荷下的三层系统(Circly分析)；
图6示出了薄沥青混凝土层(100mm)的法向水平应力对深度的图；
图7示出了厚沥青混凝土层(200mm)的法向水平应力对深度的图；
图8A示出了与图2和图3的部分约束测试重叠的、使用图1的设备进行的完全约束测试的示意图；
图8B示出了用于在50℃下测试的AC 14、60/70粘结剂、7.0％空隙样本的完全约束测试中的所测量约束力的图；
图9A示出了来自使用图1的设备的完全约束测试(AC 20、80/100粘结剂、6.0％空隙、50℃)的结果的图；
图9B示出了来自使用图2和图3的设备的部分约束测试(AC 20、80/100粘结剂、6.0％空隙、50℃)的结果的图；
图10A示出了来自使用图1的设备的完全约束测试(AC 20、60/70粘结剂、4.3％空隙、50℃)的结果的图；
图10B示出了来自使用图2和图3的设备的部分约束测试(AC 20、60/70粘结剂、4.3％空隙、50℃)的结果的图；
图11示出了来自使用图2和图3的设备的测试(AC 20、60/70粘结剂、7.0％空隙、50℃)的、永久变形对圈数的图；
图12A示出了来自使用图2和图3的设备的测试(AC 20、60/70粘结剂、7.0％空隙、50℃)的、永久变形的变化率对圈数的图；
图12B示出了来自使用图2和图3的设备的测试(AC 14、60/70粘结剂、7.0％空隙、50℃)的、永久变形的变化率对圈数的图；
图12C示出了来自使用图2和图3的设备的测试(AC 20、60/70粘结剂、5.5％空隙、50℃)的、永久变形的变化率对圈数的图；
图12D示出了来自使用图2和图3的设备的测试(AC 14、60/70粘结剂、5.5％空隙、50℃)的、永久变形的变化率对圈数的图；
图12E示出了来自使用图2和图3的设备的测试(AC 14、80/100粘结剂、5.5％空隙、50℃)的、永久变形的变化率对圈数的图；
图12F示出了来自使用图2和图3的设备的测试(AC 14、60/70粘结剂、3.5％空隙、60℃)的、永久变形的变化率对圈数的图；
图12G示出了来自使用图2和图3的设备的测试(AC 14、60/70粘结剂、3.5％空隙、50℃)的、永久变形的变化率对圈数的图；
图13示出了来自使用图2和图3的设备的测试的、基于水平变形的流动数量(FN)对基于竖向变形的流动数量(FN)的图；
图14示出了具有一个侧向可移动支撑构件的第二实施方式车辙测试设备的样本保持器的示意图；
图15示出了具有一个侧向可移动支撑构件和一个端可移动支撑构件的第三实施方式车辙测试设备的样本保持器的示意图；以及
图16示出了用于车辙测试设备中的示例性液压撞锤的剖面图。
具体实施方式
在本发明的优选实施方式中，路面样本被部分约束在样本保持器中。部分约束样本的一个或多个侧面实质上不被支撑或由可移动支撑构件支撑。在一些实施方式中，部分约束样本的一个或多个端由可移动支撑构件来支撑。
不被约束的侧面
图2和图3示出了用于测试路面样本201对永久变形(车辙形成)的易感性的、根据第一实施方式的车辙测试设备200。设备包括：样本保持器203，该样本保持器用于支撑要测试的样本201；车轮202；第一侧向位移传感器230；第二侧向位移传感器231；以及竖向位移传感器232。
样本保持器
样本保持器203具有被设置为从下方支撑样本201的底板203a。底板203a有利地至少具有样本的尺寸，以支撑整个样本的下侧。样本201在测试期间停留在底板203a上。样本保持器具有为侧向延伸板形式的两个端支撑构件220、221，这些板被设置为支撑样本的两个相对端。以所示的形式，端支撑构件220、221由耦合到底板的竖柱固定在相对于底板203a的位置中。另选地，端支撑构件220可以与底板203a一体形成。
样本保持器被设置为使得样本201的两个侧面210、211在测试期间实质上不被支撑(除了由底板203a支撑)。样本保持器203被设置为允许样本201沿第二侧向LD变形，该LD横向于在支撑样本的相对端的端支撑构件220、221之间延伸的第一方向FD。以所示的形式，侧向LD与第一方向FD实质上正交，但这将取决于样本的形状。
在实施方式中，样本保持器203被设置为允许样本201在实质上整个测试内沿侧向LD变形。在实施方式中，样本保持器203被设置为允许样本201在整个测试内沿侧向LD变形。
样本保持器被定位在可滑动安装在轨道205上的台204上。台且从而样本保持器203由合适的驱动装置(诸如例如液压撞锤或马达)驱动为在轨道205上前后往复移动。
样本保持器部件可以由与被测试的样本相容的任意合适材料(诸如例如不锈钢)制成。
车轮
车轮202围绕旋转轴202a可旋转。车轮包括诸如例如橡胶的合适弹性外围材料，以使得车轮能够在不引起对样本的过度损坏的同时向样本201施加载荷。车轮上的外围材料被选择为表示道路上的车辆轮胎。车轮可沿与包含侧向LD和第一方向FD的平面正交的方向(即，竖向地)移动，其位置和被施加到样本的向下力受液压撞锤或其他移动装置控制。车轮202被设置为沿在样本的相对端之间延伸的第一方向FD沿着样本201的至少一部分移动。车轮202沿着样本201的移动作为台204在轨道上的往复移动的结果而发生。在一个构造中，车轮202被设置为沿第一方向FD沿着样本的实质上整个长度移动，端支撑构件220、221被设置为防止样本的端在车轮载荷下的破碎。
在另选构造中，样本保持器203和台204可以固定，车轮202沿着样本的至少一部分的往复移动作为车轮202的移动(而不是台204的移动)的结果而发生。
车轮被配置为以大约26.4圈每分钟(0.44Hz)的较慢速度移动。这表示车辙形成易于发生的十字路口处的车辆移动。
侧向位移传感器
侧向位移传感器230、231被设置为确定样本的侧面210、211在侧向LD上的变形。传感器230、231包括刻度盘测试指示器(DTI)或任意其他合适的线性位移传感器。
竖向位移传感器
竖向位移传感器232被设置为确定样本201在竖向上的变形。传感器232包括线性可变差动变压器(LVDT)或任意其他合适的线性位移传感器。竖向位移传感器232被放置在控制由车轮202施加的向下力的液压撞锤或其他移动装置上。竖向位移测量表示由跨样本201跟踪的车轮202引起的车辙的深度。
处理器
车辙测试设备200包括如图4示意性示出的处理器600。在实施方式中，处理器包括任意合适的硬件计算装置，形成任意合适的硬件计算装置的一部分或连接到任意合适的硬件计算装置。示例计算装置包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型装置、移动装置(诸如移动电话、个人数字助理(PDA)、媒体播放器等)、多处理器系统、消费电子产品、小型计算机、大型计算机、包括上述系统或装置中的任意一个的分布式计算环境等。
处理器连接到侧向位移传感器230、231以及竖向位移传感器232，并且从这些传感器接收信号。处理器被配置为基于这些所接收信号执行以下操作中的一个或两个：
提供在侧向和/或竖向向下方向上的变形的图形表示。例如，处理器可以提供在竖向向下方向上的变形的图形表示601，诸如例如图9B和图10B所示的图形表示。图形表示还可以示出诸如图11的、侧向上的变形。另外或另选地，处理器可以被配置为提供侧向上的变形的变化率的图形表示601，诸如图12A至图12G所示的变化率。图4中的图形表示601示出竖向(向下)方向上的永久变形的变化率和侧向上的永久变形的变化率。图形表示601示出了三级破坏开始发生的拐点(被称为流动数量(FN))。图形表示601示出了用于侧向变形和竖向变形的不同流动数量。这些流动数量可以分别表示为Nh和Nv。图形表示601还示出了竖向变形和水平变形这两者以相同速率进展的圈数。该点被指定为临界流动数量(Nc)。图形表示可以显示在合适的显示装置上，可以使用合适的打印装置打印，或者可以输出到存储介质。
确定在侧向和/或竖向向下方向上的变形的程度。例如，处理器可以确定如图4所示的侧向上的变形的程度。处理器600被配置为确定竖向(向下)方向上的永久变形的变化率和/或侧向上的永久变形的变化率602。处理器被配置为确定永久变形曲线的竖向变化率的拐点(竖向流动数量Nv)和/或永久变形曲线的侧向变化率的拐点(侧向流动数量Nh)，以确定三级破坏开始发生的圈数。在实施方式中，处理器还被配置为确定竖向变形和侧向变形这两者以相同速率进展的圈数603(临界流动数量Nc)。处理器可以基于合适的数值计算方法来确定这些参数。处理器600可选地还提供如上所述的图形表示601。
处理器可以被配置为基于所确定的侧向上的永久变形确定或估计在一方向上的永久变形，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。处理器可以基于合适的数值计算方法来确定永久变形。
可以由处理器确定的操作和参数的更多讨论在下面的比较测试章节中提供。
方法
以下方法可以使用上述测试设备200来执行。
测试路面样本对车辙形成的易感性的方法包括以下步骤：在样本保持器203中支撑路面样本201；使车轮202沿在与端支撑构件220、221对应的、样本的相对端之间延伸的第一方向FD沿着样本201的至少一部分移动；测量样本201在侧向LD上的变形；以及可选地测量样本201在竖向上的变形。
样本保持器203被设置为从下方支撑样本201，并且支撑样本的两个相对端220、221。样本保持器203被设置为允许样本201沿侧向LD变形，该LD横向于在样本的相对端之间延伸的方向。
支撑路面样本201的步骤包括使样本的侧面210、211实质上不被支撑。
用刻度盘测试指示器(DTI)或任意其他合适的线性位移传感器测量样本201的侧面210、211的侧向变形。
用线性可变差动变压器(LVDT)或任意其他合适的线性位移传感器测量样本210在竖向(向下)方向上的变形。
方法包括以下步骤：使用处理器600来执行以下操作中的一个或两个：
提供在侧向和/或竖向向下方向上的变形的图形表示。例如，处理器可以提供在侧向上的变形的图形表示601，诸如例如图4或图12A至图12G所示的图形表示。图4中的图形表示601示出竖向(向下)方向上的永久变形的变化率和侧向上的永久变形的变化率。图形表示601示出了三级破坏开始发生的拐点(被称为流动数量(FN))。图形表示601示出了用于侧向变形和竖向变形的不同流动数量。这些流动数量可以分别表示为Nh和Nv。图形表示601还示出了竖向变形和水平变形这两者以相同速率进展的圈数。该点是临界流动数量(Nc)。图形表示可以显示在合适的显示装置上，可以使用合适的打印装置打印，或者可以输出到存储介质。
确定在侧向和/或竖向向下方向上的变形的程度。例如，处理器可以确定如图4所示的侧向上的变形的程度。处理器600被配置为确定竖向(向下)方向上的永久变形的变化率和/或侧向上的永久变形的变化率602。处理器被配置为确定永久变形曲线的竖向变化率的拐点(竖向流动数量Nv)和/或永久变形曲线的侧向变化率的拐点(侧向流动数量Nh)，以确定三级破坏开始发生的圈数。在实施方式中，处理器还被配置为确定竖向变形和侧向变形这两者以相同速率进展的圈数603(临界流动数量Nc)。处理器可以基于合适的数值计算方法来确定永久变形。处理器600可选地还提供如上所述的图形表示601。
方法可以包括以下步骤：使用处理器来基于所确定的侧向上的永久变形确定或估计在一方向上的永久变形，该方向与在相对端之间延伸的方向和侧向大体正交。处理器可以基于合适的数值计算方法来确定永久变形。
温度控制环境
测试样本在测试期间可以被保持在温度控制环境中(例如，温度柜中)。温度柜例如可以以±0.1℃的准确度控制高达70℃的温度。
比较测试
发明人执行比较第一实施方式车辙测试设备200与使用设备100的传统车轮跟踪器测试的测试。
样本准备
准备具有14mm和20mm标称最大骨料尺寸的沥青混合料。这些沥青混合料在新西兰是常用的热混沥青。分别对于AC 14和20准备具有尺寸305x305x50mm和305x305x75mm的样本[参考文献8]。从对于新西兰克赖斯特彻奇中的繁重交通高速公路中的一条设计这些混合料的当地承包商得到骨料、粘结剂以及现场拌合配方。沥青混合料基于澳大利亚标准AS2891.2.1“Methods of Sampling and Testing Asphalt”[参考文献9]来准备。根据澳大利亚标准，在压实(compression)之前将所有混合料在150℃下调整一小时。调整步骤模拟短期老化。在调整之后，在150℃下压实沥青混合料。混合料使用碾压机压实到目标空隙含量。
修改的车轮跟踪器测试设备
标准车轮跟踪器测试设备的修改版本用于修改车轮跟踪器测试。机器包括单个实体橡胶轮。轮胎宽度是施加700N载荷的50±1mm。平均速度为26.5圈每分钟。测试在温度控制室中进行。
修改车轮跟踪器测试设备被设计为允许要测试的样本依据当前传统方法约束或在样本如图2所示的在两个相对端处支撑且在侧面处实质上不被支撑的情况下部分约束。为了记录水平变形，在样本侧210、211上安装两个刻度盘测试指示器(DTI)230、231。还将一个竖向线性可变差动变压器(LVDT)232放置在车轮跟踪器臂下方，以测量竖向变形。处理器/数据获取系统被设计为用圈数收集竖向变形和两个水平变形。
约束侧向应力的多层分析
为了理解当前车轮跟踪器设置的限制和是否存在与实际现场条件的任何显著差异，对如图5所示的三层系统进行使用Circly软件的多层分析。在Circly分析中使用以下参数：
车轮707a、707b-在跨具有轮胎压力750kPa的两个双轮胎707a、707b的标准80kN轴载荷的作用下进行应力分析。双轮胎707a、707b彼此隔开1800mm(尺寸A)。各双轮胎对内的轮胎隔开330mm(尺寸B)。
沥青层701-在该分析中，考虑两个沥青模量(EAC＝2000MPa和EAC＝4500MPa)以及沥青层的两个厚度(h1＝100mm和h1＝200mm)。选择沥青层701的这些参数的原因是分析弱和强结构沥青层的应力。在该分析中，沥青层701被建模为具有泊松比ν＝0.40的各向同性材料。
基层703和路基层705如由澳大利亚指导方针[参考文献10]推荐地建模为具有各向同性比0.5(各向其中，Eh是水平模量，并且Ev是竖向模量)的横观各向同性材料。为了解释粒料基层材料的非线性，根据澳大利亚指导方针[参考文献10]进行子分层。
基层703-基层703被建模为具有厚度h2＝400mm、竖向模量Ev＝300MPa、水平模量Eh＝0.5Ev以及泊松比ν＝0.35。
路基层705-路基层705被建模为具有无限深度、竖向模量Ev＝50MPa、水平模量Eh＝0.5Ev以及泊松比ν＝0.45。
在如表2和表3以及图6和图7所示的不同深度处确定在x方向和y方向(延伸到页面中的方向)这两者上的最大水平法向应力。最大水平法向应力出现在接近外轮在交通方向(y向)上的内缘(离双轮胎中心x＝-157mm)的外轮下方。另外，对于离薄沥青(100mm)在离表面25mm深度处记录最大水平法向应力。还观察到，如表2所示，更高模量(4500Mpa)吸引多达1.116MPa的更高水平应力。因此，为了使车轮跟踪器测试表示现场条件，Circly模拟建议沥青样本的约束应力需要处于与在表2和表3以及图6和图7所示的分析中演示的类似范围0.871至1.116MPa。
在下面章节中，已经分析具有宽范围的沥青模量的若干混合料类型的约束应力的估计并将其与Circly计算机模拟进行比较。
表2-100mm厚沥青在标准轴载荷下的法向水平应力的Circly模拟
表3-200mm厚沥青在标准轴载荷下的法向水平应力的Circly模拟
量化传统车轮跟踪器测试设备的限制
图1例示了传统车轮跟踪器测试设备100。沥青样本101在全部四侧上由样本保持器103完全约束。
为了量化在传统车轮跟踪器测试中施加在样本上的侧向应力的大小，发明人对具有宽范围的劲度模量的几种沥青混合料进行图2和图3的部分约束车轮跟踪器测试，这些沥青混合料包括热拌混合料(HMA)、温拌沥青(WMA)以及具有25％RAP(25RAP)和50％RAP(50RAP)的温拌混合料。样本为305mm x305mm x75mm。
图8A示出了强加在一起的、用图1的约束测试设置以及图2和图3的部分约束测试设置进行的车轮跟踪器测试的示意图。在两个测试设置中，车轮跟随车轮轨迹路径240。在部分约束测试设置中，如图2和图3所示的记录左和右水平变形(ΔL和ΔR)这两者。
如表4所示的在不同温度和频率下将标准方法用于相同混合料进行动态模量测试。
车轮跟踪器测试设备速度为26.4圈每分钟(0.44Hz)。在60℃和0.44Hz下计算动态模量，以表示车轮跟踪器测试期间的样本模量。
表5示出了具有四种不同类型的密级配混合料的至少三个复制品的十三个样本的侧向变形值，这些密级配混合料具有宽范围的动态模量。样本的宽度为305mm。因此，基于总侧向水平变形(ΔT＝(ΔL+ΔR))，可以如表5所示的计算平均水平应变。在已知如表5所示的动态模量和平均水平应变时，可以估计水平侧向约束应力。
明显的是由完全约束样本保持器施加的水平约束应力非常显著，并且取决于混合料的劲度在从17.3至38.76MPa的范围内。在将车轮跟踪器施加的约束应力与Circly多层分析进行比较时，变得清楚的是车轮跟踪器施加在是预期值17至38倍范围内的相当高的侧向应力。这些相当高的侧向约束应力将不切实际地增大混合料的抗永久变形性，并且限制车轮跟踪器测试产生与混合料参数(诸如空隙含量或粘结剂含量)对抗永久变形性的影响有关的任何有价值信息的能力。因此，使样本在所有侧处完全约束将使得样本保持器施加大反应压力，该反应压力将严重限制样本侧向(剪切)变形，该变形对于类似但部分约束的样本将发生。在传统设置中运行车轮跟踪器测试并测量变形仅指示测量由作为空隙变化的结果的密实化(即，压实)引起的车辙形成。
表4-若干密级配混合料的动态模量和侧向变形
表5-车轮跟踪器加载测试期间的侧向应变测量
所计算应力与实际应力的比较
以上建模的17.3至38.76MPa的约束应力可能远高于实际约束应力。这是由于在分析中进行的若干假定。第一，假定样本保持弹性。在50℃至60℃下不是这种情况，在该温度下，样本将示出弹性或粘塑性行为。在用于计算侧向力的胡克(Hooke)定律中不考虑这一点。第二，假定沥青混合料为各向同性的。然而，在50℃至60℃下，沥青是各向异性的，侧向模量远小于竖向模量。理论上对实际材料行为建模非常困难。
为了确定实际约束应力，修改图2和图3的部分约束测试设置，使得样本在两端和一个侧面上支撑，并且连接到测力传感器的可移动板被定位为与另一侧面相邻。在50℃下测试具有14mm最大标称尺寸、60/70粘结剂以及7.0％空隙样本的密级配混合料(AC14)。
图8B示出了在测试期间由测力传感器测量的力。测试从不被约束的样本(即，样本被宽松地放置在样本保持器内)开始。随着测试进展，样本尝试在加载下侧向流动，但由测力传感器所约束的可移动板防止这样做，并且生成约束应力。约束应力增大，直到它达到取决于混合料类型、粘结剂等级以及测试温度的极限值为止。
在传统完全约束的测试中，约束应力的增大将导致样本剪切强度的人为增大，并且增大其对永久变形的抵抗力。在传统测试中，因为永久变形曲线如图9A和图10A所示地达到稳定时期，所以不太可能实现三级流动。这说明在传统完全约束测试期间测量的非常低的永久变形，而且说明为何在传统完全约束测试中测试的大部分样本从不达到三级流动。
约束应力对永久变形的影响
图9A、图9B、图10A以及图10B示出了在完全约束和部分约束设置中对相同的两对样本进行的车轮跟踪器测试的结果。图9A、图9B、图10A以及图10B中的所有样本由AC20混合料制成。图9A和图9B所示的一对样本使用软粘结剂80/100针入度等级和空隙含量6.0％。图10A和图10B所示的一对样本使用更硬粘结剂等级60/70和更低的空隙含量4.3％。所有样本在50℃下测试。图9A和图10A分别示出了80/100等级样本和60/70等级样本的完全约束测试结果。图9A和图10A示出了完全约束测试中的永久变形在2.0mm达到稳定时期，而不管粘结剂类型或空隙含量如何。完全约束测试在样本不经历三级破坏的情况下达到50000圈。图9B和图10B分别示出了80/100等级样本和60/70等级样本的部分约束测试结果。图9B和图10B示出了部分约束测试中的两种混合料类型之间的显著差异。经历三级破坏的两个样本小于50000圈。用更硬60/70粘结剂且以4.3％空隙含量制成的AC20混合料与用更软80/100粘结剂且以更高空隙含量6.0％制成的相同AC20混合料相比持续将近二十倍圈数。这清楚地演示部分约束测试更能够检测重要混合料参数(诸如空隙含量和粘结剂类型)对永久变形的影响。
如从以上讨论可以看到的，在传统车轮跟踪器测试中由样本保持器施加在沥青混合料上的过多约束应力是防止真实材料行为的一个最重要障碍。完全约束测试将最可能能够捕获与混合料密实化有关的永久变形的一小部分。然而，不太可能能够捕获剪切相关的永久变形。
对混合料体积特性和测试温度的敏感性
为了研究用于测量不同混合料体积特性和测试温度的影响的车辙测试设备200的有效性，进行二十个测试，各测试具有两个复制品。如表6所示，在两个不同温度(50℃和60℃)下测试具有骨料级配(AC20和AC14)、粘结剂类型(60/70和80/100)以及空隙含量(3.5％、5.5％以及7.0％)的不同组合的总共四十个样本。为了保证捕获完整的变形曲线，将车轮跟踪器实验进行多达100000圈或15mm竖向变形(无论哪个先发生)。记录水平和竖向变形以及圈数。水平和竖向永久变形以及圈数这两者由方程1所给出的弗兰肯(Francken)模型建模。
δ＝ANB+C(eDN-1)[方程1]
δ＝永久变形
N＝轮轨加载圈数
A、B、C以及D＝取决于混合料特性的回归常数
表6-具有不同组成的样本的竖向和水平流动数量
图11示出了在用于竖向和水平永久变形这两者的同一图上叠加的、被显示为虚线曲线的AC20、60/70粘结剂、7.0％空隙、50℃样本的实验数据和由实线表示的弗兰肯模型拟合曲线。弗兰肯模型为三个阶段的变形(初级、次级以及三级)的实验数据提供优秀拟合。如图12A至图12G所示的针对圈数绘制由方程2给出的永久变形的变化率。
图12A至图12G示出了使用车辙测试设备200进行的二十个测试中的六个的、对圈数的永久变形的速率的结果。
图12A至图12G以及表6中的数据例示了通过使用部分约束样本保持器，几乎每一个样本达到其破坏点，仅具有非常少的例外。传统完全约束测试方法不是这种情况。而且，和完全约束方法不同，部分约束车轮跟踪器测试对混合料参数(诸如空隙含量、骨料级配、粘结剂类型)以及测试温度更敏感。因此，基于混合料的永久变形行为对混合料排序变得更可靠。
图12A和图12B分别示出了AC20和AC14的对圈数的永久变形速率。两种混合料具有60/70等级柏油和空隙含量7.0％。两种混合料在50℃下测试。水平和竖向永久变形这两者示出粗AC20混合料胜过中等AC14混合料。另外，水平和竖向变形这两者的永久变形的变化率提供与永久变形在被加载样本中如何发展有关的有用信息。竖向(向下)永久变形以比水平(侧向)永久变形更高的变形速率开始，直到之后水平永久变形的速率赶上竖向变形的特定点为止。发明人将该点指定为临界流动数量(Nc)，该临界流动数量被定义为竖向和水平永久变形这两者以相同速率进展的圈数。临界流动数量Nc如图12A至图12G所示的可以被确定为竖向永久变形曲线的速率与水平永久变形曲线的速率之间的交叉点。
在临界流动数量之前，混合料将随着空隙含量的快速变化密化，由此向下更快地移动(而不是侧向移动)。因此，竖向变形将以比水平变形更快的速率进展。超过临界流动数量，混合料将随着在混合料中发展的更多剪切变形而以更快的速率侧向移动，直到破坏为止。
在用车辙测试设备200执行的测试中，对于竖向(向下)和水平(侧向)变形这两者捕获变形的所有三个地带(初级、次级以及三级地带)。用于车轮跟踪器测试的等效流动数量如表6所示的使用弗兰肯模型来计算[参考文献13和14]。表6所示的数据是两个复制品的平均。弗兰肯曲线上的拐点被确定为流动数量。从竖向(向下)永久变形计算的流动数量被表示为Nv，并且基于水平(侧向)永久变形的流动数量被表示为Nh。图13描绘了基于水平和竖向变形的流动数量之间的关系。两个流动数量Nh和Nv与0.96的确定系数R2良好相关。还观察到如图12A至图12G所示，Nc总是大于Nh且小于Nv(即，Nh<Nc<Nv)。临界数量Nc可以提供与混合料侧向稳定性有关且因此与其抗车辙形成性有关的有用信息。
如从图11以及图12A至图12G提出的上述分析以及上述表6中的数据可以看到的，部分约束的车辙测试设备200提供描述沥青的永久变形行为的特征的大量信息。另外，来自竖向(向下)和水平(侧向)永久变形的所测量参数示出对混合料参数和测试温度的敏感性。例如，骨料级配从粗骨料到细骨料(即，从AC20到AC14)的变化使得混合料经受更高的变形速率。结论还适用于粘结剂等级(硬粘结剂60/70至软粘结剂80/100)、空隙(3.5％至7.0％)以及温度(50℃至60℃)。
此外，通过在不同温度下对于所有混合料比较基于水平变形与竖向变形的流动数量的比(Nh/Nv)，发现该值在从低至0.51至大至0.94的范围内。这意味着水平变形可以代替竖向变形用于缩短测试时间大约5％至50％。然而，收集水平和竖向变形这两者是有利的，因为这将提供混合料的永久变形行为的更佳理解和分析。
部分支撑的侧面
一个侧面上的可移动支架
图14示出了用于测试路面样本对车辙形成的易感性的另选实施方式车辙测试设备的样本保持器303。除非以下描述，否则特征和功能以及使用方法将与对于关于以上图2和图3概述的设备200描述的相同，并且同样的附图标记在将100加到各附图标记的情况下指示同样的零件。
在该构造中，不是样本的侧面实质上不被支撑，而是样本保持器303包括支撑样本301的第一侧面310的第一可移动支撑构件340。第一可移动支撑构件340包括沿第一方向FD延伸的板。第一可移动支撑构件340被设置为允许样本301在侧向LD上的变形。
在实施方式中，样本保持器303被设置为允许样本301在实质上整个测试内沿侧向LD变形。在实施方式中，样本保持器303被设置为允许样本301在整个测试内沿侧向LD变形。
侧向位移传感器330被设置为通过测量支撑构件340的移动来确定样本301的侧面310在侧向LD上的变形。传感器包括刻度盘测试指示器(DTI)或任意其他合适的线性位移传感器。
样本保持器303包括支撑样本的第二相对侧面311的固定支撑构件360。固定支撑构件360以任意合适的方式固定到底板和/或端支撑构件。
端支撑构件320、321固定。
可移动支撑构件340的位置被控制为在测试期间向样本的侧面310、311提供实质上恒定的压力。可移动支撑构件340由安装到液压块342的液压撞锤341移动并控制。图16中示出了示例性液压撞锤。压力由液压撞锤341施加到支撑构件340。支撑构件340在第一侧310上施加压力，该压力等于第二侧311上的反应压力。
放泄阀或其他合适的机构用于在测试期间维持实质上恒定的压力。所施加侧向压力的实际值可以从与图6和图7以及表2中的分析类似的多层计算机模拟来计算。通过控制侧向压力，车轮跟踪器将提供实际现场条件的更佳表示，因此提供样本和材料混合料的车辙形成机制的更佳预测和建模。
在实施方式中，由可移动支撑构件340施加的压力大于0kPa且多达150kPa。在一些实施方式中，压力在10kPa至150kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在10kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在20kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，为了实现更高的侧向压力(例如，多达100kPa至150kPa)，使用更强力的液压撞锤来适应种种测试条件。
对于一些测试应用，可移动支撑构件340可以被配置为施加0kPa压力，以模拟不被约束的侧。
由可移动支撑构件340施加于给定样本的合适压力可以被确定为适应实际现场条件。该压力将取决于沥青层和肩部支撑的厚度以及是考虑外车道还是内车道。合适的压力将小于完全约束样本中的所测量约束应力。
所施加压力还将取决于内轮轨或外轮轨是否需要测试数据而改变。通常，外轮轨更受关注，因为这通常为最坏损坏在实际道路上发生的情况。外轮轨通常具有比内轮轨更低的约束应力。因此，将由可移动支撑构件340施加更低的压力来模拟该场景。
方法
测试路面样本301对车辙形成的易感性的方法实质上与以上对于设备200描述的相同。方法包括以下步骤：用第一可移动支撑构件340支撑样本的第一侧面310。第一可移动支撑构件340被设置为允许样本301在侧向LD上的变形。
用被设置为测量支撑构件340在侧向LD上的移动的刻度盘测试指示器(DTI)或任意其他合适的线性位移传感器测量样本301的侧面310的侧向变形。
方法包括以下步骤：用固定支撑构件360支撑样本的第二相对侧面311。
方法包括以下步骤：用固定端支撑构件320、321支撑样本的端。
方法包括以下步骤：控制可移动支撑构件340的位置，以在测试期间向样本的侧310、311提供实质上恒定的压力。可移动支撑构件340由安装到液压块342的液压撞锤341移动并控制。图16中示出了示例性液压撞锤。压力由液压撞锤341施加到支撑构件340。支撑构件340在第一侧310上施加压力，该压力等于第二侧311上的反应压力。
在实施方式中，由可移动支撑构件340施加的压力大于0kPa且多达150kPa。在一些实施方式中，压力在10kPa至150kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在10kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在20kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，为了实现更高的侧向压力(例如，多达100kPa至150kPa)，使用更强力的液压撞锤来适应种种测试条件。压力可以如上概述的来确定。
放泄阀或其他合适的机构用于在测试期间维持实质上恒定的压力。
设备301将再次合适地设置有确定样本在侧向LD上的变形和样本在竖向上的向下变形的传感器。然而，该设备301仅使用操作地耦合到可移动支撑构件340的单个侧向变形传感器。
两个侧面上的可移动支架
在另选实施方式中，样本第二支撑构件360也可以是可移动支撑构件，第二可移动支撑构件360被设置为允许样本301在侧向LD上的变形。该实施方式将合适地包括第二传感器，该第二传感器与第二侧面关联，确定样本301在侧向LD上的变形。
在实施方式中，样本保持器303被设置为允许样本301在实质上整个测试内沿侧向LD变形。在实施方式中，样本保持器303被设置为允许样本301在整个测试内沿侧向LD变形。
侧向位移传感器被设置为通过测量支撑构件340、360的移动来确定样本301的侧面310和311在侧向LD上的变形。传感器包括刻度盘测试指示器(DTI)或任意其他合适的线性位移传感器。
端支撑构件320、321固定。
可移动支撑构件340、360的位置被控制为在测试期间向样本301的侧面310、311提供实质上恒定的压力。可移动支撑构件340、360由安装到液压块的液压撞锤移动并控制。图16中示出了示例性液压撞锤。压力由液压撞锤施加到支撑构件340、360。
在实施方式中，由可移动支撑构件340、360施加的压力大于0kPa且多达150kPa。在一些实施方式中，压力在10kPa至150kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在10kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在20kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，为了实现更高的侧向压力(例如，多达100kPa至150kPa)，使用更强力的液压撞锤来适应种种测试条件。
对于一些测试应用，可移动支撑构件340、360可以被配置为施加0kPa压力，以模拟不被约束的侧。
由可移动支撑构件340、360施加于给定样本的合适压力可以被确定为适应实际现场条件。该压力将取决于沥青层和肩部支撑的厚度以及是考虑外车道还是内车道。合适的压力将小于完全约束样本中的所测量约束应力。
放泄阀或其他合适的机构用于在测试期间维持实质上恒定的压力。
方法
测试路面样本301对车辙形成的易感性的方法实质上与以上对于设备300描述的相同。方法包括以下步骤：用第二可移动支撑构件360支撑样本的第二相对侧面311，其中，第二可移动支撑构件被设置为允许样本301在侧向LD上的变形。
用被设置为测量支撑构件340、360在侧向LD上的移动的刻度盘测试指示器(DTI)或任意其他合适的线性位移传感器测量样本301的侧面310、311的侧向变形。
方法包括以下步骤：控制可移动支撑构件的位置，以在测试期间向样本301的侧310、311提供实质上恒定的压力。可移动支撑构件340、360由安装到液压块的液压撞锤移动并控制。图16中示出了示例性液压撞锤。压力由液压撞锤施加到支撑构件340、360。
在实施方式中，由可移动支撑构件340、360施加的压力大于0kPa且多达150kPa。在一些实施方式中，压力在10kPa至150kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在10kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在20kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，为了实现更高的侧向压力(例如，多达100kPa至150kPa)，使用更强力的液压撞锤来适应种种测试条件。压力可以如上概述的来确定。
放泄阀或其他合适的机构用于在测试期间维持实质上恒定的压力。
部分支撑的侧面和端
一个侧面和一端上的可移动支架
图15示出了用于测试路面样本对车辙形成的易感性的另选实施方式车辙测试设备的样本保持器403。除非以下描述，否则特征和功能以及使用方法将与对于关于以上图2和图3概述的设备200描述的相同，并且同样的附图标记在将200加到各附图标记的情况下指示同样的零件。
样本保持器403包括支撑样本401的第一侧面410的第一可移动支撑构件440和支撑样本的第一端420的第一端可移动支撑构件450。第一可移动支撑构件440被设置为允许样本401在侧向LD上的变形，并且第一端可移动支撑构件450被设置为允许样本401在第一方向FD上的变形，该第一方向在样本的相对端420、421之间延伸。
在实施方式中，样本保持器403被设置为允许样本401在实质上整个测试内沿侧向LD和第一方向FD变形。在实施方式中，样本保持器403被设置为允许样本401在整个测试内沿侧向LD和第一方向FD变形。
样本保持器403包括固定支撑构件460、470，这些固定支撑构件支撑样本401的第二相对侧面411和样本401的第二相对端421。
可移动支撑构件440、450的位置被控制为在测试期间向样本401的侧410、411以及端420、421提供在300至350kPa范围内的实质上恒定的压力。可移动支撑构件440、450由安装到液压块442、452的液压撞锤441、451移动并控制。图16中示出了示例性液压撞锤。压力由液压撞锤441、451施加到支撑构件440、450。支撑构件440在第一侧410上施加压力，该压力等于第二侧411上的反应压力。支撑构件450在第一端420上施加压力，该压力等于第二端421上的反应压力。
在实施方式中，由可移动支撑构件440、450施加的压力大于0kPa且多达150kPa。在一些实施方式中，压力在10kPa至150kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在10kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在20kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，为了实现更高的压力(例如，多达100kPa至150kPa)，使用更强力的液压撞锤来适应种种测试条件。
在一些实施方式中，由端支撑构件450比由侧支撑构件440施加更大的压力。
对于一些测试应用，侧支撑构件440可以被配置为施加0kPa压力，以模拟不被约束的侧。
由第一可移动支撑构件440施加于给定样本的合适压力可以被确定为适应实际现场条件。该压力将取决于沥青层和肩部支撑的厚度以及是考虑外车道还是内车道。合适的压力将小于完全约束样本中的所测量约束应力。
在实施方式中，端位移传感器433被设置为通过测量支撑构件450的移动来确定样本401的端420在第一方向FD上的变形，该第一方向在相对端之间延伸。传感器包括刻度盘测试指示器(DTI)或任意其他合适的线性位移传感器。可以确定两个流动数量Nh1和Nh2，各用于各方向FD、LD上的水平位移。在本发明的实施方式的方法和设备中，可以使用这两个流动数量Nh1和Nh2，或者可以使用流动数量Nh1和Nh2的平均值。
第一侧面支撑构件440上的液压撞锤441和第一端支撑构件450上的液压撞锤451可以被配置或控制为施加不同压力。在一些实施方式中，施加于侧面410、411的压力与施加于端420、421的压力相同。在其他实施方式中，施加于侧面410、411的压力与施加于端420、421的压力不同。
放泄阀或其他合适的机构用于在测试期间维持实质上恒定的压力。
相信，在至少一个侧面和至少一端上包括可移动支撑构件的实施方式与仅在侧向上具有可移动支撑构件的实施方式相比将是现场条件的更佳匹配。因为在至少一端上具有可移动支撑构件的实施方式将更准确地模拟实际路面中的应力，所以它们将提供永久变形的更佳预测。该测试数据可以用于预测材料行为的建模中。
还相信，在侧410、411以及端420、421上施加不同压力对于一些沥青混合料将更佳地表示现场条件。
方法
测试路面样本401对车辙形成的易感性的方法实质上与以上对于设备200描述的相同。方法包括以下步骤：用第一可移动支撑构件440支撑样本401的第一侧面410，并且用第一端可移动支撑构件450支撑样本401的第一端420。第一可移动支撑构件440被设置为允许样本401在侧向LD上的变形，并且第一端可移动支撑构件450被设置为允许样本401在第一方向FD上的变形，该第一方向在样本的相对端420、421之间延伸。
方法包括以下步骤：用固定支撑构件460、470支撑样本401的第二相对侧面411和样本的第二相对端421。
方法包括以下步骤：控制可移动支撑构件440、450的位置，以在测试期间向样本401的侧410、411以及端420、421提供实质上恒定的压力。可移动支撑构件440、450由安装到液压块442、452的液压撞锤441、451移动并控制。图16中示出了示例性液压撞锤。压力由液压撞锤441、451施加到支撑构件440、450。支撑构件440在第一侧410上施加压力，该压力等于第二侧411上的反应压力。支撑构件450在第一端420上施加压力，该压力等于第二端421上的反应压力。
在实施方式中，由可移动支撑构件440、450施加的压力大于0kPa且多达150kPa。在一些实施方式中，压力在10kPa至150kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在10kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，压力在20kPa至30kPa的范围内。在一些实施方式中，为了实现更高的压力(例如，多达100kPa至150kPa)，使用更强力的液压撞锤来适应种种测试条件。压力可以如上概述的来确定。
在实施方式中，用被设置为测量支撑构件450在第一方向FD上的移动的刻度盘测试指示器(DTI)或任意其他合适的线性位移传感器测量样本401的端420的变形，该第一方向在相对端之间延伸。可以确定两个流动数量Nh1和Nh2，各用于各方向FD、LD上的水平位移。在本发明的实施方式的方法和设备中，可以使用这两个流动数量Nh1和Nh2，或者可以使用流动数量Nh1和Nh2的平均值。Nh1和Nh2的平均值可以用于确定对侧向变形的抵抗力。
第一侧面支撑构件440上的液压撞锤441和第一端支撑构件450上的液压撞锤451可以被配置或控制为施加不同压力。在一些实施方式中，施加于侧面410、411的压力与施加于端420、421的压力相同。在其他实施方式中，施加于侧面410、411的压力与施加于端420、421的压力不同。
放泄阀或其他合适的机构用于在测试期间维持实质上恒定的压力。
理解，在至少一个侧面和至少一端上包括可移动支撑构件的实施方式与仅在侧向上具有可移动支撑构件的实施方式相比将是现场条件的更佳匹配。还理解，在侧410、411以及端420、421上施加不同压力对于一些沥青混合料更佳地表示现场条件。
两个侧面和两端上的可移动支架
在另选实施方式中，支撑样本401的第二侧面411的第二支撑构件460是可移动支撑构件，并且支撑样本401的第二端421的第二端支撑构件470是可移动支撑构件。可移动支撑构件460和470将以上面对于支撑构件410、420描述的相同方式来支撑并控制。第二可移动支撑构件460被设置为允许样本401在侧向LD上的变形，并且第二端可移动支撑构件470被设置为允许样本401在第一方向FD上的变形，该第一方向在样本的相对端420、421之间延伸。
在实施方式中，样本保持器403被设置为允许样本401在实质上整个测试内沿侧向LD和第一方向FD变形。在实施方式中，样本保持器403被设置为允许样本401在整个测试内沿侧向LD和第一方向FD变形。
该实施方式包括第二传感器，该第二传感器与第二侧面411关联，确定样本401在侧向LD上的变形。
另选实施方式还包括端位移传感器，这些端位移传感器与端420、421关联，确定样本401在第一方向FD上的变形，该第一方向在相对端之间延伸。可以确定两个流动数量Nh1和Nh2，各用于各方向FD、LD上的水平位移。Nh1可以基于LD方向上的平均变形来确定，并且Nh2可以基于FD方向上的平均变形来确定。在本发明的实施方式的方法和设备中，可以使用这两个流动数量Nh1和Nh2，或者可以使用流动数量Nh1和Nh2的平均值。
由第二可移动支撑构件460和第二端可移动支撑构件470施加于给定样本的合适压力可以被确定为适应实际现场条件。该压力将取决于沥青层和肩部支撑的厚度以及是考虑外车道还是内车道。合适的压力将小于完全约束样本中的所测量约束应力。压力可以在上面概述的范围内。
方法
测试路面样本(401)对车辙形成的易感性的方法实质上与以上对于设备400描述的相同。方法包括以下步骤：用第二可移动支撑构件460支撑样本401的第二侧面411，并且用第二端可移动支撑构件450支撑样本的第二相对端421。第二可移动支撑构件被设置为允许样本401在侧向LD上的变形，并且第二端可移动支撑构件被设置为允许样本401在第一方向FD上的变形，该第一方向在样本的相对端420、421之间延伸。
方法包括以下步骤：控制可移动支撑构件410、420、460、470的位置，以在测试期间向样本401的侧410、411以及端420、421提供实质上恒定的压力。压力可以如上概述的来确定。
其他构造
可移动和固定支架的其他构造是可以的，诸如两个侧面和一端上的可移动支架和另一端上的固定支架。另选构造是一个侧面和两端上的可移动支架和另一个侧面上的固定支架。
液压撞锤
图16中示出了适于用于上述实施方式中的任意一个中的示例性液压撞锤800。撞锤800包括附接到轴820的活塞810。活塞在壳体830内可移动。撞锤还具有放泄阀，该放泄阀控制由撞锤施加的压力，从而控制在测试期间由各可移动支撑构件施加于样本的压力。放泄阀将可控制为设置期望压力。
示例性尺寸为：
D1＝106mm
D2＝86mm
D3＝10mm
D4＝6mm
D5＝10mm
D6＝21mm
D7＝43mm
D8＝6mm
D9＝10mm
D10＝43mm
D11＝11mm
D12＝19mm
D13＝74mm
D14＝50mm
D15＝49.5mm
D16＝46mm
D17＝40mm。
已经仅用示例的方式描述了本发明的优选实施方式，并且可以在不偏离本发明的范围的情况下对其进行修改。
例如，样本和样本保持器可以为任意合适的形状，诸如正方形、矩形、圆形或任意其他合适的形状。
参考在这里可以用于方向术语，诸如“竖向”、“向下”等。这些术语在与其他方向相比的相对意义上预期，并且表示样本保持器处于水平方位且车轮向样本竖向施加力的设备的使用。将理解，设备相反可以以不同的方式来定向，诸如样本保持器为竖向且车轮水平施加力。
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Claims (48)

1.一种用于测试路面样本对车辙形成的易感性的车辙测试设备，所述设备包括：
样本保持器，该样本保持器用于支撑要测试的所述样本，所述样本保持器被设置为从下方支撑所述样本，并且支撑所述样本的两个相对端，所述样本保持器被设置为允许所述样本沿横向于在所述相对端之间延伸的方向的侧向变形；
车轮，该车轮被设置为沿在所述相对端之间延伸的所述方向沿着所述样本的至少一部分移动；以及
传感器，该传感器确定所述样本在所述侧向上的变形。
2.根据权利要求1所述的车辙测试设备，其中，所述样本保持器被设置为使得所述样本的两个侧面在测试期间实质上不被支撑。
3.根据权利要求1所述的车辙测试设备，其中，所述样本保持器包括支撑所述样本的第一侧面的第一可移动支撑构件，所述第一可移动支撑构件被设置为允许所述样本在所述侧向上的变形。
4.根据权利要求3所述的车辙测试设备，其中，所述样本保持器包括支撑所述样本的第二相对侧面的固定支撑构件。
5.根据权利要求3所述的车辙测试设备，其中，所述样本保持器包括支撑所述样本的第二相对侧面的第二可移动支撑构件，所述第二可移动支撑构件被设置为允许所述样本在所述侧向上的变形。
6.根据权利要求2或5所述的车辙测试设备，包括第二传感器，该第二传感器与所述第二侧面关联，以确定所述样本在所述侧向上的变形。
7.根据前述权利要求中任意一项所述的车辙测试设备，其中，至少一个传感器包括刻度盘测试指示器。
8.根据权利要求1至6中任意一项所述的车辙测试设备，其中，至少一个传感器包括线性可变差动变压器。
9.根据前述权利要求中任意一项所述的车辙测试设备，其中，所述样本保持器包括支撑所述样本的第一端的第一端可移动支撑构件，所述第一端可移动支撑构件被设置为允许所述样本在所述相对端之间延伸的所述方向上的变形。
10.根据权利要求9所述的车辙测试设备，其中，所述样本保持器包括支撑所述样本的第二相对端的固定端支撑构件。
11.根据权利要求9所述的车辙测试设备，其中，所述样本保持器包括支撑所述样本的第二相对端的第二端可移动支撑构件，所述第二端可移动支撑构件被设置为允许所述样本在所述相对端之间延伸的所述方向上的变形。
12.根据权利要求3至11中任意一项所述的车辙测试设备，其中，所述可移动支撑构件的位置被控制为在测试期间向所述样本的所述侧面和/或端提供实质上恒定的压力。
13.根据前述权利要求中任意一项所述的车辙测试设备，包括传感器，该传感器确定所述样本在大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的变形。
14.根据权利要求13所述的车辙测试设备，其中，所述传感器包括线性可变差动变压器。
15.根据权利要求1至14中任意一项所述的车辙测试设备，包括处理器，该处理器被配置为提供在所述侧向和/或大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的变形的图形表示。
16.根据权利要求15所述的车辙测试设备，其中，所述图形表示示出在所述侧向上的永久变形的变化率。
17.根据权利要求16所述的车辙测试设备，其中，所述图形表示示出在大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的永久变形的变化率。
18.根据权利要求17所述的车辙测试设备，其中，所述图形表示示出两个方向上的永久变形以相同速率进展的圈数。
19.根据权利要求1至18中任意一项所述的车辙测试设备，包括处理器，该处理器被配置为确定在所述侧向和/或大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的变形的程度。
20.根据权利要求19所述的车辙测试设备，其中，所述处理器被配置为确定所述侧向上的永久变形的变化率。
21.根据权利要求20所述的车辙测试设备，其中，所述处理器被配置为确定在大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的永久变形的变化率。
22.根据权利要求21所述的车辙测试设备，其中，所述处理器被配置为确定两个方向上的永久变形以相同速率进展的圈数。
23.根据权利要求19所述的车辙测试设备，其中，所述处理器被配置为基于所确定的在所述侧向上的永久变形来确定或估计在大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的永久变形。
24.根据权利要求1至23中任意一项所述的车辙测试设备，其中，所述侧向实质上正交于在所述相对端之间延伸的所述方向。
25.一种测试路面样本对车辙形成的易感性的方法，所述方法包括以下步骤：
在样本保持器中支撑路面样本，所述样本保持器被设置为从下方支撑所述样本，并支撑所述样本的两个相对端，所述样本保持器被设置为允许所述样本沿横向于在所述相对端之间延伸的方向的侧向变形；
使车轮沿在所述相对端之间延伸的所述方向沿着所述样本的至少一部分移动；以及
测量所述样本在所述侧向上的变形。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，支撑路面样本包括使所述样本的侧面实质上不被支撑。
27.根据权利要求25所述的方法，包括以下步骤：用第一可移动支撑构件支撑所述样本的第一侧面，其中，所述第一可移动支撑构件被设置为允许所述样本在所述侧向上的变形。
28.根据权利要求26所述的方法，包括以下步骤：用固定支撑构件支撑所述样本的第二相对侧面。
29.根据权利要求26所述的方法，包括以下步骤：用第二可移动支撑构件支撑所述样本的第二相对侧面，其中，所述第二可移动支撑构件被设置为允许所述样本在所述侧向上的变形。
30.根据权利要求25至29中任意一项所述的方法，包括以下步骤：用刻度盘测试指示器测量所述样本的所述侧面的侧向变形。
31.根据权利要求25至29中任意一项所述的方法，包括以下步骤：用线性可变差动变压器测量所述样本的所述侧面的侧向变形。
32.根据权利要求25至30中任意一项所述的方法，包括以下步骤：用第一端可移动支撑构件支撑所述样本的第一端，所述第一端可移动支撑构件被设置为允许所述样本在所述相对端之间延伸的所述方向上的变形。
33.根据权利要求32所述的方法，包括以下步骤：用固定端支撑构件支撑所述样本的第二相对端。
34.根据权利要求32所述的方法，包括以下步骤：用第二端可移动支撑构件支撑所述样本的第二相对端，所述第二端可移动支撑构件被设置为允许所述样本在所述相对端之间延伸的所述方向上的变形。
35.根据权利要求27至34中任意一项所述的方法，包括以下步骤：控制所述可移动支撑构件的位置，以在测试期间向所述样本的所述侧面和/或端提供实质上恒定的压力。
36.根据权利要求25至35中任意一项所述的方法，包括以下步骤：测量所述样本在大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的变形。
37.根据权利要求36所述的方法，包括以下步骤：用线性可变差动变压器测量所述样本的变形。
38.根据权利要求25至37中任意一项所述的方法，包括以下步骤：使用处理器来提供在所述侧向和/或大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的变形的图形表示。
39.根据权利要求38所述的方法，其中，所述图形表示示出在所述侧向上的永久变形的变化率。
40.根据权利要求39所述的方法，其中，所述图形表示示出在大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的永久变形的变化率。
41.根据权利要求40所述的方法，其中，所述图形表示示出两个方向上的永久变形以相同速率进展的圈数。
42.根据权利要求25至41中任意一项所述的方法，包括以下步骤：使用处理器来确定在所述侧向和/或大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的变形的程度。
43.根据权利要求42所述的方法，其中，所述处理器被配置为确定所述侧向上的永久变形的变化率。
44.根据权利要求43所述的方法，其中，所述处理器被配置为确定在大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的永久变形的变化率。
45.根据权利要求44所述的方法，其中，所述处理器被配置为确定两个方向上的永久变形以相同速率进展的圈数。
46.根据权利要求42所述的方法，包括以下步骤：基于所确定的在所述侧向上的永久变形来确定或估计在大体正交于在所述相对端之间延伸的所述方向和所述侧向的方向上的永久变形。
47.根据权利要求25至46中任意一项所述的方法，其中，所述侧向实质上正交于在所述相对端之间延伸的所述方向。
48.根据权利要求25至47中任意一项所述的方法，其中，所述方法使用根据权利要求1至24中任意一项的设备来执行。
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