CN112326437B - 三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置及方法，包括用于容纳试件的方形加载腔，所述方形加载腔由六块滑动搭接的刚性加载板围成，每块所述刚性加载板上均滑动设有加载活塞，所述滑动加载活塞由上下两层滚珠、用于分隔与包裹滚珠的高强钨钢板以及加载活塞组成，所述滚珠用于传荷及实现加载板平面内任意滑动，所述加载活塞用于向所述刚性加载板施加载荷。本装置不仅通过滑动加载板设计实现了加载板任意方向的自由滑动，消除了传统的立方体试件在转角处出现的角隅效应，而且通过在加载板间设置燕尾孔、托板实现了加载板与试件紧密相贴。可对路面材料三维复杂受力状态下的强度、模量以及泊松比进行准确测试。

Description

三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置及方法

技术领域

本发明属于路面材料力学性能测试技术领域，尤其涉及一种三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置及方法。

背景技术

近年来，随着交通量以及重载交通的大幅增加，要求对路面材料力学特性的研究进一步深入。在交通荷载的作用下，路面不是单纯的处于一种单向受力状态，《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》以及《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》等相关路面试验规范中现有路面材料力学性能测试试验：如单轴压缩试验、弯拉试验以及劈裂试验等只是处于简单受力状态，而常规三轴试验采用围压加载，中主应力以及小主应力不独立，此外常规三轴试验在试验时试件由橡胶膜密封，因此无法对试件施加拉伸应力，因此这些试验并不能反映路面复杂应力状态下的力学特性，无法模拟路面材料实际工况下的三向受力状态。

真三轴实验装置是研究路面材料在三向不等应力状态时力学性质的有效方法。现有的真三轴装置大致可以分为三类，即刚性加载模式、柔性加载模式、刚柔混合加载模式。现有单纯的刚性加载模式与柔性加载模式及大部分刚柔混合加载的真三轴仪均存在着加载板或柔性加载囊间的相互影响；对于现有使用刚性加载模式的真三轴仪，为了解决刚性加载相互影响的问题，在刚性加载板间预留空隙，进而导致试验时出现角隅效应；大多数现有三轴仪采用刚柔复合加载形式，其并不能做到三向完全独立加载，且柔性加载端不能施加拉应力，导致其并不能达到三向全应力状态组合。

专利CN110987644A公开了一种采用三向滑动的刚性加载真三轴仪，对于此种类型真三轴仪而言，为了保证悬空加载板不会随意滑落，试件安放时需采用临时支撑装置，操作过程繁琐，支撑装置所需空间较大，并且其需要施加不超过5KN的预应力提供足够的摩阻力使得加载板不随意滑动后才能去掉临时支撑装置进行试验，这显然不适用于强度、模量远低于岩石的沥青路面材料试验。

同时专利CN110608942A公开了专利CN110987644A提到的真三轴仪的滑动传力机构，其采用相互垂直的双层滚排来传递荷载以及减小加载板与加载活塞间的摩擦，但是实际上设备同时施加三向应力时，加载板不会按照正交滚排的两个方向进行滑动，由此也会产生较大的附加应力，虽然对岩石试件影响较小，但不适用于沥青路面材料试验。此外沥青路面结构某些点位存在着受拉的情况，试验时必须要对受拉加以考虑。但由于此真三轴仪主要用于岩土方向的研究，并未考虑如何施加拉应力，若一个或两个方向施加拉应力时，会导致施加拉应力的加载板与施加压应力的加载板的相互托顶。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置及方法，旨在解决现有采用三向滑动刚性加载板的装置试件安放不便，需要临时支撑装置托顶加载板，同时要施加较大预压应力才能使得加载板与试件之间不会随意滑动，导致其不适用于沥青路面材料测试的问题。

为实现上述目的，本申请采用如下技术方案：

三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置，包括用于容纳试件的方形加载腔，所述方形加载腔由六块滑动搭接的刚性加载板围成，每块所述刚性加载板上均滑动设有加载活塞，所述加载活塞用于向所述刚性加载板施加载荷；其中，

六块所述刚性加载板分别为左加载板、右加载板、前加载板、后加载板、上加载板和下加载板，所述左加载板和前加载板的底端与所述下加载板的上端面滑动抵接，所述右加载板和后加载板的顶端与所述上加载板的下端面滑动抵接；

所述前加载板和上加载板的左端与所述左加载板的右端面滑动抵接，所述后加载板和下加载板的右端与所述右加载板的左端面滑动抵接，所述上加载板和右加载板的前端与所述前加载板的后端面滑动抵接，所述下加载板和左加载板的后端与所述后加载板的前端面滑动抵接；

所述上加载板的右侧下端设有燕尾孔，所述右加载板的顶端设有匹配安装在所述燕尾孔内的卡块；所述后加载板的底端设有条形托板，所述条形托板的两侧与所述后加载板平齐，所述条形托板的右端与所述右加载板的底端固定连接。

具体的，所述加载活塞通过滑动组件滑动安装在所述刚性加载板上，所述滑动组件包括外盖板和传力板，所述外盖板通过支撑块支撑固定在所述刚性加载板的外侧，所述传力板设置在所述外盖板与所述刚性加载板之间的滑动腔内；

所述加载活塞穿过所述外盖板上的中心孔与所述传力板固定连接，所述传力板与所述刚性加载板之间均布有第一圆滚珠，所述传力板上设有匹配容纳所述第一圆滚珠的滚槽，所述传力板与所述外盖板之间均布有第二圆滚珠，所述第二圆滚珠上匹配套设有套圈，所述套圈与所述上盖板固定连接。

具体的，所述第一圆滚珠和第二圆滚珠围绕所述加载活塞均匀分布。

具体的，所述滑动组件还包括将所述加载活塞与刚性加载板位置锁死的锁定插销，所述传力板上设有供所述锁定插销穿插的插孔，所述锁定插销的顶端侧部设有连接部，所述连接部与所述外盖板螺纹紧固连接。

具体的，所述插孔围绕所述加载活塞均匀分布。

具体的，所述加载活塞通过步进电机、液压驱动或气压系统驱动。

具体的，所述加载活塞的加载端面上设有应力传感器。

具体的，所述步进电机、液压驱动或气压系统上设有测量加载活塞位移量的位移传感器。

具体的，所述下加载板由第一基板、位于第一基板前侧的第二基板和位于第一基板左侧的第三基板拼接而成，所述上加载板由第四基板、位于第四基板后侧的第五基板和位于第四基板右侧的第六基板拼接而成，所述左加载板由第七基板和位于第七基板右侧的第八基板拼接而成，所述右加载板由第九基板和位于第九基板左侧的第十基板拼接而成；其中，

所述前加载板与所述第二基板和第八基板滑动抵接，所述后加载板与所述第五基板和第十基板滑动抵接，所述左加载板与所述第三基板滑动抵接，所述右加载板与所述第六基板滑动抵接。

本发明还提供了一种路面材料三轴测试方法，包括试验步骤如下：

a:试件的制作：采用剪切压实仪制作长方体试件，通过切割获得所需10cm×10cm×10cm尺寸的试件。

b：加载板与加载活塞的固定：将插销插入传力板预留的插孔内，同时将插销与外盖板用螺丝拧紧，保证加载板与加载活塞不会有相对滑动。

c:试件的放置：将制备好的试件从竖直方向放在竖直方向的下加载板上。

d:液压站的操作：打开液压站总开关，打开电磁阀，通过液压泵对油路进行充油，充油完成后，先打开同步阀，最后加载时打开伺服阀进行控制加载，当刚性加载板间相互接触但不会相会顶托时，停止加载。

e：此时取掉滑动组件上的锁定插销，使刚性加载板加载时能够自由滑动，同时打开与应力传感器和位移传感器连接的数据测量系统，然后对试件进行预压。

f:预压结束后，使应力和位移数据归零，设置加载参数，使用伺服阀进行控制加载，加载速率以20mm/min的恒定速率进行，使试件达到预定的应力状态或者使试件破坏。试验结束后保存试验数据，控制刚性加载板提升卸载，取出试件，最后关闭电磁阀，打开泄压阀，使得油路里面的液压油留回液压站，试验结束。根据所收集的变形及应力数据可得到试件的强度或者模量。

g:当某个方向施加拉荷载时，试件与加载板间需涂刷一层黏结材料如粘钢胶。同时将相邻刚性加载板覆盖住施加拉荷载刚性加载板的基板部分取下，施加拉荷载方向滑动组件2上的锁紧插销不要取走。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果在于：

本发明三轴试验装置由x(前后)、y(左右)、z(上下)方向六个滑动的刚性加载板搭接而成，六块加载板这样相互覆盖托顶组合，进而形成了一个容积可自由变化用于放置试件的方形加载腔，同时该装置还包括滑动作用于刚性加载板上的六个加载活塞，采用滑动组件实现了加载活塞与加载板间的相互滑动，加载板由此种方式搭接，使得加载活塞始终对中试件中央，不仅可以实现三向独立加载，消减了传统的立方体试件在转角处出现的角隅效应，并通过滑动组件内的滚珠保证了各加载板能沿任意方向自由滑动，降低了加载板与加载活塞相对滑动时的产生的附加应力，能够实现沥青路面材料试件任意应力路径的加载。

采用插销使得加载前加载板与加载活塞固定，方便试件安放；同时悬空加载板与其他加载板间采用燕尾孔以及条形板连接，使得悬空加载板在不施加应力的情况下能够紧贴试件不会随意下滑，保证了测试结果的准确性。

此外刚性加载板采用分块设计，设备能够实现拉应力的施加，并且不会与施加压应力方向的加载板出现相互顶托。

同时应力应变采集系统采用高精度的应力及应变测量传感器，可同时准确测量三个加载方向的应力与应变，设备可用于路面材料三维复杂受力状态下的强度测试及破坏准则研究、模量及泊松比的准确测试、材料的本构模型构建及验证等方面的研究，对沥青路面设计参数的准确获取及设计理论的完善具有重大的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例三轴试验装置的刚性加载板搭接原理示意简图；

图2为本发明实施例三轴试验装置结构示意图；

图3为本发明实施例三轴试验装置横向剖视示意图；

图4为本发明实施例三轴试验装置的上加载板和右加载板组合示意图；

图5为本发明实施例三轴试验装置的上加载板和右加载板分解示意图；

图6为本发明实施例三轴试验装置的后加载板和右加载板组合示意图；

图7为本发明实施例三轴试验装置的后加载板和右加载板分解示意图；

图8为本发明实施例三轴试验装置的刚性加载、加载活塞和滑动组件组合示意图一；

图9为本发明实施例三轴试验装置的刚性加载、加载活塞和滑动组件组合示意图二；

图10为本发明实施例三轴试验装置的下加载板结构示意图；

图11为本发明实施例三轴试验装置的上加载板结构示意图；

图12为本发明实施例三轴试验装置的左加载板结构示意图；

图13为本发明实施例三轴试验装置的右加载板结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图3，一种三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置，包括反力框架(图中未示出)和三轴加载系统，三轴加载系统设置在反力框架上，且真三轴加载系统的X、Y、Z轴输出端分别与试件的前后侧、左右侧以及上下侧相接触，用于对试件施加X、Y、Z三个方向的应力。

具体的，三轴加载系统包括六块刚性加载板以及设置于反力框架上对每块刚性加载板进行加载的六个加载活塞1，六块刚性加载板相互滑动搭接围成用于容纳试件的方形加载腔12，加载活塞1的加载端通过滑动组件2与对应的刚性加载板滑动抵接，加载活塞1用于向刚性加载板施加载荷。

其中，六块刚性加载板依据加载方向的不同分别取名为左加载板3、右加载板4、前加载板5、后加载板6、上加载板7和下加载板8，左加载板3和前加载板5的底端与下加载板8的上端面滑动抵接，右加载板4和后加载板6的顶端与上加载板7的下端面滑动抵接，前加载板5和上加载板7的左端与左加载板3的右端面滑动抵接，后加载板6和下加载板8的右端与右加载板4的左端面滑动抵接，上加载板7和右加载板4的前端与前加载板5的后端面滑动抵接，下加载板8和左加载板3的后端与后加载板6的前端面滑动抵接。

参见图4和图5，进一步的，在上加载板7的右侧下端与右加载板4相接触的表面设有一段燕尾孔9，燕尾孔9的延伸方向与Y方向平行，右加载板4的顶端与上加载板7相接触的表面设有卡块10，加载时，卡块10匹配安装在燕尾孔9内，使得悬空的右加载板4不会在加载时随意滑落，而是能够随着上加载板7的下压而同步向下移动，同时由于上加载板7与右加载板4会在前加载板5的推动下同步向后方向运动，因此加载时上加载板7与右加载板4只存在着燕尾孔9延伸方向的相对滑动。因此燕尾孔9的存在使得右加载板4不会在加载时随意滑落，并且不会限制两加载板的相对滑动。

参见图6和图7，更进一步的，在后加载板6的底端设有一条形托板11，条形托板11的前后侧与后加载板6的前后侧对齐，条形托板11的右端与右加载板4的底端通过螺丝固定连接，加载时，由于托板11的存在使得后加载板6不会随意滑落，右加载板4推着后加载板6向左同步运动，同时随着上加载板7的加载，上加载板7、右加载板4和后加载板6同时向下运动，因此右加载板4与后加载板6只存在着沿后加载活塞1方向的相对位移，并且托板11宽度与后加载板厚度相同，使得加载板不会因为加载时的相对移动而与托板11脱离接触。因此托板11的存在使得后加载板6不会在加载时随意滑落，并且不会限制两加载板的相对滑动。此外，对于左加载板3以及前加载板5，其放置在下加载板8上，不会出现随意滑落的情况。

本实施例中，六块刚性加载板相互搭接：前加载板5覆盖托顶住上加载板7以及右加载板4，当前加载板5加载时，使得三块加载板同时向后方向运动；后加载板6覆盖托顶住下加载板8以及左加载板3，当后加载板6加载时，使得三块加载板同时向前方向运动；左加载板3覆盖托顶住前加载板5以及上加载板7，当左加载板3加载时，使得三块加载板同时向右方向运动；右加载板4覆盖托顶住后加载板6以及下加载板8，当右加载板4加载时，使得三块加载板同时向左方向运动；上加载板7覆盖托顶住后加载板6与右加载板4，当上加载板7加载时，使得三块加载板同时向下方向运动，下加载板8覆盖托顶住前加载板5与左加载板3，当下加载板8加载时，使得三块加载板同时向上方向运动。因此每个方向的刚性加载板除了有加载方向的轴向运动，还会受到其他两个方向两块刚性加载板的托顶，进而还会在垂直于加载方向的平面内运动，由此形成一个容积可变化的方形加载腔12，试件放置于其中。六个刚性加载板以此种方式搭接，使得它们在加载活塞1作用下，可以沿着水平和竖直方向滑动，从而使得刚性加载板间可以在试件随着加载活塞1的作用下发生应变后不会相互影响，同时使得中央容置空间变小，从而保证荷载仍能施加在试件上。

同时该装置还包括滑动作用于刚性加载板上的六个加载活塞1，为了实现加载活塞保持不动，始终位于试件中心，且保证各加载板能够自由滑动，采用滑动组件实现了加载活塞1与加载板间的相互滑动，刚性加载板由此种方式搭接，保证了各刚性加载板能沿任意方向自由滑动，不仅可以实现三向独立加载，消减了传统的立方体试件在转角处出现的角隅效应，并通过滑动组件内的滚珠保证了各加载板能沿任意方向自由滑动，降低了加载板与加载活塞相对滑动时的产生的附加应力，能够实现沥青路面材料试件任意应力路径的加载。

在实际应用中，加载活塞1通过液压驱动系统(图中未示出)驱动，在加载活塞1的加载端面上设有应力传感器(图中未示出)，通过应力传感器可以对施加于试件上的应力大小进行实时测量，此外，在反力框架上还可以设置测量加载活塞1位移量的位移传感器。液压驱动系统包括两条主输出油路，分别为施加压应力的控制油路、施加拉应力时的控制油路。两条主油路上分别分出六条副油路，用于三个方向共六个液压泵的加载。每个液压泵的拉、压应力加载通过一个高精度的伺服阀控制。当然也可以通过步进电机或气压方式进行驱动。

需要解释的是，在待测试的试件外可以包裹一层橡胶薄膜，通过橡胶薄膜对试件进行密封。本实施例中主要针对路面材料力学性能测试，因此试件为采用路面材料制作的沥青路面试件。

参见图7-图9，在一些可能实施的方式中，加载活塞1与刚性加载板间均设置了滑动组件2，该滑动组件2保证了加载活塞1不与刚性加载板一起移动。具体的，该滑动组件2包括外盖板201和传力板202，外盖板201通过支撑块203支撑固定在对应的刚性加载板的外侧，传力板202设置在外盖板201与对应的刚性加载板之间的滑动腔204内，此处刚性加载板的外侧是指刚性加载板背离试件的一侧。

加载活塞1穿过外盖板201上的中心孔与传力板202固定连接，同时刚性加载板可以以加载活塞1为定点在此中心孔范围内移动，传力板202与刚性加载板之间均布有第一圆滚珠205，传力板202上设有匹配容纳第一圆滚珠205的滚槽，第一圆滚珠205的底端与对应的刚性加载板滑动抵触连接，传力板202与外盖板201之间均布有第二圆滚珠206，第二圆滚珠206上匹配套设有套圈207，套圈207与外盖板201固定连接。

支撑块203与刚性加载板浇筑为一个整体，外盖板201与支撑块203通过螺栓固定，传力板202直径较外盖板201、刚性加载板和支撑块203所围成的正方体滑动腔204的边长要小，使得传力板202有足够的空间在该滑动腔204内相对于刚性加载板移动，从而满足试件加载变形时，刚性加载板能够紧贴试件表面，而不会产生刚性加载板间相互影响。

参见图7和图8，具体的，第一圆滚珠205和第二圆滚珠206围绕加载活塞1均匀分布，第一圆滚珠205通过传力板202限制其移动，同时第二圆滚珠206通过套圈207固定，套圈207通过螺栓固定在外盖板201上，第二圆滚珠206上方与外盖板201相接触，下方与传力板202接触。

参见图7-图8，在具体设计中，滑动组件2还包括将加载活塞1与刚性加载板位置锁死的锁定插销208，传力板202上均设有供锁定插销208穿插的插孔，插孔围绕加载活塞1均匀分布。锁定插销208为一“7”字形状的钢件，锁定插销208上方为一中间留有螺纹孔的立方体(连接部)，下部为一长直的钢杆，用锁定插销208固定加载板时，锁定插销208下部钢杆插入传力板202预留的插孔内，上部通过螺钉与外盖板201螺纹固定连接。

在使用真三轴试验装置进行拉压试验或者全拉试验时，在施加拉应力的方向上的刚性加载板与加载活塞1固接，每块刚性加载板通过两个插销插入预留在传力板202上的插孔并与滑动组件2的外盖板201用螺栓固接，使得刚性加载板与传力板202不会产生相对位移，其余施加压应力方向加载板在加载时取掉插销。

施加拉应力方向的加载板采用插销固定，加载板不存在与试件的相对滑动，为了保证在某个方向施加拉应力时，不会受到施加压应力的刚性加载板的影响，刚性加载板采用分块设计，当一个方向受拉时，取走另外两个施压方向覆盖在受拉刚性加载板上的部分，两个施压方向的加载板不会与施拉方向加载板相互搭接，此时受拉方向的刚性加载板不会受到相邻刚性加载板的推移。

参见图10-图13，具体的，左加载板3由第七基板301和位于第七基板301右侧的第八基板302拼接而成，第八基板302宽度与加载板厚度相同，长度与第七基板301相同；右加载板4由第九基板401和位于第九基板401左侧的第十基板402拼接而成，第十基板402宽度与加载板厚度相同，长度与第九基板401相同；上加载板7由第四基板701、位于第四基板701后侧的第五基板702和位于第四基板701右侧的第六基板703拼接而成，第五基板702、第六基板703宽度与加载板厚度相同，第五基板702长度为加载板的边长，第六基板703长度为整个加载板边长减去加载板厚度；下加载板8由第一基板801、位于第一基板801前侧的第二基板802和位于第一基板801左侧的第三基板803拼接而成，第二基板802、第三基板803宽度与加载板厚度相同，第二基板802长度为整个加载板的边长，第三基板803长度为整个加载板边长减去加载板厚度；前加载板5和后加载板6未采用分块设计，拼成刚性加载板的各块基板之间通过螺钉紧固连接，其中，前加载板5和左加载板3分别与第二基板802和第三基板803滑动抵接，后加载板6和右加载板4分别与第五基板702和第六基板703滑动抵接，左加载板与所述第三基板803滑动抵接，所述右加载板与所述第六基板703滑动抵接。

具体的，当前、后加载板施加拉应力时，试验开始前取走分别与前、后加载板分别滑动抵接的第二基板802和第八基板302、第五基板702和第十基板402。当左、右、前、后加载板施加拉应力时，试验开始前取走与这四块加载板滑动抵接的第八基板302、第十基板402、第五基板702、第六基板703、第二基板802、第三基板803。由此试验时施加压应力的加载板不会与施加拉应力的加载板接触，保证拉、压应力的正常施加

本实施例三轴试验装置具有以下优点：1)采用滑动搭接方式消除了试件角隅效应，并通过滑动组件实现了加载板与加载活塞的自由滑动，极大减小了由于加载板与加载活塞间滑动而产生的附加应力，可以用于进行沥青路面材料任意应力路径试验。2)悬空加载板与其他加载板间设有燕尾孔或托板，使得在不施加预应力的情况下能够与试件紧密相贴，不会随意滑落，适用于沥青路面材料的测试，同时操作更加简单。3)加载板采用分块设计，使得设备可以能够施加拉应力且不会与其他施加压应力的加载板相互托顶。

本发明还提供了一种路面材料真三轴测试方法，包括试验步骤如下：

a:试件的制作：采用剪切压实仪制作长方体试件，通过切割获得所需10cm×10cm×10cm尺寸的试件。

b：加载板与加载活塞的固定：将插销插入传力板预留的插孔内，同时将插销与外盖板用螺丝拧紧，保证加载板与加载活塞不会有相对滑动。

c:试件的放置：将制备好的试件从竖直方向放在竖直方向的下加载板上。

d:液压站的操作：打开液压站总开关，打开电磁阀，通过液压泵对油路进行充油，充油完成后，先打开同步阀，最后加载时打开伺服阀进行控制加载，当刚性加载板间相互接触但不会相会顶托时，停止加载。

e：此时取掉滑动组件上的锁定插销，使刚性加载板加载时能够自由滑动，同时打开与应力传感器和位移传感器连接的数据测量系统，然后对试件进行预压。

f:预压结束后，使应力和位移数据归零，设置加载参数，使用伺服阀进行控制加载，加载速率以20mm/min的恒定速率进行，使试件达到预定的应力状态或者使试件破坏。试验结束后保存试验数据，控制刚性加载板提升卸载，取出试件，最后关闭电磁阀，打开泄压阀，使得油路里面的液压油留回液压站，试验结束。根据所收集的变形及应力数据可得到试件的强度或者模量。

g:当某个方向施加拉荷载时，试件与加载板间需涂刷一层黏结材料如粘钢胶。同时将相邻刚性加载板覆盖住施加拉荷载刚性加载板的基板部分取下，施加拉荷载方向滑动组件2上的锁紧插销不要取走。

应用例1：

在进行三向压缩试验时，试验前应将刚性加载板与加载活塞1通过插销固接，用润滑剂涂抹刚性加载板与试件接触部分，将试验前准备好的正方体沥青混合料试件放入方形加载腔12中，放置于下加载板8上面，同时保证试件各面与对应的刚性加载板平行且对中，控制刚性加载板靠近试件，等待各刚性加载板相互接触、搭接后，控制刚性加载板停止，然后松开刚性加载板与加载活塞1间的锁定插销208。试验开始前进行预压，然后按照预定加载方案进行加载，直到达到预期试验结果或者达到试件破坏，试验开始后试验进程以及试验结果收集均通过软件控制及处理。

应用例2：

在进行两个方向受压一个方向受拉时，只能用前加载板5与后加载板6施加拉荷载，试验前应将加载板与加载活塞1通过锁定插销208固接，同时用黏结剂将施加拉应力的刚性加载板与试件粘在一起，其他刚性加载板与试件接触部分刷润滑油，同时将其他刚性加载板与施加拉应力刚性加载板相互接触部分取走，将施加压应力的刚性加载板上的锁定插销208以及右加载板4与后加载板6之间的托板11取走，实验前准备工作完成以后，对试件进行预压(拉)，然后按照预定加载方案进行加载，直到达到预期试验结果或者达到试件破坏，试验开始后试验进程以及试验结果收集均通过软件控制及处理。

应用例3：

在进行两向受拉一向受压试验时，竖直方向施加压应力，水平两向施加拉应力，试验前将刚性加载板与加载活塞1通过锁定插销208固接，同时用黏结剂将施加拉应力的刚性加载板与试件粘在一起，其他刚性加载板与试件接触部分刷润滑油，同时将竖向刚性加载板与施加拉应力的水平刚性加载板相互接触部分以及刚性加载板间的连接装置取走，实验前准备工作完成以后，对试件进行预压(拉)，然后按照预定加载方案进行加载，直到达到预期试验结果或者达到试件破坏，试验开始后试验进程以及试验结果收集均通过软件控制及处理。(进行三向受拉试验时，与此实施例大体相同，三个方向均需刷黏结材料，相互接触部分可不取走。)

上述实施例仅仅是清楚地说明本发明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里也无需也无法对所有的实施例予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置，包括用于容纳试件的方形加载腔，其特征在于：所述方形加载腔由六块滑动搭接的刚性加载板围成，每块所述刚性加载板上均滑动设有加载活塞，所述加载活塞用于向所述刚性加载板施加载荷；其中，

六块所述刚性加载板分别为左加载板、右加载板、前加载板、后加载板、上加载板和下加载板，所述左加载板和前加载板的底端与所述下加载板的上端面滑动抵接，所述右加载板和后加载板的顶端与所述上加载板的下端面滑动抵接；

所述前加载板和上加载板的左端与所述左加载板的右端面滑动抵接，所述后加载板和下加载板的右端与所述右加载板的左端面滑动抵接，所述上加载板和右加载板的前端与所述前加载板的后端面滑动抵接，所述下加载板和左加载板的后端与所述后加载板的前端面滑动抵接；

所述上加载板的右侧下端设有燕尾孔，所述右加载板的顶端设有匹配安装在所述燕尾孔内的卡块；所述后加载板的底端设有条形托板，所述条形托板的两侧与所述后加载板平齐，所述条形托板的右端与所述右加载板的底端固定连接；

所述加载活塞通过滑动组件滑动安装在所述刚性加载板上，所述滑动组件包括外盖板和传力板，所述外盖板通过支撑块支撑固定在所述刚性加载板的外侧，所述传力板设置在所述外盖板与所述刚性加载板之间的滑动腔内；

所述加载活塞穿过所述外盖板上的中心孔与所述传力板固定连接，所述传力板与所述刚性加载板之间均布有第一圆滚珠，所述传力板上设有匹配容纳所述第一圆滚珠的滚槽，所述传力板与所述外盖板之间均布有第二圆滚珠，所述第二圆滚珠上匹配套设有套圈，所述套圈与所述外盖板固定连接；

所述第一圆滚珠和第二圆滚珠围绕所述加载活塞均匀分布；

所述滑动组件还包括将所述加载活塞与刚性加载板位置锁死的锁定插销，所述传力板上设有供所述锁定插销穿插的插孔，所述锁定插销的顶端侧部设有连接部，所述连接部与所述外盖板螺纹紧固连接。

2.根据权利要求1所述的三轴试验装置，其特征在于：所述插孔围绕所述加载活塞均匀分布。

3.根据权利要求2所述的三轴试验装置，其特征在于：所述加载活塞通过步进电机、液压驱动或气压系统驱动。

4.根据权利要求3所述的三轴试验装置，其特征在于：所述步进电机、液压驱动或气压系统上设有测量加载活塞位移量的位移传感器。

5.根据权利要求4所述的三轴试验装置，其特征在于：所述加载活塞的加载端面上设有应力传感器。

6.一种沥青路面材料三轴试验方法，根据权利要求5所述的三向滑动式沥青路面材料三轴试验装置，其特征在于，包括以下步骤：

a: 试件的制作：采用剪切压实仪制作长方体试件，通过切割获得所需10cm×10cm×10cm尺寸的试件；

b：加载板与加载活塞的固定：将插销插入传力板预留的插孔内，同时将插销与外盖板用螺丝拧紧，保证加载板与加载活塞不会有相对滑动；

c: 试件的放置：将制备好的试件从竖直方向放在竖直方向的下加载板上；

d: 液压站的操作：打开液压站总开关，打开电磁阀，通过液压泵对油路进行充油，充油完成后，先打开同步阀，最后加载时打开伺服阀进行控制加载，当刚性加载板间相互接触但不会相会顶托时，停止加载；

e：此时取掉滑动组件上的锁定插销，使刚性加载板加载时能够自由滑动，同时打开与应力传感器和位移传感器连接的数据测量系统，然后对试件进行预压；

f:预压结束后，使应力和位移数据归零，设置加载参数，使用伺服阀进行控制加载，加载速率以20mm/min的恒定速率进行，使试件达到预定的应力状态或者使试件破坏；

试验结束后保存试验数据，控制刚性加载板提升卸载，取出试件，最后关闭电磁阀，打开泄压阀，使得油路里面的液压油留回液压站，试验结束，根据所收集的变形及应力数据可得到试件的强度或者模量；

g: 当某个方向施加拉荷载时，试件与加载板间需涂刷一层黏结材料如粘钢胶；同时将相邻刚性加载板覆盖住施加拉荷载刚性加载板的基板部分取下，施加拉荷载方向滑动组件上的锁紧插销不要取走。