CN204044001U - 一种沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，包括：环境箱、以及设置于环境箱中的拉伸加载系统，拉伸加载系统包括固定设置于环境箱底部的基座、以及拉伸加载轴，基座的上设置有第一夹具，拉伸加载轴的输出端连接有第二夹具，第一夹具上连接有第一拉杆第二夹具上连接有第二拉杆，第一拉杆与第二拉杆穿过待测试件的中心，待测试件上安装有微变形测量仪，能够用于评价粘结层材料的类型及其用量抗疲劳剪切性能的影响，使得对于合理选择粘结层具有指导意义；进一步，本实用新型中装置还具有结构简单，操作方便的特点。

Description

一种沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置

技术领域

本实用新型涉及公路工程领域，尤其涉及一种沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置。 

背景技术

工作状况良好的沥青路面层间粘结可以保证路面层状体系的整体性，进而有效的将车辆荷载从路表传递到路基并将荷载分布开来，从而减少路面损伤。相反，一旦路面失去层间粘结出现剥离，将导致层间滑移，降低路面层间抗剪切能力，进而降低路面传递车辆荷载能力，最终导致路面病害(如裂缝、车辙、推移、拥包、坑槽等)的出现。长期以来，层间剪切滑移一直是我国路面研究中涉及较少的一个方面，这与我国沥青路面设计中各层间完全连续的假设有关。工程实践中，层间接触一般处于完全连续和完全滑动之间，如果层间处置措施不当，很容易成为路面结构的薄弱环节，在重载、高温、陡坡等不利条件下容易发生层间剪切破坏。 

目前，多采用层间剪切强度指标来评价路面层间粘结性能，即通过量测层间剪切强度来评价粘结层材料类型、用量、养生时间及粘结层路表状况对层间剪切性能的影响。剪切强度一般通过在复合试件上施加直剪力或扭矩，以试件破坏时单位面积上最大直剪力或最大扭矩来计算获得。以层间剪切强度为唯一评价指标的缺陷在于，一方面粘结层破坏过程与实践中路面粘结层在车辆水平荷载作用下疲劳破坏过程不符；另一方面，由于沥青材料的粘弹性，在循环荷载的加载间歇，粘结层材料可消散累积于层间剪切面上的剪应力并修复部分材料损伤，而单调加载方式下，粘结层材料无法消散累积于层间的剪应力，从而无法全面反映粘结层材料的抗剪性能；此外，以层间剪切强度为单一评价指标的结果是片面追求高强度而采用粘度过高的粘结层材料，最终可能导致抗疲劳剪切性能下降。因此以剪切强度为评价指标既未能反映粘结层材料在疲劳荷载作用下的力学行为也未能揭示粘结层抗剪切破坏机理。 

由此可见，上述现有的以单一剪切强度为评价指标的试验方法无法用来评价粘结层材料抗疲劳剪切性能，而亟待加以进一步改进。解决现有试验方法在评价粘结层材料抗层间疲劳剪切性能试验方法的缺陷，显然是相关业者急欲解决的问题。 

发明内容

针对上述缺陷或不足，本实用新型的目的在于提供一种沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，测试路面粘结层的剪切应力消散能力。 

为达到以上目的，本实用新型的技术方案为： 

包括：环境箱、以及设置于环境箱中的拉伸加载系统，拉伸加载系统包括固定设置于环境箱底部的基座、以及拉伸加载轴，基座的上端设置有第一夹具，拉伸加载轴的输出端连接有第二夹具，第一夹具上连接有第一拉杆第二夹具上连接有第二拉杆，第一拉杆与第二拉杆穿过待测试件的中心，待测试件上安装有微变形测量仪。 

所述第一拉杆的两端安装有第一连接杆，第一接杆固定于第一夹具上，第二拉杆的两端安装有第二连接杆，第二连接杆固定于第二夹具上。 

所述拉伸加载轴上连接有与基座平行的传力杆，传力杆的两端对称设置有与第二夹具相连接的连接杆。 

所述第一夹具和第二夹具与待测试件的接触面为凹弧面。 

所述拉伸加载系统为MTS电液伺服加载系统。 

与现有技术相比较，本实用新型的有益效果为： 

本实用新型提供了一种沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，由于设置有环境箱，能够对待测试件进行恒温控制，模拟了路面粘结层在一定温度下的工作状况，另外，由于通过拉伸加载装置对穿过待测试件的拉杆施加拉力，使得直观的反映出在剪切荷载作用下，粘结层材料剪切应力消散能力，进而能够用于评价粘结层材料的类型及其用量对抗剪切性能的影响，使得对于合理选择粘结层具有指导意义；进一步，本实用新型中装置还具有结构简单，操作方便的特点。

附图说明

图1是本实用新型的装置结构示意图； 

图2为本实用新型的是待测试件的结构示意图。 

图中，1为环境箱，2为拉伸加载轴，3为基座，4为连接杆，5-2为第一夹具，5-2为第二夹具，6为对称型复合试件，6-1为第一金属加固层，6-2为第一上层路面层，6-3为第一下层路面层，6-4为第二下层路面层6-4，6-5为第二上层路面层，6-6为第二金属加固层，6-31为左第一下层路面层，6-32为右第一下层路面层，6-41为左第二下层路面层，6-42为右第二下层路面层，7-1为第一拉杆，7-2为第二拉杆，8-1为第一接杆，8-2为第二连接杆，9为应力集中孔，10为挡板，11为传力杆。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细描述。 

如图1所示，本实用新型提供了一种沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，包括：环境箱1、以及设置于环境箱中的拉伸加载系统，拉伸加载系统包括固定设置于环境箱1底部的基座3、以及拉伸加载轴2，基座3的上设置有第一夹具5-1，拉伸加载轴2的输出端连接有第二夹具5-2，第一夹具5-1上连接有第一拉杆7-1，第二夹具5-2上连接有第二拉杆7-2，第一拉杆7-1与第二拉杆7-2穿过待测试件6的中心，所述第一拉杆7-1的两端安装有第一连接杆8-1，第一接杆8-1固定于第一夹具5-1上，第二拉杆7-2的两端安装有第二连接杆8-2，第二连接杆8-2固定于第二夹具5-2上。 

本实用新型中，拉伸加载轴2上连接有与基座平行的传力杆11，传力杆的两端对称设置有与第二夹具5-2相连接的连接杆4，所述拉力加载装置为MTS电液伺服加载系统。 

所述第一夹具5-1具有与成型复合试件的底面弧度相适应的内凹弧面，所述第二夹具5-2具有与成型复合试件的顶面弧度相适应的内凹弧面。 

本实用新型的工作过程为： 

如图2所示，沿对称型复合试件6径向开设用于放置荷载的应力集中孔11中，所述对称型复合试件6从上往下依次包括第一上层路面层6-2、第一下层路面层6-3、第二下层路面层6-4、以及第二上层路面层6-5，其中，第一下层路面层6-3和第二下层路面层6-4中设置有挡板10，挡板10将第一下层路面层6-3和第二下层路面层6-4均分为左、右第一下层路面层6-3和左、右第二下层路面层6-4，应力集中孔11沿挡板10长度方向穿过挡板10。 

具体的，对称型复合试件6通过以下步骤制备： 

1.1、制备密集配旋转压实试件； 

用SHRP旋转压实设备碾压密级配沥青混合料，其中骨料为4500克、沥青含量为4.8%。成型后试件空隙率为4%，高度为110mm，直径150 mm。 

1.2、将密集配旋转压实试件沿周向均分为第一、第二密集配旋转压实试件，形成第一切面和第二切面，并分别将第一、第二密集配旋转压实试件沿径向均分为左、右密集配旋转压实试件，形成第一左、第一右密集配旋转压实试件和第二左、第二右密集配旋转压实试件； 

首先，将密集配旋转压实试件一分为二，形成第一、第二密集配旋转压实试件；然后，通过厚度为1.41mm的锯子，分别将第一、第二密集配旋转压实试件均分为两半，形成第一左、第一右密集配旋转压实试件。 

1.3、在第一左、第一右密集配旋转压实试件中间放置挡板10后，将第一左、第一右密集配旋转压实试件固定在一起，形成第一下层路面试件，第二下层路面试件的制作方法与第一下层路面试件相同； 

在第一左、第一右密集配旋转压实试件中放入厚度为1.5875mm的塑性板(PTFE-Virgin Sheet)，接着再用环形铁箍分别将第一左、第一右密集配旋转压实试件固定为一整体。在下层路面6-3和下层路面6-4的新切表面均均匀施加无轮迹粘层油及聚合物改性粘层油，其用量均为1.35 L/m2。 

1.4、在第一切面和第二切面上均匀施加粘结层材料，然后压实拌合好的松散上层路面材料，形成两个复合试件；粘结层材料可以为粘层油，在新切表面均均匀施加无轮迹粘层油及聚合物改性粘层油，其用量均为1.35 L/m2。 

1.5、待试件干燥之后，将复合试件的第一、第二下层路面端粘结在一起，形成对称型的对称型复合试件6。 

将施加粘层油后的第一下层路面试件重新放置旋转压实模具下部重新放入压实模具中，并在其上碾压密级配级配沥青混合料即第一上层路面6-2。碾压后密级配沥青混合料第一上层路面6-2的高度为25.4mm，形成复合试件。 

将施加粘层油后的第二下层路面6-4从旋转压实模具下部重新放入压实模具中，并在其上碾压密级配沥青混合料即第二上层路面6-5形成复合试件。碾压后密级配沥青混合料第二上层路面6-5的高度为25.4mm，形成复合试件。 

最后，沿复合试件沿平行于直径方向对复合试件进行切割，切割后厚度为38.1mm。并沿高度方向对该复合试件进行切割，切割后的下层路面及上层路面的高度分别为25.4mm及12.5mm。另一个复合试件同上述方式切割。 

待该两个复合试件干燥后，采用环氧树脂即LOCTITE? Hysol? Product E-20HP将上述，最后，所得两个复合试件沿下层路面表面进行粘结，并在上层路面表面粘结金属铝块，形成新的对称型成型复合试件6，该成型复合试件6从表层自下而上是由第二金属加固层6-6，第二上层路面6-5，第二下层路面6-4，第一下层路面6-3，第一上层路面6-2，第一金属加固层6-1组成。 

采用钻头在该对称成型复合试件6表面中心，沿垂直于厚度方向，钻取外径为19.05mm的应力集中孔。 

需要说明的是，对现场钻芯所得由磨耗层及结构层组成的复合试件，沿平行于直径方向对复合试件进行切割，切割后厚度为38.1mm。 并沿高度方向对该复合试件进行切割，切割后的下层及上层路面的高度分别为25.4mm及12.5mm。待该两个复合试件干燥后，采用环氧树脂即LOCTITE? Hysol? Product E-20HP该两个复合试件沿下层路面表面进行粘结，形成新的对称型成型复合试件。 

2）、安装变形计量仪： 

在左、右第一下层路面层6-3以及左、右第二下层路面层6-4上安装变形测量仪; 

3）、加载荷载： 

在应力集中孔11中放置有用于对左第一下层路面层6-31和左第二下层路面层6-41施加荷载的第一拉杆7-1以及对右第一下层路面层6-32和右第二下层路面层6-42的第二拉杆7-2，通过第一拉杆7-1和第二拉杆7-2施加45-65N的固定循环荷载； 

将该成型复合试件放入该装置中并在该成型复合试件上施加45-65N的固定荷载以保证该对称型复合试件6与该装置间的良好接触； 

再在该对称型复合试件6上施加循环荷载周期为1秒，包括0.1秒半正弦型加载与0.9秒休息半。 

4）、记载数据： 

通过变形量测仪观测到的变形发生突变或者实验者有需要时，试验操作者即采集多个个循环的试验数据，采集的试验数据包括变形量测仪数据、时间、荷载、试验中的总变形； 

通过变形量测仪观测到的变形发生突变或者实验者有需要时，试验操作者即记录6个循环的试验数据，每个循环的时间长度为1秒，共采集500个数据点；采集的数据包括变形量测仪数据、时间、荷载、试验中的总变形； 

5）、对采集到的处理数据进行数据处理，获取对称型复合试件的抗疲劳剪切性能。 

Claims (5)

1.一种沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，其特征在于，包括：环境箱(1)、以及设置于环境箱中的拉伸加载系统，拉伸加载系统包括固定设置于环境箱(1)底部的基座(3)、以及拉伸加载轴(2)，基座(3)的上端设置有第一夹具(5-1)，拉伸加载轴(2)的输出端连接有第二夹具(5-2)，第一夹具(5-1)上连接有第一拉杆(7-1)，第二夹具(5-2)上连接有第二拉杆(7-2)，第一拉杆(7-1)与第二拉杆(7-2)穿过待测试件(6)的中心，待测试件(6)上安装有微变形测量仪。 

2.根据权利要求1所述的沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，其特征在于，所述第一拉杆(7-1)的两端安装有第一连接杆(8-1)，第一接杆(8-1)固定于第一夹具(5-1)上，第二拉杆(7-2)的两端安装有第二连接杆(8-2)，第二连接杆(8-2)固定于第二夹具(5-2)上。 

3.根据权利要求1或2所述的沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，其特征在于，所述拉伸加载轴(2)上连接有与基座(3)平行的传力杆(11)，传力杆的两端对称设置有与第二夹具(5-2)相连接的连接杆(4)。 

4.根据权利要求1所述的沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，其特征在于，所述第一夹具(5-1)和第二夹具(5-2)与待测试件(6)的接触面为凹弧面。 

5.根据权利要求1或4所述的沥青路面粘结层间抗疲劳剪切性能测试装置，其特征在于，所述拉伸加载系统为MTS电液伺服加载系统。