CN205192873U - 一种沥青混合料层间剪切强度试验装置 - Google Patents

一种沥青混合料层间剪切强度试验装置 Download PDF

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李洪胜
刘金艳
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本实用新型公开了一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,涉及沥青路面材料与结构性能试验技术领域。包括双层圆柱体试件、剪切组件和加载设备;剪切组件包括活动板、固定板和底座;活动板包括压头、活动套筒,活动板竖直设置,活动套筒贯设于活动板中部;压头固定设于活动板上方中部;固定板包括固定套筒、试件紧固装置和滑道凹槽,固定套筒贯设于固定板中部,试件紧固装置设于固定套筒的筒壁上。试验时,将活动板插入固定板滑道凹槽中,双层圆柱体试件置于活动板和固定板的套筒内。本实用新型提供的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,结构简单,操作便捷,试验方法简单准确,适用性强,能方便、有效地测试沥青混合料层间抗剪强度。

Description

一种沥青混合料层间剪切强度试验装置
技术领域
本实用新型涉及沥青路面材料与结构性能试验技术领域。
背景技术
沥青路面是我国道路建设中一种被广泛采用的高级路面,其通常采用两层或三层沥青混合料分层进行铺筑。沥青混合料层间结合面是路面结构中一个薄弱环节,是影响沥青路面使用寿命的重要因素之一。若层间粘结不好,就会削弱和破坏路面结构的整体性,导致层间发生剪切滑移、推挤和拥包等病害。
沥青混合料层间粘结力主要以层间结合部位的混合料抗剪强度进行评价,目前国内尚无统一、有效的检测层间剪切力的试验仪器和试验方法,一些研究部门开发了相关的试验设备,但大多需要配合专门的加载加压设备,且设备的价格昂贵,操作复杂。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足,提供一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,结构简单,操作便捷,试验方法简单准确,适用性强,能方便、有效地测试沥青混合料层间抗剪强度。
为解决上述技术问题,本实用新型所采取的技术方案是:一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,包括双层圆柱体试件、剪切组件和加载设备,剪切组件包括活动板、固定板和底座,活动板上设有活动套筒和压头;活动板竖直设置,活动套筒贯设于活动板中部;压头固定设于活动板上方中部;固定板上设有固定套筒和试件紧固装置;固定板底端垂直固定于底座上;固定套筒贯设于固定板中部;活动套筒的第一端与固定套筒的第一端对接,且两套筒的中心线重合,双层圆柱体试件穿设于活动套筒和固定套筒内;固定板上设有用于活动板上下滑动的滑道凹槽;试件紧固装置设于固定套筒的筒壁上;底座为一横板。
优选地,活动套筒和固定套筒的长度均为2~4cm,两套筒长度相加不大于8cm;固定套筒和活动套筒的内径相同。
优选地,活动套筒的第一端与活动板板面的第一面齐平,活动套筒的第二端向活动板板面的第二面外突出;固定套筒的第一端与固定板板面的第一面齐平,固定套筒的第二端向固定板板面的第二面外突出。
优选地,滑道凹槽设于固定板板面的第一面;滑道凹槽设有两个,两个滑道凹槽镜像设于固定板的两竖直边的边缘,活动板卡在两个滑道凹槽之间。
优选地,滑道凹槽的厚度比活动板的板厚大1mm。
优选地,剪切组件还包括设于固定板与底座连接处的三角板形支架;支架设有两个,两个支架对称设于固定板的第二面下端。
优选地,固定板上还设有观察孔,观察孔设于固定板第一面的顶部中间,且位于固定套筒上方。
优选地,试件紧固装置为设于固定套筒底部的底部紧固装置和固定套筒上部左右两侧对称开设的丝孔及丝孔内的紧固螺栓;底部紧固装置的上部为圆弧形,其弧度与固定套筒内壁的弧度一致。
优选地,双层圆柱体试件为室内试验制作的双层试件或实际沥青路面钻取的芯样。
优选地,加载设备为马歇尔稳定度仪、液压试验机或MTS(液压伺服加载系统)。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:本实用新型提供的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,可以检测室内成型的双层试件和实际路面钻取的芯样,能方便、有效地测试沥青混合料层间抗剪强度,评价双层试件层间剪切性能及层间粘结材料的性能。该装置结构简单,易于加工,操作过程简便;沥青混合料圆柱体试件安装在固定板和活动板的套筒内,可以使试件固定,压头位于活动板的正中的位置,在直剪测试的过程中,荷载作用在受剪截面上,不发生受力偏转,受剪截面位置准确,试件破坏面明显,能保证高精度的测试;在试验中,可以借助固定板上的观察孔观察混合料圆柱体试件受剪截面的变化情况,有益于对实验过程的观察;借助常规的马歇尔稳定度仪、液压试验机、MTS等加载设备施加荷载即可,无需专门配置加载设备完成试验,适用性强。
附图说明
图1是本实用新型实施例中剪切组件1的结构示意图;
图2是图1的左视图;
图3是图1的右视图;
图4是图1的俯视图。
图中:1、剪切组件;11、活动板;111、活动套筒;112、压头;12、固定板;121、固定套筒;122、滑道凹槽;123、观察孔;124、底部紧固装置;125、紧固螺栓;13、底座;14、支架。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
实施例1
一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,包括双层圆柱体试件、剪切组件和加载设备。
双层圆柱体试件为室内试验制作的双层试件或实际路面钻取的芯样。
剪切组件1包括活动板11、固定板12、底座13和支架14,如图1至4所示。
活动板11上设有活动套筒111和压头112,活动板11竖直设置。活动套筒111贯设于活动板11中部,活动套筒111的第一端与活动板11板面的第一面齐平,活动套筒111的第二端向活动板11板面的第二面外突出;压头112固定设于活动板11上端中部,试验时,压头112直接承受荷载,并将荷载通过活动板11向下传递。
固定板12上设有固定套筒121、两个滑道凹槽122、试件紧固装置和观察孔123,固定板12底端垂直固定于底座13上。固定套筒121贯设于固定板12中部,固定套筒121的第一端与固定板12板面的第一面齐平,固定套筒121的第二端向固定板12板面的第二面外突出。滑道凹槽122用于活动板11的上下滑动,两个滑道凹槽122设于固定板12板面的第一面,并镜像设于固定板12的两竖直边的边缘,活动板11卡在两个滑道凹槽122之间。为了活动板11滑动方便,滑道凹槽122的厚度比活动板11的板厚大1mm。试件紧固装置设于固定套筒121的筒壁上,为设于固定套筒121底部的底部紧固装置124和固定套筒121上部左右两侧对称开设的丝孔及丝孔内的紧固螺栓125,底部紧固装置124的上部为圆弧形,其弧度与固定套筒121内壁的弧度一致,具体实施中,底部紧固装置124采用抱抓结构,其下部采用螺栓形式,通过螺栓调整抱抓进行夹紧,双层圆柱体试件穿入两个套筒后,用紧固螺栓和底部紧固装置夹紧。观察孔123设于固定板12第一面的顶部中间,即与滑道凹槽122位于同一侧,观察孔123位于固定套筒121上方,通过观察孔123可以观察实验过程中受剪截面的变化情况。
根据实际试验需求,活动套筒111和固定套筒121的长度均设为2~4cm,两套筒长度相加不大于8cm,且两套筒具有相同内径。试验时,活动板11从两滑道凹槽122的上端插入,使活动套筒111的第一端与固定套筒121的第一端对接,两套筒的中心线重合,将双层圆柱体试件穿设于活动套筒111和固定套筒121内,再用试件紧固装置将双层圆柱体试件固定。
底座13为一横板,为了固定板12在试验中的稳固性,在固定板12与底座13的连接处设置两个直角三角板型的支架14,支架14焊接在底座13上,使固定板12更稳固。支架14与固定套筒121在固定板12的同侧,滑道凹槽122在固定板12的另一侧。
加载设备采用马歇尔稳定度仪、液压试验机或MTS等常规加载设备,加载设备的压头触点与剪切组件的压头接触,压力沿着压头向下传递至两套筒中的圆柱体试件。
试验时,首先量取沥青混合料圆柱体试件的直径,量取三处试件的直径D1,D2,D3,取其算术平均值D。然后安装沥青混合料圆柱体试件,将沥青混合料圆柱体试件安装在固定板12的固定套筒121内,圆柱体试件受剪的横截面与固定板11内侧对齐,在圆柱体试件露出固定套筒121外侧的位置做好标记。取出圆柱体试件,将活动板11插入固定板12的滑道凹槽122中,并使固定板12和活动板11的套筒在同一水平线上,将圆柱体试件置于固定板12和活动板11的固定套筒121和活动套筒111内,并使标记处置于固定套筒121的外缘。将固定板12的底部紧固装置124拧紧,同时将固定套筒121上的两个紧固螺栓125拧紧,将试件固定好。
将安装好圆柱体试件的剪切组件1置于马歇尔稳定度仪或其他加载设备的底座上,使剪切组件1与加载设备的力敏传感器在同一垂直线上。启动加载设备,通过剪切组件1的压头112向试件施加压力,从观察孔123观察受剪截面的破损情况。试件在荷载的作用下,于受剪截面处发生损坏,当压力达到一定值后,加载设备自动卸载,记录加载过程中的最大荷载值Fmax。沥青混合料圆柱体试件的层间剪切强度为:
式中,τ是剪切强度,单位为kPa;Fmax为试件所承受的最大荷载,单位为kN;D是试件的平均直径,单位为m。
当对一组n个同种类型的沥青混合料双层圆柱体试件进行层间剪切强度试验时,应分别对单个试件进行层间剪切强度试验,计算单个试件的层间剪切强度τ1、τ2、……、τn,将τ1、τ2、……、τn中超出其平均值15%的数值舍弃,计算剩余剪切强度的平均值。
本实施例提供的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,可以检测室内成型的双层试件和实际路面钻取的芯样,能方便、有效地测试沥青混合料层间抗剪强度,评价双层试件层间剪切性能及层间粘结材料的性能。该装置结构简单,易于加工,操作过程简便;沥青混合料圆柱体试件安装在固定板和活动板的套筒内,可以使试件固定,压头位于活动板的正中的位置,在直剪测试的过程中,荷载作用在受剪截面上,不发生受力偏转,受剪截面位置准确,试件破坏面明显,能保证高精度的测试;在试验中,可以借助固定板上的观察孔观察混合料圆柱体试件受剪截面的变化情况,有益于对实验过程的观察;借助常规的马歇尔稳定度仪、液压试验机、MTS(液压伺服加载系统)等加载设备施加荷载即可,无需专门配置加载设备完成试验,适用性强。
实施例2
下面以室内制作双层沥青混合料圆柱体试件为例,利用实施例1中的沥青混合料层间剪切强度试验装置进行层间剪切强度试验。
首先采用轮碾成型法成型双层沥青混合料试件,然后在双层车辙试件上钻取4个直径约为10cm的双层沥青混合料圆柱体试件。具体的试验方法为:
(1)制作下层车辙试件并喷涂粘层材料:将准备好的AC-16C型沥青混合料均匀的装入长30cm×宽30cm×厚5cm的板块试模,使用轮碾法在轮碾机上成型高度为5cm的试件。试件成型后置室温下冷却至少12h脱模。试件脱模后,按照一定的喷洒量均匀喷涂粘层材料;
(2)制作双层试件:将上述试件放入长30cm×宽30cm×厚8cm的板块试模中,均匀装入AC-10C型沥青混合料,然后在轮碾机上碾压成型,形成双层车辙试件;
(3)双层试件成型后置室温下冷却至少12h脱模,取出双层车辙试件,在每个双层车辙试件上钻取4个直径为10cm的芯样,即形成双层圆柱体试件。
依次量取芯样直径,测量试件的直径时,应大体呈120度量测。每个芯样量取三处直径,并计算平均直径,然后利用实施例1中的沥青混合料层间剪切强度试验装置的剪切组件和加载设备进行剪切强度试验,并做好记录。试验所得的芯样层间剪切强度数据如表1所示。
表1
由表1中数据可得,该组试验剪切强度的平均值为τ=1.67,则τ±15%以内为1.42~1.92,τ112均在该范围内,则该组数据的平均强度为τ为1.67MPa。
实施例3
下面以实际沥青路面钻取芯样为例,利用实施例1中的沥青混合料层间剪切强度试验装置进行层间剪切强度试验。
某沥青路面进行罩面施工,施工前对路面进行铣刨处理,路面铣刨完毕后进行清扫,并喷洒了0.5kg/m2PC-3型乳化沥青,然后铺筑4cmAC-13型沥青混合料。为了检测层间结合效果,在试验路段钻取10个芯样。钻芯时,对钻芯地点和芯样进行标记。依次量取芯样直径,测量试件的直径时,应大体呈120度量测。每个芯样量取三处直径,并计算平均直径,然后利用实施例1中的沥青混合料层间剪切强度试验装置的剪切组件和加载设备进行剪切强度试验,并做好记录。试验所得的芯样层间剪切强度数据如表2所示。
表2
由表2可得,该组试验剪切强度的平均值为τ=2.08,则τ±15%以内为1.77~2.39,其中τ9为1.66,不满足要求,应舍弃,则该组数据的平均强度为τ=2.13MPa。
以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例,其具有较强的适应性和最佳实施效果,可根据实际需要增减非必要的技术特征,来满足不同情况的需求。

Claims (10)

1.一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,包括双层圆柱体试件、剪切组件(1)和加载设备,所述剪切组件(1)包括活动板(11)、固定板(12)和底座(13),其特征在于:所述活动板(11)上设有活动套筒(111)和压头(112);所述活动板(11)竖直设置,所述活动套筒(111)贯设于所述活动板(11)中部;所述压头(112)固定设于所述活动板(11)上方中部;所述固定板(12)上设有固定套筒(121)和试件紧固装置;所述固定板(12)底端垂直固定于所述底座(13)上;所述固定套筒(121)贯设于所述固定板(12)中部;所述活动套筒(111)的第一端与所述固定套筒(121)的第一端对接,且两套筒的中心线重合,所述双层圆柱体试件穿设于所述活动套筒(111)和固定套筒(121)内;所述固定板(12)上还设有用于活动板(11)上下滑动的滑道凹槽(122);所述试件紧固装置设于所述固定套筒(121)的筒壁上;所述底座(13)为一横板。
2.根据权利要求1所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述活动套筒(111)和所述固定套筒(121)的长度均为2~4cm,两套筒长度相加不大于8cm;所述固定套筒和活动套筒的内径相同。
3.根据权利要求2所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述活动套筒(111)的第一端与所述活动板(11)板面的第一面齐平,所述活动套筒(111)的第二端向所述活动板(11)板面的第二面外突出;所述固定套筒(121)的第一端与所述固定板(12)板面的第一面齐平,所述固定套筒(121)的第二端向所述固定板(12)板面的第二面外突出。
4.根据权利要求3所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述滑道凹槽(122)设于所述固定板(12)板面的第一面;所述滑道凹槽(122)设有两个,两个所述滑道凹槽(122)镜像设于所述固定板(12)的两竖直边的边缘,所述活动板(11)卡在两个所述滑道凹槽(122)之间。
5.根据权利要求4所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述滑道凹槽(122)的厚度比所述活动板(11)的板厚大1mm。
6.根据权利要求3所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述剪切组件(1)还包括设于所述固定板(12)与所述底座(13)连接处的三角板形支架(14);所述支架(14)设有两个,两个所述支架(14)对称设于所述固定板(12)的第二面下端。
7.根据权利要求3所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述固定板(12)上还设有观察孔(123),所述观察孔(123)设于所述固定板(12)第一面的顶部中间,且位于所述固定套筒(121)上方。
8.根据权利要求1所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述试件紧固装置为设于所述固定套筒(121)底部的底部紧固装置(124)和固定套筒(121)上部左右两侧对称开设的丝孔及丝孔内的紧固螺栓(125);所述底部紧固装置(124)的上部为圆弧形,其弧度与所述固定套筒(121)内壁的弧度一致。
9.根据权利要求1至8任一项所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述双层圆柱体试件为室内试验制作的双层试件或实际沥青路面钻取的芯样。
10.根据权利要求1至8任一项所述的一种沥青混合料层间剪切强度试验装置,其特征在于所述加载设备为马歇尔稳定度仪、液压试验机或MTS。
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