瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置的制造方法
【專利摘要】本發明屬于路面材料性能測試技術領域，涉及一種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，包括箱體、豎向施壓裝置、位移傳感器、第一滑動塊、第二滑動塊以及外接電腦；第一滑動塊以及第二滑動塊并行鋪設在箱體上并可在箱體上自如滑動；位移傳感器置于第一滑動塊以及第二滑動塊之間；第一滑動塊的上表面、位移傳感器的感應頭以及第二滑動塊的上表面處于同一水平面；豎向施壓裝置置于待測試瀝青混合料的正上方并向待測試瀝青混合料施加豎向壓力；豎向施壓裝置以及位移傳感器分別與外接電腦相連。本發明提供了一種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，能夠更加真實的模擬瀝青混合料在路面結構中所受到的復雜應力狀態。
【專利說明】
瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置
技術領域
[0001]本發明屬于路面材料性能測試技術領域，涉及一種抗疲勞性能測試裝置，尤其涉及一種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置。
【背景技術】
[0002]瀝青混合料路面在使用中，長期受到車輛荷載與氣候等因素綜合作用，并使路面長期處于應變與應力的不斷變化下，由于瀝青混合料是彈塑性材料，其彈性性能不可能使路面結構強度全部恢復，只會在塑性性能作用下不斷下降。當路面荷載重復超過一定次數以后，這樣就會出現裂紋等病害，疲勞裂縫的產生進而會導致一系列的病害，如水分下滲、坑槽、剝落、松散等，從而導致路面的舒適性和耐久性降低，路面養護維修養護次數和養護費用的增加。因此，如何提升路面的抗疲勞性能，延長路面壽命一直是道路工作者研究的方向。
[0003]目前，《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規程》(JTGE20-2011)中規定采用四點彎曲疲勞壽命進行瀝青混合料抗疲勞特性的研究，四點彎曲疲勞試驗能夠檢驗瀝青混合料抗疲勞性能的差異，但由于瀝青混合料在路面結構層中，不僅承受車輛荷載的疲勞荷載應力，而且還受結構層間的剪切作用以及溫度梯度產生的溫度疲勞應力等。因此，亟需研發一種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，全面的考慮了車輛荷載應力、層間剪應力、拉應力等作用力，更加真實的模擬瀝青混合料在路面結構中所受到的復雜應力的狀態。
【發明內容】
[0004]基于【背景技術】所提出的目前疲勞試驗的測試裝置的測試條件與瀝青路面實際工作狀態相差較大，本發明提供了一種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，能夠更加真實的模擬瀝青混合料在路面結構中所受到的復雜應力狀態。
[0005]為實現上述目的，本發明采取如下技術方案:
[0006]—種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置包括箱體、豎向施壓裝置、位移傳感器、第一滑動塊、第二滑動塊以及外接電腦;所述第一滑動塊以及第二滑動塊并行鋪設在箱體上并可在箱體上自如滑動;所述位移傳感器置于第一滑動塊以及第二滑動塊之間；所述第一滑動塊的上表面、位移傳感器的感應頭以及第二滑動塊的上表面處于同一水平面;待測試瀝青混合料鋪設在第一滑動塊以及第二滑動塊的上表面上;所述豎向施壓裝置置于待測試瀝青混合料的正上方并向待測試瀝青混合料施加豎向壓力;所述豎向施壓裝置以及位移傳感器分別與外接電腦相連。
[0007]作為優選，本發明所采用的箱體上鋪設有滑軌;所述第一滑動塊以及第二滑動塊分別設置在滑軌上并在滑軌上自如滑動。
[0008]作為優選，本發明所采用的第一滑動塊以及第二滑動塊的底部均設置有滑動槽；所述第一滑動塊以及第二滑動塊分別通過滑動槽設置在滑軌上并在滑軌上自如滑動。
[0009]作為優選，本發明所采用的豎向施壓裝置包括加載系統以及與加載系統相連的壓力桿;所述加載系統與外接電腦相連;所述壓力桿作用于待測試瀝青混合料的正上方。
[0010]作為優選，本發明所采用的加載系統是MTS液壓伺服加載系統;所述MTS液壓伺服加載系統的荷載施加頻率為1Hz。
[0011]作為優選，本發明所采用的壓力桿的底端部是半球狀的。
[0012]作為優選，本發明所采用的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置還包括設置在箱體上的第一限位裝置以及第二限位裝置;所述第一滑動塊以及第二滑動塊分別設置在第一限位裝置以及第二限位裝置中；所述第一限位裝置以及第二限位裝置的相對位置是可調整的。
[0013]作為優選，本發明所采用的第一限位裝置以及第二限位裝置均包括卡槽以及與卡槽相對的擋板;所述第一滑動塊以及第二滑動塊分別設置在卡槽以及擋板之間。
[0014]作為優選，本發明所采用的卡槽與擋板之間的距離是可調的。
[0015]作為優選，本發明所采用的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置還包括置于箱體上并罩于第一滑動塊、第二滑動塊以及待測試瀝青混合料上部的環境箱。
[0016]本發明的優點是:
[0017]本發明提供了一種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，包括箱體、豎向施壓裝置、位移傳感器、第一滑動塊、第二滑動塊以及外接電腦;第一滑動塊以及第二滑動塊并行鋪設在箱體上并可在箱體上自如滑動;位移傳感器置于第一滑動塊以及第二滑動塊之間；第一滑動塊的上表面、位移傳感器的感應頭以及第二滑動塊的上表面處于同一水平面;待測試瀝青混合料鋪設在第一滑動塊以及第二滑動塊的上表面上;豎向施壓裝置置于待測試瀝青混合料的正上方并向待測試瀝青混合料施加豎向壓力；豎向施壓裝置以及位移傳感器分別與外接電腦相連。。本發明通過環氧膠將待測試瀝青混合料粘到滑動塊上，設定加載頻率和加載波形，加載系統施加豎向壓力，壓力通過壓桿傳遞到待測試瀝青混合料的正上方，粘結待測試瀝青混合料的兩塊滑動塊可以在滑軌中自由滑動，也可以通過擋板和卡槽分別限制兩塊滑動塊的位置，在卡槽的中間設置位移傳感器，位移傳感器的感應頭與滑動塊的上表面處于同一水平面，環境箱的測試溫度通過溫控儀進行控制。本發明同時考慮了壓應力、拉應力以及層間剪切力對瀝青混合料性能的影響，更加真實的模擬瀝青混合料在實際路面中的工作狀態。
【附圖說明】
[0018]圖1是本發明所提供的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置的結構示意圖；
[0019]圖中標記說明如下:
[0020]1-箱體;2-滑軌;3-第一滑動塊;4-待測試瀝青混合料;5-位移傳感器;6_壓力桿；7-MTS液壓伺服加載系統;8-外接電腦;9-環境箱;10-卡槽;11-擋板;12-第二滑動塊。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖對本發明進一步詳細說明，但是本發明不僅限于下述的實施方式，不詳之處見
【發明內容】
部分。
[0022]參見圖1，本發明提供了一種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置包括箱體1、豎向施壓裝置、位移傳感器5、第一滑動塊3、第二滑動塊12以及外接電腦8;第一滑動塊3以及第二滑動塊12并行鋪設在箱體I上并可在箱體I上自如滑動;位移傳感器5置于第一滑動塊3以及第二滑動塊12之間；第一滑動塊3的上表面、位移傳感器5的感應頭以及第二滑動塊12的上表面處于同一水平面;待測試瀝青混合料4鋪設在第一滑動塊3以及第二滑動塊12的上表面上;豎向施壓裝置置于待測試瀝青混合料4的正上方并向待測試瀝青混合料4施加豎向壓力;豎向施壓裝置以及位移傳感器5分別與外接電腦8相連。
[0023]箱體I上鋪設有滑軌2;第一滑動塊3以及第二滑動塊12分別設置在滑軌2上并在滑軌2上自如滑動。
[0024]第一滑動塊3以及第二滑動塊12的底部均設置有滑動槽;第一滑動塊3以及第二滑動塊12分別通過滑動槽設置在滑軌2上并在滑軌2上自如滑動。
[0025]豎向施壓裝置包括加載系統以及與加載系統相連的壓力桿6；加載系統與外接電腦8相連;壓力桿6作用于待測試瀝青混合料4的正上方。加載系統是MTS液壓伺服加載系統7 ;MTS液壓伺服加載系統7的荷載施加頻率為1Hz，加載波形為正弦波，采用應力控制的疲勞模式。壓力桿6的底端部是半球狀的。
[0026]瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置還包括設置在箱體I上的第一限位裝置以及第二限位裝置;第一滑動塊3以及第二滑動塊12分別設置在第一限位裝置以及第二限位裝置中；第一限位裝置以及第二限位裝置的相對位置是可調整的。
[0027]第一限位裝置以及第二限位裝置均包括卡槽10以及與卡槽10相對的擋板11;第一滑動塊3以及第二滑動塊12分別設置在卡槽10以及擋板11之間。
[0028]卡槽10與擋板11之間的距離是可調的。
[0029]述瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置還包括置于箱體I上并罩于第一滑動塊3、第二滑動塊12以及待測試瀝青混合料4上部的環境箱9。
[0030]本發明在具體使用時，首先通過環氧膠將待測試瀝青混合料4粘到滑動塊3上，設定加載頻率、加載波形和間歇時間，MTS液壓伺服加載系統7施加豎向壓力，壓力通過壓力桿6傳遞到待測試瀝青混合料4的正上方，粘結待測試瀝青混合料4的兩塊滑動塊3可以在滑軌2中自由滑動，也可以通過擋板11和卡槽10將其位置限制，在卡槽10的中間設置位移傳感器5，位移傳感器5的感應頭與滑動塊3的上表面處于同一水平面，環境箱9的測試溫度通過溫控儀進行控制。通過該測試裝置可以測試待測試瀝青混合料4在不同受力狀態下的疲勞壽命，當滑動塊3的兩側沒有被擋板11限制時，待測試瀝青混合料4在豎向的周期性壓應力作用下，待測試瀝青混合料4底部會產生拉應力，在壓應力和拉應力反復作用下，待測試瀝青混合料4底部會產生疲勞裂縫，當滑動塊3的位置兩側被擋板11和卡槽10限制，待測試瀝青混合料4在豎向周期性壓應力作用下、底部會產生拉應力和剪應力，在拉應力和剪應力共同作用下，待測試瀝青混合料4也會產生疲勞裂縫。
[0031]實施例1:
[0032]采用旋轉壓實成型的方式制備試件，也可以直接從路面結構中鉆取直徑為150mm的試件，在圓柱體軸線兩端進行平行切割，切掉兩端部分，切至高38mm;再在圓柱體直徑兩端平行對稱切割，使得試件的寬度為75mm，標準試件的尺寸為長150mm、寬為75mm、高為38mm，將滑動塊3放置在滑軌2上，左邊的卡槽1和擋板11限制左邊的滑動塊3，右邊的卡槽10和擋板11限制右邊的滑動塊3，在滑動塊3上表面均勻涂上環氧膠，將待測試瀝青混合料4粘結在兩塊滑動塊3上，養護一定時間，將環境箱9溫度調整為測試溫度，將待測試瀝青混合料4放置在環境箱9內保溫2?4h，確保待測試瀝青混合料4的內部溫度與環境箱9溫度保持一致，選擇MTS液壓伺服加載系統7的加載波形為正弦波、加載頻率為1Hz，加載系統連接壓力桿6，并將周期性壓力通過壓力桿6傳遞到待測試瀝青混合料4的上表面，擋板11的位置可以調節，當兩塊滑動塊3兩側沒有被擋板11限制時，待測試瀝青混合料4在豎向的周期性壓應力作用下，待測試瀝青混合料4底部會產生拉應力，在壓應力和拉應力反復作用下，待測試瀝青混合料4會產生疲勞裂縫，MTS液壓伺服加載系統7會將測試過程中的測試數據傳遞到外接電腦8上，根據測試數據計算待測試瀝青混合料4的疲勞壽命;當兩塊滑動塊3的兩側被擋板和卡槽限制時，待測試瀝青混合料4在豎向周期性壓應力作用下、底部會產生拉應力和剪應力，在拉應力和剪應力共同作用下，待測試瀝青混合料也會產生疲勞裂縫，通過測試數據計算待測試瀝青混合料4的疲勞壽命。
【主權項】
1.一種瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置包括箱體(I)、豎向施壓裝置、位移傳感器(5)、第一滑動塊(3)、第二滑動塊(12)以及外接電腦(8);所述第一滑動塊(3)以及第二滑動塊(12)并行鋪設在箱體(I)上并可在箱體(I)上自如滑動;所述位移傳感器(5)置于第一滑動塊(3)以及第二滑動塊(12)之間；所述第一滑動塊(3)的上表面、位移傳感器(5)的感應頭以及第二滑動塊(12)的上表面處于同一水平面;待測試瀝青混合料(4)鋪設在第一滑動塊(3)以及第二滑動塊(12)的上表面上;所述豎向施壓裝置置于待測試瀝青混合料(4)的正上方并向待測試瀝青混合料(4)施加豎向壓力;所述豎向施壓裝置以及位移傳感器(5)分別與外接電腦(8)相連。2.根據權利要求1所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述箱體(I)上鋪設有滑軌(2);所述第一滑動塊(3)以及第二滑動塊(12)分別設置在滑軌(2)上并在滑軌(2)上自如滑動。3.根據權利要求2所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述第一滑動塊(3)以及第二滑動塊(12)的底部均設置有滑動槽;所述第一滑動塊(3)以及第二滑動塊(12)分別通過滑動槽設置在滑軌(2)上并在滑軌(2)上自如滑動。4.根據權利要求1或2或3所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述豎向施壓裝置包括加載系統以及與加載系統相連的壓力桿(6);所述加載系統與外接電腦(8)相連;所述壓力桿(6)作用于待測試瀝青混合料(4)的正上方。5.根據權利要求4所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述加載系統是MTS液壓伺服加載系統(7);所述MTS液壓伺服加載系統(7)的荷載施加頻率為10Hz。6.根據權利要求5所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述壓力桿(6)的底端部是半球狀的。7.根據權利要求6所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置還包括設置在箱體(I)上的第一限位裝置以及第二限位裝置;所述第一滑動塊(3)以及第二滑動塊(12)分別設置在第一限位裝置以及第二限位裝置中；所述第一限位裝置以及第二限位裝置的相對位置是可調整的。8.根據權利要求7所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述第一限位裝置以及第二限位裝置均包括卡槽(10)以及與卡槽(10)相對的擋板(11);所述第一滑動塊(3)以及第二滑動塊(12)分別設置在卡槽(10)以及擋板(11)之間。9.根據權利要求8所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述卡槽(10)與擋板(11)之間的距離是可調的。10.根據權利要求9所述的瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置，其特征在于:所述瀝青混合料抗疲勞性能測試裝置還包括置于箱體(I)上并罩于第一滑動塊(3)、第二滑動塊(12)以及待測試瀝青混合料(4)上部的環境箱(9)。
【文檔編號】G01N3/02GK105928811SQ201610555463
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年7月14日
【發明人】吳喜榮, 劉少文, 張艷聰, 劉志勝, 彭剛
【申請人】山西省交通科學研究院, 山西交科公路勘察設計院