專利名稱：一種模擬瀝青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及公路工程浙青路面結(jié)構(gòu)疲勞研究領(lǐng)域，特別涉及一種模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置。
背景技術(shù)：
環(huán)境溫度的升降必然導(dǎo)致浙青路面結(jié)構(gòu)中存在溫度梯度，從而引起路面結(jié)構(gòu)產(chǎn)生形變趨勢，當(dāng)這種變形受到約束時(shí)，在路面結(jié)構(gòu)內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生一定的溫度應(yīng)力，主要表現(xiàn)為浙青面層結(jié)構(gòu)受到張拉或壓縮。隨著環(huán)境溫度的循環(huán)變化，使得道路浙青面層經(jīng)受溫度應(yīng)力的反復(fù)作用，引發(fā)疲勞開裂破壞，嚴(yán)重影響浙青路面的耐久性。粘彈性是浙青面層材料的顯著特點(diǎn)，所受溫度應(yīng)力表現(xiàn)為非線性持續(xù)變化的荷 載，并且伴隨著應(yīng)力松弛的緩慢變化過程，因此進(jìn)行溫度應(yīng)力拉壓疲勞模擬試驗(yàn)的過程十分復(fù)雜。目前，在美國，采用約束試件的溫度應(yīng)力試驗(yàn)(TSRST)測試浙青混合料的低溫抗拉性能，模擬浙青路面在降溫過程中所受的溫度應(yīng)力，其本質(zhì)上是評價(jià)低溫過程中累積溫度應(yīng)力所致浙青混合料的極限抗拉強(qiáng)度。在國內(nèi)，長安大學(xué)借助于材料測試系統(tǒng)MTS的試驗(yàn)平臺(tái)，制作“八字形”試件，高度為50mm,中部斷面尺寸為35mmX 50mm,總長為200mm,在十分緩慢的拉伸速度下(2. 5X 1(Γ3 I. 2Χ l(T3mm/min)進(jìn)行拉伸破壞試驗(yàn)；長沙理工大學(xué)引進(jìn)美國SHRP計(jì)劃的TSRST設(shè)備，采用低頻、緩速拉伸疲勞試驗(yàn)?zāi)M浙青混合料所受溫度應(yīng)力及疲勞特性，運(yùn)用耗散能相關(guān)理論分析浙青混合料的溫度應(yīng)力疲勞損傷規(guī)律，并進(jìn)行損傷力學(xué)分析?，F(xiàn)有的試驗(yàn)方法對浙青混合料的低溫抗拉性能已進(jìn)行了較深入研究，但普遍存在試件成型困難，試件緊固操作繁雜，測控技術(shù)精度低，評價(jià)指標(biāo)單一，并未全面反映浙青路面材料所受的溫度應(yīng)力、疲勞損傷及裂縫愈合的過程，因此，開發(fā)一種操作簡便、試驗(yàn)精度高且能全面評價(jià)浙青面層材料溫度應(yīng)力及疲勞特性的試驗(yàn)裝置，較真實(shí)地模擬浙青路面材料在經(jīng)受長期反復(fù)氣溫變化條件下的力學(xué)特性，有利于優(yōu)化浙青混合料材料組成及路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高浙青路面的低溫抗裂性能，對于延長浙青路面的使用壽命具有重要意義。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種在可控環(huán)境溫度條件下的模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，該裝置可進(jìn)行浙青混合料的拉壓疲勞試驗(yàn)，評價(jià)浙青混合料在重復(fù)拉壓條件下的抗疲勞性能。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)?！N模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，包括材料測控系統(tǒng)MTS，以及置于材料測控系統(tǒng)MTS的環(huán)境箱內(nèi)的試件緊固組件、應(yīng)力與應(yīng)變測量儀器組件，其特征在于，所述試件緊固組件包括用于夾持試件的上夾頭模塊和下夾頭模塊，所述上夾頭模塊和下夾頭模塊分別安裝在材料測控系統(tǒng)MTS的試驗(yàn)平臺(tái)上，所述應(yīng)力與應(yīng)變測量儀具組件包括安裝在上夾頭連接件的應(yīng)力傳感器和安裝在上下夾頭模塊之間的伸縮式應(yīng)變測量儀。[0008]本實(shí)用新型的特點(diǎn)和進(jìn)一步改進(jìn)在于所述上夾頭模塊包括上夾頭卡槽、上底板、球支座底座、球支座蓋板、球支座球頭、上支撐板及上夾頭連接件；所述上夾頭連接件的一端安裝在材料測控系統(tǒng)MTS的試驗(yàn)平臺(tái)上，另一端固定連接球支座球頭，球支座球頭置于所述球支座底座和球支座蓋板構(gòu)成的腔室內(nèi)；所述球支座底座的下方固定上底板，上底板下固定上夾頭卡槽，上夾頭卡槽內(nèi)卡接上支撐板。所述上支撐板下固定有試件緊固夾片。所述下夾頭模塊包括下夾頭卡槽、下底板、下支撐板及下夾頭連接件；所述下夾頭連接件的一端安裝在材料測控系統(tǒng)MTS的試 驗(yàn)平臺(tái)上，另一端固定連接下底板，下底板上固定下夾頭卡槽，下夾頭卡槽卡接下支撐板。所述下支撐板上固定有試件緊固夾片。本實(shí)用新型的模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，依托材料測控系統(tǒng)MTS試驗(yàn)平臺(tái)，具有溫控功能，溫度調(diào)控范圍為-30°C 80°C，可以按照實(shí)驗(yàn)要求設(shè)置加載速度或加載頻率、振幅，并即時(shí)監(jiān)測應(yīng)力、應(yīng)變及變形，實(shí)現(xiàn)可控加載，測試精度高；能夠真實(shí)全面地模擬浙青路面的溫度應(yīng)力及疲勞損傷過程，采集試驗(yàn)過程應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)，便于進(jìn)行溫度應(yīng)力作用下浙青路面材料的形變及疲勞斷裂的機(jī)理研究。其中，上夾頭模塊中的上夾頭連接件與上底板之間采用球支座連接，便于試驗(yàn)過程中安裝調(diào)整，并且試件成型簡單，試驗(yàn)過程緊固操作靈活、方便。
以下結(jié)合
和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖I為本實(shí)用新型一種模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置中的應(yīng)力與應(yīng)變測量儀器組件與試件緊固組件的安裝結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1、支撐板緊固螺栓；2、上夾頭卡槽；3、上底板；4、卡槽緊固螺栓；5、球支座底座；6、球支座蓋板；7、蓋板緊固螺栓；8、上夾頭連接件；9、應(yīng)力傳感器；10、球支座球頭；
11、球支座底座緊固螺栓；12、上支撐板；13、試件緊固夾片；14、試件；15、伸縮式應(yīng)變測量儀；16、緊固夾片螺栓；17、緊固夾片螺母；18、應(yīng)變測量儀底座；19、下支撐板；20、下夾頭卡槽；21、下底板；22、下夾頭連接件。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，包括材料測控系統(tǒng)MTS,以及置于材料測控系統(tǒng)MTS的環(huán)境箱內(nèi)的試件緊固組件、應(yīng)力與應(yīng)變測量儀器組件。其中，試件緊固組件包括用于夾持試件的上夾頭模塊和下夾頭模塊，上夾頭模塊和下夾頭模塊分別安裝在材料測控系統(tǒng)MTS的試驗(yàn)平臺(tái)上，應(yīng)力與應(yīng)變測量儀具組件包括安裝在上夾頭連接件的應(yīng)力傳感器和安裝在上下夾頭模塊之間的伸縮式應(yīng)變測量儀。參照圖1，為本實(shí)用新型模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置中的應(yīng)力與應(yīng)變測量儀器組件與試件緊固組件的安裝結(jié)構(gòu)。其中，安裝在上夾頭連接件的應(yīng)力傳感器和安裝在上下夾頭模塊之間的伸縮式應(yīng)變測量儀的數(shù)據(jù)線分別連接材料測控系統(tǒng)MTS的數(shù)據(jù)采集端。試件緊固組件中，上夾頭模塊包括支撐板緊固螺栓I、上夾頭卡槽2、上底板3、卡槽緊固螺栓4、球支座底座5、球支座蓋板6、蓋板緊固螺栓7、球支座球頭10、球支座底座緊固螺栓11、上支撐板12及上夾頭連接件8。其中，上支撐板12由兩個(gè)支撐板緊固螺栓I分別緊固安裝在兩個(gè)上夾頭卡槽2內(nèi)，上夾頭卡槽2分別由兩個(gè)卡槽緊固螺栓4緊固安裝在上底板3下方，球支座球頭10安裝在球支座底座5與球支座蓋板6構(gòu)成的腔室內(nèi)，球支座蓋板6由兩個(gè)蓋板緊固螺栓7緊固安裝在球支座底座5上方，球支座底座5由球支座底座緊固螺栓11緊固安裝在上底板3上方。下夾頭模塊包括下夾頭卡槽20、下底板21、卡槽緊固螺栓4、下支撐板19及下夾頭連接件22。下支撐板19由兩個(gè)支撐板緊固螺栓分別緊固安裝在兩個(gè)下夾頭卡槽20內(nèi)，下夾頭卡槽20分別由兩個(gè)卡槽緊固螺栓緊固安裝在下底板21的上方。試件緊固夾片13由緊固夾片螺栓16和緊固夾片螺母17安裝在上支撐板12的下方和下支撐板19的上方。應(yīng)力與應(yīng)變量測儀具組件包括應(yīng)力傳感器9、伸縮式應(yīng)變測量儀15、應(yīng)變測量儀底座18。應(yīng)力傳感器9安裝在上夾頭連接件8上，伸縮式應(yīng)變測量儀15安裝在固定于下支撐板19上的應(yīng)變測量儀底座18上。材料測控系統(tǒng)MTS主要包括電腦主機(jī)、顯示器等硬件和施加拉伸和壓縮荷載的控制軟件，實(shí)時(shí)采集應(yīng)力、應(yīng)變數(shù)據(jù)，同步輸出應(yīng)力-應(yīng)變圖像。采用本實(shí)施例能夠進(jìn)行模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)。其中，浙青混合料的低溫開裂及疲勞性能主要由浙青結(jié)合料類型、集料及膠漿性能決定。現(xiàn)選用集料最大公稱粒徑為9. 5mm，根據(jù)馬歇爾試驗(yàn)確定最佳浙青用量，成型車轍板，切割成25mm X 25mm X 150mm 長方體試件。具體試驗(yàn)步驟如下I)采用多酚型環(huán)氧樹脂固化膠，將試件14與試件緊固夾片13粘結(jié)并養(yǎng)生固化24h ；2)組裝上夾頭模塊、下夾頭模塊及附件，并把上夾頭模塊、下夾頭模塊連接于MTS試驗(yàn)平臺(tái)上，保持合適的試驗(yàn)間距；3)分別把上支撐板12和下支撐板19插入上夾頭卡槽2和下夾頭卡槽20內(nèi)；4)將伸縮式應(yīng)變測量儀15及應(yīng)變測量儀底座18安裝在下支撐板19上；5)啟動(dòng)材料測控系統(tǒng)MTS，微調(diào)上夾頭模塊與下夾頭模塊之間的間距，將試件安裝于上支撐板12和下支撐板19上，并用緊固夾片螺栓16和緊固夾片螺母17固定于上支撐板12和下支撐板19上，伸縮式應(yīng)變測量儀巧探頭緊貼上支撐板12 ；6)設(shè)定材料試驗(yàn)溫度，并在試驗(yàn)要求設(shè)置溫度下恒溫時(shí)間在4h以上；7)設(shè)定加載速度或加載頻率、振幅進(jìn)行溫度應(yīng)力拉壓疲勞試驗(yàn)，實(shí)時(shí)采集應(yīng)力、應(yīng)變及變形數(shù)據(jù)，直至試件斷裂。盡管以上結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但本實(shí)用新型并不局限于上述的具體實(shí)施方案和應(yīng)用領(lǐng)域，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下，在不脫離本實(shí)用新型權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本實(shí)用新型保護(hù)之列。
權(quán)利要求1.一種模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，包括材料測控系統(tǒng)MTS，以及置于材料測控系統(tǒng)MTS的環(huán)境箱內(nèi)的試件緊固組件、應(yīng)力與應(yīng)變測量儀器組件，其特征在于，所述試件緊固組件包括用于夾持試件的上夾頭模塊和下夾頭模塊，所述上夾頭模塊和下夾頭模塊分別安裝在材料測控系統(tǒng)MTS的試驗(yàn)平臺(tái)上，所述應(yīng)力與應(yīng)變測量儀具組件包括安裝在上夾頭連接件的應(yīng)力傳感器和安裝在上下夾頭模塊之間的伸縮式應(yīng)變測量儀。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上夾頭模塊包括上夾頭卡槽、上底板、球支座底座、球支座蓋板、球支座球頭、上支撐板及上夾頭連接件；所述上夾頭連接件的一端安裝在材料測控系統(tǒng)MTS的試驗(yàn)平臺(tái)上，另一端固定連接球支座球頭，球支座球頭置于所述球支座底座和球支座蓋板構(gòu)成的腔室內(nèi)；所述球支座底座的下方固定上底板，上底板下固定上夾頭卡槽，上夾頭卡槽內(nèi)卡接上支撐板。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述上支撐板下固定有試件緊固夾片。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述下夾頭模塊包括下夾頭卡槽、下底板、下支撐板及下夾頭連接件；所述下夾頭連接件的一端安裝在材料測控系統(tǒng)MTS的試驗(yàn)平臺(tái)上，另一端固定連接下底板，下底板上固定下夾頭卡槽，下夾頭卡槽卡接下支撐板。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的模擬浙青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，其特征在于，所述下支撐板上固定有試件緊固夾片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及公路工程瀝青路面結(jié)構(gòu)疲勞研究領(lǐng)域，公開了一種模擬瀝青路面溫度應(yīng)力的拉壓疲勞試驗(yàn)裝置，其包括材料測控系統(tǒng)MTS，以及置于材料測控系統(tǒng)MTS的環(huán)境箱內(nèi)的試件緊固組件、應(yīng)力與應(yīng)變測量儀器組件，其特征在于，所述試件緊固組件包括用于夾持試件的上夾頭模塊和下夾頭模塊，所述上夾頭模塊和下夾頭模塊分別安裝在材料測控系統(tǒng)MTS的試驗(yàn)平臺(tái)上，所述應(yīng)力與應(yīng)變測量儀具組件包括安裝在上夾頭連接件的應(yīng)力傳感器和安裝在上下夾頭模塊之間的伸縮式應(yīng)變測量儀。該裝置可進(jìn)行瀝青混合料的拉壓疲勞試驗(yàn)，評價(jià)瀝青混合料在重復(fù)拉壓條件下的抗疲勞性能。
文檔編號(hào)G01N3/32GK202562820SQ201220195460
公開日2012年11月28日 申請日期2012年5月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月3日
發(fā)明者李祖仲, 陳拴發(fā), 汪潔, 張洪瑞, 仇玉良, 姚運(yùn)仕, 鄭逢時(shí), 薛斌, 嵇紹華, 曹露, 鄧?yán)ひ? 楊斐芃 申請人:長安大學(xué)