一種瀝青混合料拉伸動態(tài)模量試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于道路工程領(lǐng)域，具體涉及一種測試瀝青混合料在拉伸狀態(tài)下的動態(tài)模量的試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]瀝青路面的材料參數(shù)是瀝青路面設(shè)計的一個重要因素，我國目前的瀝青路面設(shè)計主要采用靜力學設(shè)計。然而，瀝青路面結(jié)構(gòu)在使用過程中受到來自車輛、氣候、人文等因素不斷變化的作用。其實際工作狀態(tài)無論是力學模型還是材料性質(zhì)都與現(xiàn)行的靜力學體系有著較大差距。交通部瀝青路面設(shè)計指標與參數(shù)的研宄總報告中提出應系統(tǒng)地進行材料動態(tài)性能研宄和動態(tài)參數(shù)試驗，逐漸用動態(tài)參數(shù)取代靜態(tài)參數(shù)。在此背景下，近年來國內(nèi)對瀝青路面設(shè)計材料動態(tài)設(shè)計參數(shù)的研宄越來越多，研宄者對瀝青混合料的動態(tài)模量變化規(guī)律及其主曲線進行了一系列的研宄，取得了一定成果。我國《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗規(guī)程》(JTG E20-2011)參照美國ASTM D3497、AASHTO TP62-03標準試驗，結(jié)合我國實際試驗狀況編寫了“瀝青混合料單軸壓縮動態(tài)模量試驗”(T0738-2011)，用于測定瀝青混合料在線粘彈性范圍內(nèi)的單軸壓縮動態(tài)模量。
[0003]然后現(xiàn)有的規(guī)范及試驗方法均是對材料壓縮狀態(tài)下的動態(tài)模量進行試驗，而瀝青路面在使用過程中，部分路面材料將承受拉應力，從而導致裂縫病害的產(chǎn)生。瀝青混合料在受壓狀態(tài)下的強度，由瀝青膠結(jié)料的粘結(jié)強度以及集料之間的內(nèi)摩阻力共同提供；而受拉狀態(tài)下的強度，則主要取決于瀝青膠結(jié)料的粘結(jié)強度。因此僅僅研宄壓縮狀態(tài)，難以全面描述瀝青混合料在動態(tài)荷載作用下的力學特征。因此，設(shè)計發(fā)明一種試驗方法和裝置，對拉伸狀態(tài)下的瀝青混合料動態(tài)模量進行測定和研宄，有利于全面描述瀝青混合料的動態(tài)力學特征，對于瀝青混合料力學本構(gòu)模型的建立，數(shù)值仿真的研宄，病害機理的分析等科研及工程領(lǐng)域，均具有十分重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于設(shè)計開發(fā)一種可以測定拉伸狀態(tài)下瀝青混合料動態(tài)模量的試驗裝置，用于研宄瀝青混合料拉伸狀態(tài)下的動態(tài)力學性能。
[0005]根據(jù)加載設(shè)備施加壓力的性能優(yōu)于施加拉力的性能這一特點，本發(fā)明設(shè)計了一套試驗裝置，能夠?qū)⒓虞d設(shè)備提供的豎直向下的壓力轉(zhuǎn)化為對瀝青混合料圓柱形試件的拉伸力。通過采用與“瀝青混合料單軸壓縮動態(tài)模量試驗”(T0738-2011)中相同的加載方式，便能夠?qū)⑺┘拥膲毫D(zhuǎn)化為拉伸力，從而測定瀝青混合料拉伸狀態(tài)下的動態(tài)模量。
[0006]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種瀝青混合料拉伸動態(tài)模量試驗裝置，包括基座和加載支架，所述的基座為剛性框架結(jié)構(gòu)，所述的基座從下到上依次為底座、底座立柱和水平橫梁；所述的底座固定于水平試驗工作臺上，所述的底座立柱設(shè)在底座上，所述的水平橫梁固定在底座立柱的上端；所述的加載支架的支架立柱豎向穿過所述的水平橫梁并與水平橫梁可滑動配合；在所述的水平橫梁的下部固定有第一法蘭盤；在加載支架的支架立柱的下端固定有第二法蘭盤；將瀝青混合料圓柱形試件的上端固定有第一錨固法蘭盤，下端固定有第二錨固法蘭盤；將第一錨固法蘭盤錨固于第一法蘭盤的下端，第二錨固法蘭盤錨固于第二法蘭盤的上端；當下壓加載支架時，所述的第一法蘭盤和第二法蘭盤相互遠離，使得瀝青混合料圓柱形試件被拉伸。
[0008]進一步的，所述的第一錨固法蘭盤通過螺栓錨固于第一法蘭盤的下端，所述的第二錨固法蘭盤通過螺栓錨固于第二法蘭盤的上端。
[0009]其中，所述的底座為一個直徑為330mm圓環(huán)。
[0010]進一步的，在底座的兩側(cè)設(shè)置限位孔，用于利用螺栓將底座固定于水平試驗工作臺上。
[0011]在底座上設(shè)置三根底座立柱，底座立柱在底座上分別相隔120°夾角布置。
[0012]在水平橫梁上設(shè)置圓孔，用于加載支架的支架立柱穿過。
[0013]其中，所述的瀝青混合料圓柱形試件為采用旋轉(zhuǎn)壓實成型150mm直徑的圓柱體，然后利用鉆芯切割方法獲得直徑100mm，高度150mm的圓柱形試件。
[0014]優(yōu)選的，瀝青混合料圓柱形試件的兩端均是利用粘結(jié)膠結(jié)料固定于第一錨固法蘭盤和第二錨固法蘭盤上的。
[0015]為了達到拉壓轉(zhuǎn)換的效果，本發(fā)明的試驗裝置設(shè)置了兩個主要構(gòu)件，分別是底座與加載支架。底座固定居于試驗工作平臺之上，通過底座立柱與水平橫梁將圓形的第一法蘭盤固定于某一高度；將瀝青混合料圓柱形試件的上端利用粘結(jié)膠結(jié)料固定于第一錨固法蘭盤上，并將該第一錨固法蘭盤與底座上的第一法蘭盤利用螺栓相互錨固，形成整體；試件的下端同樣利用膠結(jié)料固定于第二錨固法蘭盤上，第二錨固法蘭盤與加載支架中的第二法蘭盤錨固成整體。
[0016]加載設(shè)備將壓力施加于加載支架上，從而將向下的力傳遞至瀝青混合料圓柱形試件的下端；試件上端由于與裝置底座形成整體，固定不動，受到向上的反作用力；因此試件在荷載作用下呈現(xiàn)出拉伸狀態(tài)，從而可以進一步的利用傳感器測定瀝青混合料試件在拉伸狀態(tài)下的力學行為，研宄其拉伸動態(tài)模量。
[0017]現(xiàn)有標準中的瀝青混合料動態(tài)模量是在單軸壓縮狀態(tài)下進行測試的，難以反映材料拉伸狀態(tài)下的動態(tài)模量。本發(fā)明的設(shè)計理念是設(shè)計一種與單軸壓縮動態(tài)模量試驗兼容性較好的，能夠通用試驗方法和加載設(shè)備的單軸拉伸動態(tài)模量試驗。
[0018]本發(fā)明的設(shè)計思路是使用相同的加載設(shè)備，將單軸壓縮動態(tài)模量試驗中采用的豎直向下的動態(tài)荷載轉(zhuǎn)化為對瀝青混合料試件的拉伸力。試驗過程中，除了本發(fā)明所設(shè)計的試驗裝置外，包括加載設(shè)備、傳感器、加載力的設(shè)置、試驗方法、試件類型等均可以與單軸壓縮動態(tài)模量試驗保持完全一致。
[0019]有益效果:
[0020]本發(fā)明的試驗裝置能夠?qū)⒓虞d設(shè)備的施加的豎向向下的壓力轉(zhuǎn)變?yōu)閷r青混合料試件的拉伸力，從而對瀝青混合料的拉伸動態(tài)模量進行測試。利用該試驗裝置，結(jié)合已有單軸壓縮動態(tài)模量試驗方法，可以全面測定瀝青混合料在拉壓狀態(tài)下的動態(tài)模量，從而為全面評價瀝青混合料的力學性能奠定基礎(chǔ)。同時，對于建立材料力學本構(gòu)模型并進行仿真分析，研宄瀝青混合料在實際路面中的力學響應與破壞機理，具有十分重要的作用。
[0021]利用本發(fā)明的特殊試驗裝置，能夠在完全通用現(xiàn)有單軸壓縮動態(tài)模量試驗的加載設(shè)備、成型模具、試驗方法的基礎(chǔ)上，將豎直向下的加載力轉(zhuǎn)化為對瀝青混合料試件的拉伸力，從而對瀝青混合料的拉伸動態(tài)模量進行測試?；谠撛囼炑b置，可以掌握瀝青混合料在拉伸狀態(tài)下的實測動態(tài)模量，從而為瀝青混合料在路面應用中的應力狀態(tài)分析，疲勞破壞機理研宄奠定試驗基礎(chǔ)。
【附圖說明】
[0022]圖1:瀝青混合料拉伸動態(tài)模量試驗裝置的總體示意圖。
[0023]圖2:瀝青混合料拉伸動態(tài)模量試驗裝置的前視圖。
[0024]圖3:瀝青混合料拉伸動態(tài)模量試驗裝置的俯視圖。
[0025]圖4:瀝青混合料拉伸動態(tài)模量試驗裝置的仰視圖。
[0026]圖5:瀝青混合料拉伸動態(tài)模量試驗裝置底座的示意圖。
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