一種瀝青路面材料開裂試驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型屬于公路工程瀝青路面抗裂性【技術領域】，公開了一種瀝青路面材料開裂試驗裝置。該瀝青路面材料開裂試驗裝置，包括：瀝青混合料試件、平行夾具、U型夾具、以及設置在瀝青混合料試件表面的夾式引伸計，所述平行夾具的一端固定在瀝青混合料試件的上部，另一端固定有上套筒；所述U型夾具的開口端固定在瀝青混合料試件的下部，所述U型夾具在遠離開口的一端固定有下套筒；所述夾式引伸計的信號輸出端電連接有微處理器。
【專利說明】一種瀝青路面材料開裂試驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于公路工程浙青路面抗裂性【技術領域】，特別涉及一種浙青路面材料開裂試驗裝置。
【背景技術】
[0002]在我國，浙青路面是高等級公路中最主要的路面結構形式。與水泥混凝土路面相比，浙青路面以其良好的舒適性和使用性能受到世界各國的青睞。近年來，隨著我國經濟的快速發展，國家不斷加大對基礎設施建設的投資，截至2012年底，我國公路總里程達到410萬公里，其中高速公路里程9.56萬公里。按遠景規劃，至2020年，我國高速公路總里程將達到12萬公里。
[0003]目前，我國高等級公路90%以上采用半剛性基層浙青路面，半剛性基層浙青路面具有強度高、板體性好、平整度優良及較好的抗疲勞性能等優點，但半剛性基層材料以水泥穩定集料、石灰、粉煤灰穩定集料為主要材料，這些半剛性材料呈現出較大的脆性，其干縮和溫縮特性明顯，抗沖刷性較弱，這就導致半剛性基層在車輛荷載和環境因素共同作用下易開裂，在浙青面層層底引發裂縫源，裂縫逐漸在浙青面層中延伸、擴展，最終形成反射裂縫。此外，上世紀八十年代中期至九十年代末，為了響應交通部水泥混凝土推廣計劃，我國修筑了大量水泥混凝土路面，但就目前水泥混凝土路面使用狀況而言，也存在不少問題，尤其是一些早期修建的水泥混凝土路面不同程度地出現了結構性破壞和功能性缺陷，亟須加鋪改造。加鋪浙青混凝土面層是較好的路面恢復形式，然而舊水泥混凝土路面接縫或裂縫處浙青加鋪層易產生反射裂縫。由此可見，反射裂縫依然是我國現有浙青路面主要病害之一，大量反射裂縫的存在，不僅使道路行駛質量下降，而且破壞了路面的整體性和連續性，在一定程度上削弱了路面結構強度。更為嚴重的是雨雪水沿反射裂縫浸入路面內部，甚至路基，在行車荷載及環境因素反復作用下，易造成基層沖刷、土基軟化、路面沉陷等病害，將嚴重縮短浙青路面的使用壽命，增加路面的養護成本。因此，解決好反射裂縫問題，對于提高浙青路面的耐久性、節約養護費用、推動公路交通建設可持續發展將具有重要意義。
[0004]如何延緩或抑制半剛性基層浙青路面和水泥路面浙青加鋪層反射裂縫是道路工程界面臨的技術難題。已有研究大都把理論分析與工程實際聯系起來，開發了相應的試驗設備和試驗方法。在理論研究方面，70年代，Yamada Y等人對裂縫尖端的奇異性進行了數值模擬，2002年，孫雅珍、趙穎華采用有限元分析方法模擬了裂縫的擴展過程；另外在室內抗裂實驗評價方面，加拿大渥太華學者A.Shalaby采用重復液壓加載裝置對現場攤鋪、碾壓后的浙青混凝土切塊進行了重復拉伸疲勞試驗；奧地利維也納大學E.K.Tschegg等人采用劈裂試驗來評定層間粘結強度和浙青混合料斷裂能。然而，已有理論分析模型過于簡單，引發反射裂縫的端部應力場異常復雜，理論分析與工程實際有一定差距，現有的試驗方法僅分析了浙青混合料或夾層材料對路面結構抗裂性的影響，以及反射裂縫的擴展規律，并未徹底揭示浙青混合料或抗裂材料在荷載及環境因素作用下的開裂、損傷、疲勞等機理，不能反映浙青面層材料、防裂材料及不同基層裂縫工況下路面結構的抗裂性能。實用新型內容
[0005]本實用新型的目的在于提出一種浙青路面材料開裂試驗裝置。該浙青路面材料開裂試驗裝置能夠有效地模擬浙青路面材料開裂過程。
[0006]為實現上述技術目的，本實用新型采用如下技術方案予以實現。
[0007]一種浙青路面材料開裂試驗裝置，包括:浙青混合料試件、平行夾具、U型夾具、以及設置在浙青混合料試件表面的夾式引伸計，所述平行夾具的一端固定在浙青混合料試件的上部，另一端固定有上套筒；所述U型夾具的開口端固定在浙青混合料試件的下部，所述U型夾具在遠離開口的一端固定有下套筒；所述夾式引伸計的信號輸出端電連接有微處理器。
[0008]本實用新型的特點和進一步改進在于:
[0009]所述一種浙青路面材料開裂試驗裝置，還包括頂部套筒、底座、上套筒連接插銷、以及下套筒連接插銷；所述上套筒通過上套筒連接插銷與頂部套筒連接，所述下套筒通過下套筒連接插銷與底座連接。
[0010]所述一種浙青路面材料開裂試驗裝置，還包括上套筒固定螺栓和浙青混合料試件固定螺栓；所述平行夾具通過上套筒固定螺栓與上套筒固定，所述平行夾具通過浙青混合料試件固定螺栓固定在浙青混合料試件的上部。
[0011 ] 所述一種浙青路面材料開裂試驗裝置，還包括U型夾具左銷釘和U型夾具右銷釘，所述U型夾具的開口端通過U型夾具左銷釘以及U型夾具右銷釘固定在浙青混合料試件的下部。
[0012]所述微處理器的信號輸出端電連接有顯示屏。
[0013]本實用新型的有益效果為:模擬浙青路面材料開裂過程，在有裂縫缺陷存在的條件下，能夠分析浙青路面反射裂縫的形成、擴展機理以及拉伸過程中的力學響應，進一步探索反射裂縫的形成機理；通過改變裂縫寬度和不同種類的灌縫材料，可較真實地模擬不同裂縫工況下路面裂縫的實際情況，便于優選浙青路面層材料和設置有效的防裂層。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型的一種浙青路面材料開裂試驗裝置的主視示意圖；
[0015]圖2為本實用新型的一種浙青路面材料開裂試驗裝置的第一立體示意圖；
[0016]圖3為實用新型的一種浙青路面材料開裂試驗裝置的第二立體示意圖；
[0017]圖4為本實用新型的一種浙青路面材料開裂試驗裝置的夾式引伸計電路連接示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖對本實用新型作進一步說明:
[0019]參照圖1，為本實用新型的一種浙青路面材料開裂試驗裝置的主視示意圖；參照圖2，為本實用新型的一種浙青路面材料開裂試驗裝置的第一立體示意圖；參照圖3，為本實用新型的一種浙青路面材料開裂試驗裝置的第二立體示意圖。該浙青路面材料開裂試驗裝置主要用于測試浙青混合料試件9的抗裂性能。浙青混合料試件9呈圓餅形狀，該浙青路面材料開裂試驗裝置還設置有平行夾具4和U型夾具11，平行夾具4和U型夾具11分別位于浙青混合料試件9的兩端(均設置在浙青混合料試件9的圓形端面上)，用于對浙青混合料試件9進行拉伸，而在浙青混合料試件9的側面上設置有夾式引伸計18，用于實時檢測浙青混合料試件9的張拉位移。
[0020]本實用新型實施例中，該浙青路面材料開裂試驗裝置還包括上套筒3，上套筒3呈圓柱形，其直徑與浙青混合料試件9的厚度相配合。在平行夾具4由兩塊平行的夾片組成，該平行夾具4通過上套筒固定螺栓5與上套筒3固定，該平行夾具4通過浙青混合料試件固定螺栓7固定在浙青混合料試件9的上部。
[0021]本實用新型實施例中，該浙青路面材料開裂試驗裝置還包括下套筒12，下套筒12呈圓柱形。該U型夾具11的開口端通過U型夾具左銷釘8以及U型夾具右銷釘10固定在浙青混合料試件9的下部。U型夾具11在遠離開口的一端與下套筒12固定。
[0022]本實用新型實施例中，該浙青路面材料開裂試驗裝置還包括頂部套筒1、底座14、上套筒連接插銷2、以及下套筒連接插銷13。其中，頂部套筒I呈圓筒形，頂部套筒I與上套筒3套接后通過上套筒連接插銷2固定；底座14呈圓筒形，底座14與下套筒12套接后通過下套筒連接插銷13固定。
[0023]本實用新型實施例中，參照圖4，為本實用新型的一種浙青路面材料開裂試驗裝置的夾式引伸計電路連接示意圖。該夾式引伸計18的信號輸出端電連接微處理器。具體來說，夾式引伸計18包括懸臂、端片、位移傳感器17、放大器和記錄器。其中，端片粘結在浙青混合料試件9的端面上，用于量測浙青混合料試件9的張拉位移變化，懸臂的一端連接端片，另一端連接位移傳感器17。位移傳感器17的信號輸出端通過數據線電連接信號放大器，信號放大器的信號輸出端分別電連接記錄器和微處理器。記錄器用于記錄浙青混合料試件9的張拉位移，微處理器用于接收浙青混合料試件9的張拉位移數據，并對該張拉位移數據進行分析處理。該微處理器的信號輸出端電連接有顯示屏，微處理器用于將相應的數據發送至顯示屏。本實用新型實施例中，顯示屏為LED顯示屏，用于實時顯示相應信息。
[0024]本實用新型實施例中，該浙青路面材料開裂試驗裝置在工作時，需要首先將下套筒12固定(可以固定在底座14上，也可以固定在其他裝置上)，然后向上拉伸頂部套筒I或上套筒3，夾式引伸計18實時測量浙青混合料試件9的張拉位移數據，通過記錄拉伸力以及與之對應的浙青混合料試件9的張拉位移數據，來對浙青混合料試件的抗裂性能進行研究。
[0025]本實用新型實施例中，還可以采取多種拉伸裝置來實現對浙青混合料試件9的拉伸。現分別說明如下:1)采用MTS-810材料試驗系統，這時，底座14為MTS810材料試驗系統的底座，頂部套筒I為MTS-810材料試驗系統的頂端的套筒，微處理器的信號輸出端電連接MTS-810材料試驗系統的控制端，微處理器向MTS810材料試驗系統發出控制信號，用于控制浙青混合料試件9的拉伸荷載(即MTS-810材料試驗系統作用在浙青混合料試件9上的拉伸力)。微處理器在收到浙青混合料試件9的張拉位移數據之后，進行分析和處理，并將處理后的結果發送至LED顯示屏。2)采用拉伸機(由微處理器進行控制的拉伸機)，拉伸機用于對上套筒3進行拉伸，從而使浙青混合料試件9產生對應的張拉位移。例如，上套筒3的上端固定在拉伸機上，本實用新型的浙青路面材料開裂試驗裝置的微處理器的信號輸出端電連接拉伸機的控制端，用于控制拉伸機的牽引力。[0026]下面以MTS810材料試驗系統為例，對本實用新型的一個具體實施例進行說明:
[0027]首先進行試件準備，采用如下四種試件:AC_05型浙青混合料試件(通常為浙青砂混合料)、AC-13型浙青混合料試件(通常用于浙青上面層)、AC-20型浙青混合料試件(通常用于浙青下面層)、以及改性浙青應力吸收層(層間抗裂層)試件，這四種浙青混合料均通過旋轉壓實儀成型，每個試件直徑為150mm，厚度約為115mm~120mm，每個試件切割成兩個厚度為50皿1±2皿1的圓柱體，按照設計要求，以特種玻塑鉆閥經搖臂鉆床在試件上鉆出直徑為15.5mm±0.5mm的孔三個，確?？椎膸缀纬叽缇_和表面光滑，采用旋轉帶鋸加工切縫至圓心，縫寬約為1mm~4皿1。此外，為便于觀測裂縫擴展，在每個試件前后表面(指圓形端面)需刷涂薄層顏料。
[0028]然后采用采用多酚型環氧樹脂固化膠將夾式引伸計18的端片粘附于每個試件裂縫端口，并固化24小時；將每個試件置于-10°C的環境中，對應的放置時間要超過4小時(例如，采用可控溫度范圍為-30°C~30°C的環境箱，將環境箱試驗溫度設為-10°C，然后將每個試件置于環境箱中)。對于任一個試件來說，根據前述說明，將該試件(浙青混合料試件)安裝在本實用新型的浙青路面材料開裂試驗裝置上，然后通過微處理器設定加載速度/加載頻率、振幅對浙青混合料試件進行拉伸破壞或拉伸疲勞試驗，實時采集張拉位移、拉伸破壞荷載，計算斷裂能，直至試件斷裂。下面是這四種試件的拉伸破壞試驗數據。
[0029]表1路面材料拉伸破壞試驗數據
[0030]
【權利要求】
1.一種浙青路面材料開裂試驗裝置，其特征在于，包括:浙青混合料試件(9)、平行夾具(4)、U型夾具(11)、以及設置在浙青混合料試件(9)表面的夾式引伸計(18)，所述平行夾具(4)的一端固定在浙青混合料試件(9)的上部，另一端固定有上套筒(3);所述U型夾具(11)的開口端固定在浙青混合料試件(9)的下部，所述U型夾具(11)在遠離開口的一端固定有下套筒(12);所述夾式引伸計(18)的信號輸出端電連接有微處理器。
2.如權利要求1所述的一種浙青路面材料開裂試驗裝置，其特征在于，還包括頂部套筒(I)、底座(14)、上套筒連接插銷(2)、以及下套筒連接插銷(13);所述上套筒(3)通過上套筒連接插銷(2 )與頂部套筒(I)連接，所述下套筒(12 )通過下套筒連接插銷(13 )與底座(14)連接。
3.如權利要求1所述的一種浙青路面材料開裂試驗裝置，其特征在于，還包括上套筒固定螺栓(5)和浙青混合料試件固定螺栓(7);所述平行夾具(4)通過上套筒固定螺栓(5)與上套筒(3 )固定，所述平行夾具(4 )通過浙青混合料試件固定螺栓(7 )固定在浙青混合料試件(9)的上部。
4.如權利要求1所述的一種浙青路面材料開裂試驗裝置，其特征在于，還包括U型夾具左銷釘(8)和U型夾具右銷釘(10)，所述U型夾具(11)的開口端通過U型夾具左銷釘(8)以及U型夾具右銷釘(10)固定在浙青混合料試件(9)的下部。
5.如權利要求1所述的一種浙青路面材料開裂試驗裝置，其特征在于，所述微處理器的信號輸出端電連接有顯示屏。
【文檔編號】G01N33/42GK203606361SQ201320803615
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2013年12月9日 優先權日:2013年12月9日
【發明者】陳 全, 楊旭東, 李祖仲, 彭春祿, 彭丹丹, 秦鉅澤, 王挺, 陳志鵬, 孫國強, 劉思哲, 盧天翔 申請人:廣西柳桂高速公路運營有限責任公司, 長安大學