專利名稱：一種瀝青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明具體涉及一種模擬浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的試驗(yàn)方法，屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)典型的浙青路面結(jié)構(gòu)是半剛性基層的浙青路面，反射裂縫是其較為常見(jiàn)的病害之一。根據(jù)斷裂力學(xué)，裂縫的擴(kuò)展可以分為三個(gè)基本類型:張開(kāi)型、剪切型(平面內(nèi)剪切)、撕開(kāi)型(平面外剪切)，分別記為I型、II型、III型。針對(duì)浙青路面的反射裂縫問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在試驗(yàn)條件、試驗(yàn)方法、材料組成、荷載特性、環(huán)境因素等方面做了大量研究。國(guó)外模擬浙青混合料開(kāi)裂的室內(nèi)試驗(yàn)主要有間接拉伸試驗(yàn)、半圓彎拉試驗(yàn)、單邊切口梁試驗(yàn)、圓盤(pán)拉伸試驗(yàn)等。我國(guó)評(píng)價(jià)浙青混合料抗裂性能的試驗(yàn)規(guī)范主要包括浙青混合料劈裂試驗(yàn)(T0716-2011)和浙青混合料彎曲試驗(yàn)(T0715-2011)。這些試驗(yàn)方法大多僅局限于對(duì)浙青混合料單純的I型裂縫的研究，沒(méi)有涉及II型或者I型與II型的復(fù)合型開(kāi)裂。然而，浙青路面在車輛荷載作用下產(chǎn)生的反射裂縫并非純粹的I型裂縫，而是具有一定的開(kāi)裂角度，屬于I型與II型的復(fù)合型開(kāi)裂。如果能夠充分考慮浙青混合料的力學(xué)特性，設(shè)計(jì)一種新型的確定適合于浙青混合料的試驗(yàn)方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的模擬，將有利于浙青混合料反射裂縫擴(kuò)展機(jī)理的研究，從而指導(dǎo)浙青混凝土路面結(jié)構(gòu)和材料的設(shè)計(jì)，提高浙青混凝土路面的抗裂性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有模擬浙青混合料開(kāi)裂的室內(nèi)試驗(yàn)方法的不足，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一種可以模擬浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的試驗(yàn)方法，用于研究浙青混合料復(fù)合型反射裂縫的開(kāi)裂特性。本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)方法，主要包括以下步驟:I)試件成型:其主要是根據(jù)該試驗(yàn)的需要，將整體試件切割為9塊尺寸為80mmX80mmX 50mm的小試件,最后在方塊形試件的一側(cè)中央切割出一道長(zhǎng)40mm、寬4mm的切口，從而完成復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)需要的方塊形浙青混合料試件的制作成型；2)夾具安裝:當(dāng)試件成型并切割后，即可進(jìn)行夾具的安裝，擦拭方塊形試件上下表面以保證試件上下表面的干燥、清潔；將攪勻后的環(huán)氧樹(shù)脂黏合劑均勻地涂抹在試件的上下表面，分別與上下兩塊媒介夾具的底面膠合，在常溫下靜置24小時(shí)，待試件與媒介夾具粘結(jié)完好，將主夾具與媒介夾具用8個(gè)專門(mén)定制的螺栓緊密聯(lián)結(jié)，使得整體夾具穩(wěn)固；通過(guò)主夾具上對(duì)應(yīng)設(shè)置的I號(hào)孔、2號(hào)孔、3號(hào)孔、4號(hào)孔、5號(hào)孔，根據(jù)試驗(yàn)要求的復(fù)合型開(kāi)裂水平，選擇其中一種連 接孔，用螺栓固定在上下夾頭之間；最后，利用上端的螺紋連接桿和下端的限位螺栓，將整體夾具固定在UTM萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的加載軸和試驗(yàn)平臺(tái)之間，完成浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)夾具的安裝工作；
3)試驗(yàn)加載:待整體夾具穩(wěn)固后，即可進(jìn)行一定水平的復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)，將記錄儀與荷載及位移傳感器連接，開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，經(jīng)過(guò)0.2KN左右的預(yù)拉處理后，以規(guī)定的加載速率拉伸試件，試驗(yàn)過(guò)程中記錄儀將記錄浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)的力-位移曲線，直至試件破壞，試驗(yàn)將自動(dòng)停止；4)結(jié)果分析，根據(jù)記錄儀記錄的試驗(yàn)結(jié)果和試件開(kāi)裂的狀況，可以計(jì)算浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的包括峰值荷載、斷裂能、裂縫角度在內(nèi)的三個(gè)指標(biāo)參數(shù)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明設(shè)計(jì)的試驗(yàn)裝置充分考慮了浙青混合料產(chǎn)生復(fù)合型開(kāi)裂的受力特點(diǎn)，可以準(zhǔn)確地模擬浙青混合料在不同復(fù)合水平下的開(kāi)裂行為。試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單易行，試驗(yàn)條件控制合理，試驗(yàn)結(jié)果穩(wěn)定可靠，提出的三個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)參數(shù)具有明確的物理意義，可以量化地表征浙青混合料的復(fù)合型開(kāi)裂特性。該試驗(yàn)方法有利于對(duì)浙青混合料反射裂縫擴(kuò)展機(jī)理的研究，從而指導(dǎo)浙青混凝土路面結(jié)構(gòu)和材料的設(shè)計(jì)，提高浙青混凝土路面的抗裂性能。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明:圖1為本發(fā)明的浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)方法流程圖；圖2為本發(fā)明的浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的試驗(yàn)夾具正視圖；圖3為本發(fā)明的浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)夾具的主夾具結(jié)構(gòu)立體圖；圖4為本發(fā)明的浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)夾具的媒介夾具結(jié)構(gòu)立體圖；圖5為本發(fā)明的浙青混合料五種不同復(fù)合水平的復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)方法適用于測(cè)定浙青混合料在規(guī)定溫度和加載速率時(shí)不同復(fù)合型開(kāi)裂的力學(xué)性質(zhì)，亦可供浙青路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在選擇浙青混合料力學(xué)指標(biāo)參數(shù)及評(píng)價(jià)浙青混合料不同復(fù)合型開(kāi)裂的抗裂性能時(shí)使用。試驗(yàn)溫度及加載速率可由當(dāng)?shù)貧夂驐l件根據(jù)試驗(yàn)?zāi)康倪x用，當(dāng)用于評(píng)價(jià)浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的抗裂性能時(shí)，宜采用試驗(yàn)溫度-10°C ±0.5°C及加載速率0.5mm/min。(I)試驗(yàn)方法原理本發(fā)明的浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)方法是結(jié)合了浙青混合料復(fù)合開(kāi)裂試驗(yàn)裝置，選取合適的試驗(yàn)條件以及試驗(yàn)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的室內(nèi)模擬。利用試驗(yàn)裝置的特殊設(shè)計(jì)，使得試驗(yàn)裝置具有可旋轉(zhuǎn)性，可以將浙青混合料試件處于不同的受力模式下，實(shí)現(xiàn)張開(kāi)型(I型)和剪切型(II型)的復(fù)合型開(kāi)裂模式，從而可以準(zhǔn)確模擬浙青混合料在不同復(fù)合型水平的開(kāi)裂模式下的開(kāi)裂行為。隨著試驗(yàn)夾具的旋轉(zhuǎn)，可以使浙青混合料試件切口方向與拉伸荷載方向可成不同角度，從而可以取得不同比例復(fù)合的復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)。如果切口與拉伸荷載方向垂直 ，則得到純粹的I型開(kāi)裂試驗(yàn)，如果切口與拉伸荷載方向平行，則得到純粹的II型開(kāi)裂試驗(yàn)，如果切口與拉伸荷載方向成一定角度，則得到復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)。(2)試驗(yàn)方法準(zhǔn)備
(一)試驗(yàn)條件確定:該浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)可以在UTM萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)里完成，試驗(yàn)機(jī)需要能夠提供要求的試驗(yàn)溫度與固定速率的拉伸荷載，并且記錄試驗(yàn)過(guò)程中的力-位移曲線。經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，比較在三種試驗(yàn)溫度(_10°C、0°C、+10°C )及四種加載速率(0.lmm/min, 0.5mm/min, 1.0mm/min, 10mm/min)試驗(yàn)條件下的五種不同復(fù)合水平的復(fù)合開(kāi)裂試驗(yàn)結(jié)果,最終確定該浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)的試驗(yàn)條件為:試驗(yàn)溫度為-10°C ±0.5°C ;試驗(yàn)加載速率為0.5mm/min。在這種試驗(yàn)條件下，浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)更能真實(shí)的反映復(fù)合型開(kāi)裂特征，且試驗(yàn)結(jié)果的變異系數(shù)最小。(二)試驗(yàn)指標(biāo)的提出合理有效的指標(biāo)參數(shù)有利于判定浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的試驗(yàn)結(jié)果，表征浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的特征。本試驗(yàn)方法提出了三個(gè)關(guān)鍵的指標(biāo)參數(shù):峰值荷載、斷裂能、裂縫角度。峰值荷載就是在浙青混合料復(fù)合開(kāi)裂試驗(yàn)過(guò)程中獲得的最大力值。峰值荷載從一定意義上反映了浙青混合料的抗裂強(qiáng)度，可以作為浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)方法的一個(gè)簡(jiǎn)單可靠的指標(biāo)參數(shù)。斷裂能的提出對(duì)浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂具有重要的意義。浙青混合料的開(kāi)裂過(guò)程中的力-位移曲線常常表現(xiàn)出軟化特征，基于浙青混合料非線性理論的認(rèn)識(shí)，斷裂能可以量化地表征浙青混合料的開(kāi)裂特性。對(duì)于斷裂能的定義如下:斷裂能是新產(chǎn)生單位面積的斷裂面(或者單位長(zhǎng)度的裂縫)所需要做的功。在本試驗(yàn)中，通過(guò)計(jì)算力-位移曲線的面積，量測(cè)斷裂面的面積，就可以得到斷裂能。浙青混合料試件破壞后，由于斷裂面不規(guī)則性，不易精確得到斷裂面的面積，為了簡(jiǎn)化分析，對(duì)斷裂面面積的測(cè)定采用測(cè)量矩形斷裂面的長(zhǎng)度與寬度的近似方法。斷裂能的計(jì)算公式如下:
權(quán)利要求
1.一種浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)方法，主要包括以下步驟: 1)試件成型:其主要是根據(jù)該試驗(yàn)的需要，將整體試件切割為9塊尺寸為80mmX 80mmX 50mm的小試件,最后在方塊形試件的一側(cè)中央切割出一道長(zhǎng)40mm、寬4mm的切口，從而完成復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)需要的方塊形浙青混合料試件的制作成型； 2)夾具安裝:當(dāng)試件成型并切割后，即可進(jìn)行夾具的安裝，擦拭方塊形試件上下表面以保證試件上下表面的干燥、清潔；將攪勻后的環(huán)氧樹(shù)脂黏合劑均勻地涂抹在試件的上下表面，分別與上下兩塊媒介夾具的底面膠合，在常溫下靜置24小時(shí)，待試件與媒介夾具粘結(jié)完好，將主夾具與媒介夾具用8個(gè)專門(mén)定制的螺栓緊密聯(lián)結(jié)，使得整體夾具穩(wěn)固；通過(guò)主夾具上對(duì)應(yīng)設(shè)置的I號(hào)孔、2號(hào)孔、3號(hào)孔、4號(hào)孔、5號(hào)孔，根據(jù)試驗(yàn)要求的復(fù)合型開(kāi)裂水平，選擇其中一種連接孔，用螺栓固定在上下夾頭之間；最后，利用上端的螺紋連接桿和下端的限位螺栓，將整體夾具固定在UTM萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的加載軸和試驗(yàn)平臺(tái)之間，完成浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)夾具的安裝工作； 3)試驗(yàn)加載:待整體夾具穩(wěn)固后，即可進(jìn)行一定水平的復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)，將記錄儀與荷載及位移傳感器連接，開(kāi)動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，經(jīng)過(guò)0.2KN左右的預(yù)拉處理后，以規(guī)定的加載速率拉伸試件，試驗(yàn)過(guò)程中記錄儀將記錄浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)的力-位移曲線，直至試件破壞,試驗(yàn)將自動(dòng)停止； 4)結(jié)果分析:根據(jù)記錄儀記錄的試驗(yàn)結(jié)果和試件開(kāi)裂的狀況，可以計(jì)算浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的包括峰值荷載、斷裂能、裂縫角度在內(nèi)的三個(gè)指標(biāo)參數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)方法，其特征在于，所使用的夾具包括一對(duì)主夾具(6)與一對(duì)媒介夾具(7);上下兩個(gè)主夾具(6)形狀、大小完全相同，單個(gè)主夾具(6)呈“L”形，在主夾具(6)上有五個(gè)穿孔，依次為I號(hào)孔(1)、2號(hào)孔(2)、3號(hào)孔(3)、4號(hào)孔(4)與5號(hào)孔(5)，3號(hào)孔(3)位于主夾具(6)的直角彎處，I號(hào)孔(1)、2號(hào)孔(2)與3號(hào)孔(3)依次成一條直線，位于主夾具(6)的一條直角邊上，5號(hào)孔(5)、4號(hào)孔(4)與3號(hào)孔(3)亦依次成一條直線，位 于主夾具(6)的另外一條直角邊上；上下兩個(gè)媒介夾具(7)為大小完全相同的矩形塊，媒介夾具(7 )與主夾具(6 )尺寸吻合，并且長(zhǎng)度短于主夾具的直角邊，在媒介夾具(7)上等間距地分布4個(gè)穿孔，用于實(shí)現(xiàn)與主夾具(6)的穩(wěn)定連接；上下兩個(gè)媒介夾具(7)與方塊形試件(12)之間用環(huán)氧樹(shù)脂黏合劑粘結(jié)，方塊形試件(12)側(cè)面有一道切口縫(13 )，切口縫(13 )長(zhǎng)度為方塊形試件(12 )邊長(zhǎng)的一半。
3.如權(quán)利要求2所述的浙青混合料復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)方法，其特征在于，所使用的夾具的上下兩個(gè)主夾具(6)與媒介夾具(7)之間分別采用4個(gè)等間距的螺栓(8)連接；一對(duì)主夾具(6)與上下兩個(gè)“U”形夾頭(9)之間采用螺栓通過(guò)主夾具(6)上的穿孔連接；上端“U”形夾頭(9)與螺紋連接桿(11)連接，下端“U”形夾頭(9)與限位螺栓(10)相連；上下主夾具(6)連接的穿孔必須相同，在連接I號(hào)孔(1)、2號(hào)孔(2)、3號(hào)孔(3)、4號(hào)孔(4)與5號(hào)孔(5)這五種情形下，分別對(duì)應(yīng)著五種不同復(fù)合水平的復(fù)合型開(kāi)裂試驗(yàn)的實(shí)現(xiàn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種瀝青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的試驗(yàn)方法，其選取合適的試驗(yàn)條件以及試驗(yàn)指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)瀝青混合料復(fù)合型開(kāi)裂的室內(nèi)模擬，可以將瀝青混合料試件處于不同的受力模式下，實(shí)現(xiàn)張開(kāi)型(I型)和剪切型(II型)的復(fù)合型開(kāi)裂模式，該試驗(yàn)方法提出的三個(gè)試驗(yàn)指標(biāo)參數(shù)——峰值荷載、斷裂能、裂縫角度均具有明確的物理意義，可以量化地表征瀝青混合料的復(fù)合型開(kāi)裂特性，亦可用于評(píng)價(jià)瀝青混合料在低溫條件下的抗裂性能。該試驗(yàn)方法可以應(yīng)用于瀝青混合料反射裂縫擴(kuò)展機(jī)理的研究，能夠指導(dǎo)瀝青混凝土路面結(jié)構(gòu)和材料的設(shè)計(jì)，從而提高瀝青混凝土路面的抗裂性能。
文檔編號(hào)G01N3/04GK103245542SQ20131018222
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月16日
發(fā)明者高磊, 倪富健, 白安眾, 羅海龍 申請(qǐng)人:東南大學(xué)