瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于道路工程技術(shù)領(lǐng)域，涉及瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試 裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 車(chē)轍是瀝青路面的最主要病害形式之一，對(duì)路面建成運(yùn)營(yíng)期間的行車(chē)安全性、舒 適性、以及美觀(guān)性等方面具有重要影響，車(chē)轍病害的維修處理也占據(jù)相當(dāng)大比例的道路養(yǎng) 護(hù)維修費(fèi)用支出，達(dá)50%以上。在我國(guó)，瀝青路面普遍采用半剛性基層瀝青路面，路面車(chē)轍 會(huì)否產(chǎn)生、嚴(yán)重程度如何與鋪筑瀝青路面所用的瀝青混合料的抗永久變形能力密切相關(guān)。 瀝青混合料抗永久變形能力的強(qiáng)弱對(duì)于瀝青路面抵抗車(chē)轍病害具有至關(guān)重要的作用。
[0003] 為獲得抗車(chē)轍能力良好的瀝青混合料，研宄者開(kāi)發(fā)了大量的試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法，傳統(tǒng) 的如馬歇爾試驗(yàn)方法、輪轍試驗(yàn)方法、靜載蠕變?cè)囼?yàn)方法，新型的如重復(fù)加載蠕變?cè)囼?yàn)方 法，等等。這些方法中，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法由于測(cè)試過(guò)程與路面車(chē)轍產(chǎn)生的實(shí)際狀態(tài)不對(duì)應(yīng)， 僅能橫向比較不同瀝青混合料抵抗車(chē)轍變形的能力，但無(wú)法描述路面結(jié)構(gòu)在車(chē)輛荷載作用 下車(chē)轍病害的產(chǎn)生機(jī)理及發(fā)展規(guī)律。
[0004] 重復(fù)加載蠕變?cè)囼?yàn)方法由美國(guó)公路合作研宄組織（NCHRP)開(kāi)發(fā)，該方法在圓柱形 瀝青混合料試件上施加重復(fù)動(dòng)態(tài)荷載，以此模擬實(shí)際路面中車(chē)輛荷載對(duì)瀝青路面的重復(fù)作 用，通過(guò)測(cè)定瀝青混合料的軸向（豎向）變形，以瀝青混合料的最小軸向應(yīng)變率對(duì)應(yīng)的荷載 作用次數(shù)（稱(chēng)為流動(dòng)數(shù)）描述瀝青混合料的抗車(chē)轍能力。重復(fù)加載蠕變?cè)囼?yàn)方法可在標(biāo)準(zhǔn) 的測(cè)試裝置（瀝青混合料簡(jiǎn)單性能測(cè)試系統(tǒng)，SimpleperformanceTester，SPT)上完成， 可設(shè)定不同的溫度、圍壓、荷載水平等測(cè)試條件，由于試驗(yàn)過(guò)程與路面實(shí)際狀態(tài)相符、測(cè)試 數(shù)據(jù)精度高、評(píng)價(jià)結(jié)果合理等優(yōu)點(diǎn)，在世界范圍內(nèi)得到了廣泛認(rèn)可，國(guó)內(nèi)有關(guān)研宄機(jī)構(gòu)也配 比了相當(dāng)數(shù)量的測(cè)試設(shè)備。
[0005] 然而，目前在SPT上開(kāi)展的重復(fù)蠕變?cè)囼?yàn)，其標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試裝置僅能獲得重復(fù)荷載作 用下瀝青混合料的軸向（豎向）變形，無(wú)法獲取試驗(yàn)過(guò)程中瀝青混合料的徑向（橫向）變 形，對(duì)于瀝青混合料材料設(shè)計(jì)的指導(dǎo)意義不足，也無(wú)法為瀝青混合料的永久變形機(jī)理與發(fā) 展規(guī)律研宄提供更多有效的信息。例如，科研人員所關(guān)心的試驗(yàn)過(guò)程中，瀝青混合料是否會(huì) 發(fā)生體積壓縮或體積膨脹？若發(fā)生，出現(xiàn)在何種階段？這需要獲悉軸向和徑向變形的綜合 數(shù)據(jù)才能確定。這一缺陷限制了對(duì)瀝青混合料剪切流動(dòng)變形機(jī)理分析的深入研宄。
[0006] 針對(duì)該測(cè)試方法的缺陷，NelsonGibson等人進(jìn)行了改進(jìn)工作，采用數(shù)字成像技 術(shù)，在SPT上進(jìn)行重復(fù)蠕變?cè)囼?yàn)的同時(shí)，利用高清數(shù)字?jǐn)z像機(jī)對(duì)徑向變形進(jìn)行成像，進(jìn)而利 用MTLAB軟件編程將數(shù)字照片轉(zhuǎn)化為變形數(shù)據(jù)，由此獲得瀝青混合料三維的應(yīng)變數(shù)據(jù)。該 方法技術(shù)可行，但存在如下主要缺點(diǎn)：（1)數(shù)字成像系統(tǒng)昂貴，且由于試件環(huán)境倉(cāng)玻璃罩的 光學(xué)折射與散射，需要配備特制的成像背景及光源，否則無(wú)法獲取有效的數(shù)字照片，該設(shè)施 對(duì)試驗(yàn)環(huán)境的要求也較高；（2)該方法無(wú)法實(shí)現(xiàn)軸向變形與徑向變形的同步（實(shí)時(shí)）采集， 需要后期的大量人工處理，工作量大；（3)設(shè)備安裝位置、投射角度等均需固定，需要配備 處理數(shù)字照片的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)，占用空間且周轉(zhuǎn)不便。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0007] 本實(shí)用新型的目的在提供瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，解決了目 前標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試裝置僅能獲得重復(fù)荷載作用下瀝青混合料的軸向（豎向）變形，無(wú)法獲取試驗(yàn) 過(guò)程中瀝青混合料的徑向（橫向）變形的問(wèn)題。
[0008] 本實(shí)用新型瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置采用的技術(shù)方案是包括 用AB膠粘接在試件表面的數(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)釘，每一對(duì)測(cè)點(diǎn)釘徑向放置，傳感器固定夾具套在測(cè)點(diǎn) 釘上，兩個(gè)傳感器固定夾具之間夾持LVDT傳感器。
[0009] 進(jìn)一步，所述試件為直徑100mm，高150mm的標(biāo)準(zhǔn)瀝青混合料試件。
[0010] 進(jìn)一步，所述測(cè)點(diǎn)釘為正六棱柱形，直徑1〇_，高15_。
[0011] 進(jìn)一步，所述傳感器固定夾具由兩個(gè)V型固定結(jié)構(gòu)和兩個(gè)連接彈簧構(gòu)成，兩個(gè)V型 固定結(jié)構(gòu)的V型開(kāi)口相對(duì)交叉放置，構(gòu)成中部為一個(gè)正六棱形口、V型兩翼兩端相交叉的形 狀，交叉處可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，交叉的兩端相對(duì)側(cè)上設(shè)有孔洞，彈簧的兩端分別安裝在孔洞中，V型 固定結(jié)構(gòu)的V型頂部設(shè)有半球形凹槽。
[0012] 進(jìn)一步，所述LVDT傳感器選用標(biāo)準(zhǔn)LVDT傳感器，長(zhǎng)20mm，鋼管封裝。
[0013] 此實(shí)用新型的有益效果是基于SPT試驗(yàn)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)過(guò)程中軸向、徑向變形的 實(shí)時(shí)同步測(cè)定。
【附圖說(shuō)明】
[0014] 圖1為應(yīng)變傳感器與夾具在瀝青混合料試件上的組裝圖；
[0015] 圖2為試件測(cè)試時(shí)的徑向截面示意圖；
[0016] 圖3為鋼制測(cè)點(diǎn)釘結(jié)構(gòu)透視圖；
[0017] 圖4為傳感器固定夾具剖面圖；
[0018] 圖5為瀝青混合料試件徑向應(yīng)變計(jì)算示意圖。
[0019] 圖中，1.試件，2.測(cè)點(diǎn)釘，3.傳感器固定夾具，4.LVDT傳感器，301.V型固定結(jié)構(gòu)， 302.彈簧，303.半球形凹槽。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0021] 本實(shí)用新型能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)瀝青混合料重復(fù)蠕變?cè)囼?yàn)過(guò)程中徑向應(yīng)變的裝置，如圖 1和圖2所示為應(yīng)變傳感器與夾具在瀝青混合料試件上的組裝圖，用AB膠粘接在試件1表 面的數(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)釘2,每一對(duì)測(cè)點(diǎn)釘2徑向放置，傳感器固定夾具3套在測(cè)點(diǎn)釘2上，兩個(gè)傳感 器固定夾具3之間夾持LVDT傳感器4。
[0022] 該裝置在瀝青混合料簡(jiǎn)單性能試驗(yàn)系統(tǒng)（SPT)上使用，可固定在直徑IOOmmX高 150mm的標(biāo)準(zhǔn)瀝青混合料試件1不同高度的表面處，測(cè)量過(guò)程中配合SPT標(biāo)配的傳感器接口 實(shí)時(shí)采集LVDT傳感器4變形數(shù)據(jù)，進(jìn)而利用本實(shí)用新型計(jì)算方法推導(dǎo)出試件1各個(gè)截面處 的實(shí)時(shí)徑向變形，測(cè)試結(jié)果可用于全面評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗車(chē)轍性能，也為瀝青混合料在 荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的永久變形（車(chē)轍病害）機(jī)理研宄提供了必需的數(shù)據(jù)支持。
[0023] 本實(shí)用新型的基于SPT的瀝青混合料重復(fù)蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，該裝 置每一套包括兩個(gè)鋼制測(cè)點(diǎn)釘2、兩個(gè)傳感器固定夾具3和1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)LVDT位移傳感器4 ;如 圖3所示，鋼制測(cè)點(diǎn)釘2為正六棱柱形，直徑IOmmX高15mm，利用AB膠粘接在試件1表面， 用于定位及安置傳感器固定夾具3 ;
[0024] 如圖4所示，傳感器固定夾具3整體尺寸為IOmm厚X20mm寬X30mm高，由2個(gè) 連接彈簧302和2個(gè)鋼制V型固定結(jié)構(gòu)301組成，兩個(gè)V型固定結(jié)構(gòu)301對(duì)向安置，兩翼均 帶有孔洞，用于安放連接彈簧302,V型固定結(jié)構(gòu)301頂部帶有半球形凹槽303, 2個(gè)傳感器 固定夾具3即可定位LVDT傳感器4 ;
[0025] 標(biāo)準(zhǔn)LVDT傳感器4長(zhǎng)20mm，鋼管封裝，與SPT變形采集系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)接口連接。應(yīng) 用該裝置可以監(jiān)測(cè)瀝青混合料重復(fù)加載蠕變?cè)囼?yàn)過(guò)程中某截面徑向變形的全過(guò)程，若3套 或數(shù)套配合使用，則可獲得試驗(yàn)全程中瀝青混合料試件任意截面的徑向變形變化規(guī)律，從 獲取不同加載階段下瀝青混合料體積變形的發(fā)展規(guī)律，為瀝青混合料的永久變形機(jī)理研宄 提供必需的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
[0026] 如圖5所示，基于該測(cè)試裝置的瀝青混合料試件徑向應(yīng)變計(jì)算方法為：設(shè)瀝青混 合料試件1半徑為r(標(biāo)準(zhǔn)半徑為50mm);傳感器固定夾具3長(zhǎng)度為2a，其厚度中心點(diǎn)為A， 與試件1表面的距離為d;LVDT傳感器4長(zhǎng)為21，中心點(diǎn)為B，傳感器固定夾具3與LVDT 傳感器4端部的交點(diǎn)為C，與LVDT傳感器4處于同一平面的試件1的中心為0,線(xiàn)段OC與 0A、0B的交角分別為a，0，則利用基本的三角關(guān)系可推導(dǎo)出利用以上參數(shù)表示的試件半
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于：包括用AB膠粘接在試件 (1) 表面的數(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)釘（2)，每一對(duì)測(cè)點(diǎn)釘（2)徑向放置，傳感器固定夾具（3)套在測(cè)點(diǎn)釘 (2) 上，兩個(gè)傳感器固定夾具⑶之間夾持LVDT傳感器（4)。
2. 按照權(quán)利要求1所述瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于：所 述試件（1)為直徑100mm，高150mm的標(biāo)準(zhǔn)瀝青混合料試件。
3. 按照權(quán)利要求1所述瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于：所 述測(cè)點(diǎn)釘（2)為正六棱柱形，直徑10mm，高15mm。
4. 按照權(quán)利要求1所述瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于：所 述傳感器固定夾具（3)由兩個(gè)V型固定結(jié)構(gòu)（301)和兩個(gè)連接彈簧（302)構(gòu)成，兩個(gè)V型 固定結(jié)構(gòu)（301)的V型開(kāi)口相對(duì)交叉放置，構(gòu)成中部為一個(gè)正六棱形口、V型兩翼兩端相交 叉的形狀，交叉處可轉(zhuǎn)動(dòng)連接，交叉的兩端相對(duì)側(cè)上設(shè)有孔洞，彈簧（302)的兩端分別安裝 在孔洞中，V型固定結(jié)構(gòu)（301)的V型頂部設(shè)有半球形凹槽（303)。
5. 按照權(quán)利要求1所述瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，其特征在于：所 述LVDT傳感器（4)選用標(biāo)準(zhǔn)LVDT傳感器，長(zhǎng)20_，鋼管封裝。
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了瀝青混合料蠕變?cè)囼?yàn)徑向應(yīng)變實(shí)時(shí)測(cè)試裝置，包括用AB膠粘接在試件表面的數(shù)對(duì)測(cè)點(diǎn)釘，每一對(duì)測(cè)點(diǎn)釘徑向放置，傳感器固定夾具套在測(cè)點(diǎn)釘上，兩個(gè)傳感器固定夾具之間夾持LVDT傳感器。測(cè)量過(guò)程中配合SPT標(biāo)配的傳感器接口實(shí)時(shí)采集LVDT傳感器4變形數(shù)據(jù)，進(jìn)而利用本實(shí)用新型計(jì)算方法推導(dǎo)出試件1各個(gè)截面處的實(shí)時(shí)徑向變形，測(cè)試結(jié)果可用于全面評(píng)價(jià)瀝青混合料的抗車(chē)轍性能，也為瀝青混合料在荷載重復(fù)作用下產(chǎn)生的永久變形(車(chē)轍病害)機(jī)理研究提供了必需的數(shù)據(jù)支持。
【IPC分類(lèi)】G01N3-28, G01B21-32, G01N3-06
【公開(kāi)號(hào)】CN204495322
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520076975
【發(fā)明人】耿立濤, 徐茜, 任瑞波, 王立志, 劉國(guó)范, 呂世寬
【申請(qǐng)人】山東建筑大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2015年2月4日