[发明专利]一种用于测试路面层间剪切疲劳试件的夹具及其测试方法

说明书

技术领域

本发明属路面工程设备技术领域，涉及一种路面结构层在反复荷载作用下的剪切疲劳试验装置，具体是一种用于测试路面层间剪切疲劳试件的夹具及其测试方法。

背景技术

路面结构是一种由不同材料组合而成的多层复合体系，由于材料差异使不同结构层之间的变形无法达到一致和协调，因此一般要求在结构层之间铺撒粘层油和透层油，希望通过这种层间结合措施达到不同结构层变形协调的目的。在行车荷载作用下，路面结构内部尤其是层间结合部位容易出现较大的剪切应力和应变，反复的剪切应力和应变导致层间粘结层由于剪切疲劳而断裂，路面结构层随之出现脱层，继而出现裂缝、坑槽、推移甚至基层损坏等病害，严重影响路面的正常使用性能及使用寿命。

目前国内外对于路面结构的层间剪切疲劳尚无人进行研究，而对于结构层层间的剪切疲劳试验也无人涉及，同时行业规范对于层间剪切疲劳也没有具体规定，因而导致目前道路结构设计与实际使用严重不符，即路面结构在实际使用过程中并没有一直处于完全连续状态，那么如何能够有效表征路面结构层间剪切疲劳特性是保证路面能够正常使用而需要解决的问题。

发明内容

    本发明的目的是提供一种用于测试路面层间剪切疲劳试件的夹具及其测试方法，该夹具在试验过程中能够简便、快速的反映出路面结构层间的剪切疲劳情况，有利于试验的正常进行，同时可以准确的反映出层状结构内部粘结材料的长期使用性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种用于测试路面层间剪切疲劳试件的夹具，包括上夹具组件和下夹具组件，所述的上夹具组件和下夹具组件均为纵向截面为L型的异形块，每个异形块由相同的两部分并接组成，上夹具组件和下夹具组件相扣合连接，在横向扣接部的中间分别设置有通槽。

上述的柱体的横叠面为长方体。

上述的通槽为方槽。

上述的下夹具组件的每个柱体底部均设置有底座。

使用上述夹具测试路面层间剪切疲劳试件的测试方法通过以下步骤实现：

（1）、首先根据层间粘结层材料的不同，通过理论计算确定疲劳荷载的大小；

（2）、制作试件：采用静压法、锤击法或旋转压实方法制成圆形或者矩形组合试件，也可以利用现场钻心取样的试件；

（3）、将试件（9）、夹具在环境温控箱中进行保温；

（4）、进行层间直接剪切强度试验：将试件放置在上部夹具（1）和下部夹具（2）之间的通槽（3）中，并将夹具与试件（9）用螺丝拧紧，对齐上下夹具与试件（9）层间结合部，并放置在环境箱中，通过传力杆8将荷载加载至上部夹具（1）上，以此可以对层间结合面处产生均匀分布的垂直剪切应力，实验过程中施加荷载从小到大，直到试件9破坏为止，此时得到的荷载除以层间接触面积，即可达到该条件下层间剪切极限强度；

（5）、进行路面结构层间剪切疲劳试验：将试件放置在上部夹具（1）和下部夹具（2）之间的通槽（3）中，并将夹具与试件（9）用螺丝拧紧，对齐上下夹具与试件（9）层间结合部，并放置在环境箱中，通过传力杆（8）将荷载加载至上部夹具上（1），以此可以对层间结合面处产生均匀分布的垂直剪切应力，施加荷载的大小根据直接剪切强度试验结果的0.1~0.9倍范围内，实验结束后，试件（9）的层间结合部将会出现疲劳破坏，分析试验过程中材料试验机采集的应力或者应变随时间或者作用次数的变化数据，以此对层间疲劳剪切进行分析。

上述的步骤（3）中将试件（9）以及夹具置于-15℃~20℃的环境箱中，保温时间不少于4个小时。

上述的步骤（4）中通过传力杆对试件（9）进行加载，加载速率为1mm/min，直至试件（9）破坏。

上述的测试方法中剪切面与上下两个夹具的接触面相重合，且与疲劳荷载的加载方向位于一个平面内。

本发明采用的此种结构，通过上下夹具组件将试件左右两端固定，试件中部的粘结层位于两个夹具的通槽结合部，施加与试中间粘结层平行的竖向波形荷载，可得到剪切应力（应变）与实验加载次数之间的关系，得到试件的疲劳剪切特征参数。

通过该夹具和方法，可以测定路面结构层间抗剪强度和剪切疲劳寿命，对研究路面结构相互协调工作的特性、评价路面结构的整体使用性能、评价层间粘结层材料性能的优劣都具有重要意义，同时该试验方法简单易行、试验设备简单可靠，能够在科研和实际工程中得到推广的应用。

附图说明

图1是本发明使用状态图；

图2是本发明上夹具组件结构示意图；

图3是本发明下夹具组件结构示意图；

图4是本发明受力示意图；