[发明专利]一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程领域，具体涉及一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法。

背景技术

水泥混凝土路面的各类接缝需要采用嵌缝料进行填封。在水泥混凝土路面使用期内，嵌缝料受到剪切作用。剪切作用是由于汽车行驶经过接缝时受荷板与相邻的未受荷板间产生竖向位移差引起的，且嵌缝料破坏的主要原因是接缝两侧的竖向位移差过大。嵌缝料的复数剪切模量可定性表征嵌缝料的抗变形能力。在同等应力水平下，复数剪切模量越小，嵌缝料所能承受的变形能力就越强，表征嵌缝料的性能越好。

然而，现有方法中还未有水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量测试方法的研究，也就无法采用复数剪切模量评价嵌缝料性能的优劣，影响了优质嵌缝料在工程中的应用和推广。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法，该测定方法具有试验操作简单，试验结果精确可信，评价指标力学意义明确等特点。

本发明采用以下技术方案来解决上述技术问题：

一种测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法，具体步骤如下：

(1)将经过处理的嵌缝料安放于试验夹具之间，使用动态剪切流变仪，采用振动加载模式，进行频率扫描试验，对所述嵌缝料在15℃条件下的复数剪切模量进行测试；频率扫描试验中控制剪切频率扫描范围为2Hz～50Hz，线性加载，递增步长为2Hz；其中：

嵌缝料的剪切应变最大值γ_m由式（1）计算得到，剪切应变最大值与受荷板与相邻的未受荷板的竖向位移差的大小有关。

                              （1）

式中：Δl—标准轴载作用下的接缝两侧混凝土板弯沉差实测值，mm；

B—嵌缝料宽度，mm；

P—实际车辆荷载的单轴荷载， KN。

利用本发明得到的水泥混凝土路面嵌缝料的15℃复数剪切模量范围为10¹KPa ~10⁴ KPa，实际剪切应变0.2%～1%。

本发明中，所述试验夹具为圆形双平板夹具，所述夹具的直径为25mm，所述双平板夹具间沥青的厚度为1000μm。

所述频率扫描试验，采用振动加载模式，试验温度为15℃，剪切频率扫描范围为2Hz～50Hz，线性加载，递增步长为2Hz，图1是频率扫描加载模式示意图。

在水泥混凝土路面结构中，嵌缝料受到行车荷载作用，嵌缝料复数剪切模量测试方法的确定应综合考虑嵌缝料在路面结构中的实际受力状态和室内设备允许情况，以确保评价方法的有效性和可行性。

本发明提出的测定水泥混凝土路面嵌缝复数剪切模量的方法得到的复数剪切模量作为水泥混凝土路面嵌缝料剪切性能特征值的应用。在15℃条件下，特征值为以剪切应变为0.4%、剪切频率为2Hz～50Hz下的实测复数剪切模量。

本发明中，测试剪切应变0.4%既在嵌缝料实际剪切应变0.2%～1%的范围内，又在嵌缝料线性粘弹性应变范围内，同时在动态剪切流变仪量程允许范围内；测试剪切频率2Hz～50Hz涵盖了车轮荷载对混凝土板的振动频率范围10Hz～40Hz。

本发明中，所述剪切应变0.4%、剪切频率2Hz～50Hz时所对应的复数剪切模量可以较为真实地反映嵌缝料在水泥混凝土路面结构中的剪切性能。为验证这种方法的可靠性，本发明选用4种国内外典型嵌缝料进行振动频率扫描测试，确定了这些嵌缝料在15℃条件下的公共线性粘弹性应变为0.5%，仪器可实现应变为0.4%，嵌缝料在水泥混凝土路面实际剪切应变范围为0.2%～1%，因此采用剪切应变0.4%，它同时满足在嵌缝料线性粘弹性应变范围内、动态剪切流变仪量程允许范围内和嵌缝料实际剪切应变范围内三个条件。因此，剪切应变0.4%时所对应的复数剪切模量可以真实的反映出嵌缝料在水泥混凝土路面结构中的剪切特性。

本发明提供的测定水泥混凝土路面嵌缝料复数剪切模量的方法，具有以下优点：

1.      试验方法用时较短；

2.      数据处理简单，不需要使用专用数据分析软件，有利于复数剪切模量的应用与推广；

3.      确定了水泥混凝土路面嵌缝料剪切应变为0.4%，使嵌缝料在相同剪切应变水平下进行复数剪切模量比较，评价指标更为科学、可信；

4.      将本发明的测试方法用于评价嵌缝料在水泥混凝土路面结构中的剪切性能，方法简单，结果精确可信，评价指标力学意义明确。

附图说明