[发明专利]一种铺装层层间联接强度的测试装置及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于路面工程设备技术领域，具体涉及一种铺装层层间联接强度的测试装置、以及采用所述测试装置的测试方法。

背景技术

沥青混凝土铺装尤其是桥面铺装的层间联接问题是影响结构层整体使用性能的重要因素。力学分析结果表明，层间状态由连续转为光滑后，铺装层层内或层间剪应力呈几何倍数增长，我国沥青路面设计规范中，路面结构厚度设计时以铺装层层间连续为前提，而实际施工后路面的联接状态并不符合理论假设，同时也缺乏合理、有效的手段来进行评测，检测设备与检测方法的缺乏造成铺装层层间的状态缺乏有效的质量控制，导致推移、拥抱、车辙等早期损坏问题频发。

层间联接的破坏形式分为以下三类：（1）防水粘结层与桥面板之间脱落；（2）铺装层与防水粘结层之间脱落；（3）防水粘结层自身破坏导致层间联接失效。层间联接强度评价有剪切强度、拉拔强度和扭转剪切强度三种，需要用相应的直接剪切、直接拉拔、扭转剪切设备来测试，国外早在1978年即开始层间抗剪强度的研究，且很注重仪器的开发，目前市场存在的衡量层间联接设备基本可以分为三类，直接剪切类、压力剪切类和斜剪切类设备。试件的尺寸与设备相关，有立方体、圆柱体等，加载条件也有所不同诸如5mm/min、10mm/min、50mm/min等，除此之外，一些部门还采用了直接拉伸、楔形剪切和扭剪等试验设备作研究用。

2005年美国国家公路合作研究计划（NCHRP）发起了一项确定粘层材料的研究（NCHRP Project9-40），国际材料与结构试验研究协会（RILEM）也发起了类似的计划，我国目前尚无公认的铺装层层间联接性能的试验方法与评价标准，也未形成统一的检测设备，目前有部分高校与研究部门公开了有关测试粘结层联接性能的仪器及方法，然而此类测试设备具有结构沉重复杂、测试结果显示复现性差、现场缺乏可操作性、实际破坏形式与理论模拟有差距、难以实现桥面粘结层室内外测试手段的统一等缺陷。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明提出了一种符合理论与破坏实际、操作简便、考虑尺寸效应对铺装层联接性能影响的铺装层层间联接强度的测试装置。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铺装层层间联接强度的测试装置，包括铺装层试样、垂直压力施加装置和扭转剪切装置；垂直压力施加装置位于铺装层试样和扭转剪切装置的上方，垂直压力施加装置对所述铺装层试样施加垂直压力；铺装层试样由上层铺装试样、防水粘结层试样和下层铺装试样组成，上层铺装层试样包括一个圆环状芯样和一个内圆柱试样；扭转剪切装置在水平面内夹紧上层铺装层试样并对所述上层铺装层试样施加扭矩，在扭转剪切装置上连接有扭力扳手测定仪。

进一步，所述垂直压力施加装置包括顶杆和顶板，顶杆位于顶板上方并与顶板相连，顶杆的上部连接有压力机。

进一步，所述顶杆的下部呈球形状，在顶杆与顶板之间设置导向固定机构，该导向固定机构包括第一导向块和第二导向块，第二导向块与顶板相连，在第二导向块的中部设置有与所述顶杆的下部相适配的球形凹槽，第一导向块位于第二导向块的上方，在第一导向块的中部开设有顶杆穿孔，顶杆的下部位于球形凹槽内部并向上穿过顶杆穿孔，在第一导向块和第二导向块上设置有固定螺孔并通过螺钉固定。

进一步，所述扭转剪切装置包括环形夹具，在环形夹具的外侧壁上对称设置有两个施力杆，所述施力杆与扭力扳手测定仪相连。

进一步，所述环形夹具，包括相互配合且均呈半圆环形状的第一紧固块和第二紧固块，第一紧固块和第二紧固块之间采用铰接连接，两个施力杆分别设置在第一紧固块和第二紧固块上。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述铺装层层间联接强度的测试装置的测试方法，其采用如下技术方案：

（1）在垂直方向上依次成型铺装层试样的三层结构，即由上而下依次是上层铺装试样、防水粘结层试样和下层铺装试样；

（2）采用内径为R的第一芯筒对上层铺装试样取芯，在沥青层中间采用角磨机磨出3-5mm深度深孔，在深孔处采用外径为r的第二芯筒取芯，将上层铺装试样制备为圆环状芯样和内圆柱试样，内圆柱试样的顶面低于圆环状芯样的顶面3-5mm；

（3）扭转剪切装置夹紧圆环状芯样的外侧壁，在扭转剪切装置与圆环状芯样的外侧壁的接触部位涂胶固化；

（4）垂直压力施加装置向所述铺装层试样施加垂直压力F，F通过有限元的理论计算得出，同时扭转剪切装置按照1.6°/min-2.0°/min的扭转速率扭转至≥90°，保证上层铺装试样与防水粘结层试样发生脱离破坏，记录扭转过程中的最大扭矩值T；