[发明专利]一种刚柔复合试件沥青层回弹模量的测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种刚柔复合试件沥青层回弹模量的测试装置及方法，装置包括加载系统、夹持系统以及数据采集系统。所述的加载系统是MTS液压伺服材料试验机，所述的夹持系统从上至下分别包括联结轴、夹具、旋钮、压头、卡座和橡胶垫，通过联结轴与加载系统紧密啮合，通过刚柔复合试件及自然放置在试件下方的橡胶垫模拟真实道路结构，通过压头对复合试件进行加载，并夹持数据采集系统对加载过程中复合试件沥青层的应力和应变进行测量；通过对所测的应力、应变数据进行处理和计算，最终可以实现复合式结构沥青层回弹模量的测试。

技术领域

本发明属于道路工程领域，涉及一种刚柔复合试件沥青层回弹模量的测试装置及方法。

背景技术

刚性基层沥青面层的组合是长寿命路面主要结构形式之一，由于面层和基层的刚度相差较大，因此也通常被称为刚柔复合式路面，存在于新建道路、旧路面加铺改造以及水泥混凝土桥面沥青面层铺装等工程中。

对于刚柔复合式路面结构，目前的研究侧重于对刚性基层进行力学分析和结构设计，对上部沥青层的研究较少，其设计和施工往往参照半刚性基层沥青路面的设计理论和方法，而对刚柔复合式路面结构的力学行为和结构特性研究不够深入也没有成熟的系统，这显然不符合刚性基层沥青路面的实际情况。事实上，刚性基层上的沥青面层有着其特有的力学响应和破坏机理，有必要针对刚性基层上的沥青面层进行专门的力学分析、结构设计和材料研发。

模量是道路工程力学分析计算、结构设计及材料研发的重要参数，受到温度、频率、加载方式、约束条件等因素的影响。考虑到行车荷载作用下的路面结构主要承受的是竖向荷载，国内外行业标准大多以抗压回弹模量作为指导道路设计和研究的模量参数，但遗憾的是，目前国内外诸多模量试验方法都是直接测量单一材料沥青混合料的回弹模量，这类试验方法没有考虑到层间结合状态、结构刚度组合和软弱土基等影响，不能准确反映沥青层回弹模量在荷载作用下的演变规律，不适合用于测量刚柔复合试件沥青面层的回弹模量。

因此，研发一种复合式路面结构上沥青层回弹模量的测试装置及方法，一方面准确测量沥青面层的变形，一方面分析刚性基层和软弱土基对沥青面层的结构影响，从而更准确地表征路面结构在实际行车荷载作用下的力学行为响应，更接近路面结构的实际受力情况和服役情况，对指导道路设计与施工，延长道路服役寿命有重要的现实意义和工程价值。

发明内容

本发明的目的在于利用现有技术，研制开发出一种刚柔复合试件沥青层回弹模量的测试装置及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种刚柔复合试件沥青层回弹模量的测试装置，其特征在于：包括加载系统(1)、夹持系统(2)、数据采集系统(3)；所述的加载系统(1)是液压伺服材料试验系统MTS；所述的夹持系统(2)从上至下分别包括联结轴(20)、夹具(21)、旋钮(22)、压头(23)、卡座(25)和橡胶垫(26)，其中，联结轴(20)作为中转装置通过螺纹与加载系统(1)、夹具(21)、压头(23)紧密啮合，旋钮(22)通过螺纹与夹具(21)紧密啮合，卡座(25)通过强力胶牢固粘贴在复合试件刚柔分界区往下1/3处，橡胶垫(26)自然放置在复合试件(24)下；所述数据采集系统(3)不仅包括MTS试验机自带的荷载传感器和位移传感器，还引入了夹具(21)和旋钮(22)所夹持的线性位移传感器(31)。

作为对上述装置的进一步改进：

所述的刚柔复合试件(24)为直径100±1mm刚性基层、柔性面层的试件，且基层和面层的厚度分别为50±0.5mm和40±0.5mm。

所述旋钮(22)为橡胶制品，且其与线性位移传感器(31)接触的一端为锯齿状凹面。

所述的压头(23)为直径25mm,厚度50mm的钢制圆柱体。

所述的橡胶垫(26)为直径100±1mm，厚度40±0.5mm的圆柱体，且其回弹模量为1000±200Mpa。