[发明专利]一种用于薄层沥青路面结构旋转剪切的试验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及道路工程薄层沥青路面结构设计与施工中的性能研究与检验、结构验证与检测技术领域，特别是涉及一种用于薄层沥青路面结构旋转剪切的试验装置及方法。

背景技术

目前，我国公路保有量接近450万公里，沥青路面是高等级公路最为主要的结构形式。公路的主要建设工作已从新建向养护转变，如何对现有的沥青路面进行养护是全国道路工作者高度关注的问题。而近年来，由于石料的减少，沥青成本的增加以及桥梁隧道比例越来越多，要求道路养护往轻薄和节能环保方向发展。

在此基础上发展起来的超薄沥青路面结构在功能性、环保性等方面有显著的优势。然而，超薄沥青路面在实际使用过程中，易发生脱皮、推移等破坏。因此，要实现超薄沥青路面的应用与发展，要求薄层沥青路面结构抗推移、拉拔、旋转等性能达到相应的指标。

在实际的设计与施工检测中,针对薄层沥青路面结构的混合料性能评价尚未形成完善的体系，尤其是结构抗剪强度的测试与实际的道路工作状态存在一定偏差。实际道路中，沥青路面表层不仅存在车轮轮胎摩擦而导致的剪切应力，还存在因车轮转向而形成的扭矩作用，这种轮胎转动带来的扭矩会极大地降低薄层沥青路面结构的最大抗剪强度，加大了沥青路面被剪切破坏的可能性。其次，试验过程中基本采用人工施加载荷的方式，存在人工测量读数误差。在这种测评条件下，尽管结果显示沥青低温条件下应有的弹性和塑性、高温条件下的强度和热稳定性、与各种工作结构表面的粘结力及耐疲劳性测试合格，但路面却在使用寿命远未达到设计寿命时就出现了骨料松散、坑洞、麻面等不同程度的损坏。

因此，为了完善薄层沥青路面结构评价体系，如何提供一种精确的测试及评价薄层沥青路面结构抗旋转剪切性能的方法，开发专用的薄层沥青路面结构旋转剪切试验装置，实现对超薄沥青路面性能测试的自动化操作，成为本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于薄层沥青路面结构旋转剪切的试验装置及方法，以实现对薄层沥青路面结构性能精确测试的自动化操作。

为实现上述目的，本发明提供了一种用于薄层沥青路面结构旋转剪切的试验装置，包括：

转盘，所述转盘底部设有模拟轮胎橡胶垫，所述模拟轮胎橡胶垫与薄层沥青路面结构接触；

电机，通过一旋转驱动器与所述转盘连接，所述旋转驱动器用于驱动转盘转动，所述旋转驱动器与所述转盘之间设有扭矩传感器，所述扭矩传感器用于检测所述转盘作用于所述薄层沥青路面结构上的扭矩；

操控台，分别与所述电机和所述扭矩传感器电连接，所述操控台用于设定所述旋转驱动器的工作参数，并控制所述旋转驱动器按照设定的工作参数工作；所述操控台控制所述电机的运转；所述操控台还用于读取所述扭矩传感器的检测数据，并根据所述检测数据控制所述电机和所述旋转驱动器的启停。

可选的，所述转盘的底面为圆形。

可选的，所述转盘的底面为向下凸出的半圆柱面。

可选的，所述模拟轮胎橡胶垫的形状与所述转盘的底面形状相适配，且所述模拟轮胎橡胶垫与薄层沥青路面结构的接触面设有轮胎表面纹路。

可选的，所述操控台上设有显示仪，所述显示仪与所述扭矩传感器相连接，用于显示扭矩传感器检测的扭矩数值以及显示所述旋转驱动器的设定工作参数。

可选的，所述操控台还包括电机启动键、电机停止键、选择按键、数值增加按键、数值减小按键，所述选择按键用于选择所述旋转驱动器需要设定的参数，所述数值增加按键和数值减小按键用于调节所述旋转驱动器的工作参数的大小，实现所述旋转驱动器的工作参数的设定。

本发明还提供了一种用于薄层沥青路面结构旋转剪切的试验方法，利用上述的用于薄层沥青路面结构旋转剪切的试验装置进行试验，所述试验方法包括：

启动电机；

开启旋转驱动器，并使所述旋转驱动器按照设定的工作参数驱动转盘转动，使模拟轮胎橡胶垫对待测薄层沥青路面结构试件产生旋转剪切；

获取扭矩传感器检测的扭矩；

判断待测薄层沥青路面结构试件是否发生旋转剪切破坏，若是，关闭电机和旋转驱动器；若否，返回获取扭矩传感器检测的扭矩的步骤。

可选的，在所述启动电机之前，所述试验方法还包括：

连接转盘底部的模拟轮胎橡胶垫和待测薄层沥青路面结构试件；

设定旋转驱动器的工作参数，所述工作参数包括扭矩和旋转速率。

可选的，所述将转盘底部的模拟轮胎橡胶垫与待测薄层沥青路面结构试件紧固连接，具体包括：