[发明专利]一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法

说明书

技术领域

本发明属于道路工程技术领域，具体涉及一种沥青混合料拉伸动态模量的测试方法。

背景技术

沥青混合料的模量是沥青路面设计及力学分析的一个重要材料参数，由于动态模量相较于静态模量更加符合沥青混合料在行车荷载作用下的力学响应状态，目前在世界范围内动态模量正逐步取代静态模量成为沥青路面设计的一个输入指标。我国新版《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(JTG E20-2011)中参照借鉴美国AASHTO TP62-03及ASTM D3497等动态模量标准试验，并结合我国实际试验情况，编写了“沥青混合料单轴压缩动态模量试验”(T0738-2011)，用于测定沥青混合料在线粘弹性范围内的单轴压缩动态模量。新颁布的《公路沥青路面设计规范》(JTG D50-2017)已将沥青混合料的单轴压缩动态模量作为材料设计参数取代了静态模量。

疲劳开裂是沥青路面的一种主要病害形式；其破损机理为沥青路面在行车荷载作用下在其底面位置产生较大的拉应力(拉应变)，在行车荷载反复作用下路面受拉部位出现微裂缝并逐步向面层发展，最后形成贯穿整个沥青路面的疲劳开裂。在沥青路面结构验算中疲劳寿命是其中的一个重要指标，然而目前现有路面设计规范及试验规程中所涉及的动态模量均为沥青混合料压缩动态模量。沥青混合料是一种典型的各向异性粘弹性非均质材料，其在受压与受拉状态时的力学响应状态存在较大差异。显然采用压缩动态模量作为沥青路面的设计参数，对沥青路面设计中进行疲劳开裂验算，具有一定的局限性和不合理性。

鉴于目前尚未有能够有准确、有效反映沥青混合料拉伸动态模量特性的试验方法，因此有必要开发一种简便、可靠的沥青混合料拉伸动态模量测试方法，从而有利于更好、更全面的评价沥青混合料的力学响应特性，为沥青路面力学计算及疲劳开裂分析验算奠定试验基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法，解决现有技术中无法有效评价沥青混合料在拉伸模式下的动态模量响应特性的不足，从而有利于更好、更全面的评价沥青混合料的力学响应特性，为沥青路面力学计算及疲劳开裂分析验算奠定试验基础。

为了解决上述问题，本发明提供了一种沥青混合料拉伸动态模量测试方法，包括如下步骤：

1)使用沥青混合料旋转压实仪成型沥青混合料试件，沥青混合料试件通过钻芯切割及端面切割后得到固定尺寸的沥青混合料圆柱体试件；

2)利用胶结料在沥青混合料圆柱体试件上、下端分别黏接固定上、下金属底座；

3)取出黏接固定完毕的试件，将下金属底座固定在加载设备上，上金属底座中心与金属加载杆相连；

4)在沥青混合料圆柱体试件的侧表面中部，按等间距垂直安置有若干个位移传感器；

5)在规定的试验温度和频率下通过金属加载杆对试件施加正弦波或半正矢波轴向拉应力，轴向拉应力幅值处于沥青混合料的线粘弹性范围内，所对应的应变幅值在30－90με之间；

6)在加载过程中，连续采集相应的轴向拉应力和轴向拉应变，计算拉伸动态模量∣E^*∣；

其中轴向应力幅值σ₀，对应的轴向拉应变幅值ε₀。

所述步骤4)之前将黏接固定完毕的圆柱试件放置在试验温度的环境箱内保温至少5小时。

所述黏接前利用砂纸打磨沥青混合料圆柱体试件上、下端面，打磨完毕后用水清洗试件端面，通风晾干

所述砂纸的磨料材质为80～120目棕刚玉，试件上、下端面的打磨时间各为1分钟。

所述步骤3)的沥青混合料圆柱体试件与上、下金属底座黏接固定后，三者轴心线对中重合。

所述步骤4)的金属加载杆与黏接固定完毕后的沥青混合料圆柱体试件，两者轴心线对中重合。

所述胶结料为高强度改性丙烯酸脂胶。

所述加载设备为UTM试验机、MTS试验机、AMPT试验机。

所述步骤1)的旋转压实成型的沥青混合料混合料试验件尺寸为：直径150mm,高度180mm，钻芯及端面切割后沥青混合料圆柱体试件尺寸为：直径100mm,高度150mm。

所述步骤5)位移传感器有三件，其垂直测量标距为70mm，两端距试件端面均为40mm，相邻位移传感器之间夹角为120°。

所述步骤5)的位移传感器量程不小于1mm，分辨率不低于0.1μm，误差不大于1μm。有益效果：