[发明专利]一种动水压力环境同步高频力学加载试验方法

说明书

本发明提供一种动水压力环境同步高频力学加载试验方法，属于道路工程材料性能测试技术领域。该方法采用一个控制系统同时驱动两个伺服液压作动器进行加载，活塞沿竖直方向往复运动形成动水压力环境，力学加载杆对沥青混合料试件进行同步力学加载。该方法涉及系统包括伺服液压动力装置、动水压力环境发生装置、力学加载杆施加装置、沥青混合料试件力学测试装置、沥青混合料试件养生装置和水环境控温装置。本发明考虑了水、温度、动水压力和车辆荷载等多因素耦合的复杂工况，实现了对材料在动水压力环境下其性能演化全过程的监测与评价，从而更真实模拟和定量评价车辆轮胎引起动水压力环境对沥青路面的具体影响。

技术领域

本发明涉及道路工程材料性能测试技术领域，特别是指一种动水压力环境同步高频力学加载试验方法。

背景技术

沥青路面所处服役环境，是完全暴露于温度、降雨和车辆荷载等多种因素耦合的复杂自然环境。当车辆快速行驶在表面有积水的沥青路面时，由于轮胎反复挤压和抽吸所产生的高频正负交替动水压力环境，会引发沥青膜从集料表面剥落，造成水损害，降低沥青路面的服役质量并缩短服役寿命。采用合适的试验装置及试验方法来模拟这种典型的沥青路面服役环境，进一步评价材料的抗水损害能力，这是沥青路面材料设计中不可或缺的环节。

现有针对沥青混合料水损害的研究，通常是将试件置于动水压力环境中养生，加速材料的劣化，再通过对比养生前后的材料性能变化差异来评价其抵抗水损害能力。上述传统方法主要存在两个问题：(1)传统方法是对比沥青混合料试件的初始状态和水损害后的最终状态，即两个时刻的性能对比，并不能评价材料在整个服役周期内的性能演化规律；(2)传统方法将沥青混合料试件单独置于动水压力环境中养生的过程，并未将力学荷载直接作用于试件上，这与沥青路面直接承受车辆荷载的实际服役工况存在本质差异。据此可知，为了评价沥青混合料材料在水环境中承受车辆荷载的服役性能演化过程，将力学荷载纳入水环境中进行同步加载时有必要的。有相关研究将试件浸没于静态水环境中进行力学加载，但静态浸水环境所模拟的动水压力效果十分有限。

因此，为了更真实模拟车辆轮胎作用于沥青路面所产生动水压力服役环境，以及同时评价沥青混合料的全过程性能演化规律，有必要开发一种综合考虑水、温度和动水压力等多种环境因素耦合的同步高频力学加载试验方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种动水压力环境同步高频力学加载试验方法，该方法能够更真实模拟车辆轮胎作用于沥青路面所产生动水压力环境，同时评价沥青混合料材料的全过程性能演化规律。

该方法包括步骤如下：

S1：采用环氧树脂将夹持夹具粘贴在圆柱体沥青混合料试件表面，安装应变传感器；将沥青混合料试件放在力学加载支座和力学加载压头之间，随后通过螺杆将夹持夹具和固定夹具相互连接与固定；同时，将另一个沥青混合料试件放置于支撑架上，进行动水压力环境养生，用作对照组；调节力学加载杆与力学加载压头相互接触，施加并保持一定荷载进行预压；

S2：关闭出水口处的水阀，分别打开注水口处的水阀和活塞处的气阀，通过注水口向试验系统内部不断注入预设试验温度的水，此时试验系统内的空气会在活塞气阀处逐渐排出；当活塞处的气阀有水溢出时，关闭气阀；

S3：通过调节1#伺服液压作动器来驱使活塞缓慢上下移动，随后将活塞停在平衡位置，打开气阀直至有水溢出，此时试验系统内的空气排尽，依次关闭气阀和注水口处的水阀；

S4：调节控制及数据采集系统，通过控制伺服液压站来驱动1#伺服液压作动器和2#伺服液压作动器同时进行加载；通过控制活塞沿竖直方向往复运动的振幅和频率，模拟产生不同量级的动水压力环境；通过控制力学加载杆所施加荷载的量级和频率，模拟对沥青混合料试件进行不同工况的交通荷载施加；温度传感器和水压力传感器分别实时监测水环境的温度和水压力变化情况，应变传感器监测力学加载过程中沥青混合料试件的应变响应情况；