[发明专利]一种基于室内试验的Top-down型路面裂缝模型及其评价方法

说明书

本发明提供了一种基于室内试验的Top‑down型路面裂缝模型，包括试验箱，试验箱的侧面设有控温装置，试验箱内设有一圈限位板，限位板和试验箱的底板所形成的空腔内用于放置大小相匹配的道路结构模型，道路结构模型包括从下往上依次设置的土基层、半刚性基层和面层，半刚性基层从中间开始向其中一端逐渐设置高差，面层上设有荷载仪，试验箱的两侧连接有连接杆，连接杆上设有加湿喷头，加湿喷头与加湿器相连，控温装置、加湿器和荷载仪均与电源相连。本申请还提出了基于裂缝模型的评价方法，提出评价指标，可以对裂缝的形成与现有修补方式方法做定量分析，为新型路面材料的研发和裂缝修补方式的选择提供一定的技术参考。

技术领域

本发明涉及道路检测领域，具体涉及一种基于室内试验的Top-down型路面裂缝模型和评价方法。

背景技术

目前我国的高等级公路基本采用沥青路面结构，以沥青混合料修筑的高速公路虽有着良好的路面性能，但是在建成通车后不久，短的几个月，长的2-3年就会出现各种病害，尤其路面裂缝问题最为严重。初期的路面裂缝多是在交通荷载、环境以及路基高度不均匀等综合作用下引起的自上而下的路面横缝或纵缝(Top-down cracks，简称TDC)，路面多以承受拉应力和剪应力为主。近年来，美国的研究中也发现与荷载有关的疲劳裂缝多发生在路面的表面，且自上而下扩展并成为沥青路面前期病害的主要形式，这导致路面使用寿命基本达不到预定的设计年限，从而不得不进行大面积维修，而维修方式又是各种各样，没有统一的研究方案，因而增加了大量的费用支出，不利于经济的发展。

目前国内外对沥青路面TDC开裂机理的研究可分为拉裂式和剪裂式，试验方法主要有:间接拉伸试验、直接拉伸试验、弯曲拉伸蠕变试验等。这些试验方法虽然在一定方面评价了材料的力学性能，但是就实际路面状况而言，条件较为单一，并不能很好的反映路面的实际受力状况，且部分试验与实际受力状况不符，因此并不能很好的对TDC进行评价；而对于路面裂缝修补方式的评价，室内试验更是寥寥无几，没有形成统一的研究方案。

因此，需要深入研究沥青路面TDC的产生机理，对其产生和修补方式进行定量的分析与系统的评价，对于新型路面材料的研发和路面维修方式的选择具有重要的意义。

发明内容

本申请提供一种基于室内试验的Top-down型路面裂缝形成及修补评价模型，模拟道路路面实际的受力状况，并提出相应的评价指标，可以对裂缝的形成与现有修补方式方法做定量分析，为新型路面材料的研发和裂缝修补方式的选择提供一定的技术参考。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种基于室内试验的Top-down型路面裂缝形成及修补评价模型，包括试验箱，所述试验箱的侧面设有控温装置，所述试验箱内设有一圈限位板，所述限位板和所述试验箱的底板所形成的空腔内用于放置大小相匹配的道路结构模型，所述道路结构模型包括从下往上依次设置的土基层、半刚性基层和面层，所述半刚性基层从中间开始向其中一端逐渐设置高差，所述面层上设有荷载仪，所述试验箱的两侧连接有连接杆，所述连接杆上设有加湿喷头，所述加湿喷头与加湿器相连，所述控温装置、所述加湿器和所述荷载仪均与电源相连。

优选的，所述土基层、所述半刚性基层和所述面层的长和宽均为300mm，所述土基层采用压实细粒黏土，厚度为200mm，所述半刚性基层采用水泥稳定碎石，厚度为200mm，所述半刚性基层和所述面层的连接部分采用SBS改性沥青进行粘结，所述面层的厚度为60mm。

进一步的，所述道路结构模型有三组，第一组道路结构模型的面层为SMA-13沥青混合料面层，第二组道路结构模型的面层为AC-13沥青混凝土面层，第三组道路结构模型的面层为AM-13沥青混合料面层。

优选的，所述荷载仪为车辙试验仪，所述控温装置、所述加湿器和所述荷载仪均通过控制器控制。

优选的，所述高差的最大值为10mm。