用於瀝青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具及試驗方法
2023-05-15 06:27:16 1
專利名稱：用於瀝青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具及試驗方法
技術領域：
本發明涉及路面修復工程中浙青混合料類超薄加鋪層疲勞壽命及抵抗反射裂縫等路用性能的評估試驗技術領域，特別涉及一種浙青超薄加鋪層直接拉伸試驗夾具及試驗方法。
背景技術：
在既有道路路面上加鋪浙青混合料(熱拌、溫拌或冷拌)罩面，從路用性能上講，關鍵問題就是防止下覆舊路面接縫、裂縫、脫落等非連續缺陷引起的反射裂縫對加鋪層的破壞，以及加鋪層抵抗拉伸疲勞應力的能力，尤其是l-3cm厚度的超薄加鋪層。
儘管在設計超薄加鋪層時，已經從集料、結合料選擇以及配合比設計等考慮抵抗反射裂縫的性能，但真實評估加鋪層抵抗反射裂縫的性能，還得對試件進行直接拉伸試驗。 從反射裂縫的發生機理看，主要誘因就是下覆路面裂縫或接縫的開合，如果加鋪層與下覆層粘結良好，那麼加鋪層內的拉應力即會在裂縫的上方形成，但拉應力超過加鋪層的抗拉強度，加鋪層就開裂並逐漸向上傳播直至斷裂。所以說，驗證加鋪層混合料是否具備抵抗反射裂縫的能力，必須通過對試件進行直接拉伸試驗。實際上，基於這種原理，開發一種試驗夾具套件，在普通的MTS或萬能試驗機上即可進行加鋪層直接拉伸試驗。美國德州交通運輸研究所(TTI)已經開發出專門的加鋪層試驗機(Overlay Tester)，而國內尚沒有這種機器。發明內容
本發明的發明目的是針對沒有直接測試浙青超薄加鋪層試件抵抗反射裂縫能力的可用於MTS等萬能試驗機的試驗夾具，提供一種用於浙青超薄加鋪層的拉伸試驗夾具， 定量評估浙青超薄加鋪層試件抵抗疲勞裂縫或反射裂縫的能力。
進一步地，本發明提供一種浙青超薄加鋪層的試驗方法。
為實現上述發明目的，本發明採用的技術方案為提供一種用於浙青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具，包括第一夾具板、第二夾具板和用於浙青超薄加鋪層試件安置階段的槽座；第一夾具板的一端與第二夾具板的一端相對並通過緊固件水平安裝於槽座內；第一夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的上聯接頭， 第二夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的下聯接頭；且第一夾具板和第二夾具板的上表面均刻有若干凹紋；浙青超薄加鋪層試件安置於第一夾具板與第二夾具板上並處於兩者的凹紋處。
優選地，凹紋的紋理方向與拉伸試驗夾具所受的拉力方向垂直。
優選地，所述緊固件為緊固螺栓。
優選地，所述浙青超薄加鋪層試件通過環氧樹脂粘附在第一夾具板與第二夾具板上。
進一步地,提供一種試驗方法,包括如下步驟1)浙青超薄加鋪層試件製備從通過旋轉擊實儀加工的圓柱形浙青混合料試樣或現場取芯的試樣中切割出長100-150mm、寬50_77mm、厚18_38mm的浙青超薄加鋪層試件；2)浙青超薄加鋪層試件安置第一夾具板的一端與第二夾具板的一端相對形成間縫並通過緊固件水平安裝於槽座內；第一夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的上聯接頭，第二夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的下聯接頭；將寬為6mm-8mm、長為 145mm-155mm的膠帶覆蓋粘貼於間縫處；在第一夾具板與第二夾具板的凹紋處表面塗覆環氧樹脂，然後將上述浙青超薄加鋪層試件粘附於第一夾具板與第二夾具板上，並且在浙青超薄加鋪層試件上覆蓋4kg-5kg的重物，直至環氧樹脂膠凝固後撤掉重物；3)卸下緊固件，把已經粘結成一體的浙青超薄加鋪層試件、第一夾具板和第二夾具從槽座中取出；4)開啟試驗機，調整試驗機的上下聯接座至合適位置；5)安裝步驟3)中置備好的浙青超薄加鋪層試件、第一夾具板和第二夾具板將第二夾具板的下聯接頭插入到試驗機下聯接座，再將第一夾具板的上聯接頭的插入到試驗機上聯接座；並緊固上下聯接頭；6)採用位移控制模式進行試驗試驗機通過上、下聯接頭對第一夾具板和第二夾具板施加三角波循環荷載，每10秒一個加載卸載循環，即前5秒將位移增加到O. 63mm,後5秒卸載使得位移歸零；同時記錄時間、荷載值、位移值、循環次數，如此反覆，直到浙青超薄加鋪層試件開裂。
優選地，所述試驗機為MTS試驗機或萬能試驗機。
優選地，步驟2)中，所述間縫的寬度為2_3mm，該間縫被膠帶覆蓋。
優選地，步驟2)中，所述緊固件為緊固螺栓，第一夾具板與第二夾具板通過四個緊固螺栓安裝於槽座上。
優選地，步驟5)中，所述上聯接頭通過銷栓與試驗機上聯接座固定，所述下聯接頭通過銷栓固定與試驗機下聯接座固定。
優選地，步驟6)中，當荷載值相對啟動加載值突降了 93%時,認定浙青超薄加鋪層試件開裂破壞。此時記錄的循環次數即為浙青超薄加鋪層試件的裂縫壽命。
本發明相對於現有技術，具有以下有益效果本發明提供一種用於浙青超薄加鋪層的拉伸試驗夾具及試驗方法，無需專用配套試驗儀器，通過在專用槽座上將試件粘附於夾具板上，然後從槽座中取出粘結好的試件及夾具板，即可以在MTS或萬能試驗機上實現試驗。該夾具可以真實模擬浙青超薄加鋪層試件承受的來自於下覆層拉伸應力的作用過程，從而定量評估浙青超薄加鋪層試件抵抗疲勞裂縫或反射裂縫的能力；通過該夾具及試驗方法可以測得浙青超薄加鋪層試件破壞所需的拉伸循環次數及抵抗拉伸作用的極限荷載等。該拉伸試驗夾具是一種操作簡單、不需特製試驗設備，僅聯接到普通試驗機即可進行加鋪層試件的直接拉伸試驗的方法，試件變形量及荷載的控制和記錄，都是通過試驗機的系統來實現的。
圖I為本發明的拉伸試驗夾具的俯視圖；圖2為本發明的拉伸試驗夾具的側視圖；圖3為本發明將浙青超薄加鋪層試件粘結到夾具板的槽座的結構示意圖；圖4為本發明試驗方法的試驗流程圖；圖5為本發明的位移控制模式下試驗結果重現圖。
具體實施方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明的發明目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發明的實施方式並不因此限定於以下實施例。除非特別說明，本發明採用的材料和加工方法為本技術領域常規材料和加工方法。
如圖1和2所示，該拉伸試驗夾具包括槽座6、第一夾具板4和第二夾具板8 ;第一夾具板4的一端與第二夾具板8的一端相對形成間縫並通過緊固螺栓7設置在槽座6上；第一夾具板4的另一端設有用於與試驗機連接的上聯接頭2，第二夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的下聯接頭；且第一夾具板和第二夾具板的上表面均刻有若干凹紋41、81.在第一夾具板與第二夾具板的凹紋處表面塗覆環氧樹脂，然後將上述浙青超薄加鋪層試件粘附於第一夾具板與第二夾具板上，並且在浙青超薄加鋪層試件上覆蓋4kg-5kg的重物，直至環氧樹脂膠凝固後撤掉重物。
接著，卸下緊固件，把已經粘結成一體的浙青超薄加鋪層試件、第一夾具板和第二夾具從槽座中取出。
開啟試驗機，調整試驗機的上下聯接座至合適位置；試驗中，試驗機的下聯接座固定，下聯接頭9插入到下聯接座後，向上移動上聯接座，使上聯接頭2插入到上聯接座中，上聯接頭2與下聯接頭9通過銷栓I分別緊固在MTS試驗機上聯接座與下聯接座中。
施加荷載於第一夾具板4，使得第一夾具板4與第二夾具板8間縫處的浙青超薄加鋪層試件5形成張開位移，通過試驗機的位移及時間控制系統，保證在5s時間內達到 O. 63mm的張開位移，然後卸載，在5s時間內位移歸零，如圖4所示-三角波循環荷載；如此反覆，試驗機記錄啟動荷載、每個循環的荷載最大值、結束荷載、荷載降低的百分比、循環次數、張開位移、環境溫度等，直到記錄的荷載相對於啟動加載值突降93%或更高時，浙青超薄加鋪層試件開裂破壞，此時對應的循環次數即為反射裂縫壽命。
如圖3所示，試驗開始前，在該槽座6內安置試件，首先將第一夾具板與第二夾具板的第一凹槽41與第二凹槽81向上，再將第一夾具板4與第二夾具板8置於槽座6上； 第一夾具板4的下端與第二夾具板的上端相鄰，且留出2mm的間縫，即圖3中的初始開口， 並通過緊固螺栓7使第一夾具板4與第二夾具板8固定於槽座6上；然後用一條寬約6_、 長約150mm的紙膠帶將覆蓋住整個間縫；在第一凹槽41與第二凹槽81內塗敷環氧樹脂系膠結劑，立即將切割好的浙青超薄加鋪層試件5對中，放置於膠結劑上，在浙青超薄加鋪層試件5上壓放一塊約4. 5kg的重物，等待環氧樹脂完全凝固，撤去重物，浙青超薄加鋪層試件5安置完畢；釋放緊固螺栓7，取出拉伸試驗夾具備測。該試驗加載範圍為(Γ30ΚΝ，加載速率約O. 13mm/s ;位移測量精度O. 1mm，位移最大量程IOmm ;各組數據最小採樣時間間隔約O.1s0
在圖1所示的拉伸試驗夾具上分別進行了 6組試件的反射裂縫拉伸試驗。釆用密級配細粒式瀝青混合料AC-10，製作六組瀝青超薄加鋪層試件5，瀝青超薄加鋪層試件5尺寸均加工為長150mm、寬76mm、厚38mm，試驗環境溫度25。<3，開口位移幅值設定為O. 63mm。測試結果如圖5所示浙青超薄加鋪層試件5的反射裂縫壽命平均值為142次，均方差11. 7， 變異係數8. 3%，證明該試驗具有良好的重現性。
拉伸試驗夾具隨試驗機的高精度液壓(電動)伺服系統驅動的活塞運動，由於第一夾具板與第二夾具板移動，而將拉應力施加到粘附於浙青超薄加鋪層試件5上，通過控制 位移限值，循環施加拉伸力，直到試件開裂破壞，記錄破壞時的循環次數，以此評估浙青超薄加鋪層試件5抵抗反射裂縫的能力，也即拉伸疲勞壽命。該試驗裝置的荷載範圍在 (Γ30ΚΝ ;位移測量精度O. 1mm，位移最大量程IOmm ;每10秒完成一個加載循環，即5秒鐘內位移量達到O. 63mm,另5秒鐘內位移量恢復到O。
上述實施例僅為本發明的較佳實施例，並非用來限定本發明的實施範圍。即凡依本發明內容所作的均等變化與修飾，都為本發明權利要求所要求保護的範圍所涵蓋。
權利要求
1.一種用於浙青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具，其特徵在於包括第一夾具板、第二夾具板和用於浙青超薄加鋪層試件安置階段的槽座；第一夾具板的一端與第二夾具板的一端相對並通過緊固件水平安裝於槽座內；第一夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的上聯接頭，第二夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的下聯接頭；且第一夾具板和第二夾具板的上表面均刻有若干凹紋；浙青超薄加鋪層試件安置於第一夾具板與第二夾具板上並處於兩者的凹紋處。
2.根據權利要求I所述的用於浙青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具，其特徵在於所述凹紋的紋理方向與拉伸試驗夾具所受的拉力方向垂直。
3.根據權利要求I所述的用於浙青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具，其特徵在於所述緊固件為緊固螺栓。
4.根據權利要求I所述的用於浙青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具，其特徵在於所述浙青超薄加鋪層試件通過環氧樹脂粘附在第一夾具板與第二夾具板上。
5.一種根據權利要求1-4任一項所述的試驗方法，其特徵在於包括如下步驟 1)浙青超薄加鋪層試件製備從通過旋轉擊實儀加工的圓柱形浙青混合料試樣或現場取芯的試樣中切割出長100-150mm、寬50_77mm、厚18_38mm的浙青超薄加鋪層試件； 2)浙青超薄加鋪層試件安置第一夾具板的一端與第二夾具板的一端相對形成間縫並通過緊固件水平安裝於槽座內；第一夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的上聯接頭，第二夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的下聯接頭；將寬為6mm-8mm、長為145mm-155mm的膠帶覆蓋粘貼於間縫處；在第一夾具板與第二夾具板的凹紋處表面塗覆環氧樹脂，然後將上述浙青超薄加鋪層試件粘附於第一夾具板與第二夾具板上，並且在浙青超薄加鋪層試件上覆蓋4kg-5kg的重物，直至環氧樹脂膠凝固後撤掉重物； 3)卸下緊固件，把已經粘結成一體的浙青超薄加鋪層試件、第一夾具板和第二夾具從槽座中取出； 4)開啟試驗機，調整試驗機的上下聯接座至合適位置； 5)安裝步驟3)中置備好的浙青超薄加鋪層試件、第一夾具板和第二夾具板將第二夾具板的下聯接頭插入到試驗機下聯接座，再將第一夾具板的上聯接頭的插入到試驗機上聯接座；並緊固上下聯接頭； 6)採用位移控制模式進行試驗試驗機通過上、下聯接頭對第一夾具板和第二夾具板施加三角波循環荷載，每10秒一個加載卸載循環，即前5秒將位移增加到O. 63mm,後5秒卸載使得位移歸零；同時記錄時間、荷載值、位移值、循環次數，如此反覆，直到浙青超薄加鋪層試件開裂。
6.根據權利要求5所述的試驗方法，其特徵在於所述試驗機為MTS試驗機或萬能試驗機。
7.根據權利要求5所述的用於浙青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具，其特徵在於步驟2)中，所述間縫的寬度為2-3mm，該間縫被膠帶覆蓋。
8.根據權利要求5所述的試驗方法，其特徵在於步驟2)中，所述緊固件為緊固螺栓，第一夾具板與第二夾具板通過四個緊固螺栓安裝於槽座上。
9.根據權利要求5所述的試驗方法，其特徵在於步驟5)中，所述上聯接頭通過銷栓與試驗機上聯接座固定，所述下聯接頭通過銷栓固定與試驗機下聯接座固定。
10.根據權利要求5所述的試驗方法，其特徵在於步驟6)中，當荷載值相對啟動加載值突降了 93%時，認定浙青超薄加鋪層試件開裂破壞。
全文摘要
本發明公開了一種用於瀝青超薄加鋪層試件的拉伸試驗夾具，包括第一夾具板、第二夾具板和用於瀝青超薄加鋪層試件安置階段的槽座；第一夾具板的一端與第二夾具板的一端相對並通過緊固件水平安裝於槽座內；第一夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的上聯接頭，第二夾具板的另一端設有用於與試驗機連接的下聯接頭；且第一夾具板和第二夾具板的上表面均刻有若干凹紋；瀝青超薄加鋪層試件安置於第一夾具板與第二夾具板上並處於兩者的凹紋處。該夾具可以真實模擬瀝青超薄加鋪層試件承受的來自於下覆層拉伸應力的作用過程，從而定量評估瀝青超薄加鋪層試件抵抗疲勞裂縫或反射裂縫的能力。
文檔編號G01N3/04GK102980803SQ20121046723
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月19日 優先權日2012年11月19日
發明者蘇衛國 申請人:華南理工大學