一种沥青混合料疲劳性能测试装置以及方法与流程

本发明涉及道路工程，尤其是涉及一种沥青混合料疲劳性能测试装置以及沥青混合料疲劳性能测试方法。

背景技术：

1、沥青路面是我国当前高速公路使用较为普遍的结构。沥青路面在服役过程中由于受到车辆荷载的反复作用，沥青混合料长期处于应力应变反复变化的状态，使得路面材料的劲度模量产生衰减。当车辆荷载作用次数累计到一定程度后。路面会逐渐出现微裂纹进而发展成为宏观裂缝。裂缝的产生会导致一系列的路面损害，如路表裂缝的产生会导致雨水的下渗，进而产生坑塘、剥落等，导致路面的舒适性和耐久性的降低。合理的评价沥青混合料的疲劳性能对路面原材料的选取和基于性能的沥青混合料设计方法的指导具有重要意义。

2、沥青路面中混合料受力情况较为复杂，室内疲劳测试方法的初衷为模拟更为真实的沥青混合料最不利受力情况，通过加速疲劳的方式评价材料的抗疲劳性能与剩余寿命。因此，室内疲劳测试的设计需要与路面疲劳裂缝产生的受力方式一致。目前，对于沥青混合料疲劳性能相关的研究和评估《公路工程沥青及沥青混合料试验规程》(jtg e20-2011)中规定采用四点弯曲梁疲劳试验方法。相关研究表明该方法受力模型较为复杂致使实际测试与理想模型受力情况存在差异。

3、考虑到现阶段对服役路面疲劳性能评价的需求随路面服役时间增长日益增大，需要设计更合理、灵活的沥青混合料疲劳测试装置和方法。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种单轴直接拉伸模式下的沥青混合料测试装置，能够更加真实的模拟沥青混合料在路面结构中易开裂位置所受到的应力状态，准确获取沥青混合料拉伸模量和疲劳性能。

2、为了克服现有技术的不足，本发明的目的之二在于提供一种单轴直接拉伸模式下的沥青混合料测试方法，能够更加真实的模拟沥青混合料在路面结构中易开裂位置所受到的应力状态，准确获取沥青混合料拉伸模量和疲劳性能。

3、本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

4、一种沥青混合料疲劳性能测试装置，包括底座以及加载结构，所述底座包括底接触板，所述底接触板用于固定测试样品一端，所述加载结构包括加载头以及顶接触板，所述顶接触板与所述加载头连接，所述顶接触板用于固定测试样品另一端，所述顶接触板与所述底接触板位于同一直线上，所述加载头与施力装置连接，所述加载头将施力装置产生的作用力传递至测试样品以模拟路面现场最不利受力。

5、进一步的，所述沥青混合料疲劳性能测试装置还包括传感器，所述传感器粘贴在测试样品表面。

6、进一步的，所述传感器为竖向位移传感器，所述传感器的数量为三或四个，所述传感器夹角为120°或90°。

7、进一步的，所述加载结构还包括铰接件，所述铰接件安装于所述加载头以及所述顶接触板之间，所述铰接件一端呈球形，所述顶接触板通过所述铰接件调节与所述加载头之间的角度。

8、进一步的，所述加载结构还包括锁定件，所述锁定件安装于所述铰接件以及所述加载头之间，所述锁定件与所述铰接件配合将所述铰接件与所述加载头锁定。

9、本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

10、一种通过上述沥青混合料疲劳性能测试装置实施的沥青混合料疲劳性能测试方法，包括以下步骤：

11、在沥青路面不同层位处按照与层位平行的的方向钻取测试样品；

12、在测试样品的表面布置竖向位移传感器；

13、将测试样品两端分别固定于沥青混合料疲劳性能测试装置的底接触板以及顶接触板；

14、施力装置通过加载头向测试样品施加动态拉力，从而使测试样品受到向上的重复拉应力，因此测试样品在荷载作用下呈现出重复拉伸状态，从而根据传感器测定的测试样品在拉伸状态下的力学行为，监测测试样品的应力应变状态以及模量变化情况。

15、进一步的，所述测试样品的形状呈圆柱形。

16、进一步的，沿沥青路面高度方向，根据各层位沥青混合料集料最大粒径不同，钻取的测试样品直径不同，从上面层至下面层，钻取的测试样品直径增大。

17、进一步的，施力装置通过加载头向测试样品施加动态拉力时，先对加载头施加线性黏弹性范围内的动态拉应力以获取材料的初始模量情况，随后在恢复一段时间后根据测试样品的初始模量情况选取不同拉应变水平进行疲劳性能测试。

18、进一步的，所述竖向位移传感器的数量为三或四个，所述传感器夹角为120°或90°。

19、相比现有技术，本发明沥青混合料疲劳性能测试装置测试沥青混合料在单轴模式下试件中心处受到拉伸应力状态，与沥青层层底的受力状态较为相似，模拟现场路面最不利受力，从而有利于获取服役路面材料的力学响应特征和疲劳性能，对明确服役路面材料剩余寿命和基于性能的沥青混合料设计方法具有重要意义；并且单轴的受力相比弯拉模式的受力模型更简单，使沥青混合料疲劳性能测试装置整体结构简单。

技术特征：

1.一种沥青混合料疲劳性能测试装置，包括底座以及加载结构，其特征在于：所述底座包括底接触板，所述底接触板用于固定测试样品一端，所述加载结构包括加载头以及顶接触板，所述顶接触板与所述加载头连接，所述顶接触板用于固定测试样品另一端，所述顶接触板与所述底接触板位于同一直线上，所述加载头与施力装置连接，所述加载头将施力装置产生的作用力传递至测试样品以模拟路面现场最不利受力。

2.根据权利要求1所述的沥青混合料疲劳性能测试装置，其特征在于：所述沥青混合料疲劳性能测试装置还包括传感器，所述传感器粘贴在测试样品表面。

3.根据权利要求2所述的沥青混合料疲劳性能测试装置，其特征在于：所述传感器为竖向位移传感器，所述传感器的数量为三或四个，所述传感器夹角为120°或90°。

4.根据权利要求2所述的沥青混合料疲劳性能测试装置，其特征在于：所述加载结构还包括铰接件，所述铰接件安装于所述加载头以及所述顶接触板之间，所述铰接件一端呈球形，所述顶接触板通过所述铰接件调节与所述加载头之间的角度。

5.根据权利要求4所述的沥青混合料疲劳性能测试装置，其特征在于：所述加载结构还包括锁定件，所述锁定件安装于所述铰接件以及所述加载头之间，所述锁定件与所述铰接件配合将所述铰接件与所述加载头锁定。

6.一种通过权利要求1-5任意一项所述的沥青混合料疲劳性能测试装置实施的沥青混合料疲劳性能测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的沥青混合料疲劳性能测试方法，其特征在于：所述测试样品的形状呈圆柱形。

8.根据权利要求7所述的沥青混合料疲劳性能测试方法，其特征在于：沿沥青路面高度方向，根据各层位沥青混合料集料最大粒径不同，钻取的测试样品直径不同，从上面层至下面层，钻取的测试样品直径增大。

9.根据权利要求6所述的沥青混合料疲劳性能测试方法，其特征在于：施力装置通过加载头向测试样品施加动态拉力时，先对加载头施加线性黏弹性范围内的动态拉应力以获取材料的初始模量情况，随后在恢复一段时间后根据测试样品的初始模量情况选取不同拉应变水平进行疲劳性能测试。

10.根据权利要求6所述的沥青混合料疲劳性能测试方法，其特征在于：所述竖向位移传感器的数量为三或四个，所述传感器夹角为120°或90°。

技术总结
本发明公开了一种沥青混合料疲劳性能测试装置，属于道路工程领域，包括底座以及加载结构，底座包括底接触板，底接触板用于固定测试样品一端，加载结构包括加载头以及顶接触板，顶接触板与加载头连接，顶接触板用于固定测试样品另一端，顶接触板与底接触板位于同一直线上，加载头与施力装置连接，加载头将施力装置产生的作用力传递至测试样品以模拟路面现场最不利受力，从而有利于获取服役路面材料的力学响应特征和疲劳性能，对明确服役路面材料剩余寿命和基于性能的沥青混合料设计方法具有重要意义。本发明还涉及一种通过上述沥青混合料疲劳性能测试装置实施的沥青混合料疲劳性能测试方法。

技术研发人员：倪富健,祝争艳,丁济同,丁子豪,侯韧,周岚,赵子力,黄舒文
受保护的技术使用者：江苏高速公路工程养护技术有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16