專利名稱：路面抗反射裂縫能力的測試方法及其測試設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及路面測試，尤其涉及一種路面抗反射裂縫能力的測試方法及其測試設(shè)備。
背景技術(shù)：
反射裂縫是指基層先于面層開裂，而后在荷載的反復(fù)作用下使得裂縫反射到面層。半剛性基層柔性路面為我國現(xiàn)有的主要道路路面結(jié)構(gòu)，半剛性基層由于自身原因不可避免開裂，在荷載反復(fù)作用下進(jìn)而導(dǎo)致面層反射裂縫的出現(xiàn)。面層經(jīng)過輕微開裂，嚴(yán)重開裂，裂縫貫穿，最后完全斷裂。繼而基層在高壓的動水壓力情況下沖刷，導(dǎo)致淤泥的出現(xiàn)，從而造成道路的結(jié)構(gòu)性破壞。
自水泥混凝土路面加鋪浙青面層的設(shè)計(jì)方法應(yīng)用到工程當(dāng)中，在工程完成后2年的時(shí)間里回饋中發(fā)現(xiàn)裂縫的出現(xiàn)與原水泥板橫縫位置吻合，規(guī)律性明顯，分析其原因?yàn)樗喟鍌髁U傳荷功能失效，導(dǎo)致板的翹曲運(yùn)動增大，加速了裂縫的出現(xiàn)。
現(xiàn)有公路工程界對于路面裂縫的研究主要有數(shù)值模擬理論分析，以及為數(shù)不多的實(shí)驗(yàn)研究。數(shù)值理論模擬分析考慮的因素不多，存在的誤差無法得到試驗(yàn)驗(yàn)證?，F(xiàn)有試驗(yàn)研究并未能真正模擬車載的反復(fù)加載條件下導(dǎo)致試件開裂。由此可見，開發(fā)模擬車載反復(fù)加載條件下的路面抗反射裂縫能力的測試方法及其測試設(shè)備，以準(zhǔn)確評價(jià)計(jì)算路面性能，十分重要。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種路面抗反射裂縫能力的測試方法及其測試設(shè)備，可以準(zhǔn)確評價(jià)路面的抗反射裂縫的能力。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
提供一種路面抗反射裂縫能力的模擬測試設(shè)備，包括恒溫箱，該恒溫箱內(nèi)設(shè)有:
翹曲平臺，其置于升降臺上；該翹曲平臺包括固定板和翹曲板，固定板和翹曲板之間設(shè)有縫隙；固定板和翹曲板上鋪設(shè)有車轍試件；
滾輪裝置，設(shè)置在該翹曲平臺上方，該滾輪裝置包括滾輪、傳感器、動力驅(qū)動裝置、支架平臺、荷載平臺、滑軌和繞線器；
所述動力驅(qū)動裝置驅(qū)動所述支架平臺，所述荷載平臺裝載壓力裝置，并通過轉(zhuǎn)軸與所述支架平臺相連；所述支架平臺在所述動力驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿滑軌水平運(yùn)動；
所述傳感器包括位移傳感器和力敏傳感器，所述傳感器與所述恒溫箱外的計(jì)算機(jī)連接；所述位移傳感器固定安裝在支架平臺上，所述位移傳感器的探頭與所述荷載平臺接觸；所述力敏傳感器與所述荷載平臺及所述滾輪相連，所述滾輪在所述車轍試件上往返運(yùn)動；
所述繞線器固接在所述支架平臺上，并與所述荷載平臺相連，所述繞線器承載所述車轍試件斷裂時(shí)所述荷載平臺的壓力；
所述計(jì)算機(jī)與所述位移傳感器和所述力敏傳感器相連接。
本發(fā)明所述的模擬測試設(shè)備中，所述壓力裝置為氣缸壓力裝置或重力荷載裝置。
本發(fā)明所述的模擬測試設(shè)備中，所述滑軌為水平方向平行的雙滑軌。
本發(fā)明所述的模擬測試設(shè)備中，所述翹曲板豎直方向的位移為20mm時(shí)，所述繞線器的承載為最大。
本發(fā)明所述的模擬測試設(shè)備中，所述翹曲平臺長300mm，寬300mm ;所述固定板長300mm,寬112mm,厚30mm,所述翅曲板長300mm,寬180mm ;所述固定板和翅曲板之間的縫隙為 8mm η
本發(fā)明所述的模擬測試設(shè)備中，所述車轍試件長300mm,寬300mm,厚30_50mm ;滾輪寬 30-100mm，外徑 50_200mm。
本發(fā)明所述的模擬測試設(shè)備中，所述恒溫箱內(nèi)設(shè)有加熱裝置及風(fēng)機(jī)，所述恒溫箱內(nèi)的溫度為0-60°C。
本發(fā)明所述的模擬測試設(shè)備中，所述計(jì)算機(jī)接收所述傳感器的數(shù)據(jù)，記錄滾輪的位移曲線，并顯示位移的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)讀數(shù)，以及顯示所述恒溫箱內(nèi)的溫度和所述力敏傳感器所感知的應(yīng)力。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是:
提供一種路面抗反射裂縫能力的模擬測試方法，該模擬測試方法基于上述的模擬測試設(shè)備，包括以下步驟:
采用車轍成型機(jī)輪碾成型車轍試件；
將車轍試件與翹曲平臺粘合，置于滾輪下；
設(shè)定恒溫箱內(nèi)的測試溫度以及滾輪上的壓力；
使?jié)L輪在車轍試件上直線往返運(yùn)動，直至繞線器承擔(dān)全部荷載，計(jì)算機(jī)記錄時(shí)間-位移曲線；滾輪在固定板上的最大位移為h ;當(dāng)滾輪上承載的壓力小于0.1KN時(shí)，停止測試，記錄滾輪運(yùn)動時(shí)間h ;計(jì)算柔韌性指數(shù)，其中f⑴為(0，D上的連續(xù)函數(shù)。
本發(fā)明所述的模擬測試方法中，所設(shè)定的測試溫度為45±0.2°C，恒溫保持至少5小時(shí)，給滾輪施加的壓強(qiáng)為0.7-2.0Mpa，滾輪每分鐘的往返次數(shù)為30-45次。
本發(fā)明所述的模擬測試方法中，所述車轍試件為采用車轍成型機(jī)輪碾法成型的標(biāo)準(zhǔn)浙青混合料車轍試件。
本發(fā)明所述的模擬測試方法中，所述車轍試件通過環(huán)氧膠黏劑與翹曲平臺粘合。
本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是:本發(fā)明中的路面抗反射裂縫能力的模擬測試設(shè)備通過在翹曲平臺上放置固定板和翹曲板，并在固定板和翹曲板上鋪設(shè)車轍試件，通過滾輪裝置中被加載了壓力的滾輪在車轍試件上往返運(yùn)動，直到車轍試件斷裂，繞線器承擔(dān)全部荷載，通過公式計(jì)算車轍試件的柔韌性指數(shù)=柔韌性指數(shù)的值越大，則該材料的車轍試件的抗反射裂縫的能力越好。


下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，附圖中:
圖1是本發(fā)明實(shí)施例路面抗反射裂縫能力的模擬測試設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明實(shí)施例翹曲平臺尺寸示意圖3是本發(fā)明實(shí)施例翹曲平臺的膠水涂抹示意圖4是本發(fā)明實(shí)施例測試時(shí)一個(gè)運(yùn)動周期的時(shí)間位移曲線示意圖5是本發(fā)明實(shí)施例柔韌性指數(shù)近視值計(jì)算方法的原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例路面抗反射裂縫能力的模擬測試設(shè)備，包括恒溫箱25，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，恒溫箱25內(nèi)設(shè)有加熱裝置及風(fēng)機(jī)，恒溫箱25內(nèi)的溫度控制在0-60°C。恒溫箱25內(nèi)可設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器與滾輪18的運(yùn)行平面不在同一平面。
該恒溫箱25內(nèi)設(shè)有:
翹曲平臺22，其置于升降臺23上；該翹曲平臺22包括固定板20和翹曲板21，固定板20和翹曲板21之間設(shè)有縫隙，該縫隙與實(shí)際水泥混凝土板的橫縫寬度相當(dāng)；固定板20和翹曲板21上鋪設(shè)有車轍試件；
滾輪裝置，設(shè)置在該翹曲平臺22上方，該滾輪裝置包括滾輪18、傳感器、動力驅(qū)動裝置1、支架平臺3、荷載平臺16、滑軌4和繞線器13 ；
動力驅(qū)動裝置I驅(qū)動支架平臺3，荷載平臺16裝載壓力裝置，并通過轉(zhuǎn)軸15與支架平臺3相連；支架平臺3在動力驅(qū)動裝置I的驅(qū)動下沿滑軌4水平運(yùn)動；
傳感器包括位移傳感器10和力敏傳感器17，傳感器與恒溫箱外的計(jì)算機(jī)26連接；位移傳感器10固定安裝在支架平臺3上，位移傳感器10的探頭11與荷載平臺16接觸；力敏傳感器17與荷載平臺16及滾輪18相連，滾輪18在車轍試件上往返運(yùn)動；軌跡長度覆蓋翹曲平臺22的頭與尾。
繞線器13固接在支架平臺3上，并與荷載平臺16相連，繞線器13承載車轍試件斷裂時(shí)荷載平臺16的壓力；
計(jì)算機(jī)26與位移傳感器10和力敏傳感器17相連接，接收傳感器的感知數(shù)據(jù)，以對其進(jìn)行顯示或者處理。
本發(fā)明的實(shí)施例中，壓力裝置可為氣缸壓力裝置或重力荷載裝置，本發(fā)明較佳實(shí)施例中優(yōu)選氣缸壓力裝置，且為空壓機(jī)提供壓力。
升降臺23可嵌合翹曲平臺22，且有緊固螺桿緊固翹曲平臺22，升降臺23可通過手柄升降，由螺旋千斤頂調(diào)整翹曲平臺23升降，千斤頂坐落在一箱體上。升降臺23與恒溫箱25設(shè)置導(dǎo)向軌道，防止荷載產(chǎn)生偏離?？稍诼N曲平臺22上設(shè)置固定結(jié)構(gòu)，以保證升降臺23上下升降時(shí)，翹曲平臺22中的固定板20和翹曲板21不會發(fā)生移動。翹曲平臺22可從升降臺23上拆卸下來，可以保證反復(fù)測試效率；
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，滑軌4為水平方向平行的雙滑軌。直線型的滑軌型號優(yōu)選HIWIN線性滑軌HGH35C，在支架平臺3的四個(gè)邊角可通過螺栓固接安裝滑塊2。該滑軌4通過工字鋼5實(shí)現(xiàn)，工字鋼5可避免滑軌4變形。支架平臺3通過滑塊2在滑軌4上加載運(yùn)行。
本發(fā)明實(shí)施例中，翹曲板21豎直方向的位移為20mm時(shí)，繞線器13的承載為最大。
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中，如圖2所示，翹曲平臺22長300mm，寬300mm;固定板20長300mm，寬112mm，厚30mm，翹曲板21長300mm，寬180mm;翹曲板21從水平狀態(tài)向下可偏移23mm的豎直位移。固定板20和翅曲板21之間的縫隙為8mm。固定板20可選用空心鋼板，翹曲板21為翹曲鋼板，其形狀如圖2所示，翹曲板21的兩端上翹。翹曲板21為剛性板，剛性板翹曲運(yùn)動設(shè)計(jì)，以及曲柄連桿驅(qū)動加載反復(fù)運(yùn)行，可較好的模擬實(shí)際現(xiàn)場；
進(jìn)一步地，車轍試件長300mm，寬300mm，厚30_50mm，本發(fā)明較佳實(shí)施例中選取車轍試件厚度為30mm ;寬度300mm可設(shè)定為試件的標(biāo)準(zhǔn)寬度。滾輪18寬30-100mm，外徑50-200mm，本發(fā)明較佳實(shí)施例中選取滾輪18寬50mm，外徑200mm。要求加荷后滾輪18的軌跡覆蓋車轍試件的長度大于300mm的90%，即270mm以上，且對齊翹曲板21的右端。
本發(fā)明實(shí)施例中，計(jì)算機(jī)26接收傳感器的數(shù)據(jù)，記錄滾輪的位移曲線，并顯示位移的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)讀數(shù)，以及顯示恒溫箱25內(nèi)的溫度和力敏傳感器17所感知的應(yīng)力。通過計(jì)算機(jī)26處理，可以剔除溫度變形(即車轍試件在高溫下形成的車轍凹陷)引起的位移誤差，可提高測試精度。且在交變荷載的試驗(yàn)條件下引入位移檢測，更適合彈性材料。
該滾輪裝置還設(shè)有直線軸承6，其通過鋼板8與支架平臺3固定連接，可采用螺栓固接。直線軸承6的兩端安裝彈簧7，可使支架平臺3回彈至固定板20端部。
本發(fā)明實(shí)施例路面抗反射裂縫能力的模擬測試方法，該模擬測試方法基于上述模擬測試設(shè)備，包括以下步驟:
S1、采用車轍成型機(jī)輪碾成型車轍試件；
S2、將車轍試件與翹曲平臺22粘合，置于滾輪18下；車轍試件可通過環(huán)氧膠黏劑與翹曲平臺22粘合。
S3、設(shè)定恒溫箱25內(nèi)的測試溫度以及滾輪18上的壓力，也可設(shè)定滾輪18每分鐘的往返次數(shù)N ；
S4、使?jié)L輪18在車轍試件上直線往返運(yùn)動，直至繞線器13承擔(dān)全部荷載，計(jì)算機(jī)26記錄時(shí)間-位移曲線；計(jì)算機(jī)所記錄的時(shí)間-位移曲線如圖4所示,滾輪18從固定板20端部運(yùn)動至翹曲板21端部時(shí)，滾輪18的翹曲運(yùn)動移位有I，II，III種階段。在固定板20上為階段I，翹曲板21左部分為階段II，翹曲板21右部分為III。
滾輪18在固定板20上的最大位移為hQ ;當(dāng)滾輪18上承載的壓力小于0.1KN時(shí)，停止測試，記錄滾輪18的運(yùn)動時(shí)間h ;計(jì)算柔韌性指數(shù)r，{t)-hQdt，其中f (t)為(O，h)上的連續(xù)函數(shù)。具體計(jì)算柔韌性指數(shù)時(shí)，可采用如圖5所示的柔韌性指數(shù)近視值計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算，即計(jì)算橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)所圍成的面積。柔韌性指數(shù)越大的材料，抗反射裂縫的能力越好。
本發(fā)明較佳實(shí)施例中，所設(shè)定的測試溫度為45±0.2°C，恒溫保持至少5小時(shí)，給滾輪18施加的壓強(qiáng)為0.7-2.0Mpa，滾輪每分鐘的往返次數(shù)為30-45次。
車轍試件為采用車轍成型機(jī)輪碾法成型的標(biāo)準(zhǔn)浙青混合料車轍試件，如由標(biāo)準(zhǔn)SBS改性浙青混合料制成。采用車轍成型機(jī)輪碾成型，且試件不需要切割，可保證試件測試的統(tǒng)一性；
本發(fā)明中定義滾輪18的一個(gè)運(yùn)動周期為滾輪從固定板20端部運(yùn)動至翹曲板21端部后，又運(yùn)動至起點(diǎn)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種路面抗反射裂縫能力的模擬測試設(shè)備，其特征在于，包括恒溫箱，該恒溫箱內(nèi)設(shè)有: 翹曲平臺，其置于升降臺上；該翹曲平臺包括固定板和翹曲板，固定板和翹曲板之間設(shè)有縫隙；固定板和翹曲板上鋪設(shè)有車轍試件； 滾輪裝置，設(shè)置在該翹曲平臺上方，該滾輪裝置包括滾輪、傳感器、動力驅(qū)動裝置、支架平臺、荷載平臺、滑軌和繞線器； 所述動力驅(qū)動裝置驅(qū)動所述支架平臺，所述荷載平臺裝載壓力裝置，并通過轉(zhuǎn)軸與所述支架平臺相連；所述支架平臺在所述動力驅(qū)動裝置的驅(qū)動下沿滑軌水平運(yùn)動；所述傳感器包括位移傳感器和力敏傳感器，所述傳感器與所述恒溫箱外的計(jì)算機(jī)連接；所述位移傳感器固定安裝在支架平臺上，所述位移傳感器的探頭與所述荷載平臺接觸；所述力敏傳感器與所述荷載平臺及所述滾輪相連，所述滾輪在所述車轍試件上往返運(yùn)動；所述繞線器固接在所述支架平臺上，并與所述荷載平臺相連，所述繞線器承載所述車轍試件斷裂時(shí)所述荷載平臺的壓力； 所述計(jì)算機(jī)與所述位移傳感器和所述力敏傳感器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬測試設(shè)備，其特征在于，所述壓力裝置為氣缸壓力裝置或重力荷載裝置；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬測試設(shè)備，其特征在于，所述滑軌為水平方向平行的雙滑軌。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬測試設(shè)備，其特征在于，所述翹曲板豎直方向的位移為20mm時(shí)，所述繞線器的承載為最大。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬測試設(shè)備，其特征在于，所述翹曲平臺長300mm，寬300mm ;所述固定板長300mm,寬112mm,厚30mm,所述翅曲板長300mm,寬180mm ;所述固定板和翹曲板之間的縫隙為8mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬測試設(shè)備，其特征在于，所述車轍試件長300mm，寬300mm，厚 30-50mm ;所述滾輪寬 30_100mm，外徑 50_200mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬測試設(shè)備，其特征在于，所述恒溫箱內(nèi)設(shè)有加熱裝置及風(fēng)機(jī)，所述恒溫箱內(nèi)的 溫度為0-60°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模擬測試設(shè)備，其特征在于，所述計(jì)算機(jī)接收所述傳感器的數(shù)據(jù)，記錄滾輪的位移曲線，并顯示位移的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)讀數(shù)，以及顯示所述恒溫箱內(nèi)的溫度和所述力敏傳感器所感知的應(yīng)力。
9.一種路面抗反射裂縫能力的模擬測試方法，其特征在于，該模擬測試方法基于權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的模擬測試設(shè)備，包括以下步驟: 采用車轍成型機(jī)輪碾成型車轍試件； 將車轍試件與翹曲平臺粘合，置于滾輪下； 設(shè)定恒溫箱內(nèi)的測試溫度以及滾輪上的壓力；使?jié)L輪在車轍試件上直線往返運(yùn)動，直至繞線器承擔(dān)全部荷載，計(jì)算機(jī)記錄時(shí)間-位移曲線；滾輪在固定板上的最大位移為b ;當(dāng)滾輪上承載的壓力小于0.1KN時(shí)，停止測試，記錄滾輪運(yùn)動時(shí)間A汾算柔韌性指數(shù)^產(chǎn)匸/⑴-/^^其中f(t)為(Oa1)上的連續(xù)函數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的模擬測試方法，其特征在于，所述車轍試件為采用車轍成型機(jī)輪碾法成型 的標(biāo)準(zhǔn)浙青混合料車轍試件。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種路面抗反射裂縫能力的測試方法及其測試設(shè)備，其中測試設(shè)備包括恒溫箱，該恒溫箱內(nèi)設(shè)有翹曲平臺和滾輪裝置，滾輪裝置設(shè)置在該翹曲平臺上方，該滾輪裝置包括滾輪、傳感器、動力驅(qū)動裝置、支架平臺、荷載平臺、滑軌和繞線器；傳感器包括位移傳感器和力敏傳感器，傳感器與恒溫箱外的計(jì)算機(jī)連接；位移傳感器固定安裝在支架平臺上，位移傳感器的探頭與荷載平臺接觸；力敏傳感器與荷載平臺及滾輪相連，滾輪在車轍試件上往返運(yùn)動；繞線器承載車轍試件斷裂時(shí)荷載平臺的壓力。本發(fā)明可以準(zhǔn)確評價(jià)路面的抗反射裂縫的能力。
文檔編號G01N3/34GK103175747SQ20131007029
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月6日
發(fā)明者楊鷹, 吉永海, 萬路, 李謀玉, 余春林, 章波 申請人:湖北國創(chuàng)高新材料股份有限公司