专利名称：层间抗剪应力状态测试方法
技术领域：
本发明是一种用于评价水泥混凝土桥面与浙青铺装层之间抗剪强度的方法，属于 公路路面性能测试的技术领域。
背景技术：
在我国桥梁建设过程中，水泥混凝土桥梁得到了大量的应用。目前，水泥混凝土桥 面上铺装材料广泛采用浙青混凝土，由此形成了混凝土桥梁的浙青混凝土铺装层。为了使 水泥混凝土与浙青混凝土所组成的多层体系具有良好的结构承载力和耐久性，桥面铺装层 之间处理技术和各项指标的检测技术已引起人们越来越多的关注，尤其是桥梁水泥板与浙 青铺装层之间抗剪强度合适的测试方法是一直以来困扰着广大桥梁和道路工作者的问题 之一。目前，常用的测试桥面层间粘结材料剪切力的仪器主要直剪类和扭转类试验仪两 类。直剪类试验仪在试验时先将浙青混合料试件固定在夹具上，如附图1，然后在另一个加 载试件上施加一个与粘结层平面平行的力，直到两试件之间出现相对滑动，从而可以测得 粘结层的抗剪强度。在试验过程中发现此类仪器用于室内外测试层间粘结材料的剪切力存 在明显不足，表现为此类仪器的加载方式在粘结层部位产生较大的弯矩，产生垂直于层间 界面的拉应力，使得层间破坏不全是由于剪切力造成的，给测试结果带来较大误差。而扭转 类试验仪，如附图2，采用固定试件一端，对另一端施加扭矩的方式实现剪切强度的测试。它 虽然克服了直剪类测试仪的上述缺陷，但是由此测试得到的抗剪强度只是层间没有摩擦力 条件下单纯的材料间粘结抗剪强度，而在实际路面条件下，车辆对路面的剪切过程往往伴 随着层间摩擦力的作用。因此，有必要研究适合符合水泥混凝土桥面铺装层受力特征的层 间剪切强度测试方法。
发明内容
技术问题本发明的目的是提供一种层间抗剪应力状态测试方法，可在一次实验中，同 时获得界面的粘结力C和摩擦角φ
；提供水泥混凝土桥面与浙青铺装层 之间抗剪强度的合理测试方法。技术方案现有的界面抗剪强度测试所获得的强度值，均是界面上的粘结力和内摩 阻力的合力，而无法将两者进行明确区分。为解决上述技术问题，本发明采用的层间抗剪应 力状态测试方法包括如下步骤
a.在与施加荷载垂直的方向上通过设置一个倾斜角度t力 30°的斜面
即刚性三角块，水平测力装置，位于刚性三角块的后面，加载试件、固定试件位于夹具 内，将垂直施加在加载试件上的荷载转化为水平施加的力，实现剪切界面上正压力的施加，
b.在上述斜面上通过设置滚珠，消除斜面上的摩擦力对测试结果的影响，
c.基于上述测试方法，通过计算获取界面的粘结力r和摩擦角W汁算公式如下 F1 = σ + F2 (tail a+tm ψ)式中=F1-施加垂直荷载，
F2-材料的水平应力，即读数中的水平荷载， G —斜面的倾斜角度，为5° 30°， c 一材料的粘结力，
一材料的内摩擦角。有益效果本发明是保证剪切试验能顺利进行的重要前提。与常规剪切试验相比， 发明在以下几方面具有明显的优势。(1)本发明充分考虑了铺装层与桥面板间的抗剪粘结强度与摩擦力共同抵抗车辆 剪切荷载的实际情形，避免了常规剪切试验结果为单纯材料层间抗剪强度的缺陷。(2)由于剪切试验仪结构精巧，可直接放置与保温箱内进行试验，因此本发明可进 行多个温度条件下剪切强度的测试。(3)本发明可以同时测试层间粘结的抗剪强度参数e和P,为深入理解剪切过程 提供理论基础。
图1为直剪类剪切试验仪测试原理示意图， 图2为转剪切试验加载方式示意图，
图3为本发明剪切试验仪测试原理示意图。以上的土中有加载试件1，剪切界面2，固定试件3，加载方向4，水平测力装置5， 扭转加载方向6，夹具与芯样粘结处7，刚性三角块8，滚珠9，夹具10。
具体实施例方式1.目的与适用范围
本方法适用于测定水泥混凝土材料与浙青混凝土材料之间的抗剪切强度。试验温度和 加载速率可根据有关规定和需要选用，如无特殊规定，加载速率为4mm/mirT4. 5mm/min。本方法适用于直径101. 6mm士 1mm，高20mm士 Imm的水泥混凝土圆柱体试件与直径 101. 6mm士 1mm，高60mm士 Imm的浙青混凝土圆柱体试件之间抗剪强度的测试。2.仪具与材料
(1)剪切测试仪，由下列部分组成
①传动系统，传动系统控制的荷载施加速度为4mm/min 4.5mm/min ；
②传感系统，包括两个测力传感器。测力传感器精度应小于0.1%；
③数据采集系统和显示设备。(2)卡尺。(3)标准温度计，分度为0. 1 °C。(4)保温箱。3.方法与步骤
(1)准备工作
①浙青混凝土试块的制备。按照《公路工程浙青及浙青混合料试验规程》(JTJ052— 2000)相关试验方法成型高度为60mm的马歇尔试件，双面击实各75次，试块数目不少于3
②浙青混凝土试块的制备。在马歇尔试模内成型高度为20mm的水泥混凝土圆柱 体试件，并养生3个月后备用，试块数目不少于3个。③用游标卡尺测试各试块的高度，如浙青混凝土试块高度不符合60mm士 Imm或水 泥混凝土试块高度不符合20mm士 1mm，此试件作废。将高度合格的试件两端擦拭干净，保持 干燥，在表面涂刷防水粘结层后，将浙青混凝土试块与水泥混凝土试块粘结在一起制成试 件，在常温空气中放置48h后备用。(2)试验步骤
①将试件固定于剪切测试仪的试验槽内；
②将保温箱内温度调节至要求的试验温度，把剪切测试仪和试件一起放置于保温箱内 至少Ih ；
③达到恒温时间后，设置合适的剪切速率。启动电机，根据采集剪切荷载变化趋势，采 集两个荷载传感器的应力，绘制应力与时间的曲线，获取材料的抗剪切度。a.在与施加荷载4垂直的方向上通过设置一个倾斜角度α为5° ^30°的斜面即 刚性三角块8，水平测力装置5，位于刚性三角块8的后面，加载试件1、固定试件3位于夹 具10内，将垂直施加在加载试件1上的荷载转化为水平施加的力，实现剪切界面2上正压 力的施加，
b.在上述斜面上通过设置滚珠9，消除斜面上的摩擦力对测试结果的影响，
c.基于上述测试方法，通过计算获取界面的粘结力e和摩擦角力汁算公式如下 F1 - C+F2(tan α'+tan φ)
式中F1-施加垂直荷载，
F2-材料的水平应力，即读数中的水平荷载， —斜面的倾斜角度，为5° ^30°， c 一材料的粘结力，
一材料的内摩擦角。4.报告
同一试样平行试验三次，当三次测定值的离散系数在10%以内时，取其平均值作为试 验结果，否则，增加试样数量进行试验，直至满足要求。
权利要求
一种层间抗剪应力状态测试方法，其特征在于该测试方法包括如下步骤a. 在与施加荷载(4)垂直的方向上通过设置一个倾斜角度为5°~30°的斜面即刚性三角块(8)，水平测力装置(5)，位于刚性三角块(8)的后面，加载试件(1)、固定试件(3)位于夹具(10)内，将垂直施加在加载试件(1)上的荷载转化为水平施加的力，实现剪切界面(2)上正压力的施加，b.在上述斜面上通过设置滚珠(9)，消除斜面上的摩擦力对测试结果的影响，c.基于上述测试方法，通过计算获取界面的粘结力和摩擦角，计算公式如下式中 F1 施加垂直荷载， F2 材料的水平应力，即读数中的水平荷载， 斜面的倾斜角度，为5°~30°， 材料的粘结力， 材料的内摩擦角。301616dest_path_image001.jpg,494700dest_path_image002.jpg,633557dest_path_image003.jpg,279302dest_path_image004.jpg,529018dest_path_image001.jpg,514291dest_path_image002.jpg,387832dest_path_image005.jpg
全文摘要
层间抗剪应力状态测试方法是一种用于评价水泥混凝土桥面与沥青铺装层之间抗剪强度的方法，可在一次实验中，同时获得界面的粘结力C和摩擦角；提供水泥混凝土桥面与沥青铺装层之间抗剪强度的合理测试方法，该测试方法包括如下步骤a.在与施加荷载(4)垂直的方向上通过设置一个倾斜角度为5°~30°的斜面即刚性三角块(8)，水平测力装置(5)，位于刚性三角块(8)的后面，加载试件(1)、固定试件(3)位于夹具(10)内，将垂直施加在加载试件(1)上的荷载转化为水平施加的力，实现剪切界面(2)上正压力的施加，b.在上述斜面上通过设置滚珠(9)，消除斜面上的摩擦力对测试结果的影响，c.基于上述测试方法，通过计算获取界面的粘结力和摩擦角，计算公式如下。
文档编号G01N3/24GK101995357SQ20101052848
公开日2011年3月30日 申请日期2010年11月2日 优先权日2010年11月2日
发明者侯中新, 赵永利 申请人:东南大学