一种半刚性基层沥青路面反射裂缝的试验装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种半刚性基层沥青路面反射裂缝的试验装置，土基、底基层、半刚性基层、封层以及面层从下至上依次填筑钢槽中，第一钢板、第二钢板竖直预埋于半刚性基层中，钢管水平预埋在半刚性基层中，并从钢槽中穿过，传力杆穿过钢管一端与第二钢板焊接,另一端用螺母与中空液压千斤顶相连，中空液压千斤顶底部与钢槽用螺栓连接，位移传感器与传力杆自由端水平接触，裂缝计预埋在面层中。结构简单、使用方便，尤其是能通过控制中空液压千斤顶顶出速率来控制半刚性基层裂缝扩展速度，可以模拟不同半刚性基层裂缝扩展速度对沥青路面反射裂缝演化规律的影响，使得室内试验精度更高、更可靠、更有效。
【专利说明】一种半刚性基层沥青路面反射裂缝的试验装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于公路半刚性基层浙青路面反射裂缝试验的【技术领域】，更具体涉及一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置，它适用于一种模拟公路半刚性基层浙青路面反射裂缝产生、扩展与演化的试验。
【背景技术】
[0002]浙青混凝土路面半刚性基层是采用水泥、石灰、粉煤灰等无机结合力稳定土或粒料，经摊铺、碾压而成，主要用于路面基层，其刚度介于刚性材料(水泥混凝土)和柔性材料(浙青混合料)之间，因此通常称之为半刚性基层。由于半刚性基层具有较好的板体特征和较高的强度，能够有效提高浙青路面结构的承载力，有利于荷载扩散，降低路基土的垂直压应力，且工程造价低廉等优点，目前是我国高等级公路中最主要的基层类型。
[0003]但半刚性基层材料有着本身某些缺陷和不足，特别是半刚性材料难以克服的温缩和干缩特性，直接导致半刚性基层在铺筑后几年甚至几个月出现裂缝，并逐步向路面面层结构扩展延伸，最终进入面层，导致浙青面层产生反射裂缝。雨水从面层裂缝中下渗，进入面层与基层中间积聚，降低浙青路面和半刚性基层间的粘结状态，在动水压作用下又容易诱发唧泥现象，从而加速了浙青路面结构的损坏。
[0004]根据交通运输部发布了 2013年交通运输行业发展统计公报，截至到2013年年末全国公路总里程达435.62万公里，全国高速公路里程达10.44万公里。到“十二五”末，我国高速公路总里程将达到12万公里左右。
[0005]据不完全统计我国浙青路面中采用半刚性基层的比例超过80%，每年由于半刚性基层反射裂缝造成路面病害，缩短路面使用寿命，加大养护成本甚至大中修成本数以亿计。工程界和学术界都一致认为探讨反射裂缝的形成、反射裂缝的扩展及防治有着十分重要的意义。
[0006]但是半刚性基层裂缝产生是在荷载一温度一湿度耦合作用下产生，产生时机及产生位置很难预测，使得研究人员难以观测，因而必须发明一种全新试验装置来模拟半刚性基层裂缝产生诱发浙青路面发射裂缝产生与发展，实现对半刚性基层浙青混凝土路面反射裂缝及浙青混凝土抗裂性能的观测和研究。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是在于提供了一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置，结构简单、使用方便，尤其是能通过控制中空液压千斤顶顶出速率来控制半刚性基层裂缝扩展速度，可以模拟不同半刚性基层裂缝扩展速度对浙青路面反射裂缝演化规律的影响，使得室内试验精度更高、更可靠、更有效。
[0008]为了实现上述的目的，本发明采用以下技术措施:
一种模拟半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置，包括钢槽；钢槽中从下至上依次填筑的土基、底基层、半刚性基层、封层以及路面面层结构；预埋在半刚性基层中的钢板、钢管；传力杆；中空液压千斤顶；位移传感器、裂缝计。其特征在于:土基、底基层、半刚性基层、封层以及面层从下至上依次填筑钢槽中，第一钢板、第二钢板竖直预埋于半刚性基层中，钢管水平预埋在半刚性基层中，并从钢槽中穿过，传力杆穿过钢管一端与第二钢板焊接，另一端用螺母与中空液压千斤顶相连，中空液压千斤顶底部与钢槽用螺栓连接，位移传感器与传力杆自由端水平接触，裂缝计预埋在面层中。
[0009]所述的传力杆一端制作成螺纹，另一端与第二钢板焊接。
[0010]所述的第二钢板与钢管间预留间距λ应大于等于试验预期半刚性基层裂缝宽度。
[0011]面层、封层、半刚性基层、底基层、土基用以在试验室模拟公路路基~路面各结构层。
[0012]预埋在半刚性基层中的两块钢板，通过固定一块预埋钢板不动，改变另外一块预埋钢板的位置，从而使半刚性基层产生裂缝，并可以通过控制两块预埋钢板间距和产生间距的速度来模拟半刚性基层温宿和干缩裂缝以及裂缝产生的速度。
[0013]预埋在半刚性基层中的预埋钢管，为普通镀锌钢管，用于隔离传力杆与半刚性基层，减少传力杆与半刚性基层间的摩擦力。
[0014]中空液压千斤顶，以钢槽作为反力支撑，给传力杆施加牵引力，从而带动预埋钢板，使半刚性基层产生裂缝。
[0015]位移传感器测量传力杆横向位移，该位移即为半刚性基层裂缝的宽度。
[0016]裂缝计用于测量面层中裂缝的宽度。
[0017]综上所述，通过中空液压千斤顶、钢槽组成了牵引力一反力系统，通过传力杆将牵引力传递至钢板，从而使得半刚性基层中产生裂缝，裂缝反射至面层中。运用位移传感器和裂缝计分别测量半刚性基层中裂缝实时宽度和面层中的反射裂缝实时宽度，从而实现了在室内试验室模拟半刚性基层裂缝及其诱发浙青路面发射裂缝产生与演化过程的模型试验，实现对半刚性基层浙青混凝土路面反射裂缝及浙青混凝土抗裂性能的观测和研究。
[0018]本发明适用于半刚性基层开裂诱发浙青路面发射裂缝产生、发展与演化室内模型试验及现场试验，还适用于浙青路面抗裂性能的测试。
[0019]本发明的优点是:试验装置简单、操作容易，模拟试验机理明确，方法可靠，特别是使得在室内试验室能实现半刚性基层裂缝而诱发浙青路面发射裂缝产生与演化的模型试验。通过控制中空液压千斤顶顶出速率来控制半刚性基层裂缝扩展速度，从而实现了模拟不同半刚性基层裂缝扩展速度对浙青路面反射裂缝演化规律的试验研究。另外还可以将本试验装置推广应用于高速公路半刚性基层现场试验长期性能监测。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置的结构示意图；
图2为一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置的俯视图；
图3为一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置中的A— A剖面图；
图4为一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置中的B— B剖面图；
图5为一种第二钢板Sb与传力杆连接示意图；
图6为一种传力杆端部螺纹段P局部放大示意图； 图7为一种图2中Q局部放大不意图；
图8为一种中空液压千斤顶的照片。
[0021]图中部位及所对应的标记:面层1、封层2、半刚性基层3、底基层4、土基5、钢槽6、中空液压千斤顶7 (浙江开拓EXPRRH-6010)、第一钢板8a、第二钢板8b、传力杆9、钢管10、螺栓11、螺母12、位移传感器13 (米朗KTR-10mm)、裂缝计14 (北京基康BGK-4400)。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图对本发明作进一步详细描述:
根据图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8可知，一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置，它由面层1、封层2、半刚性基层3、底基层4、土基5、钢槽6、中空液压千斤顶7、第一钢板8a、第二钢板Sb、传力杆9、钢管10、螺栓11、螺母12、位移传感器13、裂缝计14组成。其特征在于:土基5、底基层4、半刚性基层3、封层2以及面层I从下至上依次填筑钢槽6中，第一钢板8a、第二钢板Sb竖直预埋于半刚性基层3中，钢管10水平预埋在半刚性基层3中，并从钢槽6中穿过，传力杆9穿过钢管10 —端与第二钢板(Sb)焊接另一端用螺母12与中空液压千斤顶7相连，中空液压千斤顶7底部与钢槽6用螺栓11连接，位移传感器13与传力杆9自由端水平接触，裂缝计14预埋在面层I中。
[0023]土基5、底基层4、半刚性基层3、封层2以及面层I从下至上按照《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)和《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)中压实度的要求依次填筑钢槽6中用以模拟公路路基~浙青路面各结构层。其连接关系是:土基5、底基层4、半刚性基层3、封层2以及面层I从下至上填筑在钢槽6中，压实度和平整度应满足中华人民共和国行业标准《公路路基设计规范》(JTG D30-2004)和《公路浙青路面施工技术规范》(JTG F40-2004)的要求。
[0024]所述的面层I的材料为浙青混凝土、封层2的材料为浙青碎石、半刚性基层3和底基层4材料一般为水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定土或粒料，面层1、封层2、半刚性基层3、底基层4材料和厚度一般根据模拟路段实际路面材料与厚度取值，土基5在一般取50cm厚，压实度大于96%，土基5顶部回弹模量应大于40MPa。
[0025]第一钢板8a预埋在半刚性基层3中，要求第一钢板8a在半刚性基层3中竖直且固定不动。第二钢板8b同样预埋在半刚性基层3中，要求第二钢板8b在半刚性基层3中竖直且在传力杆9的外力作用下可以向相反方向运动。这些连接的作用是:通过固定一块第一钢板8a不动，改变另外一块第二钢板Sb的位置，从而使半刚性基层3中产生裂缝，并可以通过控制两块第一钢板8a和第二钢板Sb的间距以及产生间距的速度来模拟半刚性基层3的温缩和干缩裂缝以及裂缝产生的速率。
[0026]第二钢板Sb与传力杆9之间通过焊接连接。这些连接的作用是:第二钢板Sb与传力杆9之间通过焊接为刚性整体，能够将传力杆9上的外力完全传递给钢板Sb，从而使半刚性基层3中产生裂缝。
[0027]钢管10为普通镀锌钢管，预埋在半刚性基层3中，并从钢槽6中穿过，传力杆9从钢管10中穿过。钢管10的直径应大于传力杆9的直径20mm。这些连接的作用是:钢管10用于隔离传力杆9与半刚性基层3，消除传力杆9与半刚性基层3间的摩擦力。
[0028]第二钢板Sb与钢管(10)间预留间距λ应大于等于试验预期半刚性基层裂缝宽度，以便保证试验加载至半刚性基层3最大裂缝宽度时，第二钢板Sb与钢管10间不会有刚性接触。
[0029]用螺栓11将中空液压千斤顶7与钢槽6连接，传力杆9穿过中空液压千斤顶7与螺母12采用螺纹连接。这些连接的作用是:这样连接可以使钢槽6作为反力支撑，通过中空液压千斤顶7施加牵引力，通过螺母12及传力杆9传递给钢板Sb，从而使半刚性基层3
中产生裂缝。
[0030]位移传感器13与传力杆9自由端点接触，方向水平放置。这些连接的作用是:通过位移传感器测量传力杆9的水平位移，该水平位移值等于第一钢板8a与第二钢板Sb之间的间距，也就是试验中半刚性基层3的裂缝宽度。
[0031]裂缝计14(北京基康BGK-4400)水平埋设在面层I中。埋设时一般应将裂缝计14中线与第一钢板8a中线重合。裂缝计14 (北京基康BGK-4400)灵敏度彡0.025%F*S，精度(±0.1%F*S，工作温度-20°C?80°C，量程 25mm。
[0032]综上所述，本发明通过钢槽6、中空液压千斤顶7组成了牵引力一反力系统，通过传力杆9将牵引力传递至钢板8a，从而使得半刚性基层3中产生裂缝，裂缝反射至面层I中。运用位移传感器13、裂缝计14分别测量半刚性基层3中实时裂缝宽度和面层I中反射裂缝实时宽度，从而实现了在室内试验室模拟半刚性基层裂缝及其诱发浙青路面发射裂缝产生与演化过程的模型试验，实现对半刚性基层浙青混凝土路面反射裂缝及浙青混凝土抗裂性能的观测和研究。
[0033]一种试验装置能模拟半刚性基层裂缝产生从而诱发浙青路面发射裂缝产生与发展的试验装置，它使得在室内试验室能实现半刚性基层裂缝而诱发浙青路面发射裂缝产生与演化的模型试验，本发明填补了国内半刚性基浙青路面反射裂缝模拟试验装置的空白，对研究半刚性基层浙青路面发射裂缝演化规律及防治发射裂缝有着重要意义。其结构简单、使用方便，尤其是能通过控制中空液压千斤顶顶出速率来控制半刚性基层裂缝扩展速度，可以模拟不同半刚性基层裂缝扩展速度对浙青路面反射裂缝演化规律的影响，使得室内试验精度更高、更可靠、更有效。
【权利要求】
1.一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置，该试验装置由面层(I)、封层(2)、半刚性基层(3)、底基层(4)、土基(5)、钢槽(6)、中空液压千斤顶(7)、第一钢板(8a)、第二钢板(Sb)、传力杆(9)、钢管(10)、螺栓(11)、螺母(12)、位移传感器(13)、裂缝计(14)组成，其特征在于:土基(5)、底基层(4)、半刚性基层(3)、封层(2)以及面层(I)从下至上依次填筑钢槽(6)中，第一钢板(8a)、第二钢板(Sb)竖直预埋于半刚性基层(3)中，钢管(10)水平预埋在半刚性基层(3)中，并从钢槽(6)中穿过，传力杆(9)穿过钢管(10)—端与第二钢板(8b)焊接，另一端用螺母(12)与中空液压千斤顶(7)相连，中空液压千斤顶(7)底部与钢槽(6)用螺栓(11)连接，位移传感器(13)与传力杆(9)自由端水平接触，裂缝计(14)预埋在面层(I)中。
2.根据权利要求1所述的一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置，其特征在于:所述的传力杆(9) 一端制作成螺纹，另一端与第二钢板(Sb)焊接。
3.根据权利要求1所述一种半刚性基层浙青路面反射裂缝的试验装置，其特征在于:第二钢板(8b)与钢管(10)间预留间距λ大于等于试验预期半刚性基层裂缝宽度。
【文档编号】G01N3/00GK104458398SQ201410690614
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月25日 优先权日:2014年11月25日
【发明者】付伟 申请人:中交第二公路勘察设计研究院有限公司