一种复合道面结构反射裂缝试验装置的制作方法

本实用新型涉及道路工程领域，特别是涉及一种复合道面结构反射裂缝试验装置。

背景技术：

机场复合道面主要是在既有或新建水泥混凝土道面上铺筑沥青层形成的复合结构。既有水泥道面上铺筑高性能沥青层可有效改善其结构性能和表面功能，并可在不停航条件下施工，已成为机场跑道加铺改造的主流形式。随着航空交通量急剧上升，既有的水泥道面逐渐无法满足要求。目前，我国已有38条跑道开展了沥青加铺，其余1/3的跑道将在未来十年内实施加铺改造。我国对复合道面的技术需求巨大而迫切。

反射裂缝是复合道面结构的主要破坏形式之一。下层水泥混凝土板的热胀冷缩以及行车荷载引起的拉剪作用，使得接缝或裂缝处沥青加铺层出现应力集中；当集中应力超过材料抗力时，反射裂缝开始出现，并逐渐贯穿结构层，此即反射裂缝。反射裂缝的破坏模式包括张开型破坏、剪切型破坏以及撕裂型破坏。传统的分析研究中，一般假定某一种破坏为主导损坏形式，基于此展开反射裂缝研究。由于缺乏考虑其它破坏模式的影响，其分析结果存在缺陷。为了适应未来复合道面建设的需求，迫切需要对反射裂缝问题进行综合性研究，其核心是明确温度荷载和行车荷载共同作用下沥青加铺层反射裂缝的扩展规律，其主要解决手段是通过室内试验方法研究沥青层承受张拉作用和剪切作用时的抵抗反射裂缝能力。

对于反射裂缝问题，目前仍无有效的解决方法和可靠的预估模型，更缺乏统一的试验方法。不同研究者使用的仪器和试验方法各不相同，研究成果难以得到广泛的认可。部分现有的仪器设备仅能单独研究沥青层的张开型破坏或剪切型破坏，并不符合复合道面实际使用过程中所受的外力作用。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种科学的用于研究机场复合道面沥青层反射裂缝的试验装置，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型一方面提供一种复合道面结构反射裂缝试验装置，包括底座，所述底座上设有竖直压力施加装置、第一试件承台和第二试件承台，所述底座上还设有可以驱动第一试件承台相对于第二试件承台作水平运动的水平压力施加装置。

在本实用新型一些实施方式中，所述底座上还设有用于容纳试件的恒温箱，所述第一试件承台和第二试件承台位于恒温箱内。

在本实用新型一些实施方式中，所述竖直压力施加装置的施压端和/或水平压力施加装置的施压端位于恒温箱内。

在本实用新型一些实施方式中，所述竖直压力施加装置包括支架和位于支架上的第一压力加载装置，所述第一压力加载装置的位置与第一试件承台和/或第二试件承台的位置相对应。

在本实用新型一些实施方式中，所述支架包括两个以上立柱，所述立柱位于底座上，所述立柱之间设有横梁，所述第一压力加载装置位于横梁上。

在本实用新型一些实施方式中，所述水平压力施加装置位于底座的一侧。

在本实用新型一些实施方式中，所述水平压力施加装置包括反力梁和位于反力梁上的第二压力加载装置，所述第二压力加载装置的施压端与第一试件承台相连。

在本实用新型一些实施方式中，所述底座上还设有导轨，所述第一试件承台位于导轨上。

在本实用新型一些实施方式中，所述底座的上表面为水平面。

在本实用新型一些实施方式中，所述底座内还设有向竖直压力施加装置和水平压力施加装置提供动力的动力输出装置。

在本实用新型一些实施方式中，所述第二试件承台位于导轨上。

本实用新型另一方面提供一种沥青混合料材料抗反射裂缝能力的测量方法，使用所述复合道面结构反射裂缝试验装置，包括如下步骤：将试件放置于第一试件承台和第二试件承台上，通过竖直压力施加装置向试件施加竖直方向作用力，通过水平压力施加装置驱动第一试件承台向试件施加水平作用力，从而确定试件的抗反射裂缝的性能。

附图说明

图1显示为本实用新型所提供的装置的结构示意图。

图2显示为本实用新型所提供的装置的结构示意图。

元件标号说明

1 底座

2 竖直压力施加装置

21 支架

211 立柱

212 横梁

22 第一压力加载装置

221 竖直液压加载装置

222 竖直活塞连杆

223 夹具

3 第一试件承台

4 第二试件承台

5 水平压力施加装置

51 反力梁

52 第二压力加载装置

521 水平液压加载装置

522 水平活塞连杆

6 恒温箱

7 导轨

8 动力输出装置

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

请参阅图1至图2。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1-2所示，本实用新型提供一种复合道面结构反射裂缝试验装置，包括底座1，所述底座1的上表面可以为水平面，所述底座1上设有竖直压力施加装置2、第一试件承台3和第二试件承台4，所述第一试件承台3和第二试件承台4与底座1之间可以为可拆卸连接，可以根据需要调整第一试件承台3和第二试件承台4在底座1上的位置，所述第二试件承台4在测试时可以固定于底座1上，所述底座1上还设有可以驱动第一试件承台3相对于第二试件承台4作水平运动的水平压力施加装置5。待测试的试件通常可以放置于第一试件承台3和第二试件承台4上，通过竖直压力施加装置2可以自待测试的试件的上方自上而下向试件施加作用力，第二试件承台4固定于底座1上，水平压力施加装置5可以驱动第一试件承台3作水平运动，从而可以在通过第一试件承台3向待测试的试件的底部施加水平方向的作用力。所述第一试件承台3和第二试件承台4表面还可以设有缓冲层，以提供一定的竖向变形能力，在本实用新型一实施方式中，所述缓冲层可以是橡胶层，所述缓冲层的厚度可以为20mm。所述第一试件承台3和第二试件承台4上还可以设有固定装置，以固定待测试的试件，所述固定装置可以是例如夹具等。所述待测试的试件可以是所述复合道面结构，例如可以水泥混凝土、沥青混凝土或它们组成的复合试件，在本实用新型一实施方式中，所述试件的长宽高可以是400*250*100mm。

本实用新型所提供的复合道面结构反射裂缝试验装置中，所述底座1上还可以设有用于容纳试件的恒温箱6，所述第一试件承台3和/或第二试件承台4通常位于恒温箱6内，且待测试的试件通常也位于恒温箱6内，且放置于第一试件承台3和第二试件承台4上。恒温箱6内的温度通常保持稳定，所述恒温箱6的温度通常可以根据需要进行调节，以使得待测试的试件可以在特定的温度条件下和/或在稳定的温度条件下进行测试。所述竖直压力施加装置2的至少一部分位于恒温箱6内，例如，所述竖直压力施加装置2可以全部位于恒温箱6内，再例如，所述竖直压力施加装置2的施压端可以位于恒温箱6内，剩余部分可以位于恒温箱6外。所述水平压力施加装置5的至少一部分位于恒温箱6内，例如，所述水平压力施加装置5可以全部位于恒温箱6内，再例如，所述水平压力施加装置5的施压端可以位于恒温箱6内，水平压力施加装置5的施压端还可以与第一试件承台3相连，剩余部分可以位于恒温箱6外。在本实用新型一具体实施方式中，所述恒温箱6上还可以设有可打开和闭合的窗口。在本实用新型另一具体实施方式中，所述恒温箱6内的温度范围可以是-30-80℃连续可调。

本实用新型所提供的复合道面结构反射裂缝试验装置中，所述竖直压力施加装置2可以包括支架21和位于支架上的第一压力加载装置22，所述第一压力加载装置22的位置可以与第一试件承台3和/或第二试件承台4的位置相对应。所述第一压力加载装置22可以包括竖直液压加载装置221、竖直活塞连杆222和夹具223，竖直液压加载装置221(例如液压机等)可以给竖直活塞连杆222提供动力，从而使第一压力加载装置22可以通过夹具223自待测试的试件的上方自上而下向试件施加作用力。所述支架21可以包括两个以上立柱211，所述立柱可以位于底座1上，所述立柱之间可以设有横梁212，所述第一压力加载装置22可以位于横梁上。在本实用新型一具体实施方式中，竖直压力施加装置2可以提供不超过30kN的竖向荷载，力测量精度可以为示值的0.1％，位移测量精度可以为0.001mm。

本实用新型所提供的复合道面结构反射裂缝试验装置中，所述水平压力施加装置5可以位于底座1的一侧，这样通常可以将待测试的试件放置于底座1的中间。所述水平压力施加装置5可以包括反力梁51和位于反力梁51上的第二压力加载装置52，所述反力梁51可以作为第二压力加载装置52的支架，所述第二压力加载装置52的施压端与第一试件承台3相连，从而可以驱动第一试件承台3作水平运动。所述第一压力加载装置52可以包括水平液压加载装置521(例如液压机等)和水平活塞连杆522，水平液压加载装置521可以给水平活塞连杆522提供动力，从而可以驱动第一试件承台3作水平运动。在本实用新型一具体实施方式中，水平压力施加装置5可以提供不超过10kN的水平荷载，力测量精度可以为示值的0.1％，位移测量精度可以为0.001mm。

本实用新型所提供的复合道面结构反射裂缝试验装置中，所述底座1上还可以设有导轨7，所述第一试件承台3和/或第二试件承台4可以位于导轨7上，第一试件承台3可以沿导轨作水平运动，从而可以向待测试的试件的底部施加水平方向的作用力，第二试件承台4可以固定于导轨7上。

本实用新型所提供的复合道面结构反射裂缝试验装置中，所述底座1内还可以设有向竖直压力施加装置2和水平压力施加装置5提供动力的动力输出装置8，所述动力输出装置8可以是例如液压主机等。

本实用新型所提供的复合道面结构反射裂缝试验装置中，除上述特别说明的材质外，装置的其他部分通常可以使用硬性材料，例如钢材，更具体可以是高强度钢材，通过结构的高刚度弱化结构变形对试验结果的影响。

本实用新型还提供一种沥青混合料材料抗反射裂缝能力的测量方法，使用所述复合道面结构反射裂缝试验装置，包括如下步骤：将试件放置于第一试件承台和第二试件承台上，通过竖直压力施加装置向试件施加竖直方向作用力，通过水平压力施加装置驱动第一试件承台向试件施加水平作用力，从而确定试件的抗反射裂缝的性能。竖直压力施加装置和水平压力施加装置可以同时加载，也可以单独加载，压力施加装置可以通过力和/或位移的方式进行控制，并可以进行切换。在测量时，可以通过监控系统(如电脑主机)对实验数据进行记录，例如可以对实验过程中所施加的力和/或位移进行记录。施加的力和/或位移的方式可以是多样的，例如可以是正弦波、三角波、方波、锯齿波、半正弦波、半三角波、随机波以及外部输入波形等。

所述控制电脑含控制软件一套，所述控制软件功能包括：液压主机的启动与关闭、竖向液压及水平向液压的位置调整、加载模式编辑(包括内设模式及用户自定义模式)、加载的开始、暂停和结束、实时显示试验状态，包括力、位移、温度、加载时间、力-位移曲线、加载曲线等、原始试验数据存储。

本实用新型的有益效果是，良好地解决了复合道面沥青层反射裂缝的试验问题，通过对室内试件进行试验，掌握不同沥青混合料材料抗反射裂缝的能力，或对比不同防治反射裂缝措施的使用效果，或预估已有复合道面反射裂缝扩展情况，为复合道面的设计和评价提供科学的试验手段。

实施例1

采用本实用新型提供的上述试验装置测试复合道面沥青加铺层反射裂缝扩展规律的过程如下：

一、实验室制备试验试件。试件为水泥混凝土和沥青混合料组成的双层复合试件，长400mm，宽250mm，高100mm，每层50mm。水泥混凝土中部垂直于长度方向锯一道5mm宽，高45mm的缝。将试件放入环境箱内恒温养生4小时，温度为15±0.5℃。

二、启动本实用新型的仪器装置，设置加载方式；设置试验温度为15℃。

三、恒温箱达到15℃后，打开箱门，将第一试件承台和第二试件承台移出恒温箱，把试件放置于两承台上，用承台两侧的夹具固定试件，将承台及试件移回恒温箱。

四、连接第一试件承台与水平活塞连杆，通过水平压力施加装置将承台移至预定位置，将竖直压力施加装置的夹具下降至试件表面上方3～5cm位置处，固定第二试件承台于导轨上，关闭箱门。

五、启动加载程序，开始对试件施加水平荷载和竖直荷载，直至试件破坏，试验过程中实时记录加载的荷载和位移。

六、结束加载，竖直活塞连杆和水平活塞连杆回到原位。解除第一试件承台与水平活塞连杆的连接；打开箱门，将第一试件承台和第二试件承台移出恒温箱；打开承台两侧的试件夹具，取下试件。

七、根据记录的加载次数、位移等，绘制荷载加载次数-位移曲线，据此分析沥青混合料抵抗反射裂缝的性能。

本实用新型所提供的复合道面结构反射裂缝试验装置可以被推广至道路工程领域的沥青道面反射裂缝研究应用，所述装置能够良好地解决了复合道面沥青层反射裂缝的试验问题，通过对室内试件进行试验，掌握不同沥青混合料材料抗反射裂缝的能力，或对比不同防治反射裂缝措施的使用效果，或预估已有复合道面反射裂缝扩展情况，为复合道面的设计和评价提供科学的试验手段。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。