一种万能试验机用桥面防水粘结层材料抗剪强度试验装置的制作方法

本实用新型涉及桥面铺装材料的试验设备或仪器技术领域，具体为一种万能试验机用桥面防水粘结层材料抗剪强度试验装置。

背景技术：

二十一世纪以来，随着我国经济的迅速发展，以公路建设为基础的交通运输业日新月异。伴随着高等级公路的大量兴建，越来越多的桥梁被建成并投入使用。桥梁是交通网络的重要枢纽，承担着繁重的交通任务，任何部位的破坏都会阻碍交通的畅通性。

桥面防水粘结层位于桥面板与桥面铺装层之间，其对于桥面铺装的使用性能与耐久性起着决定性的作用。水是造成桥面铺装破坏的最直接和最重要的原因之一，如果没有优良的防水粘结层，雨水就会从沥青铺装层空隙、桥面板裂缝浸入水泥混凝土中间，降低水泥混凝土桥面的强度，缩短桥梁结构的使用寿命。

如果设置的桥面防水粘结层与桥面铺装层及桥面板层间抗剪切能力较弱，粘结力不足，则桥面铺装层的整体性被损坏，在行车方向上易产生相对位移发生剪切破坏，产生推移、拥包等损害，随着通车后车轮的剧烈冲击和荷载的作用还易使桥面铺装层出现松散、剥落等损害。尤其，随着交通量和重型车辆的增加，汽车重载超载情况下破坏会更为严重。甚至，在桥面铺装施工时，料车、压路机等就有可能将防水粘结层粘带走，如此一来，防水粘结层起不到应有的效果，水从面层渗入使得其抗水平剪切能力更弱，粘结性能更差，形成一种恶性循环状态。

目前，各地区均没有完善的桥面各防水粘结层抗剪强度的检测规范和相关标准；对防水粘结层材料的选择主要依靠工程师的经验和厂家的推荐做出判断，缺乏科学性和系统性，尚未形成一整套系统的桥面防水粘结材料的选用和评价桥面防水粘结材料的抗剪强度试验手段，导致桥面防水材料市场混乱，质量参差不齐，大量伪劣产品进入桥面防水材料市场，埋下工程隐患。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种万能试验机用桥面防水粘结层材料抗剪强度试验装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种万能试验机用桥面防水粘结层材料抗剪强度试验装置，包括温度控制装置和夹具装置，所述温度控制装置包括加热电阻、电源、保温材料、温度传感器和温度显示设备，所述夹具装置包括上支板、下支板、上夹具、下夹具、桥面板、沥青铺装层和防水粘结层；

所述上支板和下支板的两端均通过保温材料连接，所述保温材料的内侧均开设有条形槽，且条形槽的两端均设有加热电阻，所述上支板的下方和下支板的上方分别设有上夹具和下夹具，且上夹具和下夹具之间设有桥面板，所述桥面板靠近上夹具的一侧通过防水粘结层与沥青铺装层连接，且沥青铺装层的一侧设有温度传感器，所述温度传感器电性连接温度显示设备。

优选的，所述夹具装置可以直接置于压力机或万能试验机上下压头上，将压力机或万能试验机的正压力转化为剪切力。

优选的，所述上夹具和下夹具的夹角的倾角为20°～65°。

优选的，所述夹具装置的压力机或万能试验机的荷载加载速度为40～50mm/min，且试验温度的范围为-20℃～50℃。

优选的，所述夹具装置和温度控制装置测得的防水粘结材料的抗剪强度计算公式如下：

式中：

τ——防水粘结层材料的抗剪强度，10⁴Pa；

P——压力机或万能试验机作用荷载，N；

G——上支板、上夹具及附着保温泡材料和加热电阻的总重力，N；

α——试件受力面与荷载作用方向的夹角，rad；

S——试件受剪切面积，cm²。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该万能试验机用桥面防水粘结层材料抗剪强度试验装置，可以直接置于压力机或万能试验机上下压头上，将压力机或万能试验机的正压力转化为剪切力，简洁、方便的测试不同温度、不同剪切温度下的桥面防水粘结层材料的抗剪强度，无需专门的剪切试验设备，可提高试验效率，节省试验经费。本实用新型中的试验装置构造简单、操作方便、适用性及实用性强，便于试验人员掌握、使用。可在桥梁试验现场和桥梁铺装试验室中推广使用。

附图说明

图1为本实用新型的万能试验机的桥面防水粘结层材料抗剪强度夹具装置和部分温度控制装置元件示意图；

图2为本实用新型的万能试验机的桥面防水粘结层材料抗剪强度试验装置的整体示意图。

图中：1上支板、2保温材料、3上夹具、4位桥面铺装层、5桥面防水粘结层、6桥面板、7下夹具、8下夹板、9加热电阻、10温度传感器、11夹具装置、12温度显示设备、13电源、14温度控制装置。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供一种技术方案：一种万能试验机用桥面防水粘结层材料抗剪强度试验装置，包括温度控制装置14和夹具装置11，所述温度控制装置14包括加热电阻9、电源13、保温材料2、温度传感器10和温度显示设备12，所述夹具装置11包括上支板1、下支板8、上夹具3、下夹具7、桥面板6、沥青铺装层4和防水粘结层5；

所述上支板1和下支板8的两端均通过保温材料2连接，所述保温材料2的内侧均开设有条形槽，且条形槽的两端均设有加热电阻9，所述上支板1的下方和下支板8的上方分别设有上夹具3和下夹具7，且上夹具3和下夹具7之间设有桥面板6，所述桥面板6靠近上夹具3的一侧通过防水粘结层5与沥青铺装层4连接，且沥青铺装层4的一侧设有温度传感器10，所述温度传感器10电性连接温度显示设备12。

所述夹具装置11可以直接置于压力机或万能试验机上下压头上，将压力机或万能试验机的正压力转化为剪切力。

所述上夹具3和下夹具7的夹角的倾角为20°～65°。

所述夹具装置11的压力机或万能试验机的荷载加载速度为40～50mm/min，且试验温度的范围为-20℃～50℃。

所述夹具装置11和温度控制装置14测得的防水粘结材料的抗剪强度计算公式如下：

式中：

τ——防水粘结层材料的抗剪强度，10⁴Pa；

P——压力机或万能试验机作用荷载，N；

G——上支板、上夹具及附着保温泡材料和加热电阻的总重力，N；

α——试件受力面与荷载作用方向的夹角，rad；

S——试件受剪切面积，cm²。

本装置可以直接置于压力机或万能试验机上下压头上，将压力机或万能试验机的正压力转化为剪切力，简洁、方便的测试不同温度、不同剪切温度下的桥面防水粘结层材料的抗剪强度，无需专门的剪切试验设备，可提高试验效率，节省试验经费。本实用新型中的试验装置构造简单、操作方便、适用性及实用性强，便于试验人员掌握、使用。可在桥梁试验现场和桥梁铺装试验室中推广使用。

下面以公路水泥混凝土桥梁常用的SBS改性乳化沥青作为桥面防水粘结层为例，对该装置的使用步骤做进一步描述。

具体实施步骤如下：

(1)成型长、宽、高为30cm×30cm×5cm的C40水泥混凝土板，等其初凝后在其上表面模拟桥面板表面实际纹理构造进行拉毛处理(值得注意的是，在混凝土表面进行拉毛处理时，要求拉毛程度均匀一致，不应该顺着行车方向拉毛，否则，其抗剪强度相对较低，车辆行驶易造成桥面剪切破坏。待水泥混凝土板养护结束后，再除去混凝土试件表面浮浆，用打磨机对其打磨，洗净表面浮尘，再晒干，用以模拟水泥混凝土桥面板；

(2)按施工要求程序刷涂SBS改性乳化沥青防水粘结层材料；

(3)在车辙成型板上利用车辙轮碾机成型5mm厚的AC-13沥青混凝土铺装层(注意用轮碾仪在防水粘结层上成型沥青混凝土时，轮碾仪的碾压方向必须垂直于拉毛的坑槽)；

(4)放置48h后脱模再用切割机切割成为10cm×10cm×5cm的试块用于剪切试验，每组三个进行平行试验。

(5)考虑到桥面一般存在一定纵坡，而且山区桥面纵坡较大，因此，剪切角可能在25°～65°之间变化。为了反映不同剪切角度对粘结层抗剪能力影响，制作倾角分别为25°、30°、35°、40°、50°、55°、60°和65°的夹具。

(6)选择-20℃、-10℃、0℃、10℃、20℃、30℃、40℃、50℃条件下，进行剪切试验，以模拟桥面防水粘结层在整个温度范围内的受力情况。

(7)将整体试件置于本实用新型装置内，打开温度控制装置14开关，使加热电阻9导电，同时温度传感器10接入到温度显示设备，直到温度显示设备显示温度为上述实验温度；所述温度控制装置14为E5EZ-Q3型号，所述加热电阻9为TR/02035型号，所述温度传感器10为602F-3500F型号。

(8)启动压力机或万能试验机，将万能压力机的荷载加载速度定为50mm/min，进行测试，直至试件发生剪切破坏，并记录数据。尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。