一种设置中间层的沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置的制作方法

本实用新型涉及道路工程半刚性基层沥青路面反射裂缝研究领域，具体涉及一种设置中间层的沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置。

背景技术：

公路交通基础设施的发展建设是国民经济与社会发展的重要基础，近年来，我国公路交通事业发展迅速。据统计，在已建成的高速公路中，90％以上采用的是沥青路面，而在这些沥青路面中，半刚性基层是其主要结构形式。然而，由于半刚性材料具有干缩和温缩特性，在环境温度和湿度作用下容易产生收缩开裂，与此同时在车辆荷载的反复碾压下，裂缝顶端应力集中，半刚性基层自身的裂缝从下至上逐渐扩展，导致沥青面层层底产生开裂，裂缝再向上扩展直至沥青面层裂缝贯通，形成反射裂缝。据调查，反射裂缝已成为该结构的主要缺陷。

对于反射裂缝，目前道路学术界已基本达到共识，即认为在往复的车辆荷载和温度应力或二者的共同作用下，使裂缝或接缝处容易在沥青层层底产生剪应力或张拉应力集中，当这些剪应力或张拉应力超过沥青层的剪切或张拉强度时，就会引起沥青层底开裂并逐渐延伸至整个沥青面层。

国内外道路学者及科研机构也开发了许多半刚性基层沥青路面反射裂缝试验装置和方法。国外主要是通过模拟结构层的拉伸、弯曲和剪切疲劳开裂，分析结构层的疲劳开裂过程，研究其断裂特性，评价其抗裂效果，但目前没有统一的疲劳模拟试验方法，各个国家采用的试验方法都不同，且结构类型不同采用的相应模拟试验方法也不相同。国内一些学者或科研机构采用大型足尺疲劳试验对裂缝的产生过程进行模拟，但该试验耗材多、试验周期长、试验数据不稳定。因此，为了深入研究沥青混合料抑制反射裂缝的性能，开发出能够真实地反映结构层材料反射裂缝形成和扩展过程，简单可行、操作方便的沥青路面反射裂缝室内模拟试验装置具有非常重要的意义。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是现有技术中半刚性基层沥青路面反射裂缝试验的试验耗材多、试验周期长、试验数据不稳定，目的在于提供一种设置中间层的沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置，解决了半刚性基层沥青路面反射裂缝试验操作简便且数据可靠的问题。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种设置中间层的沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置，包括机箱、沥青路面模拟平台、轮载装置和温度调节装置，所述沥青路面模拟平台、所述轮载装置和所述温度调节装置由下到上依次设置于所述机箱内，所述沥青路面模拟平台包括底座、移动板、沉降板、连接所述移动板的水平动力装置和用于固定试件的试件卡，所述移动板和所述沉降板位于同一平面且均设置于所述底座顶面，所述移动板与所述底座之间设置有滑动轮，所述水平动力装置用于控制移动板左右移动、调节移动板的移动速率和记录移动板的移动次数；所述沉降板和所述底座之间设置有弹簧，所述移动板和所述沉降板之间有预留缝，所述试件卡的一部分设置于所述移动板的顶部，所述试件卡的另一部分设置于所述沉降板的顶部，所述试件卡中间固定的试件包括由下到上依次设置的第一试件和第二试件，所述第一试件为中间层测试试件，所述第二试件为细粒式沥青混凝土试件，所述轮载装置包括由上到下依次连接设置加载试块、试验轮伸缩装置、连接平台、滑动装置和试验轮，所述滑动装置上设置有滑动杆，所述连接平台连接有轮载动力装置，所述轮载动力装置用于控制所述轮载装置左右移动、调节所述轮载装置的移动速率和记录轮载碾压次数，驱动所述试验轮伸缩装置可使所述试验轮接触或远离所述第一试件，所述温度调节装置包括加热装置和温度传感器。

本实用新型的试验装置，不仅可以从水平方向模拟温度型(张开型)反射裂缝，还可以从竖直方向模拟荷载型(剪切型)反射裂缝。首先采用叠放在一起的中间层测试试件(第一试件)和细粒式沥青混凝土试件(第二试件)，通过试件卡将然后将试件固定在移动板和沉降板上，移动板和沉降板之间留有预留缝，设置加载试块，调节试验轮伸缩装置，让试验轮与测试试件接触，设置轮载动力装置和水平动力装置的移动速率，启动轮载动力装置和可移动版动力装置，开始试验。其中，细粒式沥青混凝土试件(第二试件)用于模拟沥青混凝土路面面层，中间层测试试件(第一试件)用于模拟设置在沥青混凝土路面面层和基层(移动板和沉降板)之间的中间层。记录中间层测试试件首次出现裂纹和裂缝贯穿时轮载及移动板的作用次数，观察裂缝的数量及延伸方向，用于评价中间层测试试件的抗反射裂缝性能，分析比较不同沥青路面中间层材料的抗裂效果，合理选择中间层材料的种类，对延缓沥青路面反射裂缝及延长路面使用寿命具有重要意义。

其中，滑动装置连接设置在滑动杆上，启动轮载动力装置时，整个竖向轮载装置就在滑动杆上左右移动，从而模拟车轮对路面的碾压作用。

其中，试验轮伸缩装置用于控制试验轮的上下伸缩，当试验开始时，将试验轮伸缩装置向下收缩，试验轮与试件接触，开始试验，当试验结束时，将试验轮伸缩装置向上伸出，试验轮从测试试件表面提起。

其中，移动板和沉降板之间设置的预留缝，用于模拟半刚性基层产生的裂缝；移动板下部设置的滑动轮，可在底座平台上相对于沉降板左右滑动，用于模拟温度的变化对开裂的半刚性基层的张拉作用；沉降板下部设置的弹簧，用于模拟路基的不均匀沉降。

其中，加热装置用于给机箱加热以满足不同环境温度的需要，温度感应器用于感应机箱内温度的大小。

进一步的，所述中间层测试试件、所述细粒式沥青混凝土试件、所述移动板和所述沉降板之间的接触面均涂有粘结剂。

进一步的，所述温度调节装置和所述轮载装置之间设置有隔离网。隔离网用于隔离加热装置，以防试验人员触碰到加热装置而被烫伤。

进一步的，所述预留缝为5～10mm。

进一步的，所述试验轮为橡胶试验轮。用于模拟碾压轮胎。

进一步的，所述水平动力装置用于控制移动板左右移动、调节移动速率和记录移动次数；所述轮载动力装置用于控制所述轮载装置左右移动、调节移动速率和记录轮载碾压次数。

进一步的，所述机箱底部设置有万向轮。便于整个试验装置的移动。

进一步的，所述机箱采用铝合金材料。

进一步的，所述底座、所述移动板和所述沉降板均采用不锈钢材料。不锈钢的底座为模拟试验提供稳固的试验平台。不锈钢的移动板和沉降板用于模拟沥青路面的半刚性基层。

进一步的，所述加载试块由不同重量的试块组成。加载试块可根据需要添加不同重量的试块以满足不同荷载大小的需要。

进一步的，所述第一试件和第二试件均由沥青混合料轮碾仪制成。

本实用新型与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本实用新型的试验装置不仅可以从水平方向模拟温度型(张开型)反射裂缝，还可以从竖直方向模拟荷载型(剪切型)反射裂缝，能够对半刚性基层沥青路面实际反射裂缝的发生和扩展进行真实贴近的模拟，分析比较不同沥青路面中间层材料的抗裂效果，合理选择中间层材料的种类，对延缓沥青路面反射裂缝及延长路面使用寿命具有重要意义。

本实用新型操作简便，可以模拟真实沥青路面反射裂缝扩展情况，试验数据真实可靠。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型平面示意图；

图2为轮载结构示意图；

图3为轮载结构侧视图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-机箱，2-底座，3-沉降板，4-试件卡，5-第一试件，6-第二试件，7-预留缝，8-粘结剂，9-移动板，10-水平动力装置，11-轮载动力装置，12-加载试块，13-试验轮伸缩装置，14-连接平台，15-滑动杆，16-滑动装置，17-试验轮，18-温度感应器，19-隔离网，20-加热装置，21-万向轮。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例1

本实施例1是一种设置中间层的设置中间层的沥青路面反射裂缝扩展模拟试验装置，如图1、图2和图3所示，具体包括外部的机箱1、沥青路面模拟平台、轮载装置以及温度调节装置。沥青路面模拟平台包括与机箱底部连接的底座2，底座上安装移动板9和沉降板3，移动板上装有水平动力装置10。轮载装置包括橡胶试验轮17、滑动装置16、滑动杆15、连接平台14、试验轮伸缩装置13、加载试块12等，其上连接有轮载动力装置11。本装置不仅可以从水平方向模拟温度型张开型反射裂缝，还可以从竖直方向模拟荷载型剪切型反射裂缝，能够对半刚性基层沥青路面实际反射裂缝的发生和扩展进行真实贴近的模拟。

机箱1由铝合金材料制成，机箱底部装有万向轮21，便于整个装置的移动。

底座2由不锈钢材料制成，为模拟试验提供稳固的试验平台。

移动板9和沉降板3用于模拟沥青路面的半刚性基层，均由不锈钢材料制成。移动板9和沉降板3之间设置5～10mm的预留缝7，用于模拟半刚性基层产生的裂缝；移动板9下部装有滑动轮，可在底座2平台上相对于沉降板3左右滑动，用于模拟温度的变化对开裂的半刚性基层的张拉作用；沉降板3下部装有弹簧，用于模拟路基的不均匀沉降。

移动板动力装置10用于控制移动板9的左右移动，并可以调节移动速率的大小和记录移动次数。

中间层测试试件(第一试件5)和细粒式沥青混凝土试件(第二试件6)均由沥青混合料轮碾仪制成，中间层试件与两块钢板移动板和沉降板之间及中间层试件与细粒式沥青混凝土试件之间均由粘结剂8粘结。

试件卡4用于固定测试试件。

滑动装置16连接在滑动杆15上，启动轮载动力装置时，整个竖向轮载装置就在滑动杆上左右移动，从而模拟车轮对路面的碾压作用。

试验轮伸缩装置13用于控制试验轮17的上下伸缩，当试验开始时，将试验轮伸缩装置13向下伸出，试验轮17与试件5接触，开始试验，当试验结束时，将试验轮伸缩装置13向上收缩，试验轮17从测试试件5表面提起。

加载试块12可根据需要添加不同重量的试块以满足不同荷载大小的需要。

轮载动力装置11用于控制整个轮载装置的左右移动，并能根据需要调节移动速率和记录轮载碾压次数。

加热装置20用于给机箱加热以满足不同环境温度的需要。

温度感应器18用于感应机箱内温度的大小。

隔离网19用于隔离加热装置20，以防试验人员触碰到加热装置而被烫伤。

本实施例具体使用方法：首先采用沥青混合料轮碾仪成型中间层测试试件(第一试件5)和细粒式沥青混凝土试件(第二试件6)，将两个试件用粘结剂8粘结在一起，然后将粘结好的两个试件粘结在移动板9和沉降板3上，移动板9和沉降板3之间留有5～10mm的预留缝7，用试件卡4将整个试件固定，设置加载试块12的大小，调节试验轮伸缩装置13，让试验轮17与测试试件5接触，设置轮载动力装置和移动板动力装置的移动速率，启动轮载动力装置和可移动版动力装置，开始试验。记录中间层测试试件(第一试件5)首次出现裂纹和裂缝贯穿时轮载及移动板的作用次数，观察裂缝的数量及延伸反向，用于评价中间层测试试件的抗反射裂缝性能，分析比较不同沥青路面中间层材料的抗裂效果，合理选择中间层材料的种类。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。