沥青路面各层动态检测方法及粘扣装置与流程

本发明涉及评价旧路沥青路面的测试
技术领域：
，具体涉及一种沥青路面各层动态检测方法及粘扣装置。
背景技术：
：截至2015年底，我国高等级公路建设里程已经超越美国，跃居世界第一。随着我国路网的日益完善，伴随着的问题也日益突出，高速公路通车年限的不断增长，交通量持续增加，连年的重复荷载加上气候、环境等因素的改变,使得沥青路面的实际工作受力状态以及材料性质等存在较大的差异，无法用现行的静态力学体系进行分析评价。通过调研已有动态性能测试方法发现，动态模量作为路面结构设计的重要参数研究较多，而对旧路沥青路面进行材料动态性能的研究，以及确定材料的动态参数研究较少，且没有相应测试方法可以利用。为了使我国沥青路面的现状分析参数更能反映路面结构的实际工作状况并与路面性能发展相吻合，有必要系统地对在役沥青路面材料动态性能进行研究。沥青路面因其特殊的层状体系结构，导致各层所受的环境、水文等因素造成的影响有所差别，加上受力状况、材料性能各异，所以分层评价旧路沥青路面的力学结构现状，为路面长期养护规划以及结构长期保存提供技术支撑显得尤为重要。目前，由于简单性能试验仪(SPT)产品的限制仅仅能够对15cm以上厚度的沥青路面进行检测，但是现有公路的沥青路面如果要分为三层结构的话，都不到15cm，这将造成沥青路南无法进行分层，对各层分别进行精准的检测。有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种沥青路面各层动态检测方法及粘扣结构，使其更具有产业上的利用价值。技术实现要素：为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能够准确、简便地实测旧路沥青路面各层的动态模量，填补了分层评价旧沥青路面动态参数的空白的沥青路面各层动态检测方法及粘扣装置。本发明沥青路面各层动态检测方法，采用简单性能试验仪(SPT)进行检测，检测方法包括：获取预定直径的试件，对所述试件进行分层截取得到上面层芯样、中面层芯样、下面层芯样；在所述的芯样上、下表面分别设置上垫块、下垫块，所述的上垫块、下垫块均为金属块；将所述的芯样置于预定测试温度的环境箱中，恒温4至5小时直至所述的芯样内部达到预定测试温度；在所述芯样的圆柱面上设置6个粘扣装置，粘扣装置在芯样的圆柱面上呈等间距设置的三排设置，每排包括两个轴对称设置的粘扣装置；在各排的两个粘扣装置之间各安装一个位移传感器；其中，所述粘扣装置由第一粘扣和第二粘扣组成，所述第一粘扣由一横块和一竖块相互连接组成，所述横块的一端面与所述芯样连接，另一端面与所述竖块连接，所述第二粘扣为一立方体的块状结构，所述第二粘扣连接在所述竖块上；将芯样置于加载板上进行加载测试，对芯样施加偏移正弦波或半正失波轴向压应力测试荷载，并量测试件可恢复的轴向应变，计算试件在线黏弹性范围内的单轴压缩动态模量；重复上述操作，对芯样进行不同预定温度的测试。进一步地，所述第一粘扣为L型结构或T型结构；同一排的两个第二粘扣之间的中心距离不小于70mm。进一步地，在5℃、20℃、35℃及50℃温度下采用0.1Hz、0.5Hz、1Hz、5Hz、10Hz、25Hz的加载频率，对各层芯样施加偏移正弦波或半正失波轴向压应力，量测试件可恢复的轴向应变，计算在役沥青路面各层在线黏弹性范围内的单轴压缩动态模量；采集最后5个波形的荷载及变形曲线，记录并计算测试施加荷载、试件轴向可恢复变形、动态模量及相位角。进一步地，所述金属垫块和所述芯样之间设有聚四氟乙烯纸；所述粘扣装置设置在芯样圆柱面上，至上表面的距离为芯样高度1/6与至下表面的距离为芯样高度1/6之间的位置上。进一步地，在加载测试之前，将上垫块与上加载板接触，调节位移传感器并清零，施加测试荷载，以5％的接触荷载对试件进行预压，持续10s；在加载测试前，先对芯样进行加载预处理，对试件施加偏移正弦波或半正失波轴向压应力测试荷载，频率为25Hz，200个循环。进一步地，上面层为厚度尺寸在3cm-15cm范围内的各种沥青材料，中面层为厚度尺寸在5cm-15cm范围内的各种沥青材料；下面层为厚度尺寸在6cm-15cm范围内的各种沥青材料。进一步地，所述上面层芯样为厚度尺寸4cm的沥青上面层；所述中面层芯样为厚度尺寸6cm的沥青中面层；所述下面层为厚度尺寸8cm的沥青下面层。本发明粘扣装置，其为上述的沥青路面沥青路面各层动态检测方法中使用的粘扣装置，所述粘扣装置由第一粘扣和第二粘扣组成，所述第一粘扣由一横块和一竖块相互连接组成，所述横块的一端面与所述芯样连接，另一端面与所述竖块连接，所述第二粘扣为一立方体的块状结构，所述第二粘扣连接在所述竖块上。进一步地，所述横块和所述竖块为一体结构，所述第二粘扣通过胶水粘贴在所述竖块上。进一步地，所述横块与芯样粘贴的端面为圆弧面结构。借由上述方案，本发明至少具有以下优点：1、设备改造成本较小，不需额外购买设备或者对测试机进行改造，只需对粘扣进行改造便可开展在役沥青路面分层动态模量的测试。2、能较好的模拟现有沥青路面所承受的实际受力状况，对研究旧路沥青路面的动态参数十分必要。3、突破了简单性能测试机(SPT)测动态模量的芯样尺寸限制，将原本要求15cm以上的芯样尺寸扩展到3cm-15cm。4、可以有效评价在役沥青路面各层材料性质、结构强度现状，为路面养护规划提供有价值的参数。上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。附图说明图1是本发明沥青路面各层动态检测方法及粘扣装置芯样被夹持的结构示意图；图2是本发明沥青路面各层动态检测方法及粘扣装置的三排粘扣装置连接在芯样上的俯视图；图3是本发明沥青路面各层动态检测方法及粘扣装置的L型粘扣装置的结构示意图；图4是图3的左视图；图5是图3的俯视图；图6是本发明沥青路面各层动态检测方法及粘扣装置的T型粘扣装置的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。本发明提供了一种沥青路面各层动态检测方法，通过SPT对在役沥青路面各种材料的上面层、中面层以及下面层进行动态模量测试，其中所述上面层为厚度尺寸在3cm-15cm范围内的各种沥青材料，特别针对典型沥青路面结构中的4cm改性沥青上面层；中面层为厚度尺寸在5cm-15cm范围内的各种沥青材料，特别针对典型沥青路面结构中的6cm改性沥青中面层；下面层为厚度尺寸在6cm-15cm范围内的各种沥青材料，特别针对典型沥青路面结构中的8cm普通沥青下面层。所述沥青材料为普通沥青、改性沥青、橡胶沥青等混合料(包括SMA、AC、Supave、AK、OGFC、ATB、PA等，以及各种再生面层、铣刨加铺面层等)。本发明沥青路面各层动态检测方法，采用简单性能试验仪(SPT)进行检测，包括：获取预定直径的试件，对所述试件进行分层截取得到上面层芯样、中面层芯样、下面层芯样；在所述的芯样1上、下表面分别设置上垫块、下垫块3，所述的上垫块、下垫块均为金属块；将所述的芯样置于预定测试温度的环境箱中，恒温4至5小时直至所述的芯样内部达到预定测试温度；在所述芯样的圆柱面上设置6个粘扣装置2，粘扣装置在芯样的圆柱面上呈等间距设置的三排设置，每排包括两个轴对称设置的粘扣装置；在各排的两个粘扣装置之间各安装一个位移传感器；其中，所述粘扣装置由第一粘扣和第二粘扣组成，所述第一粘扣由一横块21和一竖块22相互连接组成，所述横块的一端面与所述芯样连接，另一端面与所述竖块连接，所述第二粘扣23为一立方体的块状结构，所述第二粘扣连接在所述竖块上；将芯样置于加载板上进行加载测试，对芯样施加偏移正弦波或半正失波轴向压应力测试荷载，并量测试件可恢复的轴向应变，计算试件在线黏弹性范围内的单轴压缩动态模量；重复上述操作，对芯样进行不同预定温度的测试。实施例1本实施例沥青路面各层动态检测方法，包括以下步骤：(1)试件准备：在路上钻芯取150mm直径的试件，在室内钻取直径为100的芯样，然后用双面锯截取每一层混合料，并存放于5～27℃环境下，时间不宜超过两周；(2)贴粘扣：首先人工将6个L形定制好的粘扣(见附图3)贴在芯样周围，沿圆周等间距安放3排6个(即每2排相距120°)。用贴粘扣的专用设备将第二粘扣固定在6个第一粘扣上，再位移传感器安置于每排粘扣之间，使其与试件端面垂直，调节位移传感器，使其测量范围可以测量试件中部的压缩变形；(3)将金属下垫块放置于加载板的中心位置，铺一层聚四氟乙烯纸(为减小金属垫块与芯样之间的摩阻力，从而减小端部效应)，然后将切割好的在役沥青路面层放在上面，再铺一层聚四氟乙烯，作用同上，然后将上垫块放置于芯样之上，保证芯样处于中心位置；(4)将试件放入规定测试温度±0.5℃的环境箱中，恒温4～5h直至试件内部达到测试温度；(5)当试件内外的温度达到测试温度以后，就可以开始进行加载测试。将上垫块与上加载板轻微接触，调节位移传感器并清零，施加测试荷载，以5％的接触荷载对试件进行预压，持续10s，使试件与上下加载板接触良好；(6)对试件施加偏移正弦波或半正失波轴向压应力测试荷载，在设定温度下从由高频至低频，即25Hz～0.1Hz重复加载进行测试。在测试之前，先对试件进行加载预处理，预处理的方法是对试件施加偏移正弦波或半正失波轴向压应力测试荷载，频率为25Hz，200个循环。测试采集最后5个波形的荷载及变形曲线，记录并计算测试施加荷载、试件轴向可恢复变形、动态模量及相位角；(7)对该试件进行下一个温度测试，温度选择从5～50℃由低温到高温进行。当试件在各设定温度下各频率的测试累计塑性变形超过1500μm时，该试件予以废弃。对某条高速公路的车辙病害处、正常断面轮迹带处以及路肩处钻取路面芯样，总共三个芯样，混合料类型均为改性沥青AC-20，通车年限已超过10年，且中面层从通车至今未受到任何处治对，现对其动态模量进行测试，具体操作步骤如下：1.将钻芯机与路面芯样固定好，确保钻芯机钻头与芯样截面相垂直，打开钻芯机钻机取出直径为100mm的试件，冲洗干净，用水彩笔标记出各层之间的接触面，最后用双刀锯截出6cm中面层，芯样取出后，测量试件的直径。在试件的中部和距上下表面1/3试件高度的3个位置测定其直径，每个位置两侧两次，每侧一次后，将试件旋转90°再测一次，然后计算6个直径测量值的平均值和标准差。如果标准差大于2.5mm，则舍弃该试件。对于直径符合要求的试件，平均值将作为试件的直径用于后续计算，准确至0.1mm，芯样需在温度为5～27℃环境下保存，存放时芯样不可堆叠；2.将6个第一粘扣(见附图1至2)手工贴在芯样周围，第一粘扣的位置沿圆周等间距安放3排6个(即每2排相距120°)，再给第一粘扣外侧涂上专用的胶水，将第二粘扣放置在贴粘扣机的凹槽中，启动粘扣设备，则贴粘扣专用设备将第二粘扣固定在6个第一粘扣上，待胶水充分发挥作用以后，将夹子夹在自带粘扣之上，再将位移传感器安置于每排粘扣夹子之间，使其与试件端面垂直，调节位移传感器，使其测量范围可以测量试件中部的压缩变形；3.将试件放入规定测试温度5±0.5℃的环境箱中，环境箱要求控温范围在-10～60℃，控温准确度超过±0.5℃，且具有一定的容量，将芯样放置在环境温箱中4～5h直至试件内部达到测试温度；4.本发明实例采用澳大利亚IPC公司生产的AMPT测试仪(一种SPT设备)对芯样的动态模量进行实测，将定制的直径100mm金属下垫块放置于AMPT加载板的中心位置，在金属垫块上铺一层聚四氟乙烯纸(为减小金属垫块与芯样之间的摩阻力，从而减小端部效应)，然后将上面贴好粘扣的6cm中面层芯样放置于聚四氟乙烯纸之上，再铺一层聚四氟乙烯，作用同上，然后将上垫块放置于芯样之上，保证芯样处于加载板的中心位置；5.打开AMPT设备，温度设定为5℃，当试件内外的温度达到测试温度以后，就可以开始进行加载测试，将上垫块与上加载板轻微接触，调节位移传感器并清零，施加测试荷载，以5％的接触荷载对试件进行预压，持续10s，使试件与上下加载板接触良好；6.对芯样施加偏移正弦波或半正失波轴向压应力测试荷载，温度5℃条件下由编好的程序从高频至低频，即25Hz～0.1Hz重复加载进行测试，频率分别为25Hz、10Hz、5Hz、1Hz、0.5Hz、0.1Hz，围压为0kPa，每个频率下重复加载次数见下表。在测试之前，先对试件进行加载预处理，预处理的方法是对试件施加偏移正弦波或半正失波轴向压应力测试荷载，频率为25Hz，200个循环。测试采集系统采用微机控制，能测量并记录试件在每个加载循环中所承受的轴向荷载和产生的轴向变形，测量最后5个波形的荷载及变形曲线，记录并计算测试施加荷载、试件轴向可恢复变形、动态模量及相位角；频率(Hz)重复次数(次)频率(Hz)重复次数(次)25200125102000.52551000.1157.将芯样取出，将温箱温度调至20℃，再将取出芯样放置于温箱中4～5h，直至试件内部达到测试温度20℃，重复上述步骤4、5、6，再对该试件进行下一个温度测试，直到4个温度测试完成；重复上述步骤，对3个芯样采用同样的测试操作，量测各测试条件下最后5次加载循环中荷载的平均幅值Pi和可恢复轴向变形平均幅值，及同一加载循环下变形峰值与荷载峰值的平均滞后时间t，然后计算芯样中面层的动态模量及相位角。中面层动态模量结果由上述动态模量实测数据结果可以看出，相同温度、相同频率下动态模量值顺序为路肩＞正常断面车辙处＞车辙病害处，说明车辙病害处的高温稳定性确实低于路肩正常水平，测试数据有较好的区分度，能区分各个路段的高温性能如何。该测试方案操作简单，可用原本设备进行测试，节约了开发测试的设备成本，具有较好的经济效益，且最终得到的数据有较好的区分度，可作为非常有价值的动态参数，对未来分层评价在役沥青路面所处现状提供技术支撑。实施例2本实施例粘扣装置，其为上述实施例1中所述的沥青路面沥青路面各层动态检测方法中使用的粘扣装置，所述粘扣装置由第一粘扣和第二粘扣组成，所述第一粘扣由一横块和一竖块相互连接组成，所述横块的一端面与所述芯样连接，另一端面与所述竖块连接，所述第二粘扣为一立方体的块状结构，所述第二粘扣连接在所述竖块上。本实施例的粘扣装置呈L型结构，参见图3至5所示。本实施例中，所述立方体粘扣通过胶水粘贴在所述竖块上。所述横块和所述竖块为一体结构。使用时，将6个第一粘扣手工贴在芯样周围，第一粘扣的位置沿圆周等间距安放3排6个(即每2排相距120°)，再给第一粘扣外侧涂上专用的胶水，将第二粘扣放置在贴粘扣机的凹槽中，启动粘扣设备，则贴粘扣专用设备将第二粘扣固定在6个第一粘扣上，待胶水充分发挥作用以后，将夹子夹在自带粘扣之上，再将位移传感器安置于每排粘扣夹子之间，使其与试件端面垂直，调节位移传感器，使其测量范围可以测量试件中部的压缩变形。实施例3本实施例粘扣装置，与上述实施例2的不同之处仅在于所述粘扣装置呈T型结构，参见图6。上述各实施例中，所述粘扣装置设置在芯样圆柱面上，至上表面的距离为芯样高度1/6与至下表面的距离为芯样高度1/6之间的位置上。上述各实施例中，为了更好地实现横块与芯样的连接，所述横块与芯样粘贴的端面为圆弧面结构，所述圆弧面的结构与所述的芯样的圆弧面相适配。以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3